地网与接地
第三章 地网与接地,1.地网、接地线、接地装置及接地电阻 2.几种不同的接地概念 3. 接地的作用分类,1.地网、接地线、接地装置及接地电阻,大地可以认为是可吸收无限电荷的等电位零电位体。为防止带电设备绝缘损坏造成人身伤害，带电设备的金属外壳均经过接地线接地，大地无端子，需要设置接地极并构成接地电阻很小地网。装置与地网之间的连线就初步称之地线。接地装置是接地极与接地线的总称。 地网与大地是一个等电位的零电位体，这只是人们对地线或地网等电位的一种期望。实际上，当地线或地网上有电流流动时，因为地线或地网上的任意两点间会产生电压差。因此，我们应该将地线或地网上的电位想像成象大海中的波浪一样，此起彼伏。当然，在一般正常情况下，无雷击和故障电流的流通的情况上，地网上流过的电流是不大的，可认为地网上各点的电位也不会相差很大，基本为零电位。 但是在实际工作中，造成电磁干扰的信号往往是脉冲信号，在高频情况下，地线或地网的各点会呈现出高阻抗。,地线的阻抗随频率变化,地网的接地电阻,接地网中的接地体与大地之间不可能形成同一体，它们之间存在一层接触层，这个接触层形成的电阻称之为流散电阻，流散电阻越小，说明接地越良好。 流散电阻是接地电阻的主体。一般情况下，由于接地极、接地端子等自身的电阻都小得可以忽略不计，所以接地电阻基本上就等于流散电阻。 接地极组的流散电阻，并不等于各单一接地极流散电阻的并联值（电流流入各单一接地极时，将受到相互的限制），更确切的说，接地阻抗是大地阻抗效应的总和。 以上所谈的接地电阻，系指在低频、电流密度不大的情况下测得的电阻。（接地点的电位U与此点接地电流I的比值定义为接地电阻R）。,雷电流时接地装置的冲击电阻,雷电流流过接地装置时，电流密度增大，以致接地极与土壤间的气层等处发生火花放电现象，这就使土壤的电阻率变小和土壤与接地极间的接触面积增大。结果，相当于加大接地极的尺寸，降低了接地电阻值，称冲击电阻，乃是时间的函数。,导线并联减小交流阻抗,对于减小交流阻抗，增加导线的直径总是有限的，为了减小交流阻抗，一个有效的方法是多根导线并联。当两根导线并联时，其总电感L为： 式中L1是单根导线的电感，M是两根导线之间的互感。,2几种不同的接地概念,（1）“接地”就是接大地。这是人们常说的最典型的解释。“接地”就是指将地面上的金属物体或电气回路的某一节点，通过接地线与地网相连，使物体或节点与大地保持等电位（零电位）。 （2）“接地”就是“接零” 在低压交流电网中，接了地的中性线称为“零线”。“接零”就是通过中性线（或保护线）与大地连接，所以有时把“接零”也称作“接地”。 这种接地与直接接大地不同，由于它要通过中性线才能与大地连接，其接地的良好程度与可靠性，主要决定于零线的可靠性与接零回路的阻抗。 （3）“接地”就是接机壳，在电子电路中，“接地”往往是指设备的机壳接地。对电子电路来说，“零电位”（参考点、或中性线）不一定非要接大地，只要在局部范围内，有一个共同的、相对的“零电位”就可以了。把基准电位的连线称为工作地（又称系统地），以区别于安全目的的接地。它的接地工作方式有三种：直接接地，经电容接地，浮地方式。 （4）自来水管道、暖气管道、煤所管道不能作为接地极使用，这里特别提出。它们不是接地极，若当作接地极来使用，还应有其它条件，如整个系统不能使用塑料制品，检修管道不能中断接地等条件。更不能允许人接触管道时，使人产生麻电现象。,3 接地的作用分类,一般分为保护性接地和功能性接地两种； （1）保护性接地 （2）功能性接地,（1）保护性接地,（A）防电击接地,（B）防雷接地,（C）防静电接地,（D）防电蚀接地,（E）检修接地,（A）防电击接地,为了保证人身安全，将电力设备的金属外壳（包括电缆的金属外皮，电力线路的杆塔等不带电的金属部分）与接地体相连接，称为保护接地。保护接地的作用是为了防止电力设备损坏时，金属外壳带电而造成人身触电.,机壳接地保护电源中性点不接地系统,带电体绝缘损坏机壳接地保护示意图,机壳接零保护三相四线供电系统,Id短路电流；R0中性点接地电阻；Rc重复接地电阻 中性线与保护是合一的称TN-C系统,同一供电系统中，不允许某些设备采用保护接零，而另外一部分设备采用保护接地,Id短路电流；R0中性点接地电阻；Rd接地保护接地电阻 图中故障发生时，由于地电阻大，短路电流不足使熔断器动作，短路电流流过R0，变压器中性点电位抬高，触电机会提高。,机壳重复接地及作用,Id:短路电流； R0：中性点接地电阻； RC 重复接地的接地电阻,机壳接零(接地)将形成“接地污染”,注意“接地污染”，不要将中性线断开接至地网,（B）防雷接地,防雷接地是指为了消除雷电过电压危害，电力设备装设的防雷保护装置（如避雷针、避雷器、避雷线等）的接地。它的作用是流散雷电流，以避免危及电力设备和人身安全。 防雷接地点，是高频雷电流散流注入点，散流时有高电位产生，是地网上的干扰源。保护铜排和屏蔽电缆的接地点要远离它。,（C）防静电接地,防静电接地是指为了消除静电危险而设置的接地。如易燃易爆的贮油罐、贮天然气的罐及其输送管道所装设的接地。它的作用是让由于摩檫而产生的静电电流流入大地，以防止静电放电，发生火花而引起爆炸。用于流散静电荷的接地称为防静电接地，静电荷较容易消散。,(D) 防爆接地,在有爆炸危险的场所中，以防爆为目的的接地称为防爆接地。设置在爆炸危险场所的电气设备（包括移动设备）的金属外壳、金属机架、金属电线管及其配件、电缆保护管、电缆金属护套等非带电裸露部分的金属部分均应接地。对于与电气设备无关的可导电部分也应可靠接地。 防爆接地采用的是低电位和等电位原理。一是避免电荷的积蓄和高电位引入；二是保证在一个局部的范围内，各个部分不会出现不同的电位，以避免当因某原因，被短接或碰撞时产生火花，造成引爆危险。,（E）检修接地,在检修已停电的线路或已断电的设备时，为了保障检修人员的安全，应运用接地专用器具将检修的线路或设备的带电部分与大地连接。这种接地称检修接地，其作用与保护接地相似，一但发生误送电，可以使电网的自动断电器动作，同时也具有降低检修点电位的作用。检修接地还可以使停电线路上的杂散感应电压和残余电荷通过接地线流散入大地。当线路较长时，这种感应电压和残余电荷的放电会有一定的危险性。,（2）功能性接地,（A）工作接地,（B）逻辑接地,（C）屏蔽接地,（A）工作接地,工作接地是根据电力系统工程正常运行方式的需要而接地。例如直流输电接地，它是利用大地作电流回路，代替一根输电线路；再如三相交流电力系统的中性点直接接地或间接（如经消弧线圈）接地；交流电低压三相四线系统中的中性点接地.,（B）逻辑接地,为了确保稳定的参考电位，将电子设备中的适当金属件作为“逻辑地”，一般采用金属底板作逻辑地。常将逻辑接地及其它模拟信号系统的接地统称为直流地。,电子线路的中性线与接地方式,电子线路的中性线的连接 在电子线路技术中，人们理解中性线为一共同的参考点，相对于它，可以测出线路上各接点的电压。在一个简单的信号回路中，它是一根回线；在电子线路中，它是所有电流回路的公共回线, 也是节点电压的参考线。如图所示。电子线路技术的中性线有着和电力技术的中性线N的同样作用，人们可以毫无顾虑地称它为中性线，中性线可能具有地电位，也可以不具有地电位。图中的中性线是否还与地连接和如何连接，主要决定于对线路的功能是否有影响。,a)中性线 b)线路公共参考点,接地导线和中性线小结,接地导线仅引导事故状态下的电流；中性线引导工作电流，并常常是许多信号回路通向电源的公共回线。两者有本质不同，可以用以下同义概念来表达它们。 接地导线可以表示为保护引线、接地线、保护接地、接地公用引线、 外壳接地、固定接地。 中性线可以表示为中性线(逻辑地)、线路共同点、信号参考点、信号中性线、测量接地、0V。 这里强调接地线（保护接地）和中性线（共公引线）的不同。其目的只是帮助对这两个概念的基本作用和设置目的加深理解。,理想逻辑地,逻辑地的接地方式,A.浮地方式： B.单点接地 C.多点接地 D.电容接地方式,集中参考接地,集中参考接地如下图所示，图中表示了集中参考接地的两种不同的实施方式。,a 并联一点接地(星形)的理想方案 b 串联一点接地不理想方案 集中参考接地的举例图,为了不使过多的参考线引向星形线的中点，人们常常把负荷按功率大小的程度和工作单元性质而分组组织起来，如下图。,同类型工作单位分组后的集中图,（C）屏蔽接地,屏蔽电缆的屏蔽层接地、保接屏接地、机壳接地、小变量器屏蔽层接地。,电缆屏蔽的接地,电缆屏蔽应该一端接地还是两端接地的问题总是一再成为新问题。原因在于，不可能只有一个正确的回答。在每一具体情况下，接地是否有效，与其它一系列使用条件有关，在某些情况下，在它带来好处的同时也带来了另外的问题。关键问题是要了解干扰的原因和干扰的性质，是解决共模干扰还是差模干扰，是电场干扰还是磁场干扰。更应区别的是：电缆屏蔽层是工作电流回路的一部分还是只对于干扰场具有屏蔽作用。但在高频情况下，由于屏蔽层对地的杂散电容的作用，实际上已不是单端接地状况，高频电缆的工作情况应用长线波阻抗的概念去理解。当雷电流经避雷器注入地网时，冲击电流将造成地电位升高，电缆的电位将随地电位的波动而受到干扰。为此但屏蔽电缆的接地点,应距离这产生干扰源的点3至5米以外，且避雷器注入电流时间很短，不会便屏蔽层过热。在个别情况下，会看到电缆屏蔽层的过热和烧穿，因此应平行放置截面足够大的附加铜导体而两端接地,就可以避免电缆屏蔽层的过热和烧穿。,外壳屏蔽接地,将电气干扰源引入大地，抑制外来电磁干扰对电子设备的影响，也可减少电子设备产生的干扰影响其它电子设备。,继电保护框接地示图,接地点的处理(搭接),搭接有两种方式： 直接搭接 即直接将要连接的两个金属面保持接触。 间接搭接 利用搭接片（中间导体）使两者保持连接 无论哪一种搭接方式，最重要的是要强调搭接良好，这一点对于射频电流的流动尤其重要。不良搭接所产生的接触电阻，不能为高频噪声提供低阻抗通路。实现搭接的方法有许多，焊接（包括熔焊、钎焊等）是比较好的办法，可避免因金属面暴露在空气中由于锈蚀等原因造成搭接性能下降。压配连接、铆接和用螺丝攻螺纹的连接，在高频时都不能提供良好的低阻抗连接。特别是用螺钉连接时，由于配合件中的螺钉运动使得两部分金属的接触由面接触变成了线接触。更麻烦的是，由于腐蚀和高频电流的趋肤效应，使得射频电流沿着螺钉的螺旋线流动，使得这种连接在很大程度上呈现了电感性。,接地注意事项,屏蔽电缆的接地1,屏蔽电缆的接地2,
