导读
接地网是电力系统的“安全带”,它的主要作用是把多余的电流(比如雷击电流、短路电流)快速“甩”到大地里,让设备安全、让人更安全。那么问题来了,为什么接地网越大越安全?下面简单给你讲明白!
一、 电流扩散:网越大越好!
当电流进入接地网后,它会像水流一样扩散到周围的土壤。接地网越大,扩散的范围就越广,每个点分担的电流就越少。
接地网的“大小”可以用面积 A 表示,接地电阻 Rg 和面积的关系是这样的:
Rg:接地电阻,越小越好。
ρ:土壤电阻率,取决于你地面下的土质(沙土电阻高,湿土电阻低)。
A:接地网有效面积,面积越大,电阻越小。
简单点说:接地网大,就像撒开一张大网,电流可以分散得更均匀,避免某个地方电流太集中。
二、电位分布:远离漏电风险
当电流扩散到大地,会在地面产生电位差。电位差大了,人站上去就容易发生“触电”,尤其是跨步电压(两只脚间的电压差)和接触电压(触碰设备和地面之间的电压差)。
电位差公式:U触=Ig ⋅Rg
U触:接触电压。
Ig:流入接地网的电流。
Rg:接地电阻。
接地网越大,Rg越小,电流被“拉开”分散,地面上每个点的电位差就小,跨步电压、接触电压的风险也大大降低。
打个比方:如果接地网很小,就像一张小毯子,电流全挤在一起,你站上去就像踩着一个漏电的插线板,很危险;但网大了,电流摊得开,危险就小了。
三、分流:各走各的更安全
接地网大,接地导体多,电流有更多的路径流进土壤,每条导体分担的电流自然就小了。换句话说,大接地网让电流“各走各的”,而不是挤在一起“抢路”。
分流效果的公式:
I导体:每根导体分担的电流。
Ig:总故障电流。
n:导体数量。
如果接地网有10条导线,每条只分担十分之一的电流,就不容易发热,也不容易烧坏。
现实例子:雷雨天,接地网越大,雷击电流就能更快“散开”,不至于让某一根接地导线“背锅”。
四、土壤影响:差土质也不怕
有些地方的土壤电阻率特别高(比如沙地、冻土层),接地网小的话,电流扩散不开。但如果接地网足够大,就能“跨区合作”,把电流导到更好的土层里。
简单逻辑:𝑅𝑔==ρ/A,土壤电阻率高时,只有靠增大 A 来降低接地电阻。
现实场景:比如沙漠地区,接地网就得设计得特别大,甚至深埋几层导体,才能“救”整个接地系统。
五、动态故障:抗住大流量
短路或者雷击时,接地网要瞬间“吞下”几千安培的电流。如果接地网太小,电流全挤在接地点附近,会导致局部发热,甚至让土壤烧裂开花!
避免局部过热:接地网大,电流分布得均匀,每一部分的负担小,热量分散得快,整个系统更稳定。
六、实例:接地网的安全密码
发电厂接地网:面积通常达到数千平方米,故障电流高达上万安培,通过大接地网把电流分散到更远的地方,避免设备和人员受损。
输电线路接地网:每个铁塔基座都有接地网,雷雨天击中一根铁塔时,接地网让电流快速扩散,避免线路跳闸。
七、总结:接地网越大,安全越高
降低电阻:网大了,电流扩散得开,接地电阻更小,接触电压和跨步电压也跟着降低。
分担电流:网大了,电流“各走各的”,不容易集中导致过热或烧坏。
适应土壤:网大了,跨区域导电,补足“差土”的缺陷。
抗大流量:网大了,大电流来了也能分散开,避免危险。
接地网越大,电流扩散就越像“撒网捕鱼”,每个地方的负担越小,整个系统的安全性就越高!
文章来源:电力学习网原创,作者:JACKERY;未经授权禁止转载,违者必究!