工频接地电阻与冲击接地电阻区别ppt.ppt

接地装置的工频接地电阻和冲击接地电阻
长沙理工大学电气与信息工程学院
第一节工频接地电阻的基本概念
一、接地的意义
在电力系统中,为了工作和安全的需要,长需将电力系统及电气设备的某些设备的某些部分与大地相连接,这就是接地。按其作用,可以分为工作接地、保护接地、防雷保护接地和防静电接地。
二、名词术语
工作接地:也叫系统接地,在电力系统中,为运行需要所设的接地(如中性点直接接地或经其他装置接地等)。
保护接地:也叫安全接地,电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等,由于绝缘损坏有可能带电,为防止危及人身和设备的安全而设的接地。
防雷保护接地:为雷电保护装置,如避雷针、避雷线和避雷器等向大地泄放雷电流而设的接地。
防静电接地:为防止静电对易燃、易爆,如易燃油、天然气储藏和管道的危险作用而设的接地。
接地极:埋入地中并直接与大地接触的金属导体,称为接地极。兼作接地极用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建(构)筑物的基础、金属管道和设备,称为自然接地极。
接地线:电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分。
接地装置:接地线和接地极的总和。
接地网:由垂直和水平接地体组成的供发电厂、变电所所使用的兼有泄流和均压作用的网格状接地装置。
集中接地装置:为加强对雷电流的散流作用,降低地面电位梯度而敷设的附加接地装置,一般由3-5根垂直地极组成,在土壤电阻率较高的地区,则敷设3-5根放射形水平接地极。
接地电阻:接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和,称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值。按通过接地极流入地中工频交流电流求得的电阻,称为工频接地电阻。
三、物理概念
地中有工频电流流散时,工频电流在地中的分布与直流电的分布在原则上是有区别的。但是,由于地的电阻率较大,所以在计算接地体附近的电流时,由于感应电动势引起的电压降与电阻降比较起来可以略去不计,故工频电流的接地计算可以用直流的接地计算来代替。根据静电比拟法,直流电场的接点电阻计算可以用相应条件下静电场的电容计算来得到。
由高斯定理,穿过任闭合表面的电位移矢量等于包围在此表面所限定的空间内的电荷,即
欧姆定律的微分形式为
(1-1)
(1-2)
由电阻和电容的定义
C=Q/U (1-3)
R=U/I (1-4)
将式(1-1)、式(1-2)代入式(1-3)和式(1-4),由式(1-3)和式(1-4)的乘积得到
(1-5)
当地电阻率各向同性,式(1-5)改写为
(1-6)
式中 R——接地体的接地电阻,Ω;
C——接地体的电容,F;
ρ——地电阻率, ;
ε——地的介电系数,F/m;
εr——地的相对介电系数。
由式(2-6)可以看出,接地体的接地电阻与它的电容成反比,ρ和ε决定于地的电气性质。这种传导电流和位移电流在地中分布的相似性,可以使接地电阻的计算大大简化,并且提出一个极为重要的物理概念——增大接地网的面积是减小接地电阻的主要方法。
一个由多根水平接地体组成的接地网可以近似地当作一块孤立的平板,它的电容主要是由它的面积尺寸来决定的。附加于这个平板上的有限长度(2-3m)的垂直接地体,不足以改变决定电容大小的几何尺寸,因而电容增加不大,亦即接地电阻减小不多。只有当这些附加的垂直接地体的长度增大到可以和平板的长、宽尺寸相比时,平板趋近于一个半球时,电容才会
有较大的增加, 接地电阻才会有较大的减小。但是,即使在这样情况下,在地电阻率各向同性时,%。这个结论很容易由埋深为零、半径为r的圆盘和半径为r1的半球的电容比4εr/2πεr1 来得到。理论分析和模拟试验证明:面积为30m×30m~100 m×100 m 的水平接地网,,直径4cm的81根垂直接地体,%~8% 。所以规程规定敷设以水平接地体为主的人工接地网,它既有均衡电位的作用,又有散流作用。而垂直接地体,仅在避雷针、避雷线和避雷器附近作加强接地之用,对于接地网,也只有在地网边缘,或外延接地的顶点采用。
电流通过接地体向大地散流时,还会受到其他接地体散流的影响,这通常称为电流的相互屏蔽作用。这种作用可以用接地体之间的互电阻;来表示。一个接地体散流时,若有另一个此时不散流的接地体处在前者的电流场中,则后者具有某一电位,此电位与前一接地体的电流之比值,称为该二接地体的互电阻。
若无其他接地体散流的影响,则某一接地体的接地电阻值称为真值电阻或自电阻。
一组接地体的自电阻和互电阻的关系,可以仿静电方程式写出
式中 V1,…,Vn ——1-n个接地体的电位;
I1,…,In ——1-n个接地体的