1、跨步电压的产生:
在工程上,为了接地,常常将金属导体深埋于地下,然后将系统中需要接地的部分与接地体相连。由于接地体与大地并不是完全零电阻的良导体,所以,电流经接地体流经大地时,除了接地导线的电阻外,还会遇到接地本身的电阻和大地电阻。根据欧姆定律,电流流经电阻时会在电阻两端产生电压。又因为大地的电阻并不是均匀分布的,导致电流流经大地时会在地面不同地方产生不等的电势,当人双脚同时接触地面不同地点时,不等的电势会在人双脚产生电势差而产生跨步电压,而人的双脚、躯干和大地形成电流回路,就会造成电流流经人体造成伤害。
2、跨步电压计算与接地防护区的确定:
接地体深埋于地下时,一般认为其离地表面无穷远,基本不受接地电流的影响。
如图,接地体是一个半径为a的球形良导体,土壤是电导率为Y的不良导体,此时电流可看作是球心对称分布,对于距离球心为r处的任意闭合球面,雷电入地电流为I,由欧姆定律得到距离球心为r处的任意闭合球面上一点K的电压为:
那么,以人双脚岔开0.6米计算,在距离接地体安装位置x处的跨步电压为Up(假设接地体埋设深度为H):
如图所示,则Up计算如下:
假设接地体埋设深度为1.5m,雷电流100KA,接地电阻为1Ω,则,跨步电压图像如下:
由图像可知,当接地体埋地深度1.5m,接地电阻1Ω前提下,雷击电流100KA入地时,在距离接地体安装位置7.5米之外需要安装区域隔离护栏,才能保证雷击时不会造成人员受到跨步电压伤害。
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