为什么我们使用地面

电器工程 地面 接地 接地回路
2022-01-07 20:19:43

我一直在想这个问题,所以我做了一些挖掘,和往常一样,维基百科是最有启发性的。看起来电报是第一次引入地面来完成电路。如果不是因为接地会有更多的电阻,那么节省电线似乎是一个好主意,所以总而言之,你需要更多的电力才能让电流流动。

这对于电报来说很好,但对于其他任何事情,它似乎比它的价值更麻烦。

我已经阅读了测量绝对电压的“参考点”的论点。那是对人为问题的解决方案。电压仅作为电位差有意义。因此,您测量潜在差异,而不是选择无意义的参考框架。

至于安全论点,如果没有接地系统,我们似乎会安全得多。如果不使用接地来完成电路,则电流通常没有理由通过人进入地下。这将通过要求有人触摸两根电线而不是仅仅接触热的电线来降低触电的风险。地线似乎是为了避免不必要的问题而采取的安全措施。

对于低压系统,接地会产生不必要的噪声源。据我所知,地面将充当巨大的不稳定电池+天线。地面的任何 ph 值差异都意味着直流偏移 - 取决于两个地面点的水和矿物成分的酸度差异。

使用接地来完成无线电信号的电路意味着电路中存在不必要的电阻。您的质量取决于您在土壤中的选择,而不是电路的设计。

我可能错过了一些问题,但我真的想知道是否有一些我错过的真正明智的优势。

有谁知道使用地面完成电路的历史/哲学?

4个回答

在使用时使用接地连接或参考,因为长期经验表明它是实践中的最佳选择。在某些情况下,“重新发明接地的“轮子””可能会有它的位置,但通常不会。在许多情况下,存在相互竞争的方面,但总体上最好的结果是通过使用地面来获得的。配电系统就是这样一个例子。

如果系统完全以非接地为参考,则电源或电网电压系统会更安全,这是安全“隔离变压器”使用的原理,但是当故障将系统的一条腿完全或部分接地时,电路上的任何位置,然后整个系统对用户来说是致命的危险。

请注意,隔离变压器只能使用一个工具,并且变压器应位于工具附近。在变压器和两个或更多工具之后使用长电缆可能会导致一个工具接地故障或使另一个不受保护的接线。

保持系统隔离的困难在实践中(这很重要)比接地引起的问题要困难得多。一些船上电力系统确实有两个导体相对于船地浮动(=当您漂浮在盐水中时的海水电势),但是接地故障是危险的,如上所述,我们努力追踪并消除任何接地故障。在不以地面为参考的陆基系统中,任何同相接地故障都会影响同相的所有用户。因此,一整条街道的房屋可能会受到一所房屋中的一个电路故障的影响。

一旦有了接地参考系统,就可以轻松处理各个电路的检测和管理的安全问题。接地外壳提供保护和检测,故障电流流向地面,并且可以“鼓励”以允许轻松终止故障(保险丝)或检测到非常低的水平(ELCB / GFI)。接地参考在国内电力系统中总体上是积极的。

很少有现代系统使用接地作为实际导体。
SWER(Single W ire E arth Return )电力系统曾一度被广泛使用,并且仍在一些农村系统中使用。几个月前我在这里(新西兰)看到过一个,但它们很少见。它们实际上非常有用且具有成本效益,但通常由于通常没有技术意义的原因而被淘汰。在大多数情况下,在每一端提供足够好的接地连接的成本与添加额外导体的数公里成本相比要低。

19 kV SWER 线:

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维基百科 SWER

SWER 幻灯片 - 好

SWER 视频 - 新西兰

精湛的 SWER 幻灯片/教程

SWER - 澳大利亚在发展中国家使用的应用经验

SWER - 维基百科


RF 信号通常作为不平衡信号与地面反射的幻像图像“发射”。典型的 1/4 波垂直辐射器具有在地平面中反射的隐式图像。AM 广播电台的高塔几乎都使用这个系统。与偶极子或其他天线相比,使用的材料具有经济性,辐射方向图是全向的,并且辐射角度适合直接波通信 - 大多数观众都靠近 AM 广播电台的发射器。

  • 电视接收器天线 9(传统的八木设计)和用于洲际新闻等的长距离广播电台通常使用波束或类似天线代替。HRH delta Loop 非接地参考天线专为此类应用而开发。

在需要接地的系统中,已经开发了技术来提供足够好的接地,以充分减少当地条件的影响。接地本身的电阻基本上为零,因为它的尺寸无限大。将本地接地连接到实际接地是一项挑战,并且对每个相关应用的方法和需求都非常了解。

你做了一堆不正确的假设。一些非常古老的电力传输系统确实使用地面作为导体之一,但这不是今天的事情,至少不是新系统。

否则,您会假设事物总是连接到大地,而事实并非如此。在美国,给房子供电的电源实际上是浮动的。它来自三相之一的变压器的次级。次级为 220 V,带中心抽头。大多数电路在一端和中心抽头之间运行,以获得 110 V 的电压。电灶或干衣机等大功率电路跨整个次级接线,因此为 220 V。

虽然来自变压器次级的三根线是浮动的,但中心抽头故意在房屋内接地。这部分是为了处理减轻和防止大量静电积聚。如果没有接地连接,整个电路可能会充电到相对于地的一些高电压。在闪电风暴中,即使没有直接打击,这也可能特别糟糕。

当你说“地”时,你应该真正区分大地和电路地。接地就是它听起来的样子,直接连接到地球。电路接地确实与真实接地无关。这只是我们给电路中节点的名称,我们认为其他节点的 0 V 参考。这主要是为了方便。

广播又是一个完全不同的问题。无线电波不会完成电路,至少在远场的一般正常情况下不会。地面在收音机中用作天线的参考,有时用作镜子以使小天线看起来更大。有时那个地是大地,但通常不是,当然也不是必须的。

我在寻找第一次有人决定接地和供电网络的过程中注意到了这个站点。据我在研究电学时发现,接地或接地的原因至少有 3 倍:

1静电积聚尤其是在架空电源上。从风等直接连接到家用电器的架空电线上积聚的静电会给某人带来令人讨厌的冲击,比如从烤面包机元件通过人到地面。

2电弧接地现象。我读过一份关于威斯康星州早期供应系统的旧文件。网上有很多关于电弧接地的参考资料。但据我了解,在早期的未接地系统中,人们注意到当一个相导体掉到地上并再次被拾起时,会意外地拉出电弧。因为一旦一根导线接触地面,就会通过其他相与现在连接的地面之间的电容形成无意的完整电路,因此已经意识到这一点。有时会形成一个接近谐振的电路,从而在其他相和意外的接地导体之间产生非常高的电压,这是很危险的。通过将供电系统的各种电压水平连接到地,这种电弧接地问题被消除,因为架空导体和地之间的电容耦合被短路。

3地是导体。因此,如果在未接地系统中发生绝缘故障,使得一相接地,则在该电压下接地会带电,但不会发生其他任何情况。直到发生第二次故障。然后接地将两个故障连接在一起,可能会出现大电流和设备意外通电。即,在主街 1 号其有源连接到地的烤面包机可以连接到主街 26 号的灯,其有源也短接到地。在 1 号打开烤面包机将导致灯在 26 号点亮,反之亦然。毫无疑问,这会让任何电工感到困惑。购买将电源变压器的星形(星形)点接地,我们确切地知道对地面的期望。它是一个中性导体,因为我们将它连接到电源中性线。

电压参考只是通过将中性点接地,对地电压最小化为相电压而不是线电压。SWER 系统在澳大利亚的农村地区仍然很普遍。一些矿山、工厂和船舶使用未接地系统运行。在这种情况下,指示器或继电器的布置使得如果发生接地连接,则会立即指示或发出警报,并且值班电工将在第二次接地连接发生之前发现并修复故障(希望如此)。优点是系统可以遇到一次故障而不会跳闸,从而维持供应和生产。只要故障被迅速隔离并修复。有谁知道他们第一次将供电系统接地是什么时候?

将电气系统视为我们的循环系统、压力线和回流线、正极和负极、热和中性,(单回路)在最简单的电路中。接地只能用于安全。