电力系统接地技术-陈慈萱

V =
R=
( IR ) + (ω IM )
2
2
V 2 − ( Iω M ) 2 I2
常用的布线方法 远离法
电流极和电压极在地网同一侧 测量误差
a 0 .5 D ≈ = 10% DGC 4.5 D + 0.5 D
电流极和电压极在地网不同侧（无互感影响） 电流极和电压极在地网不同侧（无互感影布线方法 补偿法
直线布置
DGP D + 0 .5 D 1 .5 ≈ = = 0 .6 DGC 2 D 0 .5 D 2 .5
夹角布置 (互感影响小) 互感影响小)
测量注意事项
解开和地网相连的线路的避雷线 电压端子P 要采用四个端子(电流端子C 要采用四个端子(电流端子C1、C2，电压端子P1、P2)的接线方式
Ub = U S
1500 174 ( V ) 或 U b ≤ 50 ( V ) ≤ 6 ρ + 1500 t
174 + 0.7 ρ US ≤ ( V ) 或 U S ≤ 50 + 0.2 ρ ( V ) t
人体允许的接触电位差
Ub
Rb
U b = UT
Rb R0 + Rb 2
R0 2
UT
取Rb= 1500Ω，R0 =3ρ Ω ρ
l = 60 m R =0.031 d =20 mm ≈ 0.03 h =0.8 m
的土壤中埋入一根60m长的水平接地极，R=30Ω 长的水平接地极， 在 =1000Ω·m的土壤中埋入一根 Ω 的土壤中埋入一根 长的水平接地极 Ω
接地电阻的计算
水平和垂直接地极的组合
R1 R2 R= n R1 + R2 n
r
人体的安全电流
最小感觉电流 50～ 60H Z 的工频电流 ～ 直流电流 雷电冲击 1 mA 5 mA 40～ 90 mA ～ 20～ 40 A ～ 肌肉痉挛 2～ 6 mA ～ 致死(心脏颤动电流) 100 mA
人体安全电流
I = 0 .116 t
(A)
人体的安全电压
人体安全电压（取人体电阻 人体安全电压（取人体电阻Rb为1500Ω） Ω
1ρ 1 1 1 1 ( − ) − + 2π a DGP DGC DPC
变压器中性点入地电流引起的测量误差
未注入地电流 I 时地网的压降 Vi 注入电流 I 在地网上的压降 V0=IR 电压表读数 V1 2 = V0 2 + Vi 2 − 2V0Vi cos(180° − θ ) 注入电流（-I）时地网的压降为（-V0） 时地网的压降为（ 注入电流（ 电压表读数 V 2 = V 2 + V 2 − 2V V cos θ 2 0 i 0 i
四个端子
电源
三个端子
不能用接地测量仪所附40m和20m引线来测量大型地网的接地电阻 不能用接地测量仪所附40m和20m引线来测量大型地网的接地电阻
测量注意事项 消除工频干扰
在地网投运前进行测量 用远大于干扰值的大电流通过接地极 用变频法躲开工频
消除电压极和电流极引线间的互感
电压极和电流极引线反向布设 电压极和电流极引线成夹角布设
对接地电阻的要求
发电厂、 发电厂、变电所的接地装置
有效接地和低电阻接地系统 当满足这一条件有困难时， 当满足这一条件有困难时 ， 在采取措施保证设备和人身安全 后，允许提高到 5Ω 不接地、 不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统 接地装置仅用于高压电气装置 (不应大于10Ω) 不应大于10Ω)
接地装置与低压电气装置共用
U b = I b Rb =
Ub = 50
174 t
(V) （大接地短路电流系统） (V) （小接地短路电流系统）
在没有高度危险的建筑物中 在有高度危险的建筑物中 在特别危险的建筑物中
Ub=65 V Ub=36 V Ub=12 V
人体允许的跨步电位差
Ub = US Rb 2 R0 + Rb
取 Rb =1500Ω，R0 =3ρ Ω
接地电阻的计算
各种水平接地体
L2 ρ R= (ln − 0 .6 + B ) 2π l hd
或
L2 ρ R= (ln + A) 2π l hd
屏蔽系数B和水平接地体的形状系数 屏蔽系数 和水平接地体的形状系数A 和水平接地体的形状系数
接地电阻的计算
单根水平接地极
l2 ρ R= (ln − 0 .6 ) 2π l hd
放射形接地体每根的最大长度
( · m) l(m) ≤ 500 40 ≤ 2000 80 ≤ 5000 100
1500 174 U b = UT ( V ) 或 U b ≤ 50 ( V ) ≤ 1.5 ρ + 1500 t
174 + 0.17 ρ UT ≤ ( V ) 或 U T ≤ 50 + 0.05 ρ ( V ) t
满足人身安全要求采取的措施
降低 US 和 UT（降低 R 和 IR） IR） 提高土壤表面的电阻率ρ （采用表面铺3～10cm厚的砾石，或沥青混凝土） 采用表面铺3 10cm厚的砾石 或沥青混凝土） 厚的砾石，
V1 + V2 = 2V0 + 2Vi
2 2 2
2
V0 =
V i + V 2 − 2V i 2
2 2
2
1 R = I
V i + V 2 − 2V i 2
2 2
2
测量引线间互感引起的测量误差
电源 A I G D V l P C
M ≈ 2 × 10
−7
80 ρ l ln D
& & & V = IR + jω IM
电流极存在所引起的测量误差
电流 I 自接地极流入地中时 电流 I 自电流极流出时
V GP =
'
Iρ Iρ Iρ 1 1 ( − ) − = 2πa 2πDGP 2π a DGP
V GP =
''
1 − Iρ 1 ( ) − 2π DGC DPC
' ''
V GP = V GP +V GP =
GP
DGP = D PC R = ρ (1 − a ) (所测得的比实际值小，增大D 可以减小误差 ) 所测得的比实际值小，增大DGC 2π a D
1
η
R1为垂直接地极电阻 R2为水平接地极电阻 为利用系数( 为利用系数 1)
S =2~3 L
序号
接地装置简图
垂直电极数n 垂直电极数 利用系数
1
2 3
2 2
0.80 0.85
2
2 3
3 3
0.75 0.80
3
2 3
3 3
0.70 0.75
4
2 3
4 4
0.70 0.75
5
2 3
6 6
0.65 0.70
注：如土壤电阻率超过 2000Ω· Ω·m，接地电阻很难降低到 30Ω时，可采用 6～8 根总 Ω· Ω ～ 长不超过 500m 的放射形接地体，或采用连续伸长接地体，接地电阻不受限制。
接地电阻的计算
水平接地网
πb2 = S
接地电阻的计算
水平接地网接地电阻的估算
R≈
ρ
4b
=
πρ
4 S
= 0.443
C半球 =2πεa
C ρ R= 2π a
R=
ερ
结论： 结论： 以及电极的尺寸a 接地电阻只和土壤电阻率ρ 以及电极的尺寸 有关 在计算接地电阻时接地极视为等位体 接地电阻和接地极所用材料无关
地面电位分布
ρ a Iρ V ( r ) = − ∫ Edr = =I ∞ 2πr 2πa r a = IR r
冲击接地电阻
伸长接地体（按波过程考虑） 伸长接地体（按波过程考虑） x=0 处电流最大，电压最高， 处电流最大，电压最高， 随着 x 的增大逐渐减小 土壤电阻率愈小，电流和电压 土壤电阻率愈小， 衰减愈快 当 x 到达某一值 l 后，电流下
x
l
降到零，l称为接地体的冲击有 降到零， 效长
冲击接地电阻
ρ = 2π a
接地电阻的的概念
I J (r ) = 2πr 2 E ( r ) = Jρ Iρ = 2πr 2
根据接地极电位求取
Iρ V = − ∫ Edr = − ∞ 2π
a
∫
∞ a
dr Iρ = r 2π a
V ρ R= = I 2π a
接地电阻的的概念
按照电流场和静电场的相似性求取
RC = ρ ε
冲击接地电阻
火花放电的结果使接地极的冲击接地电阻小于工频接地 电阻
R ch (冲击接地电阻 ( 冲击接地电阻 R g ( 工频接地电阻
α=
1 ( Iρ ) 0.9 + β 1.2 l
m
) 冲击系数） = α （冲击系数） )
l 为垂直或水平接地体的长度 ，m为与接地体形状有关的系数 为与接地体形状有关的系数
(不应大于4Ω) 不应大于4
对接地电阻的要求
配电变压器的接地装置 (不应大于4Ω) 不应大于4Ω) 独立避雷针的接地电阻 ≤10Ω (当土壤电阻率高时允许放宽到 30Ω) 架空线路杆塔的接地电阻 10～30Ω 10～
对接地电阻的要求
有避雷线的线路杆塔的工频接地电阻
土壤电阻率(Ω· Ω· m) 接地电阻(Ω) Ω ≤100 10 ＞100～500 ～ 15 ＞500～1000 ＞1000～2000 ～ ～ 20 25 ＞2000 30
R=
ρ
2π b − a
2 2
sin
−1
b >> a
R≈
ρ