城市轨道交通供电接地系统

城市轨道交通供电

第5章 接地系统易东

西南交通大学电气工程学院

第5章 接地系统 基本概念 安全用电知识 5.1 接地系统现状 5.2 综合接地系统 5.3 故障状态下地网电阻对其电位的影响

5.4 地网电位升高对弱电或低压设备的危害

基本概念大地 接地体 土壤电阻率和对地电阻 结构接地、隧道接地和牵引系统接地 地电位和轨电位 接触电压 可接近电压

大地从电气的角度来看，大地可被定义为 导电的土壤，人们习惯认为它任一点的电 位都等于零。通常还会使用参考大地，零 点接地，分离大地或者遥远大地。 供电设备的接地装置和大地之间的距 离可以是几十米甚至长达1km,它取决于 接地装置的尺寸、土壤成分以及接地电流 的幅值。大地可作为决定轨电位大小的参 考(即：钢轨对大地电位)。

【问]大地地和电气地有什么区别? [答]大地的“地”是指地球陆地的表面层，即 地理地。 大地是一个电阻非常低，而且电容量非常大的 物体，它拥有吸收无限电荷的能力，而且在吸收 大量电荷后仍能保持电位不变，因此电气上把它 作为一个系统的参考电位体，这种“地”称为电 气地。 除了电气地外，在电子设备中，各级电路电流 的传输、信号转换时，要求有一个参考的电位， 防止外界信号的干扰，这个电位称为逻辑地或浮 地，逻辑地可与大地接触，也可不接触。

【问]大地地的电位和电气地的电位有什么区别? 【答】大地由于能吸收无限电荷，因此大地地 的电位宏观上看为零电位。由于大地中自然电场 和人工电场的影响，大地各点的电位是不同的， 工程上把离开人工电场(接地体)20m远处的地电 位视为零电位。 电气地的电位和电气系统注入大地的电流大小 有关，当有大电流流入电气地时，电气地的电位 可能达到很高的电压，尤其是雷电流流入电气地 时，电气地的瞬时电位可高达数十万伏，因此单 独设置的防雷接地点，不能设在门口和人行道下。 在选择电气地时，还要远离人工电场，即和其 他电气系统的地要远离，希望离开20m,若无法 远离时，最小距离为5m。

接地体接地体是一个或多个与土壤紧密连接 的导电体，它们提供与大地的电气连接。 使用金属和钢筋结构作为接地体比较好。 这就要求早期设计时确保有足够的电气交 叉连接和电气终端预留。

【问]何谓接地? [答]将电力系统或电气装置的某一部分经接地 线连接到接地极上，称为接地。电力系统中接地 的部分一般是中性点，也可以是相线上的某一点。 电气装置的接地部分则是正常情况下不带电的金 属导体，一般为金属

外壳。 为了安全保护的需要，把不属于电气装置的导 体(也可称为电气装置外的导体),例如水管、风 管、输油管及建筑物的金属构件和接地极相连， 称为接地;幕墙玻璃的金属立柱等和接地极相连， 也称接地。

【问】接地按作用分为哪几类? [答]一般分为两类:保护性接地和功能性接地。 1.保护性接地又分为如下四种: 保护接地 将设备的外露导体部分接地，称为保护接地，其目 的是为了防止电气设备绝缘损坏或产生漏电时，使平时 不带电的外露导体部分带电，人触及而产生电击。 防雷接地 将雷电导入大地，防止雷电流使人受到电击或财产 受到损坏。 防静电接地 将静电荷引入大地，防止由于静电积聚对人体和设 备造成危害。 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。

2.功能性接地也可分为四种: 工作接地 为了保证电力系统的正常运行，在电力系统的适当地 方进行接地，称为工作接地。交流系统中，此点一般为 中性点。 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 件作为参考零电位，需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。 屏蔽接地 将金属壳或金属网接地，保护壳或网内的电子设备不 受外界的电气干扰，或者使壳内或网内的电子设备不对 外部电子设备引起干扰。 信号接地 为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地，称为 信号接地。

【问]接地有什么作用?

【答】接地的作用主要是防止人身受到电击、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、 防止雷击和防止静电损害。

[问]我国对安全电压有什么规定? [答]为防止人身遭受电击，采用安全电压是一个很好的方法， 我国安全电压的系列是:42V,36V,24V,12V和6V。当设备采用 安全电压作直接接触防护时，只能采用额定值为24V以下(包 括24V)的安全电压;当用作间接接触防护时，则可采用额定值 为42V以下(包括42V)的安全电压。

安全电压通常由隔离变压器输出，隔离变压器的铁心必须 接地，但隔离变压器的低压输出端不准接地。安全电压若用 插座供电，只能用二眼插座。

[问]安全电压和使用环境有什么关系? [答]安全电压是为了防止人身遭受电击。电击的程度与 人体阻抗有关，而人体的阻抗与接触状况有极大的关系， 在不同的状况下，人体的阻抗是不同的。 人体阻抗与接触状况的关系，通常分为三类:

1.干燥的皮肤，干燥的环境，高电阻的地面:此时人体阻 抗最大

2.潮湿的皮

肤，潮湿的环境，低电阻的地面:此时人体阻 抗很小。3.人浸在水中:此时人体阻抗可忽略不计。

土壤电阻率和对地电阻接地体的电气特性取决于它们的设计 及周围土壤的导电性能。

土壤电阻率是指土壤的导电性，通常 用Ω.m作单位。其数值代表边长为1m的 正方体土壤的电阻。

结构接地、隧道接地和牵引系统接地<1>接地系统由几个接地体组成，这几个接地体 之间用导线互相连接。预应力混凝土结构中互 相连接的钢筋、金属元件或者其他结构被定义 为结构接地。

这些结构包括车站和专用建筑物、桥梁、高 架桥、混凝土路面的道路和隧道。隧道的结构 接地也称做隧道接地。 电气化铁道的走形轨，被用作回流导体并特 意与大地连接，它们形成了牵引系统接地。牵 引系统接地还包括与之相连的导电部件。

结构接地、隧道接地和牵引系统接地<2>对于开放式牵引系统接地，在正常运行期间， 通过限压装置将与大地相连接的导电部件和回路 分开。这样的话，只有在超过跳闸电压值的时候 才有临时或连续接通。 虽然在直流系统中没有牵引系统接地，但还 是使用了术语——开放式牵引系统接地。它指在 出现超过规定值的高电压时，导电部件和回路或 者回路和结构接地通过限压装置的连接。

地电位和轨电位地电位发生于接地体和远处大地之间。 接地体的对地电阻和流经接地体的电流决定 了地电位的大小。走行轨中的牵引回流引起 地电位也称为轨电位。无论是在运行状态还 是在故障状态下，轨电位都会在走行轨和与 之相连的导电体上产生。