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防雷接地中的跨步電壓防護

1、跨步電壓的產生:

在工程上,為了接地,常常將金屬導體深埋于地下,然后將系統中需要接地的部分與接地體相連。由于接地體與大地并不是完全零電阻的良導體,所以,電流經接地體流經大地時,除了接地導線的電阻外,還會遇到接地本身的電阻和大地電阻。根據歐姆定律,電流流經電阻時會在電阻兩端產生電壓。又因為大地的電阻并不是均勻分布的,導致電流流經大地時會在地面不同地方產生不等的電勢,當人雙腳同時接觸地面不同地點時,不等的電勢會在人雙腳產生電勢差而產生跨步電壓,而人的雙腳、軀干和大地形成電流回路,就會造成電流流經人體造成傷害。

 

2、跨步電壓計算與接地防護區的確定:

接地體深埋于地下時,一般認為其離地表面無窮遠,基本不受接地電流的影響。



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如圖,接地體是一個半徑為a的球形良導體,土壤是電導率為Y的不良導體,此時電流可看作是球心對稱分布,對于距離球心為r處的任意閉合球面,雷電入地電流為I,由歐姆定律得到距離球心為r處的任意閉合球面上一點K的電壓為:



圖片2

那么,以人雙腳岔開0.6米計算,在距離接地體安裝位置x處的跨步電壓為Up(假設接地體埋設深度為H)


圖片3

如圖所示,則Up計算如下:

圖片4

假設接地體埋設深度為1.5m,雷電流100KA,接地電阻為1Ω,則,跨步電壓圖像如下:

圖片5


由圖像可知,當接地體埋地深度1.5m,接地電阻1Ω前提下,雷擊電流100KA入地時,在距離接地體安裝位置7.5米之外需要安裝區域隔離護欄,才能保證雷擊時不會造成人員受到跨步電壓傷害。

 

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