接地技术培训课件剖析

1、接地技术 接地的基本原理接地的基本原理 一、接地的定义一、接地的定义 接地接地:通常认为接地是指电气系统的某通常认为接地是指电气系统的某 些节点或电气设施的某些导电部分与地些节点或电气设施的某些导电部分与地(包包 括大地或范围比较广泛能用来代替大地的等括大地或范围比较广泛能用来代替大地的等 效导体效导体)之间的电气连接。之间的电气连接。 接地功能是通过接地装置或接地系统来接地功能是通过接地装置或接地系统来 实现的。以电力系统为例，常见的接地装置实现的。以电力系统为例，常见的接地装置 有两类。有两类。 接地的基本原理接地的基本原理 一类为结构比较简单的集中式接地装置，一类为结构比较简单的集中式接

2、地装置， 如水平接地体、垂直接地体、环型接地体如水平接地体、垂直接地体、环型接地体 等。等。 接地的基本原理接地的基本原理 一类发变电站的接地网。一类发变电站的接地网。 220kV220kV邮亭变电站接地网邮亭变电站接地网 接地的基本原理接地的基本原理 二、接地的分类二、接地的分类 接地技术的分类标准主要有：接地技术的分类标准主要有： 1、入地电流的频率。、入地电流的频率。 2、接地的用途。、接地的用途。 3、接地的设施与设备。、接地的设施与设备。 接地的基本原理接地的基本原理 按入地电流的频率来划分：按入地电流的频率来划分： 交流（工频）接地：交流（工频）接地： 电力系统接地，家用电力系统接

3、地，家用 电器接地。电器接地。 直流接地：直流接地： 直流输电系统接地。直流输电系统接地。 冲击接地：冲击接地： 防雷接地，避雷器接地，防雷接地，避雷器接地， 核电磁脉冲接地。核电磁脉冲接地。 交流（工频）接地交流（工频）接地 冲击接地冲击接地 直流接地直流接地 按接地的用途不同来划分：按接地的用途不同来划分： 保护接地：典型的是家保护接地：典型的是家 用电器接地（三插头的用电器接地（三插头的 地）。地）。 防雷接地：避雷针、线、防雷接地：避雷针、线、 带、器的接地。带、器的接地。 工作接地：中性点接地、工作接地：中性点接地、 直流接地极接地、逻辑接直流接地极接地、逻辑接 地。地。 防静电、电

4、磁干扰接地：防静电、电磁干扰接地： 油罐车接地、屏蔽接地。油罐车接地、屏蔽接地。 工作接地工作接地 防雷接地防雷接地 保护接地保护接地 防静电、防静电、 电磁干扰电磁干扰 接地接地 接地的基本原理接地的基本原理 接地的基本原理接地的基本原理 接地的基本原理接地的基本原理 三、地电阻率（土壤电阻率）三、地电阻率（土壤电阻率） 地电阻率是对地中各种物质其整体电阻率的一种统称， 它的变化范围很大。 地电阻率的测量与物质电阻率的测量不同，地电阻率 只能通过特殊的方法，如温纳四电极法来测量其视在电阻 率。 ) 2 11 ( 2 1 aa I PU ) 1 2 1 ( 2 2 aa I PU a I PU

5、PUU PP 2 21 21 I V a a 2 接地的基本原理接地的基本原理 下图是各种物质的电阻率排位图，如图所示，一般下图是各种物质的电阻率排位图，如图所示，一般 认为土壤属于半导体范围。认为土壤属于半导体范围。 接地的基本原理接地的基本原理 部分地中常见物质的电阻率参考值部分地中常见物质的电阻率参考值 类类 别别 名称名称 参考电阻参考电阻 率值率值m 类别类别名称名称 参考电阻率参考电阻率 值值m 泥泥 土土 黑土，田园土黑土，田园土50 水水 泥水泥水1520 粘土粘土60地下水地下水2070 砂质粘土砂质粘土100溪水溪水50100 黄土黄土200河水河水30600 多石土壤多石

6、土壤400 其它其它 混凝土（在水中）混凝土（在水中）4050 红色页岩粘土红色页岩粘土500混凝土（在湿土中）混凝土（在湿土中）100200 砂砂砂子砂子1000混凝土（在干土中）混凝土（在干土中）5001300 岩岩 石石 碎石，砾石碎石，砾石5000混凝土（在干燥的大气中）混凝土（在干燥的大气中） 12000 18000 花岗岩花岗岩200000捣碎的木炭捣碎的木炭40 接地的基本原理接地的基本原理 接地工程中常用的土壤分类接地工程中常用的土壤分类 工程分类工程分类电阻率电阻率m常见区域常见区域 低电阻率地带低电阻率地带100 土壤中含水充分的河土壤中含水充分的河 口或者沿海的低地口或者

7、沿海的低地 中电阻率地带中电阻率地带1001000 获得地下水不感到困获得地下水不感到困 难的内陆平原部分难的内陆平原部分 高电阻率地带高电阻率地带1000较缺水的丘陵、山脉、高原较缺水的丘陵、山脉、高原 接地的基本原理接地的基本原理 接地电阻：接地体的电位与通过接地体流入地中接地电阻：接地体的电位与通过接地体流入地中 电流的比值。它与土壤特性及接地体的几何尺寸有关。电流的比值。它与土壤特性及接地体的几何尺寸有关。 通常所说的接地电阻由三个部分组成：通常所说的接地电阻由三个部分组成： 接地引线及接地体自身的电阻接地引线及接地体自身的电阻 接地体的表面与其接触的土壤之间的接触电接地体的表面与其接

8、触的土壤之间的接触电 阻阻 散流电阻。散流电阻。 散流电阻：电流流经接地体向地中散流时所遇到散流电阻：电流流经接地体向地中散流时所遇到 的土壤电阻为散流电阻。的土壤电阻为散流电阻。 四、接地电阻的定义四、接地电阻的定义 接地的基本原理接地的基本原理 工程上一般采用利用系数来表示接地极之间的屏蔽工程上一般采用利用系数来表示接地极之间的屏蔽 效应，利用系数效应，利用系数为：为： 而利用系数而利用系数1。 五、接地极间的屏蔽效应和常见接地极接五、接地极间的屏蔽效应和常见接地极接 地电阻的计算公式地电阻的计算公式 RRP 接地的基本原理接地的基本原理 接地的基本原理接地的基本原理 例例 某地需安装一套

9、电气设备，其接地电阻要求小于某地需安装一套电气设备，其接地电阻要求小于 0.5，已知设备安装地土壤为砂质粘土，请给出设计方案。已知设备安装地土壤为砂质粘土，请给出设计方案。 解：土壤电阻率解：土壤电阻率100m（查表可得）（查表可得） 埋深：埋深：h1m（接地工程常用深度）（接地工程常用深度） 方案一：选方案一：选405mm的扁钢做水平一字接地体，形状系的扁钢做水平一字接地体，形状系 数数-0.6。 可用牛顿迭代法或尝试法求取可用牛顿迭代法或尝试法求取L L的值。的值。 接地的基本原理接地的基本原理 mm65.28 2540 d 6 . 002865. 0lnln2 1 28. 6 100 l

10、n 2 5 . 0 2 L L A dh L L R A dh L L R 2 ln 2 方案二：选方案二：选405mm的扁钢做水平星形接地体，的扁钢做水平星形接地体， 形状系数形状系数5.56 可用牛顿迭代法或尝试法求取可用牛顿迭代法或尝试法求取L的值。的值。 接地的基本原理接地的基本原理 A dh L L R 2 ln 2 mm65.28 2540 d 56. 502865. 0lnln2 1 28. 6 100 ln 2 5 . 0 2 L L A dh L L R 迭代计算然后用注：先转换成 0 0 01 , 0 xf xf xxxf 接地的基本原理接地的基本原理 六、接触电势与接触电

11、压六、接触电势与接触电压 接触电势：在地表面距设备水平距离为接触电势：在地表面距设备水平距离为0.8m处与处与 沿设备外壳、构架或墙壁离地面高度的垂直距离为沿设备外壳、构架或墙壁离地面高度的垂直距离为 1.8m处两点间的电势差。处两点间的电势差。 接触电压：人体接触这两点时所承受的电压。接触电压：人体接触这两点时所承受的电压。 R0 R6F I0 ut R0 R0 R1 R6 R2 R3 R6 R0 I0 R6 R6 R1R2 R3 R6F R1 R2 I0 I r0 o T C D A u us a) b) 地面 接地的基本原理接地的基本原理 七、转移电位七、转移电位 转移电位：当接地短路电

12、流流过接地装置时，由转移电位：当接地短路电流流过接地装置时，由 一端与接地装置连接的金属导体传递的接地装置的对地一端与接地装置连接的金属导体传递的接地装置的对地 电位。电位。 转移电位的危害：转移电位的危害： （1）高电位引出。）高电位引出。 接地故障时，接地装置上的高电位通过与其相连接地故障时，接地装置上的高电位通过与其相连 的导体，将故障时接地装置上的高电位引到远处。的导体，将故障时接地装置上的高电位引到远处。 （2）低电位引入。）低电位引入。 主要由通信线路、供排水管、金属轨道等将远处主要由通信线路、供排水管、金属轨道等将远处 的低电位引入到发、变电站。的低电位引入到发、变电站。 接地的

13、基本原理接地的基本原理 八、人体流过电流时的特性八、人体流过电流时的特性 1、电流基本量。、电流基本量。 在触电事故的统计资料分析中发现，可由通过人体的在触电事故的统计资料分析中发现，可由通过人体的 电流（工频，有效值）大小来决定触电事故的危险程度。电流（工频，有效值）大小来决定触电事故的危险程度。 2、持续电流的安全界限。、持续电流的安全界限。 工频电流下，工频电流下，20mA以上的电流可致人死亡。以上的电流可致人死亡。 直流电流下，直流电流下，80mA以上的电流可致人死亡以上的电流可致人死亡 3、电流频率不同时触电危害不同。、电流频率不同时触电危害不同。 人体在人体在5060Hz的电流作用

14、下伤害程度最为严重。的电流作用下伤害程度最为严重。 接地的基本原理接地的基本原理 4、人体电阻。、人体电阻。 一般情况下，若皮肤处于湿润状态，人体电阻变一般情况下，若皮肤处于湿润状态，人体电阻变 化范围为化范围为10001500。 5、安全电压。、安全电压。 IEC标准：接触电压应小于标准：接触电压应小于50V，25V以上场合需以上场合需 采取安全措施。采取安全措施。 国家标准：没有高度危险的场合，国家标准：没有高度危险的场合，65V。 有危险的场合，有危险的场合，36V。 特别危险的场合，特别危险的场合，12V。 接地的基本原理接地的基本原理 6、电击持续时间。、电击持续时间。 德国凯普恩教

15、授提出：德国凯普恩教授提出： 西欧各国的标准（安全裕度西欧各国的标准（安全裕度1.67）：）： 美国达尔基尔教授以统计方法综合了各种躯体和美国达尔基尔教授以统计方法综合了各种躯体和 心脏大小与人体接近的动物实验结果，提出了以能量为心脏大小与人体接近的动物实验结果，提出了以能量为 允许限度的电击时间和心室开始颤动的电流关系为：允许限度的电击时间和心室开始颤动的电流关系为： smAIt 50 smAIt 30 I t 2 0 0135.I t 0 0116 . 接地的基本原理接地的基本原理 接地的基本原理接地的基本原理 九、接地制式九、接地制式 根据接地制式不同电气设备接地的组成有下列几种：根据接

16、地制式不同电气设备接地的组成有下列几种： 相线（相线（L），输送电能的导体，一般情况下不接地，但），输送电能的导体，一般情况下不接地，但 在个别条件下可能接地。在个别条件下可能接地。 中性线（中性线（N），与系统中性点相连，并能起输送电能作），与系统中性点相连，并能起输送电能作 用的导体。用的导体。 保护中性线（保护中性线（PEN），兼有保护线和中性线作用的导体。），兼有保护线和中性线作用的导体。 电源接地点，将电源可以接地的一点（通常是中性点）电源接地点，将电源可以接地的一点（通常是中性点） 进行接地。进行接地。 人工接地点，为了接地的需要，将不接地的配电系统中人工接地点，为了接地的需要，将

17、不接地的配电系统中 可接地的一点通过特定设备，如接地变压器进行接地。可接地的一点通过特定设备，如接地变压器进行接地。 接地的基本原理接地的基本原理 1、接地制式的分类、接地制式的分类 (1)低压系统接地制式分类低压系统接地制式分类 低压系统接地制式按配电系统和电气设备不同的接低压系统接地制式按配电系统和电气设备不同的接 地组合来分类，按照地组合来分类，按照IEC规定，低压系统接地制式一般规定，低压系统接地制式一般 由两个字母组成。由两个字母组成。 按接地制式划分，配电系统有按接地制式划分，配电系统有TN(TN-S、TN-C、 TN-C-S)、TT、IT等等5种种 接地的基本原理接地的基本原理

18、(2)高压系统接地制式的分类高压系统接地制式的分类 高压系统接地制式分类的标准主要有按接地方式高压系统接地制式分类的标准主要有按接地方式 分类和按接地设备分类。分类和按接地设备分类。 接地的基本原理接地的基本原理 2、 低压配电系统低压配电系统接地制式的组成和特点接地制式的组成和特点 （1）TN系统的组成和特点。系统的组成和特点。 根据中性线根据中性线N与保护线与保护线PE是否合并的情况，是否合并的情况，TN系统系统 又分为又分为TN-C、TN-S和和TN-C-S。 TN-C系统的组成和特点：保护线与中型线合并为系统的组成和特点：保护线与中型线合并为 PEN线。具有简单、经济的优点，但线。具有

19、简单、经济的优点，但PEN线中有电流，对线中有电流，对 敏感性的电子设备不利，且敏感性的电子设备不利，且PEN线上的微弱电流在爆炸危线上的微弱电流在爆炸危 险环境中也有可能引起爆炸。险环境中也有可能引起爆炸。 TN-S系统的组成和特点：保护线和中性线分开，具系统的组成和特点：保护线和中性线分开，具 有有TN-C系统的优点，但价格较贵。系统的优点，但价格较贵。 TN-C-S系统的组成和特点：系统的组成和特点：PEN线在某点起分为保线在某点起分为保 护线和中性线，这种系统线路结构简单，又能保证一定的护线和中性线，这种系统线路结构简单，又能保证一定的 安全水平。安全水平。 接地的基本原理接地的基本原

20、理 接地的基本原理接地的基本原理 （2）TT系统的组成和特点。系统的组成和特点。 TT系统必须有一个直接接地点，一般是变压器或发电系统必须有一个直接接地点，一般是变压器或发电 机的中性点。如果没有中性点，必须有一根相线接地，电机的中性点。如果没有中性点，必须有一根相线接地，电 气设备的外露导电部分也必须接地，由同一保护电器保护气设备的外露导电部分也必须接地，由同一保护电器保护 的电气设备的所有外露导电部分用保护线连接在一起，接的电气设备的所有外露导电部分用保护线连接在一起，接 到其共同的接地极上。到其共同的接地极上。 （3）IT系统的组成和特点。系统的组成和特点。 根据中性点的绝缘方式不同，可

21、以分为三种情况。根据中性点的绝缘方式不同，可以分为三种情况。 一种是配电系统中性点与地绝缘；一种是配电系统中性点一种是配电系统中性点与地绝缘；一种是配电系统中性点 经阻抗接地，电源接地极和外露导电部分的接地极分开；经阻抗接地，电源接地极和外露导电部分的接地极分开； 最后一种是电源中性点经阻抗接地，外露导电部分接到电最后一种是电源中性点经阻抗接地，外露导电部分接到电 源的接地极上。源的接地极上。 接地的基本原理接地的基本原理 降低接地电阻的方法降低接地电阻的方法 一、工程上常见的简单降阻的方法一、工程上常见的简单降阻的方法 以埋入地中单根圆棒的接地电阻计算公式为例以埋入地中单根圆棒的接地电阻计算

22、公式为例 垂直埋入地下垂直埋入地下 水平埋入地下水平埋入地下 1 1、加大接地体尺寸、加大接地体尺寸 2 2、增加接地体的埋设深度、增加接地体的埋设深度 3 3、换土、换土 4 4、利用自然接地体、利用自然接地体 5 5、引外接地、引外接地 ) 1 4 (ln 2 0 r l l R )61. 0(ln 2 2 hd l l R 二、利用长垂直接地极组成三维复合接地装置二、利用长垂直接地极组成三维复合接地装置 1 1、为了减小水平接地网对垂直接地极和垂直接地极之间、为了减小水平接地网对垂直接地极和垂直接地极之间 的屏蔽效应，提高垂直接地极的利用系数，垂直接地极宜沿的屏蔽效应，提高垂直接地极的利

23、用系数，垂直接地极宜沿 接地网的外围导体布置。接地网的外围导体布置。 2 2、垂直接地极的根数及实际长度的选择可根据水平接地、垂直接地极的根数及实际长度的选择可根据水平接地 网接地电阻的大小和实际的降阻要求以及地质结构来确定，网接地电阻的大小和实际的降阻要求以及地质结构来确定， 其基本原则是在地中无低电阻率层时，垂直接地极的长度一其基本原则是在地中无低电阻率层时，垂直接地极的长度一 般不得小于水平接地网的等效半径，垂直接地极根数一般应般不得小于水平接地网的等效半径，垂直接地极根数一般应 在在4 4根以上。根以上。 3 3、在高土壤电阻率地区，为了保证明显的降阻效果，埋、在高土壤电阻率地区，为了

24、保证明显的降阻效果，埋 深垂直接地极的深井中宜灌注低电阻率材料。深垂直接地极的深井中宜灌注低电阻率材料。 4 4、垂直接地极可选择直径为、垂直接地极可选择直径为50mm50mm，壁厚，壁厚3.5mm3.5mm的镀锌钢的镀锌钢 管，深井的孔径一般在管，深井的孔径一般在100100150mm150mm之间。之间。 降低接地电阻的方法降低接地电阻的方法 三、爆破接地技术三、爆破接地技术 降低接地电阻的方法降低接地电阻的方法 四、深水井接地技术四、深水井接地技术 地下水可以填充土壤中的空隙，地下水可以填充土壤中的空隙， 增大土壤的散流面积，这是地下水影增大土壤的散流面积，这是地下水影 响土壤电阻率的原

25、因。响土壤电阻率的原因。 深水井接地技术就是指利用水井深水井接地技术就是指利用水井 积水的原理制作的接地极。如图，在积水的原理制作的接地极。如图，在 地中挖一深井，井周围土壤地下水由地中挖一深井，井周围土壤地下水由 于压力作用往井内聚集，同时使深井于压力作用往井内聚集，同时使深井 周围的土壤湿度增大，甚至饱和，从周围的土壤湿度增大，甚至饱和，从 而明显降低深井四周的土壤电阻率，而明显降低深井四周的土壤电阻率， 以达到降低接地装置接地电阻的目的以达到降低接地装置接地电阻的目的 。 深水井接地技术主要适用于有一深水井接地技术主要适用于有一 定地下水含量、透水能力强的地区。定地下水含量、透水能力强的

26、地区。 降低接地电阻的方法降低接地电阻的方法 五、使用接地降阻剂五、使用接地降阻剂 1 1、接地降阻剂的作用原理、接地降阻剂的作用原理 土壤电阻率的高低直接影响接地电阻的大小。推土壤电阻率的高低直接影响接地电阻的大小。推 于某些高土壤电阻率地区的接地装置，用土壤电阻率于某些高土壤电阻率地区的接地装置，用土壤电阻率 较低的土壤或接地降阻剂来更换接地装置周围的高电较低的土壤或接地降阻剂来更换接地装置周围的高电 阻率土壤，从而获得较低的接地电阻。阻率土壤，从而获得较低的接地电阻。 降低接地电阻的方法降低接地电阻的方法 以半球形接地极为例，可以得到只含一定散流土以半球形接地极为例，可以得到只含一定散流

27、土 壤时，接地电阻壤时，接地电阻R R与总接地电阻与总接地电阻R R之间的关系式：之间的关系式： 如果在如果在r r1 1范围内的土壤换成电阻率范围内的土壤换成电阻率1 1为的降阻剂为的降阻剂 ，则经降阻剂处理后的接地电阻与未处理时的接地电，则经降阻剂处理后的接地电阻与未处理时的接地电 阻之比为：阻之比为： 当当1 1时，可近似为：时，可近似为： 1 1 r r R R 1 1 1 1 1 r r r r R R 1 1 r r R R 1 22rr R 1 1 2 r R 降低接地电阻的方法降低接地电阻的方法 2 2、接地降阻材料的主要成分、接地降阻材料的主要成分 降阻材料都是以一种主导剂加

28、胶联剂、添加剂、降阻材料都是以一种主导剂加胶联剂、添加剂、 电解质、固化剂和水配制而成的。一般纯主导剂的电电解质、固化剂和水配制而成的。一般纯主导剂的电 阻率较高，但加入电解质和水后就变成电阻率很低的阻率较高，但加入电解质和水后就变成电阻率很低的 降阻剂。降阻剂按其配方可分为有机类和无机类降阻降阻剂。降阻剂按其配方可分为有机类和无机类降阻 剂。剂。 降低接地电阻的方法降低接地电阻的方法 有机类降阻剂一般由几种配方组成，在施工前不有机类降阻剂一般由几种配方组成，在施工前不 同配方要分开包装，施工时接地降阻剂的配方也比较同配方要分开包装，施工时接地降阻剂的配方也比较 复杂，下面给出一种降阻剂的配方

29、。复杂，下面给出一种降阻剂的配方。 降低接地电阻的方法降低接地电阻的方法 无机类接地降阻剂的主导剂为无机物，一般采用无机类接地降阻剂的主导剂为无机物，一般采用 膨润土，胶联剂为尿素、亚甲基双丙酰铵等。膨润土，胶联剂为尿素、亚甲基双丙酰铵等。 按照左图的配方制按照左图的配方制 成的降阻剂，经试验测成的降阻剂，经试验测 量表明，以降阻剂和水量表明，以降阻剂和水 1 1：1 1的比例混合后，室的比例混合后，室 温下的电阻率为温下的电阻率为1.47 1.47 m ，从而满足我国，从而满足我国 接地降阻剂技术条件接地降阻剂技术条件 （暂行）（暂行）中最大值小中最大值小 于于5 5m的规定的规定。 降低接

30、地电阻的方法降低接地电阻的方法 3 3、降阻剂的施工方法和用量计算、降阻剂的施工方法和用量计算 降低接地电阻的方法降低接地电阻的方法 一、接地电阻的测量一、接地电阻的测量 三极法（电流电压表法）。三极法（电流电压表法）。 当电位极在一定范围内移动时，根据每次移动测当电位极在一定范围内移动时，根据每次移动测 得的接地电阻描绘曲线，然后在曲线的平坦处找到对得的接地电阻描绘曲线，然后在曲线的平坦处找到对 应的接地电阻作为接地装置的接地电阻，这种测量方应的接地电阻作为接地装置的接地电阻，这种测量方 法则称为电降位法，又叫三极法。法则称为电降位法，又叫三极法。 直线法（直线法（0.6180.618法）法

31、） 夹角法（夹角法（2929度法）度法） 接地参数的测试接地参数的测试 二、接地电阻的测量仪表二、接地电阻的测量仪表 采用三电极测量接地电阻的方法按采用电源的性质可采用三电极测量接地电阻的方法按采用电源的性质可 分为直流和交流两种；按采用的测量仪表类型可分为电压分为直流和交流两种；按采用的测量仪表类型可分为电压 电流法、电流功率法等。电流法、电流功率法等。 1 1、电压电流表法。、电压电流表法。 这是一种常用的方法，这是一种常用的方法， 可对接地网和小型接地装置可对接地网和小型接地装置 进行测量。测量采用的电压进行测量。测量采用的电压 表要求具有高内阻。表要求具有高内阻。 其试验接线如右图。其

32、试验接线如右图。 接地参数的测试接地参数的测试 2 2、电流功率表法、电流功率表法 当缺乏量程较小的当缺乏量程较小的 电压表时，可采用此方电压表时，可采用此方 法。被测电极的接地电法。被测电极的接地电 阻为：阻为： 其中，其中，P P为功率表读数，为功率表读数， 单位单位W W；I I为电流表读数，为电流表读数， 单位单位A A；R RW W为功率表电为功率表电 压线圈的内阻，单位压线圈的内阻，单位； R Rp p为电位极的接地电阻，为电位极的接地电阻， 单位单位。 W P R R I P R1 2 接地参数的测试接地参数的测试 3 3、ZC-8ZC-8接地电阻测试仪接地电阻测试仪 此接地电阻

33、测试此接地电阻测试 仪具有携带方便，使仪具有携带方便，使 用简单的特点，在现用简单的特点，在现 场测量中广泛使用。场测量中广泛使用。 但由于其电源容量较但由于其电源容量较 小，对于小于小，对于小于11的的 接地电阻测量可能存接地电阻测量可能存 在较大的误差。因此，在较大的误差。因此， 常用于线路杆塔接地常用于线路杆塔接地 装置的接地电阻测量。装置的接地电阻测量。 接地参数的测试接地参数的测试 三、接地电阻测量对测量仪器的要求三、接地电阻测量对测量仪器的要求 1 1、对测量表计的要求。、对测量表计的要求。 测量接地电阻所用的电压表、电流表、功率表、电测量接地电阻所用的电压表、电流表、功率表、电

34、流互感器等建议采用流互感器等建议采用0.50.51.01.0级的表计。级的表计。 2 2、对测量引线的要求。、对测量引线的要求。 电位极引线的截面不应小于电位极引线的截面不应小于1.01.01.5mm1.5mm2 2，电流极引，电流极引 线的截面由注入电流的大小决定，一般情况选线的截面由注入电流的大小决定，一般情况选5A/mm5A/mm2 2。 与被测接地极连接的导线的电阻应不大于被测接地电阻与被测接地极连接的导线的电阻应不大于被测接地电阻 的的2 23 3。 3 3、对测量电极的要求。、对测量电极的要求。 电流极宜采用直径为电流极宜采用直径为252550mm50mm，长度为，长度为1 13m

35、3m的圆钢的圆钢 或钢管。可采用多根电流极并联，电流极间距或钢管。可采用多根电流极并联，电流极间距2 25m5m。 接地参数的测试接地参数的测试 接地装置冲击散流特性试验研究 简单水平接地简单水平接地 体试验结果体试验结果 m1000AIm62 , 冲击接地散流模拟试验原理接线图冲击接地散流模拟试验原理接线图 接地装置的冲击散流机理有限元仿真分析 在COMSOL软件中建立如 图 (a)所示三维仿真分 析模型，其中水平接地 极尺寸、结构以及仿真 参数均与模拟试验情况 下完全一致。 对模型施加波形为 8/20s的冲击电流激 励源。仿真计算得到注 入的冲击电流达到峰值 时求解域的电位分布， 如图(b

36、)所示。 注入电流峰值时刻单根水平接地极漏电流分布仿真结果注入电流峰值时刻单根水平接地极漏电流分布仿真结果 水平接地极冲击漏电流线之间的水平接地极冲击漏电流线之间的 排斥作用示意图排斥作用示意图 针刺接地装置降低冲击接地阻抗降阻机理 仿真分析及试验研究 注入电流峰值时刻星型针刺接地极注入电流峰值时刻星型针刺接地极 剖面电场分布图及针刺部分放大图剖面电场分布图及针刺部分放大图 8/20s m1000 AIm200 埋深为0.1m 从图（从图（b b）的放大图可以看出，加针）的放大图可以看出，加针 之后针刺端部周围区域的电场强度得到之后针刺端部周围区域的电场强度得到 加强。因此，通过添加针刺使冲击

37、电流加强。因此，通过添加针刺使冲击电流 入地时促进土壤中空气间隙的电击穿，入地时促进土壤中空气间隙的电击穿， 扩大火花放电区域，从而达到减小冲击扩大火花放电区域，从而达到减小冲击 接地电阻。接地电阻。 接地极冲击接地电阻值随注入冲击电流幅值的变化曲线接地极冲击接地电阻值随注入冲击电流幅值的变化曲线 在上述两种土壤电阻率在上述两种土壤电阻率 下，相同的注入电流幅下，相同的注入电流幅 值时星型接地极单分支值时星型接地极单分支 加针刺使得相应的冲击加针刺使得相应的冲击 系数最大分别降低了系数最大分别降低了 10.4%10.4%和和13.4%13.4%。 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 金属

38、腐蚀可以从三个方面来定义：一是由于材料与环金属腐蚀可以从三个方面来定义：一是由于材料与环 境反应而引起的材料破坏和变质；二是除了单纯机械破坏境反应而引起的材料破坏和变质；二是除了单纯机械破坏 以外的一切破坏；三是冶金的逆过程。以外的一切破坏；三是冶金的逆过程。 简单而言，腐蚀是由于物质与环境反应引起的损耗。简单而言，腐蚀是由于物质与环境反应引起的损耗。 腐蚀的过程是化学的、电化学的或物理的。按照腐蚀的机腐蚀的过程是化学的、电化学的或物理的。按照腐蚀的机 理可以分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀。理可以分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀。 电力系统腐蚀包括暴露在大气、浸没在水或其他液体电力系统腐

39、蚀包括暴露在大气、浸没在水或其他液体 中和直接埋在土壤中的大多数钢构筑物和设备的腐蚀，接中和直接埋在土壤中的大多数钢构筑物和设备的腐蚀，接 地装置的腐蚀。接地装置一般埋在地下，它在土壤中的腐地装置的腐蚀。接地装置一般埋在地下，它在土壤中的腐 蚀属于电化学腐蚀。蚀属于电化学腐蚀。 因腐蚀而造成安全危害的原因主要有：一是接地网设因腐蚀而造成安全危害的原因主要有：一是接地网设 计中没有充分重视按腐蚀条件合理选择导体的材料及截面计中没有充分重视按腐蚀条件合理选择导体的材料及截面 积；二是对接地引线和接地网导体没有采取必要的防腐措积；二是对接地引线和接地网导体没有采取必要的防腐措 施。施。 接地装置的腐

40、蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 一、水化作用一、水化作用 金属浸入水中，由于水化作用，金属浸入水中，由于水化作用， 在金属溶液界面上将形成双电层，在金属溶液界面上将形成双电层， 从而导致金属与溶液间产生电位差，从而导致金属与溶液间产生电位差， 这种电位差称之为金属的电极电位。这种电位差称之为金属的电极电位。 测定电极电位时，通常采用标测定电极电位时，通常采用标 准氢电极为标准，将待测的电极电准氢电极为标准，将待测的电极电 位和标准氢电极电位加以比较。位和标准氢电极电位加以比较。 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 二、原电池原理二、原电池原理 将用导线连接着的铜板和锌板放入稀硫酸溶液中就构

41、成了将用导线连接着的铜板和锌板放入稀硫酸溶液中就构成了 原电池。原电池。 阳极反应：阳极反应： 阴极反应：阴极反应： 构成原电池的基本条件：构成原电池的基本条件： 两个电极电位不同的电极、两电极构成回路及电解液。两个电极电位不同的电极、两电极构成回路及电解液。 eZnZn2 2 2 22HeH 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 三、微电池腐蚀三、微电池腐蚀 所谓微电池是指金属表面由于各种原因形成许多微小电极所谓微电池是指金属表面由于各种原因形成许多微小电极 而构成的电池。微电池主要是由于以下原因形成的：而构成的电池。微电池主要是由于以下原因形成的： 1 1、金属化学成分不纯或合金的化学

42、成分不均匀。、金属化学成分不纯或合金的化学成分不均匀。 2 2、合金组成不同或者结构上的不均匀。、合金组成不同或者结构上的不均匀。 3 3、应力状况上的不均匀。金属表明在压力加工或机械加、应力状况上的不均匀。金属表明在压力加工或机械加 工时常常造成金属各部分形变或应力不均匀，这些地方一般会工时常常造成金属各部分形变或应力不均匀，这些地方一般会 成为局部阳极。如接地装置中采用的角钢，其弯曲处容易发生成为局部阳极。如接地装置中采用的角钢，其弯曲处容易发生 腐蚀的原因就在与此。腐蚀的原因就在与此。 4 4、金属表面上氧化膜的不完整，造成膜空处与膜完整处、金属表面上氧化膜的不完整，造成膜空处与膜完整处

43、 之间的电化学差异，膜空处成为阴极。之间的电化学差异，膜空处成为阴极。 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 四、宏观电池腐蚀四、宏观电池腐蚀 构成腐蚀电池的阴极和阳极尺寸较大，或二者之间的距离构成腐蚀电池的阴极和阳极尺寸较大，或二者之间的距离 较长，用肉眼能够分辨出阳极和阴极，则称其为宏观电池腐蚀较长，用肉眼能够分辨出阳极和阴极，则称其为宏观电池腐蚀 。 宏观电池可以分为以下三种情况：宏观电池可以分为以下三种情况： 1 1、不同的金属浸于不同的电解液中；、不同的金属浸于不同的电解液中； 2 2、不同的金属浸于同一种的电解液中；、不同的金属浸于同一种的电解液中； 3 3、不同的金属浸于同一

44、种的电解液中，但各处的浓度不、不同的金属浸于同一种的电解液中，但各处的浓度不 同。同。 在采用降阻剂的场合常常出现宏观电池腐蚀。在采用降阻剂的场合常常出现宏观电池腐蚀。 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 五、电解腐蚀原理五、电解腐蚀原理 当原电池外部引线加入电源后，此时金属的腐蚀为电解腐当原电池外部引线加入电源后，此时金属的腐蚀为电解腐 蚀。电解时阳极发生溶解，从腐蚀的角度看就是阳极发生了腐蚀。电解时阳极发生溶解，从腐蚀的角度看就是阳极发生了腐 蚀。形成电解腐蚀的主要原因是杂散电流或漏电流引起的。蚀。形成电解腐蚀的主要原因是杂散电流或漏电流引起的。 如图所示，向溶液中流出如图所示，向溶

45、液中流出 电流的金属部分为阳极，发生电流的金属部分为阳极，发生 腐蚀。这种因漏电流或杂散电腐蚀。这种因漏电流或杂散电 流而引起的电解腐蚀又叫杂散流而引起的电解腐蚀又叫杂散 电流腐蚀，这种腐蚀是电力系电流腐蚀，这种腐蚀是电力系 统中常见的严重腐蚀。统中常见的严重腐蚀。 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 六、电化学腐蚀的极化现象六、电化学腐蚀的极化现象 1 1、极化现象的定义、极化现象的定义 原电池由于通过电流而减小两电极间的电位差，因而引起原电池由于通过电流而减小两电极间的电位差，因而引起 电流强度降低，这种现象称为电流的极化作用。由于发生极化电流强度降低，这种现象称为电流的极化作用。由

46、于发生极化 作用，腐蚀电流强度减小，因而降低了金属的腐蚀速率。作用，腐蚀电流强度减小，因而降低了金属的腐蚀速率。 原电池中阳极在通过电流之后，阳极电位向正电位方向变原电池中阳极在通过电流之后，阳极电位向正电位方向变 化而引起的电位升高现象，一般称为阳极极化。化而引起的电位升高现象，一般称为阳极极化。 原电池中阴极在通过电流之后，阴极电位向更负的电位变原电池中阴极在通过电流之后，阴极电位向更负的电位变 化而引起的电位降低现象，一般称为阴极极化。化而引起的电位降低现象，一般称为阴极极化。 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 六、电化学腐蚀的极化现象六、电化学腐蚀的极化现象 2 2、阳极极化产

47、生原因。、阳极极化产生原因。 （1 1）阳极过程进行比失去电子的过程慢。）阳极过程进行比失去电子的过程慢。 （2 2）电化学极化。金属离子扩散慢）电化学极化。金属离子扩散慢, ,特别是阴极金属。特别是阴极金属。 （3 3）钝化。阳极表明形成钝化膜。）钝化。阳极表明形成钝化膜。 （4 4）浓差极化。溶入溶液中金属离子聚积在阳极附近引）浓差极化。溶入溶液中金属离子聚积在阳极附近引 起，其极化作用不明显。起，其极化作用不明显。 3 3、阴极极化产生的原因。、阴极极化产生的原因。 （1 1）参与阴极反应的物质难于到达阴极表明而引起的浓）参与阴极反应的物质难于到达阴极表明而引起的浓 差极化。差极化。 （

48、2 2）阴极在吸收电子过程中，阴极附近吸收电子的物质）阴极在吸收电子过程中，阴极附近吸收电子的物质 反应速度慢而引起的电化学极化。反应速度慢而引起的电化学极化。 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 接地体在土壤中的腐蚀接地体在土壤中的腐蚀 一、土壤腐蚀的特征一、土壤腐蚀的特征 1 1、土壤具有多相性。土壤由土壤颗粒及水和存在于土壤、土壤具有多相性。土壤由土壤颗粒及水和存在于土壤 颗粒缝隙间的空气组成，土壤中也包括有各种无机矿物质和有颗粒缝隙间的空气组成，土壤中也包括有各种无机矿物质和有 机物质，因此具有复杂的多相结构。如砂砾土颗粒机物质，因此具有复杂的多相结构。如砂砾土颗粒0.070.0

49、72mm2mm ，粉砂土颗粒，粉砂土颗粒0.0050.0050.07mm0.07mm，黏土颗粒小于，黏土颗粒小于0.005mm0.005mm。 2 2、土壤是毛细管多孔性的，具有胶体特性。、土壤是毛细管多孔性的，具有胶体特性。 3 3、土壤的性质和结构具有极大的不均匀性。、土壤的性质和结构具有极大的不均匀性。 4 4、土壤具有相对固定性。土壤的固体成分相对于埋入地、土壤具有相对固定性。土壤的固体成分相对于埋入地 中的金属表面来说，可认为是固定不动的。中的金属表面来说，可认为是固定不动的。 二、接地体在土壤中的腐蚀二、接地体在土壤中的腐蚀 1 1、自然腐蚀、自然腐蚀 自然腐蚀主要分为微电池腐蚀、

50、电偶腐蚀、浓差电池腐蚀自然腐蚀主要分为微电池腐蚀、电偶腐蚀、浓差电池腐蚀 、长管线腐蚀、电化学和生物共同作用的生物化学腐蚀，电化、长管线腐蚀、电化学和生物共同作用的生物化学腐蚀，电化 学和物理因素共同作用的应力腐蚀等等。学和物理因素共同作用的应力腐蚀等等。 这些腐蚀的根本原因在于金属和介质的电化学不均匀形成这些腐蚀的根本原因在于金属和介质的电化学不均匀形成 腐蚀原电池。腐蚀原电池。 对于大尺寸的接地网，腐蚀的主要表现为腐蚀宏电池，其对于大尺寸的接地网，腐蚀的主要表现为腐蚀宏电池，其 类型有：类型有： （1 1）较大距离的腐蚀宏电池，即长管线腐蚀电池。）较大距离的腐蚀宏电池，即长管线腐蚀电池。

51、（2 2）因土壤的局部不均匀引起的腐蚀宏电池。）因土壤的局部不均匀引起的腐蚀宏电池。 （3 3）埋深不同及边缘效应引起的腐蚀宏电池。）埋深不同及边缘效应引起的腐蚀宏电池。 （4 4）金属所处状态差异引起的腐蚀宏电池。）金属所处状态差异引起的腐蚀宏电池。 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 二、接地体在土壤中的腐蚀二、接地体在土壤中的腐蚀 2 2、土壤中的电腐蚀、土壤中的电腐蚀 电腐蚀是电化学腐蚀的一种特殊形式，根据杂散电流的性电腐蚀是电化学腐蚀的一种特殊形式，根据杂散电流的性 质，可分为直流电腐蚀和交流电腐蚀。质，可分为直流电腐蚀和交流电腐蚀。 当土壤中的金属存在杂散电流时，从土壤流进金

52、属导体的当土壤中的金属存在杂散电流时，从土壤流进金属导体的 地方是阴极，而电流经金属导体再流进土壤的地方是阳极，阴地方是阴极，而电流经金属导体再流进土壤的地方是阳极，阴 极处不会发生腐蚀，而在阳极处则会发生腐蚀。极处不会发生腐蚀，而在阳极处则会发生腐蚀。 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 二、接地体在土壤中的腐蚀二、接地体在土壤中的腐蚀 3 3、土壤腐蚀的影响因素、土壤腐蚀的影响因素 （1 1）土壤中含水量对腐蚀的影响）土壤中含水量对腐蚀的影响 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 二、接地体在土壤中的腐蚀二、接地体在土壤中的腐蚀 （2 2）土壤电阻率对腐蚀的影响）土壤电阻率对腐蚀

53、的影响 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 二、接地体在土壤中的腐蚀二、接地体在土壤中的腐蚀 （3 3）土壤的含气量对腐蚀速率的影响）土壤的含气量对腐蚀速率的影响 土壤含气量一般用含气率来表示，它是单位体积的土壤中土壤含气量一般用含气率来表示，它是单位体积的土壤中 ，孔隙中气体体积占有的比率。土壤含气量是随时间变化而变，孔隙中气体体积占有的比率。土壤含气量是随时间变化而变 化的，不同季节含气量不同。它主要是反应了土壤中的氧气含化的，不同季节含气量不同。它主要是反应了土壤中的氧气含 量的多少，从而影响腐蚀发生的速率。量的多少，从而影响腐蚀发生的速率。 （4 4）土壤）土壤PHPH值对腐蚀速

54、率的影响值对腐蚀速率的影响 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 三、土壤腐蚀性的评估三、土壤腐蚀性的评估 1 1、评估指标、评估指标 （1 1）以腐蚀重量变化表示的腐蚀率：）以腐蚀重量变化表示的腐蚀率： K KW W为腐蚀率，为腐蚀率，g/(cmg/(cm2 2h)h)；W W1 1、W W2 2为腐蚀前后金属的质量，为腐蚀前后金属的质量， g g；S S被腐蚀金属的面积，被腐蚀金属的面积，cmcm2 2；t t为腐蚀时间，为腐蚀时间，h h。 （2 2）以腐蚀深度表示的腐蚀率：）以腐蚀深度表示的腐蚀率： K KH H为深度腐蚀率，为深度腐蚀率，mm/amm/a；d d为金属密度，为金属密度，g/mmg/mm3 3 接地装置的腐蚀及防护接地装置的腐蚀及防护 tS WW KW 21 d K d K K WW H 6 .87 100 36524 三、土壤腐蚀性的评估三、土壤腐蚀性的评估 2 2、腐蚀速率测试方法、腐蚀速率测试方法 （1 1）自然失重法）自然失重法 为腐蚀速率为腐蚀速率g/(cmg/(cm2 2a)a)；WW为试品在为试品在N N天内失去的重量天内失去的重量 ，g g；N N为试品在土壤中埋设的天数；为试品在土壤中埋设的天数；A A为试品的表面积，为试品的表面积，cmcm2 2。