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接地基本概念

发表于2005-07-26    1325人浏览    4人跟帖    复制链接  只看楼主

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mjz19761018

一、“地”和“接地”的概念
1.地
  (1)电气地 大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体,拥有吸收无限电荷的能力,而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变,因此适合作为电气系统中的参考电位体。这种“地”是“电气地”,并不等干“地理地”,但却包含在“地理地”之中。“电气地”的范围随着大地结构的组成和大地与带电体接触的情况而定。
  (2)地电位 与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地极,通常采用圆钢或角钢,也可采用铜棒或铜板。图 1示出圆钢接地极。当流入地中的电流I通过接地极向大地作半球形散开时,由于这半球形的球面,在距接地极越近的地方越小,越远的地方越大,所以在距接地极越近的地方电阻越大,而在距接地极越远的地方电阻越小。试验证明:在距单根接地极或碰地处 20m 以外的地方,呈半球形的球面已经很大,实际已没有什么电阻存在,不再有什么电压降。换句话说,该处的电位已近于零。这电位等于零的“电气地”称为”地电位”。若接地极不是单根而为多根组成时,屏蔽系数增大,上述 20m 的距离可能会增大。图 1中的流散区是指电流通过接地极向大地流散时产生明显电位梯度的土壤范围。地电位是指流散区以外的土壤区域。在接地极分布很密的地方,很难存在电位等于零的电气地。
(3)逻辑地 电子设备中各级电路电流的传输、信息转换要求有一个参考的电位,这个电位还可防止外界电磁场信号的侵入,常称这个电位为“逻辑地”。这个“地”不一定是“地理地”,可能是电子设备的金属机壳、底座、印刷电路板上的地线或建筑物内的总接地端子、接地干线等;逻辑地可与大地接触,也可不接触,而“电气地”必须与大地接触。
  2.接地
  将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极称为“接地”。“电气装置”是一定空间中若干相互连接的电气设备的组合。“电气设备”是发电、变电、输电、配电或用电的任何设备,例如电机、变压器、电器、测量仪表、保护装置、布线材料等。电力系统中接地的一点一般是中性点,也可能是相线上某一点。电气装置的接地部分则为外露导电部分。“外露导电部分”为电气装置中能被触及的导电部分,它在正常时不带电,但在故障情况下可能带电,一般指金属外壳。有时为了安全保护的需要,将装置外导电部分与接地线相连进行接地。“装置外导电部分”也可称为外部导电部分,不属于电气装置,一般是水、暖、煤气、空调的金属管道以及建筑物的金属结构。外部导电部分可能引入电位,一般是地电位。接地线是连接到接地极的导线。接地装置是接地极与接地线的总称。
  超过额定电流的任何电流称为过电流。在正常情况下的不同电位点间,由于阻抗可忽略不计的故障产生的过电流称为短路电流,例如相线和中性线间产生金属性短路所产生的电流称为单相短路电流。由绝缘损坏而产生的电流称为故障电流,流入大地的故障电流称为接地故障电流。当电气设备的外壳接地,且其绝缘损坏,相线与金属外壳接触时称为“碰壳”,所产生的电流称为“碰壳电流”。
  3.接触电压

在图2 中,当电气装置M绝缘损坏碰壳短路时,流经接地极的短路电流为 Id 。如接地极的接地电阻力 Rd ,则在接地极处产生的对地电压 Ud = Id•Rd ,通常称 Ud为故障电压,相应的电位分布曲线为图 2 中的曲线 C 。一般情况下,接地线的阻抗可不计,则M上所呈现的电位即为 Ud 。当人在流散区内时,由曲线 C 可知人所处的地电位为 Uφ 。此时如人接触M,由接触所产生的故障电压 Ut = Ud -Uφ 。人站立在地上,而一只脚的鞋、袜和地面电阻为 Rp,当人接触M时.两只脚为并联,其综合电阻为 Rp/2 。在 Ut的作用下,Rp/2 与人体电阻RB串联,则流经人体的电流 IB = Uf/(RB+Rp/2),人体所承受的电压 Ut = IB•RB = Uf •RB/(RB+Rp/2)。这种当电气装置绝缘损坏时,触及电气装置的手和触及地面的双脚之间所出现的接触电压Ut与M和接地极间的距离有关。由图 2 可见,当 M 越靠近接地极,Uφ 越大,则 Uf 越小,相应地 Ut 也越小。当人在流散区范围以外,则 Uφ = 0,此时 Uf = Ud,Ut = Ud•RB/(RB+Rp /2),Ut为最大值。由于在流散区内人所站立的位置与 Uφ 有关,通常以站立在离电气装置水平方向 0.8m 和手接触电气装置垂直方向 1.8m 的条件计算接触电压。如电气装置在流散区以外,计算接触电压 Ut 时就不必考虑上述水平和垂直距离。
  4.跨步电压
  人行走在流散区内,由图 2 的曲线 C 可见,一只脚的电位为 Uφ1 ,另一只脚的电位为 Uφ2 ,则由于跨步所产生的故障电压 Uk = Uφ1 - Uφ2 。在Uk 的作用下,人体电流 IB从人体的一只脚的电阻 Rp ,流过人体电阻 RB ,再流经另一只脚的电阻 Rp ,则人体电流 IB = Uk/(RB十2Rp)。此时人体所承受的电压 Ut = IB•RB = Uk•RB/(RB+2p) 。这种当电气装置绝缘损坏时,在流散区内跨步的条件下,人体所承受的电压 Uk为跨步电压。一般人的步距约为 0.8m,因此跨步电压 Uk以地面上 0.8m 水平距离间的电位差为条件来计算。由图 2 可见,当人越靠近接地极,Uφ1
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4.间接电击的防护措施
间接电击保护又称故障下的电击保护,也称附加保护,一般采用以下措施:
  (1)自动切听电源 当故障时,最大电击电流的持续时间超过允许范围时,自动切断电源(IT 系统的第一次故障除外),防止电击电流造成有害的生理效应.采用这种方法的前提是:电气设备的外露导电部分必须按系统接地制式与保护线相连,同时还宜进行主等电位联结。自动切断电源法可以最大限度地利用原有的过电流保护设备,且方法简单、投资最省,是一种常用的措施。
  (2)使用Ⅱ级设备或采用相当绝缘的保护 Ⅱ级设备既有基本绝缘也有双重绝缘或加强绝缘;不考虑保护接地方法;设备内导电部分严禁与保护线连接。该类设备的绝缘外护物必须能承受可能发生的机械、电或热应力,一般的油漆、清漆及类似物料的涂层不符合要求。绝缘外护物上严禁有任何非绝缘材料制作的螺栓,以免破坏外护物的绝缘。
  (3)采用非导电场所 在非导电场所内,严禁有保护线,也不采取接地措施,因此可采用 0 级设备(这种设备只有基本绝缘,没有保护接地手段)。非导电场所应具有绝缘的地板和墙(用于标称电压不超过 500V 的设备,其绝缘电阻不小于 50kΩ;如标称电压超过 500V,则为 100kΩ),其防护措施如下:
  ① 外露导电部分之间、外露导电部分与外部导电部分之间的距离不小于 2m;如在伸臂范围以外,则为 1.25m。
  ② 如达不到上述距离,则在两导电部分之间设置绝缘阻挡物,使越过阻挡物的距离不小于 2m。
  ③ 将外部导电部分绝缘起来,绝缘物要有足够的机械强度并能耐受 2000V 电压,且在正常情况下,泄漏电流不大于1mA。
  上述布置必须是永久性的,即使使用手携式或移动式设备也必须能满足上述要求;另外,还应采取措施使墙和地板不因受潮而失去原有电阻值,同时外部导电部分也不能从外部引入电位。
  (4)不接地的局部等电位联结 凡是能同时触及的外露导电部分和外部导电部分采用不与大地相连的等电位联结,使其电位近似相等,以免发生电击。局部等电位联结系统严禁通过外露导电部分或外部导电部分与大地接触,如不能满足,必须采用自动切断电源措施。为了防止进入等电位场所的人遭受危险的电位差,在和大地绝缘的导电地板与不接地的等电位联结系统连接的地方,必须采取措施减少电位差。
  (5)电气隔离 将回路进行电气隔离是为了防止触及绝缘破坏的外露导电部分产生电击电流,一般采取以下措施:
  ① 该回路必须由隔离变压器或有多个等效隔离绕组的发电机供电,电源设备必须采用Ⅱ级设备或与其相当的绝缘。如该电源设备供电给几个电气设备,则这些电气设备的外露导电部分严禁与电源设备的金属外壳相连。
  ② 该回路电压不能超过 500V,其带电部分严禁与其它回路或大地相连,并须注意与大地之间的绝缘。继电器、接触器、辅助开关等电气设备的带电部分与其它回路的任何部分之间也需要这种电气隔离。
  ③ 不同回路应分开布线,如无法分开,则必须采用不带金属外皮的多芯电缆或将绝缘导线敷设在绝缘的管路或线槽中。这些电缆或导线的额定电压不低于可能出现的最高电压,旦每条回路有过电流保护。
  ④ 被隔离回路的外露导电部分必须采用绝缘的不接地等电位联结,该连接线严禁与其它回路的保护线或外露导电部分相连接,也不与外部导电部分连接。插座必须有保护插孔,其触头上必须连接到等电位联结系统。软电缆也必须有一根保护芯线作等电位联结用(供电给Ⅱ级设备的电缆除外)。
  ⑤ 如出现影响两个外露导电部分的故障,而这两部分又接至不同相的导线时,则必须有一个保护装置能满足自动切断电源的要求。
5.防止直接和间接电击两者的措施
 兼有防止直接和间接电击的保护,也称为正常工作及故障情况下两者的电击保护,可采取以下措施。
  (1)安全电压采用的标称电压不超过安全电压 50V,如果引出中性残,中性线的绝缘与相线相同。
  (2)由安全电源供电 安全电源有以下几种:
  ① 安全隔离变压器,其一、二次绕组间最好用接地屏蔽隔离。
  ② 电化电源,如蓄电池。
  ③ 与较高电压回路无关的其它电源,如柴油发电机。
  ④ 按标准制造的电子装置,保证内部故障时,端子电压不超过 50V,或端子电压可能超过 50V,但电能量很小,人一接触端子,电压立即降到 50V 以下。
  (3)回路配置
  ① 安全电压的带电部分严禁与大地、其它回路的带电部分或保护线相连。
  ② 安全电压回路的导线与其它回路导线隔离,该隔离不低于安全变压器输入和输出线圈间的绝缘强度。如无法隔离,安全电压回路的导线必须在基本绝缘外附加一个密封的非金属护套、电压不同的回路的导线必须用接地的金属屏蔽或金属护套分开。如果安全电压回路的导线与其它电压回路的导线在同一电缆或组合导线内,则安全电压回路的导线必须单独或集中地按最高电压绝缘处理。
  ③ 安全电压的插头不能插入其它电压的插座内,安全电压的插座也不能被其它电源的插头插入,且必须有保护触头。
  ④ 当标准电压超过 25V 时,正常工作的电击保护必须采用IP2X的遮栏或

 当前离线   发表于2005-07-30  | 只看该作者      

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东西对接地很有用。谢谢。

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很有用的。谢谢楼主。

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地的概念在这里得到了充分的理解,以前的一些概念有的是不对的或者是不完善的

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