接地电阻.

电流由接地装置流入大地, 流向远处或另一接地体所遇到的电阻称为接地电阻。由于接地电阻的存在, 当有电流流过大地时, 在行人两足之间形成的电压称为跨步电压. 在电力系统的接地器附近, 要注意危险区.

接地电阻的计算要分析大地中电流的分布. 由于在远离接地器处, 电流流过的面积大而电流密度很小, 只有在接地器附近电流流过的面积最小. 所以接地电阻主要集中在接地器附近. 在计算时可以认为电流从接地器至无限远处, 把接地器视作电极, 无限远处看作零电位点. 这样先求出大地中电流分布, 然后求出电场的分布。接地电阻为:U

R I

=. 式中U 为接地器相对零电位, I 为经接地其流入大地的电流.

在接地电阻的计算中, 也常用静电比拟的方法。例如: (1) 深埋地中半径为a 的接地导体球, 由于忽略地面的影响, 又因为σσ导体

大地, 可以用均匀介质中孤

立导体球相比拟.球的电容4C a πε=, 故电导4G a πσ=, 接地电阻为

11

4R G a

πσ=

=

. (2) 浅埋地中的接地器, 必须考虑地面的影响.利用镜像法可先求出形状,尺寸, 相对位置均相同的导体间的电容, 再利用G C σ

ε=, 可求出相应的接

地电阻. 如浅埋地中, 可用紧靠地面半球形接地器表示的模型, 先用镜像法视为一个均匀介质中的孤立导体球, 其电容4C a πε=, 则相应的电导4G a πσ=, 由于孤立球相当于两个半球的并联, 其半球的接地电阻应为全球的2倍, 故

11

22R G a

πσ=?=

.

电力系统中的接地体中有大量电流通过时,由于存在接地电阻,可能使地面行走的人两足之间的电压(俗称跨步电压)很高,超过安全值就会有生命危险..

假设半球形接地体的半径为R,有接地体流入大地的电流I(如图),则在距球心r 处的电流密度为:2

2I

J r π=

电场强度为:2

2J

I E r σ

πσ==

任一点电位为:

2

()22r r

I I r E dl dr r r

?πσπσ∞

∞

=-=-=

??

电位分布图如左图所示.

设人的两脚AB 之间的跨步距离为b,则跨步电压为:

2

1122l b

BA l

I I U dr r l b l πσπσ-??

=-=

- ?-??

?

如果跨步电压超过安全值, 达到对人体危险程度的范围就称为危险区. 设对人体危险的临界电压为0U , 则当0BA U U =时, A 点就成为危险区的边界, 由上式可求得危险区的半径.

应该指出,实际上危及人体安全的不是电压, 而是流过人体的电流, 当通过人体的工频电流超过8mA 时,有可能发生危险, 超过30mA 是将危及生命.