接地导体与电阻：了解接地电势和流散电阻

一、接地、接地体

接地就是将电力系统中电气设备、设施应该接地的部分，经接地装置与大地作良好的电气连接。

埋入地下与大地直接接触的金属导体称为接地体。接地体有人工接地体和自然接地体两类。前者专为接地的目的而设置，包括垂直埋入地中的钢管、角钢、槽钢，水平敷设的圆钢、扁钢、铜带等。而后者主要用于别的目的，但也兼起接地体的作用，如钢筋混凝土基础、电缆的金属外皮、轨道、各种地下金属管道等都属于自然接地体。连接接地体与电气装置中必须接地部分的金属导体，称为接地线。

二、接地装置

接地装置由接地体和接地线两部分组成。由垂直和水平接地体组成的供发电厂、变电站使用的兼有泄放电流和均压作用的较大型的水平网状接地装置，称为接地网。

1.架空线路的接地装置

线路每一级杆塔下一般都设有接地装置，并通过引线与避雷线相连，其目的是使击中避雷线的雷电流通过较低的接地电阻而进入大地。线路杆塔都有混凝土基础，起着接地体的作用，称为自然接地体。大多数情况下，单纯依靠自然接地体是不能满足要求的，需要装设人工接地装置。人工接地装置一般采用垂直与水平接地体组成的复式接地装置。

2.变电站的接地装置

变电站内需要良好的接地装置以满足工作、安全和防雷保护的接地要求。一般的做法是根据安全和工作接地要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷接地要求，或者是在防雷装置下敷设单独的接地体。一般避雷器的防雷接地与工作接地共用一个接地网。

三、接地电阻的概念

电流经接地体流入大地时，接地线、接地体和电流散流所遇到的全部电阻之和，称为接地电阻。接地线、接地体本身的电阻一般可忽略不计，因此接地电阻主要是指流散电阻。

流入地中的电流通过接地极向大地做半球形扩散时，如果土壤的电阻率在各个方向相同，则电流在各个方向的分布是均匀的，可近似认为电流沿一个半球体向大地散流。因此，电流通过接地体流入大地时，接地体的电位最高，随着离开接地体的距离增加，电位逐渐下降。至离接地体15～20m处，土壤电阻已小到可以忽略不计，该点电位降至零，这才是电工上通常所说的“地”。电气设备的接地部分，如接地的外壳和接地体等，与零电位的“大地”之间的电位差，就称为接地部分的对地电压。

1.工频接地电阻、冲击接地电阻(www.xing528.com)

接地电阻的数值等于接地体对大地零电位区域的电压与流经接地体的全部电流的比值。按通过接地体流入地中的工频电流求得的电阻，称为工频接地电阻，通常简称接地电阻；按通过接地体流入地中的冲击电流求得的电阻，称为冲击接地电阻。工作接地、保护接地中的接地电阻都是指工频接地电阻。

2.冲击系数

冲击接地电阻Ri和工频接地电阻Re的比值称为冲击系数α，即

从物理过程看，防雷接地与另两种接地比较有两个显著特点：一是雷电流幅值大；二是雷电流的等值频率高。雷电流幅值大，就会使地中电流密度δ增大，因而提高了土壤中的电场强度，在接地体附近尤为显著。若此电场强度超过土壤击穿场强时会发生局部火花放电，使土壤中电导增大，结果使接地装置在冲击电流作用下的接地电阻小于工频电流下的数值。雷电流等值频率高，会使接地体本身呈现明显的电感作用，阻碍电流向接地体远方流动，对于长度较长的接地体这种影响更为显著，结果使接地体得不到充分利用，使接地装置流过冲击电流时的接地电阻值大于工频接地电阻值。

由于上述两种原因，同一接地装置在冲击电流和工频电流下，将具有不同的电阻值。一般情况下，由于火花放电效应大于电感作用效应，故α＜1；但在接地体很长时，也有可能α＞1。

四、接触电压和跨步电压

当变压器一相绝缘损坏形成导体碰壳时，则接地电流通过地中的接地体向四周散流，接地体周围大地表面的电位分布情况。

图13-17　接触电压和跨步电压

在地面上离设备水平距离0.8m处沿设备外壳离地面垂直距离1.8m处两点之间的点位差，称接触电势。如图13-17所示，人站在距设备0.8m处，人触及外壳，人手与脚之间的电压为接触电压Utou。在故障设备周围的地面上，水平距离0.8m的两点之间的点位差，称跨步电势。人在地面上行走，人两脚之间（一般0.8m）所承受的电压，称跨步电压Ustep。

人体所承受的接触电压和跨步电压，与所接触两点间的电位差值以及脚对地面接触电阻的大小有关。上述电压都可能达到很高数值，使通过人体的电流超过危险值，为了保证工作人员的安全，在接地装置设计和施工时，应使这两个电压在允许值以下。