对保护接地产生的接触电压和跨步电压的探讨

对保护接地产生的接触电压和跨步电压的探讨 张明金 () 徐州工业职业技术学院 江苏 徐州 221006 摘要 :为了防止触电 ,除了应严格遵守安全操作规程外 ,还应采取保护接地 。电气设备的接地 部分与大地零电位点之间存在对地电压 。在短路接地回路上 ,人体接触电气设备带电外壳的点与站立 点之间存在接触电压 。而在距接地体 20m 范围内 ,人的两只脚之间存在跨步电压 。跨步电压较高时 , 人体就会触电 。该文对保护接地 、接触电压 、跨步电压间的关系进行探讨 。 关键词 :保护接地 ;接触电压 ;跨步电压 ;跨步电压触电 () 中图分类号 : TM83 文献标识码 :A 文章编号 :167127880 2003202225203 Discussion on the Touching Voltage and Wal k Voltage Resulting from the Protective Earthing Zhang Mingjin Abstract :In order to prevent us from being touched by electricity ,we should carry out protective earthing mea2 sure besides abiding by the safety operation rule . There is voltage to ground between ground part of electric equip2 ment and point of zero electric potential of earth . There is touching voltage between body touch electric equipment case with electricity point and stand - up point in loop of short circuit ground . Within the range of 20m to grounding conductor ,man will get an electric shock due to walk voltage between man’s two feet when walk voltage is high . The relations between protective earthing ,touching voltage and walk voltage are discussed in the article . Key Words :Protective earthing ; Touching voltage ; Walk voltage ; Get an electric shock due to walk voltage 引言, 地处的电位会相当高 。在接地短路电流系统中 从本质上讲 ,接地的目的是为了在正常和事 接地电位可能达 2000 伏及以上 。在雷击时 ,接地 故以及雷击的情况下 ,利用大地作为接地电流回 体的瞬时电位可能达到数十万伏的数量级 。由于 路的一个元件 ,从而将设备接地处固定为所允许 接地体的电位升高 ,会使调和受到反击过电压的 的接地电位 。接地电位的大小 作用 ,除与电流的幅值 ,设备有可能因此被击穿或引起误动作 。电 和波形有关外 ,还和接地体的几何尺寸以及地的 流离开接地体在地中流散时 ,还会在地面上出现 电性参数有关 。 由于地中自然电场和人工电场电位梯度 。人体站在这样的地面上 ,有可能受到 的影响 ,设备 接触电压和跨步电压引起的电击伤害 。因此 ,对 保护接地而言 ,并不意味着只要将金属设备外壳 接地处的电位常常是不等于零 。但通常不会超过 接地 ,就能保证安全 ,还应当注意到设备接地处可 10 伏 。当有电流通过接地体流入地中时 ,设备接 收稿日期 :2003204215 () 能存在着足够危险的接地电位升高 。 埋入地下并直接与大地接触的金属导体可靠地 在进行保护接地时不能只简单地规定一个接 连接 。 地电阻值作为保护接地的标准 ,忽视了对地面电 1 . 2 对保护接地体的要求 Ω位分布的研究和相应采取的安全措施 ,而应采用 接地电阻一般小于 4。在接地装置中 ,可利 合理的接地装置 ,使电位分布较均匀 ,避免出现危 用自然接地体 ,如敷设于地下金属水管或房屋的 金属框架等 。若自然接地体达不到要求 ,则采用 险的电位差 。 1 . 保护接地人工接地体 。人工接地体一般用长 2,3m ,直径 1 . 1 保护接地的基本概念 电流通过人体会发35,50mm 的钢管垂直打入地下 ,接地体与地下的 () 生触电事故 。人体触电的 钢条 干线相连 。 原因主要有两种 :一种是没有遵守安全操作规程 ,1 . 3 保护接地的作用 图 1 所示为未采用保护接地的电气设备 。当 ( 人体直接接触或接近电气设备的带电部分 超过 它某处绝缘损坏时 ,外壳便带电 ,同时 ,由于线路 ) 了安全距离;另一种是人体触及绝缘损坏的电气 与地形成电容 ,或者线路上某处绝缘不好 ,如果人 设备的金属部分 。大多数事故是发生在后一种情 体触及此处绝缘破坏的电气设备外壳 ,则形成一 况 。因此 ,为了防止触电 ,我们除了应严格的遵守 个电流回路如图 1 中箭头所示 ,人体通过电流而 触电 。 安全操作规程外 ,还要对电气设备采取保护接地 。 保护接地是将电气设备的金属外壳与接地体 图 1 未接地的电气设备 图 2 具有接地装置的电气设备 采取保护接地后 ,如图 2 所示 。由于电气设 在短路接地回路上 ,人体接触电气设备带电 () 外壳的一点和站立地面一点 视为一点之间的电 备外壳与大地具有良好的连接 ,接地电阻很小 ,当 位差称为接触电压 。而在距接地体 20m 范围内 , 其绝缘损坏时 ,外壳便带电 ,形成两个回路 ,一个 ( 人的两只脚 即人的跨距 , 规定为沿径向距离 0 . 回路经过接地体到电气设备 ,另一个回路经过人 ) 8m之间的电位差 ,称为跨步电压 ,跨步电压较高 体到电气设备 。它们是一个并联回路 ,通过各个 时 ,人体就会触电 ,即跨步电压触电 。 回路的电流与其电阻成反比 。人体的电阻一般按 正常情况下 ,接地回路中一般没有电流流过 ,Ω ( ) 1000考虑 , 远 比 接 地 电 阻 一 般 为 几 欧 大 , 因 因此 , 不存在接触电压和跨步电压 , 而对地短路 此 ,通过人体的电流就很小 ,绝大部分电流通过接 时 ,由于接地体周围 20m 范围内沿径向各点的电 地体流入大地 ,从而避免了触电事故的发生 ,保证 位不同 ,因此 ,出现接触电压和跨步电压 。 了人身的安全 。 2 . 2 接触电压与跨步电压的形成 当电气设备 2 . 接触电压与跨步电压 一相绕组绝缘损坏碰到金属外壳 2 . 1 接触电压与跨步电压的概念 电气设备的 时 ,就有电流经过设备金属外壳 、外壳接地的装置 接地部分 ,如接地外壳 ,接地线和 而流入大地 ,这个电流叫做接地电流 。接地电流 接地体等与大地零电位点的电位差 ,称为接地时 I与接地电阻 r的乘积 ,就是设备外壳的对地电 dd 的对地电压 。接地部分的对地电压和经过接地体 压 ,如图 3 中的 U。当人触及漏电设备金属外壳 d 流入大地的电流之比 ,称为接地电阻 。接地装置 时 人体所承受的电压即接触电压 如图 中的 的电阻 ,包括接地线的电阻和接地体的电阻 。 ,两个脚之间的电位就不 在接地体或接地点附近 U。它等于设备外壳的对地电压 U与人脚站立 j d 一样 ,因此 ,两只脚之间就有电压 ,这个电压即跨 处的电位 U 之差 ,即 U= U- U 。 人距漏电设备J d () 步电压 U设备电压越高 ,跨步电压越大,即 : b 接地体越近 ,接触电压越小 ;人 U= U- U b 1 2距漏电设备接地体越远 ,接触电压越大 。 式中 :U———跨步电压 ;b U———人前脚站立处的电位 ;1 U———人后脚站立处的电位 。 人距接地体2 或接地点越近 ,跨步电压越大 ;距 接拉体或接地点越远 ,跨步电压越小 。所以在低 压系统中 ,当发现导线断落在地面时 ,不得让行人 靠近断线点 4m 以内 ,以防跨步电压触电 。 跨步电压的大小受接地电流大小 、鞋和地面 特征 、两脚之间的跨距 、两脚的方位以及离地点的 图 3 接触电压和跨步电压的示意图 远近等很多因素的影响 。人的跨距一般按 0 . 8m U—跨步电压 U—接触电压 U—设备对地电压 b j e 考虑 。图 3 中 b 、c 两点都承受跨步电压 。由于对 当设备发生碰壳故障或一相带电导线断落在 地电压曲线具有离开接地点由陡而缓的下降特 地面时 ,电流就要通过接地体或接地点向大地作 征 ,b 点承受的跨步电压高于 c 点承受的跨步电 ( ) 半球形分散 见图 4。距接地体或接地点越近 , ( 压 。当两脚与接地点等距离时 设接地体具有几 半球形面积越小 ;距接地体或接地点越远 ;半球形 ) 何对称的特点,两脚之间是没有跨步电压的 。因 的面积越大 。因为电阻与面积成反比 ,所以距接 此 ,离接地点越近 ,只是有可能承受而并不一定承地体或接地点越近 ,土壤电阻越大 ;距接地体或接 受越大的跨步电压 。由于跨步电压受很多因素的 地点越远 ,土壤电阻越小 。电流流过电阻要产生 影响以及由于地面电位分布的复杂性 ,几个人在 电压降 。因此 ,距接地体或接地点越近 ,电压降越 同一地带遭到跨步电压电击完全可能出现截然不 大 ;距接地体或接地点越远 ,电压降越小 。在距接 同的后果 。图 中 a 主 要 承 受 的 是 接 触 电 压 。显 ( 地体 或 接 地 点 20m 处 多 根 接 地 体 时 比 20m 稍 然 ,离接地点越远 ,可能承受的接触电压越高 。) 大,半球形面积已很大 ,土壤电阻已经很小 ,可以 3 . 保护接地的合理设置 忽略不计 。因此 ,该处的电压降已接近于零 ,即该 由以上分析可知 ,电气设备的外壳虽有保护 处的电位已接近于零 。通常把零电位的地方叫电 接地装置 ,但是 ,如果设备不合理 ,使电位分布不 ( 气上的“地”。对地电压就是指带电体 包括电气 均匀 ,将产生过大的接触电压和跨步电压 ,仍然存 ) 设备带有电压的接地部分与大地零电位之间的 在触电的危险 。 图 3 中曲线表示接体周围地面电位的分布情 电压 。 况 ,正常情况下 ,接地体周围的电位都为零 。接地 短路时 ,越是接近接地体的地点 ,其电位就越高 , 如果不计接地线的电阻 ,则接地体的电位几乎为 零 。因此 ,如果接地体距离保护的电气设备较远 , ( ) 那么人体受到的接触电压 图中 U将很大 ,可能 j 发生触电事故 。所以从接触电压的角度考虑 ,希 望接地体靠近电气设备 ,而从跨步电压的角度考 虑 ,则希望离开接地体要远一些 ,因为同样一跨步 () 0 . 8m,在接地体附近的跨步 U将比远离接地体 b图 4 接地电流的流散 的地方大得多 ,同样很危险 。 由此可见 ,在接地体或接地点附近地面上的 为了解决这一矛盾 ,常采用环路式接地装置 ,电位分布是不均匀的 。如图 3 所示 。从图 3 可以 看出 ,距接地体或接地点越近 ,地面电位越高 ; 距 接地体或接地点越远 ,地面电位越低 。如果人站 () 并在环路接地装置外 水平敷设一 下转第页 它 ,如用户坐标轴系也为控件 。用户在设计 ; 集中力偶作用处 剪力突变值等于集中力的大小 梁的受力图时 ,通过选择所加载荷 ,在属性窗口内 弯矩图中的弯矩突变值等于集中力偶的大小 。给出了该载荷的属性 ,如 :正集中力的大小 、位置 、 3 . 3 剪力和弯矩图的分步合成演示 为了加深顺序号等 ,用户可以在属性窗口内对该载荷的属 用户对独立作用原理的理解 ,软件 性进行重新设计 。 提供了多载荷分步合成剪力图和弯矩图的功能 。 通过逐一加载 ,绘制梁在前若干个载荷作用下的 3 . 2 剪力和弯矩大小的动态跟踪 软件提供了剪力图和弯矩图 。用户在分析了软件提供的梁上 正常和跟踪两种模式 在正常模式下 ,用户可前 n 个和 n + 1 个载荷作用下的剪力图和弯矩图 以进行载荷的设计 ,生 后 ,可以领会第 n + 1 个载荷后剪力图和弯矩图的 成剪力图和弯矩图 ,在信息框中给出剪力和弯矩 变化规律 ,从而在以后进行梁的受力分析时 ,可以 快速的形成梁在载荷作用下的剪力图和弯矩图的 的最大绝对值 。 形状并加以判断 。 在跟踪模式下 ,信息框中给出了鼠标在梁上 参考文献 :的位置坐标值 、剪力和弯矩大小 。用户在该种模 1 冯昊. Visual Basic 5 . 0/ 6 . 0 M. 清华大学出版社 式中 ,可以观察梁上各点的剪力和弯矩大小及变 2 刘济庆. 材料力学M. 北京理工大学出版社 化规律 ,从而更好地从定量的角度分析剪力和弯 矩图的绘制技巧 。如 : 集中力作用处剪力图中的 () 上接第 27 页些不和接地体连接的扁钢 ,造成局 变化较平缓 。如图 5 所示 。 部电位相等 。这样 ,电位的分布就变得比较均匀 , 图 5 环路式接地体的布置与电位分面 ) a平面布置 ) b电位分布 U—跨步电压U—接触电压 U—设备对地电压 b j e 参考文献 : 综上分析得到 ,在对电气设备进行保护接地 吴天培. 中级内外线电工工艺学 M . 北京 : 机械工业出版 1 时要综合考虑 ,合理设置 ,使对地电位分布趋于平 社 ,1988 . 12 耿毅. 工业企业供电M. 北京 :冶金工业出版社 ,1985 . 11 缓 ,才能不致于因保护接地而引起接触电压触电 2 赵承荻. 电工学M. 北京 :高等教育出版社 ,1999 . 7 杨有 和跨步电压触电 。3 启. 用电安全技术M. 北京 :化学工业出版社 ,1996 . 6 曾永 林. 接地技术M. 北京 :水利电力出版社 ,1978 . 10 4 5 file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt df机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldf file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56