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IEEE Std 80 变电站接地 - Coggle Diagram

- - - - 接地电阻与安全性之间无相关性
        
        接地电阻小并不意味着安全
        
        接地电阻大并不意味着不安全
    - - 地电位升GPR
        
        接地网的接地电阻
        
        温度
        
        湿度
        
        土壤电阻率
        
        周围其他金属材质
        
        电化学反应
        
        入地电流
        
        故障持续时间
    - - 接地系统产生相对高的故障电流
      - 接地系统的接地电阻可能不够小
      - 分流后的故障电流依然相对高
      - 产生相对高的地电位升GPR
      - 在故障时间、故障地点，存在人，且人体将存在电位差的两部分连接在一起
      - 发生接地故障
      - 故障电流持续时间、人体的接触、流经人体的电流大小对人体造成伤害
    - - 使人体电流Ib在允许人体电流（基础）范围内，不发生心室纤维性颤动
        
        一些人体电流阈值
        
        可致命
        
        心室纤维性颤动
        60~100mA
        
        回复正常心跳的措施：心脏除颤 defibrillation
        
        原因：骤然失去血液循环
        
        非致命
        
        失去肌肉控制 9~25mA
        
        摆脱阈 let-go 1~6mA
        
        感知阈 perception 1mA
        
        影响因素：人体电流 Ib；持续时间ts；频率
        
        人体电流允许值
        IB=k/(ts)^0.5
        
        k 经验值（Dalziel）
        
        70kg时，k=0.157
        
        50kg时，k=0.116
        
        ts 0.03s~0.3s
        其他时间此公式不适用
        
        IB 方均根值
      - 限制人体接触的可导电部分的两点间的电位差（方法）
        
        跨步电压
        （计算值≤允许值）
        
        计算值
        Estep=Ib(RB+Zth)
        
        Zth=Rf*2
        两脚串联的戴维南等效阻抗
        
        Zth=6ρ
        
        允许值
        Etouch50=0.116/(ts^0.5)×(1000+6Cs×ρs)
        
        接触电压
        （计算值≤允许值）
        
        允许值
        Etouch50=0.116/(ts^0.5)×(1000+1.5Cs×ρs)
        
        计算值
        Etouch=Ib(RB+Zth)
        
        Rf 脚的阻抗
        Rf=ρ/(4b)
        
        故Rf=3ρ
        
        b 金属圆盘（代表脚）的半径
        假设b为0.08（8cm）
        
        ρ 表层土壤电阻率
        （土壤电阻率完全相同的模型）
        
        引入表层衰减系数Cs
        （上层和下层两层土壤电阻率模型）
        
        3 more items...
        
        实际情况，表层电阻率和下层不同，
        甚至情况更复杂，
        通常，表层电阻率高（沥青、碎石），下层土壤电阻率低
        
        Zth=Rf/2
        两脚并联的戴维南等效阻抗
        
        Zth=1.5ρs
        
        RB 人体电阻
      - 快速切断故障
        
        发生电击的可能性小
        
        测试和经验表明，严重伤害和死亡的可能性小
        
        如何确定ts
        
        主保护
        primary protective device（优先采用）
        
        后备保护
        backup protection
        
        后备保护的切断时间也按人体电流允许值公式取值
        
        建议＜0.5s
        
        Biegelmeier & Lee, 若ts∈[0.06,0.3]，危险性更小
      - 限制转移电位
        转移电位是一种特殊的接触电压
- - - - 足够的导通性，不形成过大的电位差
      - 电流承载能力，抗熔断
      - 机械可靠性，结实，承受可能的物理损坏
      - 抗腐蚀
    - - 铜
        
        导电性好
        
        抗腐蚀
        （利用阴极保护原理）
        
        通过使金属表面成为电化学电池的阴极
        来减少金属表面腐蚀的一种技术。
        
        相对普遍
      - 铜包钢
        
        考虑偷盗（比铜便宜）
        
        表层的铜用于抗腐蚀
        
        普遍用于垂直接地极
        
        加速周围其他埋地金属
        （铜、管道、用于电缆护套的铅合金）的腐蚀
        
        为避免这种情况采用
        镀锡铜（tinning the copper）
        
        锡相对铜降低了电化学电池的电位
        
        镀锡钢相对铜包钢会加速钢的自然腐蚀
        
        锡﹢铅-，锡略微牺牲自己保护铅
        
        其他措施
        
        采用非金属管道和材料
        
        阴极保护
        
        牺牲阳极
        
        强制电流（外加电流）
        
        用塑料带、沥青化合物等涂层对牺牲的金属（阳极）表面
        进行绝缘处理，或两者兼用
        
        使埋地金属管道等与铜（铜包钢）材质的接地极尽可能成90°，管道与之交叉靠近的部位设置绝缘涂层
      - 铝
        
        相对不常用
        
        用于GIS设备（铝或铝合金外壳）
        
        在某些土壤中会腐蚀，腐蚀后的铝无导电性
        
        交流电流在特定情况下也会逐渐造成腐蚀
        
        作为电化学电池的阳极（铝＞钢＞铜），保护其他埋地金属，减缓其他附近金属的敷设
      - 钢
        
        可用作接地导体和接地极
        
        需要考虑对钢材的腐蚀
        
        电镀
        
        铜
        
        铜包钢
        
        抗腐蚀的钢（不锈钢）
        
        结合阴极保护