第四章接地防护

1、第四章 接地保护 第一节第一节 接地的概念和接地的目的接地的概念和接地的目的 一一.接地的概念接地的概念 把电力、通信、电脑、避雷装置等设备通过接地线与接地体连接把电力、通信、电脑、避雷装置等设备通过接地线与接地体连接 起来的技术叫接地；为了安全保护的需要，把不属于电气装置的导体，起来的技术叫接地；为了安全保护的需要，把不属于电气装置的导体， 例如水管、风管、输油管及建筑物的金属构件和接地极相连，亦称为例如水管、风管、输油管及建筑物的金属构件和接地极相连，亦称为 接地；接地； 就物理意义而言，电位的高低总是相对于零电位为参考的，由于就物理意义而言，电位的高低总是相对于零电位为参考的，由于 大地

2、是一个导体，当其中没有电流流过时，它是等电位的，所以可方大地是一个导体，当其中没有电流流过时，它是等电位的，所以可方 便地将此时的地看做是零电位，并取为零电位参考点。如果地面上的便地将此时的地看做是零电位，并取为零电位参考点。如果地面上的 金属物体与大地具有良好的电气连接，则在没有电流（或很小电流）金属物体与大地具有良好的电气连接，则在没有电流（或很小电流） 流过的情况下，金属物体与大地之间没有电位差，该金属物体就具有流过的情况下，金属物体与大地之间没有电位差，该金属物体就具有 了大地的电位，即零电位。这就是接地的含义。了大地的电位，即零电位。这就是接地的含义。 二二.接地的目的接地的目的 防

3、止人身遭到电击，保证电力系统的正常运行，防止人身遭到电击，保证电力系统的正常运行， 保护线路和设备免遭损坏，预防电气火灾、防止雷击和保护线路和设备免遭损坏，预防电气火灾、防止雷击和 防止静电损害。电子设备接地是由埋在大地中的接地极防止静电损害。电子设备接地是由埋在大地中的接地极 或接地体，通过接地线（引下线）与电子设备连接，使或接地体，通过接地线（引下线）与电子设备连接，使 电子设备接地。接地好坏的指示是接地电阻，接地电阻电子设备接地。接地好坏的指示是接地电阻，接地电阻 值低，就实现了与大地的良好连接。值低，就实现了与大地的良好连接。 防雷接地防雷接地 避雷针、避雷线、避雷器和雷电电涌保护器件

4、等都需避雷针、避雷线、避雷器和雷电电涌保护器件等都需 要接地，把雷电流泄放入大地，这就是防雷接地。下图为要接地，把雷电流泄放入大地，这就是防雷接地。下图为 避雷针接地装置泄流作用的避雷针接地装置泄流作用的 示意图，在泄散雷电流过程示意图，在泄散雷电流过程 中，接地体向土壤泄散的是中，接地体向土壤泄散的是 高幅值的快速冲击电流，其高幅值的快速冲击电流，其 散流状况直接决定着由雷击散流状况直接决定着由雷击 产生的暂态地电位抬高水平产生的暂态地电位抬高水平 ，良好的散流条件是防雷可，良好的散流条件是防雷可 靠性和雷电安全性对接地装靠性和雷电安全性对接地装 置的基本要求。置的基本要求。 图图5-2 避

5、雷针接地装置泄流示意图避雷针接地装置泄流示意图 三三.接地的要求接地的要求 与电子系统接地类似，防雷与接地是一个统与电子系统接地类似，防雷与接地是一个统 一的整体，无论是对直接雷击的防护，还是对雷一的整体，无论是对直接雷击的防护，还是对雷 电过电压和雷电电涌的防护，总是要把雷电流传电过电压和雷电电涌的防护，总是要把雷电流传 导入地，没有良好的接地装置，各种防雷措施就导入地，没有良好的接地装置，各种防雷措施就 不能发挥令人满意的保护作用，接地装置的性能不能发挥令人满意的保护作用，接地装置的性能 将直接决定着防雷保护措施的实际效果。将直接决定着防雷保护措施的实际效果。 第二节第二节 接地电阻接地电

6、阻 一一.接地电阻的定义接地电阻的定义 接地电阻是表征接地体向大地泄散电流的一个基本接地电阻是表征接地体向大地泄散电流的一个基本 物理参数，在接地设计中占有十分重要的地位。为了说物理参数，在接地设计中占有十分重要的地位。为了说 明接地电阻的概念，考虑一简单的接地体，如图所示。明接地电阻的概念，考虑一简单的接地体，如图所示。 电流电流I经接地体入地，从接地体周围扩散向地层远处。经接地体入地，从接地体周围扩散向地层远处。 图图5-3 电流由接地体泄散进土壤电流由接地体泄散进土壤 根据接地体的电位，其接地电阻可定义为：根据接地体的电位，其接地电阻可定义为： 当接地电流一流入接地电极，接地电极的电位就

7、比接地当接地电流一流入接地电极，接地电极的电位就比接地 电流流入前升高电流流入前升高EVEV，把，把E/IE/I作为那个接地电极的接地作为那个接地电极的接地 电阻电阻 接地线的电阻及接地电极自身的电阻，接地线的电阻及接地电极自身的电阻， 接地电极的表面及其与其接触的大地之间的接触电接地电极的表面及其与其接触的大地之间的接触电 阻，阻， 电极周围大地的电阻，电极周围大地的电阻， g U R I 二二.影响接地电阻的主要因子影响接地电阻的主要因子 由于大地为非理想导体，土壤具有一定的由于大地为非理想导体，土壤具有一定的 电阻率，影响接地电阻的最重要因素是接地电电阻率，影响接地电阻的最重要因素是接地

8、电 极周围大地的电阻率，次要因子是接地电极的极周围大地的电阻率，次要因子是接地电极的 形状和尺寸，当其形状和尺寸确定后，电极的形状和尺寸，当其形状和尺寸确定后，电极的 接地电阻可用下式表示：接地电阻可用下式表示： R：接地电阻、：接地电阻、 ：大地电阻率、：大地电阻率、 f ：接地电：接地电 阻的形状、尺寸。阻的形状、尺寸。 Rf 在电极形状确定后，接地电阻可表示如下：在电极形状确定后，接地电阻可表示如下： L:电极的特征几何尺寸，电极的特征几何尺寸，k: 是形状系数。是形状系数。 在一定的大地电阻率条件下，如形状变化，在一定的大地电阻率条件下，如形状变化， 接地电阻会明显变大变小，这在电极设

9、计上很重接地电阻会明显变大变小，这在电极设计上很重 要。要。 反过来，在形状确定后。大地电阻率影响接反过来，在形状确定后。大地电阻率影响接 地电阻的大小。地电阻的大小。 k R L .接地极的接地电阻接地极的接地电阻 接地体或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总接地体或自然接地体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按和，称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数值等于按 地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。通地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。通 过接地体流入地中冲击电流求得的接地电阻，称为冲击过接地体流入地中冲击电流求得的接地电阻，称为冲击

10、 接地电阻；按通过接地体流入地中工频电流求得的电阻，接地电阻；按通过接地体流入地中工频电流求得的电阻， 称为工频接地电阻。称为工频接地电阻。 利用电缆的金属外皮或金属水管等做接地体时，其利用电缆的金属外皮或金属水管等做接地体时，其 接地电阻值如表接地电阻值如表5.1 、表、表5.2和和5.3所列。所列。 表表5.1 直埋铠装电缆金属外皮的接地电阻值直埋铠装电缆金属外皮的接地电阻值 电缆长度（电缆长度（M）2050100150 接地电阻值（接地电阻值（）2294.53 注：注：1、本表编制条件为：土壤电阻率、本表编制条件为：土壤电阻率100m，3 10KV，3（70185）mm2铠装电缆，埋深为

11、铠装电缆，埋深为0.7m时。时。 2、当、当不是不是100m时，表中电阻值应乘以换算系时，表中电阻值应乘以换算系 数：数：50m时为时为0.7；250m时为时为1.65；500m时为时为 2.35。 3、当、当n根截面相近的电缆埋设在同一壕沟中时，根截面相近的电缆埋设在同一壕沟中时， 如单根电缆接地电阻为如单根电缆接地电阻为R0，则总电阻为，则总电阻为R0/ 。 n 。 n 表表5.2 直埋金属水管的接地电阻值（直埋金属水管的接地电阻值（） 长长 度（度（M）2050100150 直埋地金属管直埋地金属管 公称直径公称直径 2550mm7.53.621.4 70100mm7.03.41.91.

12、4 注：本表编制条件为：土壤电阻率注：本表编制条件为：土壤电阻率100m，埋深为，埋深为0.7m。 表5.3 钢筋混凝土电秆接地电阻估算值钢筋混凝土电秆接地电阻估算值 2 . 1 062. 0 n 接接 地地 装装 置置 形形 式式 杆杆 塔塔 型型 式式接地电阻估算值接地电阻估算值 （） 钢筋混凝土电秆钢筋混凝土电秆 的自然接地的自然接地 单单 杆杆 双双 杆杆 拉线单、双杆拉线单、双杆 一个拉线盘一个拉线盘 0.3 0.2 0.1 0.28 N根水平射线（根水平射线（n12, 每根长约每根长约60m） 各各 型型 杆杆 塔塔 注：表中注：表中为土壤电阻率，为土壤电阻率，m。 2 1 2 l

13、 RIn ld n n n R KR 1 1 1 深深 度度 （m） 间间 距距 （m） 00.51234 0.61 1.52 3.05 2.00 2.06 2.04 1.20 1.35 1.36 1.11 1.20 1.25 1.05 1.15 1.17 1.03 1.10 1.12 1.01 1.05 1.07 表表5.4 综合系数综合系数K值值 2 2 2t l In a l In l R 适用于大的接地电流，且有敷设场地的一种接地装置。适用于大的接地电流，且有敷设场地的一种接地装置。 接地网的接地电阻按下式计算：接地网的接地电阻按下式计算： 式中：式中：R 网状地线的接地电阻，网状地线

14、的接地电阻，； r 等效半径，等效半径，Cm； L 接地网全长，接地网全长，Cm。 L=b（n+1）+a（m+1）。）。 Lr R 1 4 1 ba r 图图5-6 接地网接地网 r tr t R ln 2 接地板接地板 接地板的接地电阻按下式计算接地板的接地电阻按下式计算 式中：式中：R 接地板的接地电阻，接地板的接地电阻，； t 埋地深度，埋地深度，cm； 大地自然电阻率大地自然电阻率 图图5-7 接地板接地板 2 ba r （cm）。 第四节第四节 低压配电设备接地低压配电设备接地 低压配电接地的主要目的，是为了保障生命安全。这低压配电接地的主要目的，是为了保障生命安全。这 就涉及到电流

15、通过人体时，对人体有些什么影响，同时引就涉及到电流通过人体时，对人体有些什么影响，同时引 出了安全电流、安全电压、接地及触电类型等有关概念。出了安全电流、安全电压、接地及触电类型等有关概念。 一、电流对人体的作用一、电流对人体的作用 电流通过人体时，人体内部组织产生复杂的变化。人电流通过人体时，人体内部组织产生复杂的变化。人 体触电可分为两种情况：体触电可分为两种情况： 一种是高压触电或雷击，较大的安培数量级的电流通一种是高压触电或雷击，较大的安培数量级的电流通 过人体所产生的热效应、化学效应和机械效应，将使人体过人体所产生的热效应、化学效应和机械效应，将使人体 遭受严重的电灼伤、组织炭化坏死

16、以及其它难以恢复的永遭受严重的电灼伤、组织炭化坏死以及其它难以恢复的永 久性伤害。久性伤害。 另一种是低压触电，另一种是低压触电， 在数十至数百毫安电流作用在数十至数百毫安电流作用 下，下， 人的机体产生病理性、人的机体产生病理性、 生理性反应，生理性反应， 轻的有刺痛轻的有刺痛 感，或出现痉挛、血压升高、心律不齐以致昏迷等暂时感，或出现痉挛、血压升高、心律不齐以致昏迷等暂时 性的功能失常，重的可引起呼吸停止、心跳骤停、性的功能失常，重的可引起呼吸停止、心跳骤停、 心室心室 纤维性颤动等危及生命的伤害。纤维性颤动等危及生命的伤害。 按对人体损害形式可分为：按对人体损害形式可分为： 、电击：是指

17、电流流过人体时反应在人体内部造成器官的损、电击：是指电流流过人体时反应在人体内部造成器官的损 伤，而在人体外表不一定留下电流痕迹，人们将这种触电现象叫做伤，而在人体外表不一定留下电流痕迹，人们将这种触电现象叫做 电击。电击的危险性最大，一般死亡事故都是出于电击。电击。电击的危险性最大，一般死亡事故都是出于电击。 、电伤：是指由于电流的热效应、化学效应、机械效应以及、电伤：是指由于电流的热效应、化学效应、机械效应以及 在电流作用下熔化或蒸发的金属微粒等侵袭人体皮肤。使局部皮肤在电流作用下熔化或蒸发的金属微粒等侵袭人体皮肤。使局部皮肤 受到灼伤和皮肤金属化的伤害，严重的也可以致人死亡。电伤不是受到

18、灼伤和皮肤金属化的伤害，严重的也可以致人死亡。电伤不是 将人体内部器官损伤将人体内部器官损伤。 根据国际电工委员会根据国际电工委员会(IEC)提出的科研新成提出的科研新成 果，我国规定人体触电后最大的摆脱电流即安果，我国规定人体触电后最大的摆脱电流即安 全电流为全电流为30 mA(50 Hz交流交流)，但这是触电时间，但这是触电时间 不超过不超过1s，因此，这个安全电流值也称为，因此，这个安全电流值也称为30 mAs。研究表明：如果通过人体电流不超过。研究表明：如果通过人体电流不超过 30mAs时，对人身机体无损伤，不致引起心室时，对人身机体无损伤，不致引起心室 纤维性颤动和器质损伤；如达到纤

19、维性颤动和器质损伤；如达到50 mAs时，对时，对 人就有致命危险；达到人就有致命危险；达到100mAs时，一般要致时，一般要致 人死命。人死命。 安全电流主要与下列因素有关：安全电流主要与下列因素有关： 触电时间：触电时间超过触电时间：触电时间超过0.2s时，致颤电时，致颤电 流值急剧降低。流值急剧降低。 电流性质：直、交流和高频电流触电对人电流性质：直、交流和高频电流触电对人 体的危害程度是不同的，以体的危害程度是不同的，以50100Hz的电流对的电流对 人体的危害最为严重。人体的危害最为严重。 电流路径：电流对人体的伤害程度主要取电流路径：电流对人体的伤害程度主要取 决于心脏受损程度。不

20、同路径的电流对心脏有不决于心脏受损程度。不同路径的电流对心脏有不 同的损害程度，电流从手到脚，特别是从手到手同的损害程度，电流从手到脚，特别是从手到手 对人最为危险。对人最为危险。 表表5.15 安安 全全 电电 压（压（GB3805-83）规）规 定定 安全电压（交流有效值）安全电压（交流有效值） 选选 用用 举举 例例 额定值（额定值（V）空负荷上限值（空负荷上限值（V） 4250 在有触电危险的场所使用手持在有触电危险的场所使用手持 电动工具等。电动工具等。 3643 在矿井、多导电粉尘等场所使在矿井、多导电粉尘等场所使 用的行灯等。用的行灯等。 2429 供某些人体可能偶尔接触的供某些

21、人体可能偶尔接触的 带电设备选用带电设备选用 1215 68 二、安全电压和人体电阻二、安全电压和人体电阻 安全电压，就是不致使人直接致死或致残的电压。我安全电压，就是不致使人直接致死或致残的电压。我 国国家标准国国家标准GB380583规定的安全电压等级和选用如表规定的安全电压等级和选用如表 5.1所示。所示。 实际上，从触电安全的角度来说，安全电压与人体电实际上，从触电安全的角度来说，安全电压与人体电 阻是有关系的。人体电阻由体内电阻和皮肤电阻两部分组阻是有关系的。人体电阻由体内电阻和皮肤电阻两部分组 成，体内电阻约成，体内电阻约500，与接触电压无关。皮肤电阻随皮，与接触电压无关。皮肤电

22、阻随皮 肤表面的湿度、洁净程度和接触电压而变。从触电安全角肤表面的湿度、洁净程度和接触电压而变。从触电安全角 度考虑，人体电阻一般取下限度考虑，人体电阻一般取下限l700(平均为平均为2000)。由。由 于安全电流取于安全电流取30mA，而人体电阻取，而人体电阻取1700，因此人体允，因此人体允 许持续接触的安全电压为：许持续接触的安全电压为： U=30mA170050V 这这50V称为一般正常环境条件下允许持续接触的安全称为一般正常环境条件下允许持续接触的安全 最高电压。最高电压。 1、人体触电的三种形式、人体触电的三种形式 第一种是单相触电。在低压系统中，由于人体的一部分直接第一种是单相触

23、电。在低压系统中，由于人体的一部分直接 或通过某种导体间接触及电源的一相，人体的另一部分直接或通或通过某种导体间接触及电源的一相，人体的另一部分直接或通 过导体间接触及大地，使电源和人体及大地之间形成了一个电流过导体间接触及大地，使电源和人体及大地之间形成了一个电流 通路，这种触电方式为单相触电。如图通路，这种触电方式为单相触电。如图5-13所示。所示。 第二种是两相触电。在低压系统中，人体两部分直接或通过第二种是两相触电。在低压系统中，人体两部分直接或通过 导体间接分别触及电源的两相，在电源与人体之间构成了电流通导体间接分别触及电源的两相，在电源与人体之间构成了电流通 路，这种触电方式称为两

24、相触电。不管是单相或是两相触电，如路，这种触电方式称为两相触电。不管是单相或是两相触电，如 果电流通过人体心脏，都是最危险的触电方式。如图果电流通过人体心脏，都是最危险的触电方式。如图5-14所。所。 图图5-13 单相触电方式单相触电方式 图图5-14 两相触电方式两相触电方式 第三种是跨步电压触电。在高压接地点附近地面电位很高，距第三种是跨步电压触电。在高压接地点附近地面电位很高，距 接地点越远则电位越低，其电位曲线如图接地点越远则电位越低，其电位曲线如图5-15所示。所示。 图图5-14 跨步电压（跨步电压（Ustep）和接触电压（）和接触电压（Utou） 2、影响触电严重程度的因素、影

25、响触电严重程度的因素 、电流和人体电阻：影响触电严重程度的因素主要是电流，电、电流和人体电阻：影响触电严重程度的因素主要是电流，电 流的大小取决于人体的电阻及触电电压。每个人体的电阻各不相同流的大小取决于人体的电阻及触电电压。每个人体的电阻各不相同 。 、触电的时间：电击伤害的轻重还与电流通过人体的时间有关。、触电的时间：电击伤害的轻重还与电流通过人体的时间有关。 图图5-15 电流对人体伤害程度效应区域图电流对人体伤害程度效应区域图 、电流的频率：低频比高频危险、电流的频率：低频比高频危险,而而50Hz属于低频；属于低频； 、电流的路径：通过心脏，严重，右手到左脚至地最严重；、电流的路径：通

26、过心脏，严重，右手到左脚至地最严重； 、环境影响：周围环境潮湿、金属容器；、环境影响：周围环境潮湿、金属容器； 、触电部位的压力：压力越大，危险性就越大；、触电部位的压力：压力越大，危险性就越大； 、人体健康情况及精神状态：、人体健康情况及精神状态： 、触电也是有规律的：、触电也是有规律的： A、一般年轻人居多；、一般年轻人居多； B、雨季触电事故多；、雨季触电事故多； C、低压电比高压电触电概率高；、低压电比高压电触电概率高； D、行业影响。、行业影响。 安全超低电压：线间或线对地之间不超过交流安全超低电压：线间或线对地之间不超过交流50V（均方根值）的回路电压。（均方根值）的回路电压。 安

27、全电流：工频应为安全电流：工频应为30 mA及以下，在有高度危险的场所为及以下，在有高度危险的场所为10 mA，在空中或，在空中或 水面作业时则为水面作业时则为5mA。 安全电压：额定值等级交流为安全电压：额定值等级交流为42、36、24、12、6V；空载上限值交流为；空载上限值交流为50、 43、29、15、8V。 安全距离安全距离 的。的。 第五节第五节 电力设备接地电力设备接地 一、电力设备工作接地的一般要求一、电力设备工作接地的一般要求 1、为了保护人身和设备的安全，电力设备宜接地、为了保护人身和设备的安全，电力设备宜接地 或接零。三线制直流回路的中性线宜直接接地。或接零。三线制直流回

28、路的中性线宜直接接地。 2、不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定、不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定 者外，应使用一个总的接地体，接地电阻应符合其中最者外，应使用一个总的接地体，接地电阻应符合其中最 小值的要求。小值的要求。 3、如因条件限制，做接地有困难时，允许设置操、如因条件限制，做接地有困难时，允许设置操 作和维护电力设备用的绝缘台。绝缘台的周围，应尽量作和维护电力设备用的绝缘台。绝缘台的周围，应尽量 使操作人员没有偶然触及外物的可能。使操作人员没有偶然触及外物的可能。 4、低压电力网的中性点可直接接地或不接地。、低压电力网的中性点可直接接地或不接地。 380/220V低压电力

29、网的中性点一般直接接地。低压电力网的中性点一般直接接地。 5、中性点直接接地的低压电力网，应装、中性点直接接地的低压电力网，应装 设能迅速自动切除接地短路故障的保护装置。设能迅速自动切除接地短路故障的保护装置。 所或条件特别恶劣场所的供电网中，电力设备所或条件特别恶劣场所的供电网中，电力设备 的外壳应采用接零保护。的外壳应采用接零保护。 6、在中性点直接接地的低压电力网中，、在中性点直接接地的低压电力网中， 除另有规定者和移动式设除另有规定者和移动式设 备外，零线应在电备外，零线应在电 源处接地。源处接地。 电力设备接地装置的接地电阻最大允许值电力设备接地装置的接地电阻最大允许值 见表见表5.

30、16。 表表5.16 电力设备接地装置的接地电阻最大允许值见。电力设备接地装置的接地电阻最大允许值见。 接接 地地 装装 置置 名名 称称 接地电阻最大允许值接地电阻最大允许值 （） 310kV配、变电所高低压共用接地装置配、变电所高低压共用接地装置 低压电力设备接地装置低压电力设备接地装置 单台容量单台容量100kVA或并列运行总容量或并列运行总容量 100kVA的变压器、发电机等电力设备的的变压器、发电机等电力设备的 共用接地装置共用接地装置 310kV线路在居民区的钢筋混凝土杆的线路在居民区的钢筋混凝土杆的 接地装置接地装置 配电线路零线每一重复接地装置配电线路零线每一重复接地装置 4

31、4 10 30 10 注：在采用接零保护的低压电力网中，系指变压器的接地电阻，而用电设注：在采用接零保护的低压电力网中，系指变压器的接地电阻，而用电设 备只进行接零，不做接地。备只进行接零，不做接地。 在电力设备接地装置的接地电阻允许达到在电力设备接地装置的接地电阻允许达到10的低压电力网中，每一重复接地的低压电力网中，每一重复接地 装置的接地电阻不应超过装置的接地电阻不应超过10，但重复接地不应少于，但重复接地不应少于3处；处； 接地是保证电力系统、电气设备正常运行和人身安全的重要技术措施。接地是保证电力系统、电气设备正常运行和人身安全的重要技术措施。 二、设备接地的基本概念二、设备接地的基

32、本概念 接地：电力设备、杆塔或过电压保护装置用接地线与接地体接地：电力设备、杆塔或过电压保护装置用接地线与接地体 连接，称为接地。电气设备在运行中，如发生接地短路，则短路电连接，称为接地。电气设备在运行中，如发生接地短路，则短路电 流通过接地体以半球形状向地中流散。试验证明：在离开单根接地流通过接地体以半球形状向地中流散。试验证明：在离开单根接地 体或接地板体或接地板20m以外的地方，该处的电位近乎于零，因此习惯把电以外的地方，该处的电位近乎于零，因此习惯把电 位等于零的地方称做电气上的位等于零的地方称做电气上的“地地”。 接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体。接地体：埋入地

33、中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体。 兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋兼作接地体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、金属管道和设备等称为自然接地体。混凝土建构筑物的基础、金属管道和设备等称为自然接地体。 接地线：电力设备、杆塔的接地螺栓与接地体或零线连接用的接地线：电力设备、杆塔的接地螺栓与接地体或零线连接用的 在正常情况下不载流的金属导体，称为接地线。在正常情况下不载流的金属导体，称为接地线。 接地装置：接地体和接地线的总和，称为接地装置。接地装置：接地体和接地线的总和，称为接地装置。 如图如图5-16(左图左图)所示，与大

34、地直接接触的金属物体，所示，与大地直接接触的金属物体， 称为接地体或接地极。连接接地体与设备接地部分的导线，称为接地体或接地极。连接接地体与设备接地部分的导线， 称为接地线。接地体与接地线组成接地装置。当电气设备称为接地线。接地体与接地线组成接地装置。当电气设备 发生接地故障时，如图发生接地故障时，如图5-16(右图右图)所示，有故障电流经接所示，有故障电流经接 地体成半球形向大地散流，接地装置的散流电阻称为接地地体成半球形向大地散流，接地装置的散流电阻称为接地 电阻。电阻。 图图5-16 接地装置和接地电阻示意图接地装置和接地电阻示意图 1、接地的分类、接地的分类 接地一般分为两类：保护性接

35、地、功能性接地和重复接地一般分为两类：保护性接地、功能性接地和重复 接地。接地。 、保护性接地、保护性接地 保护接地：为保护人身安全、防止间接触电，如图保护接地：为保护人身安全、防止间接触电，如图5- 18所示，所示， 将设备的外露可导电部分进行接地，称为保护将设备的外露可导电部分进行接地，称为保护 接地。接地。 保护接地的形式有两种：保护接地的形式有两种： 一种是设备的外露可导电部分经各自的接地保护线分别直接接一种是设备的外露可导电部分经各自的接地保护线分别直接接 地；地； 另一种是设备的外露可导电部分经公共的保护线接地。高压电力另一种是设备的外露可导电部分经公共的保护线接地。高压电力 设备

36、的金属外壳、钢筋混凝土杆和金属杆塔，由于绝缘损坏有可能带设备的金属外壳、钢筋混凝土杆和金属杆塔，由于绝缘损坏有可能带 电，为了防止这种电压危及人身安全把电气设备不带电的金属部分与电，为了防止这种电压危及人身安全把电气设备不带电的金属部分与 接地体之间作良好的金属连接叫保护接地。电力设备金属外壳等与零接地体之间作良好的金属连接叫保护接地。电力设备金属外壳等与零 线连接则称为保护接零，简称接零。线连接则称为保护接零，简称接零。 过电压保护接地：消除过电压和消除雷击和过电压的危险影响过电压保护接地：消除过电压和消除雷击和过电压的危险影响 而设的电压保护装置的接地。防雷接地也是一种过电压保护接地（将而

37、设的电压保护装置的接地。防雷接地也是一种过电压保护接地（将 雷电导入大地，防止雷电流使人受到电击或财产受到损失）。雷电导入大地，防止雷电流使人受到电击或财产受到损失）。 防静电接地：消除生产过程中产生的静电而设的接地。防静电接地：消除生产过程中产生的静电而设的接地。 防电蚀接地：在地下埋设金属体作为牺牲阳极或牺牲阴极，保防电蚀接地：在地下埋设金属体作为牺牲阳极或牺牲阴极，保 护与之连接的金属体，例如金属输油管。护与之连接的金属体，例如金属输油管。 图图5-17 工作接地、保护接地和重复接地工作接地、保护接地和重复接地 、功能性接地、功能性接地 工作接地：在电力系统中，为保护电力设备达到正常工作

38、要求的工作接地：在电力系统中，为保护电力设备达到正常工作要求的 接地，称为工作接地。如图接地，称为工作接地。如图3.53的电源中性点直接接地的电力系统中，的电源中性点直接接地的电力系统中， 变压器中性点接地，或发电机中性点接地。变压器中性点接地，或发电机中性点接地。 屏蔽接地：防止电磁感应而对电力设备的金属外壳、屏蔽罩、屏屏蔽接地：防止电磁感应而对电力设备的金属外壳、屏蔽罩、屏 蔽线的外皮或建筑物金属屏蔽体等进行的接地。蔽线的外皮或建筑物金属屏蔽体等进行的接地。 逻辑接地：为了获得稳定的参考电位，将电子设备中的适当金属逻辑接地：为了获得稳定的参考电位，将电子设备中的适当金属 体作为参考零电位，

39、须获得零电位的电子器件接在此金属件上，这种体作为参考零电位，须获得零电位的电子器件接在此金属件上，这种 接法称为逻辑接地。接法称为逻辑接地。 信号接地：为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地。信号接地：为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地。 、重复接地、重复接地 如图如图5-18所示，在中性线直接接地系统中，为确保所示，在中性线直接接地系统中，为确保 保护线安全可靠，除在变压器或发电机中性点处进行工保护线安全可靠，除在变压器或发电机中性点处进行工 作接地外，还在保护线其它地方进行必要的接地，称为作接地外，还在保护线其它地方进行必要的接地，称为 重复接地。重复接地。 重复接地可以降低漏电外

40、壳的对地电压：重复接地可以降低漏电外壳的对地电压： Ud=RcUL 式中：式中： Ud 漏电外壳的对地电压，漏电外壳的对地电压，V； Rc 重复接地电阻，重复接地电阻，； UL 发生短路时，在零线产生的电压压降，发生短路时，在零线产生的电压压降，V。 降阻剂：具有低电阻率的物质。降阻剂：具有低电阻率的物质。 1 1、降阻降阻剂的剂的作用作用 土壤电阻率与土壤中导电或可导电物质（如金属矿物质和电解土壤电阻率与土壤中导电或可导电物质（如金属矿物质和电解 质）含量有较为密切的关系，这些物质的含量越大，则土壤的电阻率质）含量有较为密切的关系，这些物质的含量越大，则土壤的电阻率 就越低。就越低。一般土壤

41、电阻率都在一般土壤电阻率都在10的二次方到的二次方到10的三次方的三次方m之间、之间、降降 阻剂中混和有适量的电解质或非电解质导电粉末等材料，其电阻率很阻剂中混和有适量的电解质或非电解质导电粉末等材料，其电阻率很 小，小，降阻剂的电阻率已能作到降阻剂的电阻率已能作到10的零次方的零次方m (稀土降阻剂可以作到稀土降阻剂可以作到 0.20.5m)，所以将降阻剂敷在接地电极和自然土壤之间就有如增，所以将降阻剂敷在接地电极和自然土壤之间就有如增 大了接地电极的直径一样，由于接地体几何尺寸的增加，而使接地电大了接地电极的直径一样，由于接地体几何尺寸的增加，而使接地电 阻减小。这效果包括两个方面：一是相

42、当于增大了接地体的几何尺寸；阻减小。这效果包括两个方面：一是相当于增大了接地体的几何尺寸； 二是降阻剂刚刚浇灌时是半流体状态，使它与周围的土壤接触紧密，二是降阻剂刚刚浇灌时是半流体状态，使它与周围的土壤接触紧密， 减小了接触电阻，从而使接地电阻显著地减小。减小了接触电阻，从而使接地电阻显著地减小。 五五. 降阻剂与接地电极降阻剂与接地电极 对于一个半径为对于一个半径为r的半圆球接地体而言，其接地电阻的半圆球接地体而言，其接地电阻 约约50集中在自接地体表面至距球心集中在自接地体表面至距球心2r的半圆球体内，如的半圆球体内，如 果将果将r至至2 r间的土壤电阻率降低，就可以使接地电阻大大间的土壤

43、电阻率降低，就可以使接地电阻大大 减小。减小。 以一个半圆球体为例，将以一个半圆球体为例，将r至至r1范围内的电阻率为范围内的电阻率为2 内的土壤用降阻剂内的土壤用降阻剂1置换，亦可得到降阻剂的使用效果。置换，亦可得到降阻剂的使用效果。 减小的百分数为：减小的百分数为： %10011 2 1 1 r r R 上式可以说明，降阻剂包裹接地极、相当于将接地体式可以说明，降阻剂包裹接地极、相当于将接地体 的半径由的半径由r增大到增大到r1， 由于接地体几何尺寸的增加，而使由于接地体几何尺寸的增加，而使 接地电阻减小。实践证明，使用降阻剂大约可以使接地电接地电阻减小。实践证明，使用降阻剂大约可以使接地

44、电 阻减小阻减小1040。 因为土壤有一定的硬度和粒度，土壤本身之间就存在一定的气隙，因为土壤有一定的硬度和粒度，土壤本身之间就存在一定的气隙， 当与金属电极相接触时不可避免地增加接触电阻。而降阻剂本身的粒当与金属电极相接触时不可避免地增加接触电阻。而降阻剂本身的粒 度细腻，可以加工成半流体，充填在电极和土壤之间，对两者都有良度细腻，可以加工成半流体，充填在电极和土壤之间，对两者都有良 好的亲和力，就能有效地减小接触电阻。这就是降阻剂的降阻机理。好的亲和力，就能有效地减小接触电阻。这就是降阻剂的降阻机理。 在稀土降阻剂的设计配方中，考虑地下水和地中电流的作用，选在稀土降阻剂的设计配方中，考虑地

45、下水和地中电流的作用，选 用导电率仅次于金属的碳元素为载体，辅以电阻率极小的铜族元素外，用导电率仅次于金属的碳元素为载体，辅以电阻率极小的铜族元素外， 还有过渡元素和碱土金属元素，这些元素的适当配比和加工，再添加还有过渡元素和碱土金属元素，这些元素的适当配比和加工，再添加 铜系稀土元素作为催化剂、激活剂，前一些元素极易形成水合离子化铜系稀土元素作为催化剂、激活剂，前一些元素极易形成水合离子化 合物，在稀土元素和地中电流的作用下就能形成导电性能良好的电解合物，在稀土元素和地中电流的作用下就能形成导电性能良好的电解 质。正因为稀土降阻剂这一特殊功能，使稀土降阻剂呈良好的负阻特质。正因为稀土降阻剂这

46、一特殊功能，使稀土降阻剂呈良好的负阻特 性。即随着电流密度、电流波形陡度的增加而电阻率自动性。即随着电流密度、电流波形陡度的增加而电阻率自动下降。 为了说明降阻剂的降阻作用，现考虑一种简单情况，即贴地面埋为了说明降阻剂的降阻作用，现考虑一种简单情况，即贴地面埋 设的半球接地体，如图设的半球接地体，如图7-28所示，所示， 其中图（其中图（a）为无降阻剂情况，图（）为无降阻剂情况，图（b）为埋设了降阻剂情况。设自然土）为埋设了降阻剂情况。设自然土 壤和降阻剂的电阻率分别为壤和降阻剂的电阻率分别为 1和和 2 ，在无降阻剂图（，在无降阻剂图（a）时，半球接地）时，半球接地 体的接地电阻可直接表示为

47、体的接地电阻可直接表示为 1 2 2 2 1 1 2 2 r gs r dr r 降阻剂的作用降阻剂的作用 2、降阻剂的长效性问题、降阻剂的长效性问题 无论军工、民用、建筑其接地装置都必须做到：一要安全，二要无论军工、民用、建筑其接地装置都必须做到：一要安全，二要 持久。一般都要求接地装置在持久。一般都要求接地装置在15年以上。那么，降阻剂能否满足这一年以上。那么，降阻剂能否满足这一 要求，从降阻剂的材料到试验、使用的情况来看，特别是通过模拟试要求，从降阻剂的材料到试验、使用的情况来看，特别是通过模拟试 验验证，使用有效期大于验验证，使用有效期大于50年。年。 、稀土降阻剂在研制、生产中考虑地

48、下工程应用的主要特点是、稀土降阻剂在研制、生产中考虑地下工程应用的主要特点是 地中电流和地下水的作用。尤其是后者的影响是比较明显，一年四季地中电流和地下水的作用。尤其是后者的影响是比较明显，一年四季 地下水、土壤含水量的变化也是很大的，担心的是随着雨水的浸袭，地下水、土壤含水量的变化也是很大的，担心的是随着雨水的浸袭， 一些导电性物质是否会溶解、流失。针对这个问题在配方材料中作了一些导电性物质是否会溶解、流失。针对这个问题在配方材料中作了 考虑和调整。所有配料其比重都大于考虑和调整。所有配料其比重都大于l，可以和水构成水合离子化合物，可以和水构成水合离子化合物， 但不溶解于水，部分配料能吸收水

49、份并形成结晶水、也不会水解溶化。但不溶解于水，部分配料能吸收水份并形成结晶水、也不会水解溶化。 并且在成品前添加有少量的固化剂，便于保水性的改善，也易于形成并且在成品前添加有少量的固化剂，便于保水性的改善，也易于形成 渗水层帷幕，尽管环境含水量变化范围较大，而降阻剂的含水量基本渗水层帷幕，尽管环境含水量变化范围较大，而降阻剂的含水量基本 能稳定在能稳定在2545左右。左右。 在产品型式试验时作过抽样试验，加工成标准试样后分别在自然在产品型式试验时作过抽样试验，加工成标准试样后分别在自然 通风干燥通风干燥72小时，成形后作过比较、测量，最后还将试样置于静水中小时，成形后作过比较、测量，最后还将试

50、样置于静水中 浸泡浸泡35天，结果基本相同，证明降阻剂功能不会因地下水及雨水的浸天，结果基本相同，证明降阻剂功能不会因地下水及雨水的浸 润而流失。润而流失。 电阻率和导电性能要作到一点不变，目前还不可能，但变化的范围小电阻率和导电性能要作到一点不变，目前还不可能，但变化的范围小 于可以接受的季节系数。于可以接受的季节系数。 、地中电流影响。稀土降阻剂在置于接地系统后，必然要受、地中电流影响。稀土降阻剂在置于接地系统后，必然要受 地中电流的影响。除了正常工作接地中的三相不平衡的工频电流外还地中电流的影响。除了正常工作接地中的三相不平衡的工频电流外还 有地中杂散电流，无线电通信，视频，和天电干扰。

51、只是幅值是极其有地中杂散电流，无线电通信，视频，和天电干扰。只是幅值是极其 有限的。对此曾作过直流、工频和有限的。对此曾作过直流、工频和1.2MHz以下的各频段的高频试验，以下的各频段的高频试验， 证明反复通流载频后其根本的伏安特性曲线是相似的，虽然，呈现的证明反复通流载频后其根本的伏安特性曲线是相似的，虽然，呈现的 电阻率特性稍有变化，但不大于电阻率特性稍有变化，但不大于25。 3、温度对降阻剂的影响、温度对降阻剂的影响 降阻剂在接地系统中正常时通过的线电流密度一般降阻剂在接地系统中正常时通过的线电流密度一般 在每平方米数十微安到数毫安之间，然而当出现工频接在每平方米数十微安到数毫安之间，然

52、而当出现工频接 地短路或需要接地短路时其线电流密度可达每平方米数地短路或需要接地短路时其线电流密度可达每平方米数 百乃至数千安，此时虽然不可能使整个接地系统的温度百乃至数千安，此时虽然不可能使整个接地系统的温度 上升到上升到l00以上，但是在电流深入点或局部接触不良处以上，但是在电流深入点或局部接触不良处 有可能接近此值。为此，除进行前述的将试样置于恒温有可能接近此值。为此，除进行前述的将试样置于恒温 干燥箱内作脱水试验检查外，还进行过试样环境温度下干燥箱内作脱水试验检查外，还进行过试样环境温度下 的载流试验，使其因载流而引起温升，并达到的载流试验，使其因载流而引起温升，并达到120，证，证

53、实试样不会开裂和有其他不良反应的生成物出现。试样实试样不会开裂和有其他不良反应的生成物出现。试样 的电性能不变，仍可反复载流，并仍然具有良好的负阻的电性能不变，仍可反复载流，并仍然具有良好的负阻 特性。特性。 4、大电流冲击对降阻剂的影响、大电流冲击对降阻剂的影响 所谓冲击系数是指大电流冲击下呈现的冲击阻抗和工频电流下的工所谓冲击系数是指大电流冲击下呈现的冲击阻抗和工频电流下的工 频接地电阻的比值。一般在进行避雷保护接地设计情况时都会涉及这一频接地电阻的比值。一般在进行避雷保护接地设计情况时都会涉及这一 问题，通常自然土壤中的接地装置其冲击系数总是小于问题，通常自然土壤中的接地装置其冲击系数总

54、是小于l.0的，这是因为的，这是因为 自然土壤中土壤的电场强度超过某一极限就会使周围的空气间隙击穿形自然土壤中土壤的电场强度超过某一极限就会使周围的空气间隙击穿形 成火花放电区，短路一部分电阻扩大了接地电极的散流面积，使总体呈成火花放电区，短路一部分电阻扩大了接地电极的散流面积，使总体呈 现阻抗降低，显然这对于被保护设备是有利的。现阻抗降低，显然这对于被保护设备是有利的。 在电流密度在电流密度423.44Acm2，波形为，波形为820s下连续冲击三次，下连续冲击三次， 试样未干裂无起爆燃弧现象，如按暂行降阻剂检验标准，就相当于线电试样未干裂无起爆燃弧现象，如按暂行降阻剂检验标准，就相当于线电

55、流密度可达流密度可达480kA，再通过同一垂直接地极在未充填和充填了降阻剂的，再通过同一垂直接地极在未充填和充填了降阻剂的 对比试验来证明，在同一冲击电流波形和幅值下，冲击系数不但小于对比试验来证明，在同一冲击电流波形和幅值下，冲击系数不但小于1.0， 而且要比自然土壤的冲击系数还要小而且要比自然土壤的冲击系数还要小10左右。稀土降阻剂会影响大电左右。稀土降阻剂会影响大电 流冲击下的火花区，因为稀土降阻剂的良好渗透性，火花区也会向端部流冲击下的火花区，因为稀土降阻剂的良好渗透性，火花区也会向端部 和四周延伸，电流越大，其延伸区也越大，冲击系数就更小。关于大电和四周延伸，电流越大，其延伸区也越大

56、，冲击系数就更小。关于大电 流冲击影响问题，仍有专家持不同意见，实际情况如何，仍需实践证明。流冲击影响问题，仍有专家持不同意见，实际情况如何，仍需实践证明。 5、降阻剂对金属电极的影响、降阻剂对金属电极的影响 接电极的金属一般部采用钢材。个别的是铜，它们接电极的金属一般部采用钢材。个别的是铜，它们 的腐蚀。一般和周围介质的酸价的腐蚀。一般和周围介质的酸价(pH值值)有关，也和它们有关，也和它们 在土中的电极表面电势有关。在土中的电极表面电势有关。 试验结果表明：铜、镀锌铁和普通钢材的腐蚀特性是不试验结果表明：铜、镀锌铁和普通钢材的腐蚀特性是不 一样的。一样的。pH值越小，腐蚀速率越快，但不是线

57、性关系，值越小，腐蚀速率越快，但不是线性关系， 其中有最小值。而包裹了稀土降阻剂，由于其中有最小值。而包裹了稀土降阻剂，由于PH值恰当又值恰当又 多了一层蔽护隔离层，腐蚀速率一般要较未包裹降阻剂多了一层蔽护隔离层，腐蚀速率一般要较未包裹降阻剂 的小的小1412，可以起到相当好的延缓作用。，可以起到相当好的延缓作用。 6、降阻剂对环境和生态的影响、降阻剂对环境和生态的影响 降阻剂本身是无臭味的黑褐色粉剂，不含有害金属元降阻剂本身是无臭味的黑褐色粉剂，不含有害金属元 素如汞、铅、镉、砷、钴，在产品使用中和人体接触也不素如汞、铅、镉、砷、钴，在产品使用中和人体接触也不 会引起不适或其他不良反应，对水

58、质和土壤不会造成污染。会引起不适或其他不良反应，对水质和土壤不会造成污染。 应当注意的是，采用降阻剂，只是降低接地体与土壤应当注意的是，采用降阻剂，只是降低接地体与土壤 界面的接触电阻，对可以吸收水分的土壤还可以在接地体界面的接触电阻，对可以吸收水分的土壤还可以在接地体 附近土壤混入一些带电离子的物质，以期降低土壤的电阻附近土壤混入一些带电离子的物质，以期降低土壤的电阻 率率，但是如果地层中为大块的岩石，则降阻剂就无能为，但是如果地层中为大块的岩石，则降阻剂就无能为 力。力。 曾有某变电站的接地网，虽然放了大量降阻剂，但由曾有某变电站的接地网，虽然放了大量降阻剂，但由 于地层是大块花岗岩，结果

59、接地电阻还是达不到技术要求。于地层是大块花岗岩，结果接地电阻还是达不到技术要求。 碰到这种情况时，只有采用等电位法，放宽对接地电阻值碰到这种情况时，只有采用等电位法，放宽对接地电阻值 的要求。土壤电阻率高的地方使用降阻剂的效果好，土壤的要求。土壤电阻率高的地方使用降阻剂的效果好，土壤 电阻率低的地方使用降阻剂效果不够明显。电阻率低的地方使用降阻剂效果不够明显。 7、接地电极的抗腐蚀、接地电极的抗腐蚀 接地网长期埋在地下，尤其是电阻率接地网长期埋在地下，尤其是电阻率较低的地方，较低的地方， 一般都是比较潮湿并且还含有一些可溶性的电解物质、酸、一般都是比较潮湿并且还含有一些可溶性的电解物质、酸、

60、碱、盐等成份，这些水分和电解物质对接地体会产生腐蚀碱、盐等成份，这些水分和电解物质对接地体会产生腐蚀 作用。为了减少接地体被腐蚀，可选用化学稳定性较好的作用。为了减少接地体被腐蚀，可选用化学稳定性较好的 铜，但铜的价格太贵，一般不允许使用大量的铜作为接地铜，但铜的价格太贵，一般不允许使用大量的铜作为接地 电极。目前普遍使用的镀锌钢制品作为接地体，仍不能完电极。目前普遍使用的镀锌钢制品作为接地体，仍不能完 全解决接地极被腐蚀的问题。应该特别注意的是，当铜和全解决接地极被腐蚀的问题。应该特别注意的是，当铜和 铁两种金属构成地网连接在一起的时候，铁的接地体被腐铁两种金属构成地网连接在一起的时候，铁的