接触电位差

接触电位差是指两种不同金属接触时产生的电位差，与金属材质和接触面温度等因素有关。

简介

两种不同的金属互相接触时所产生的电位差，即双电层间的电位差。两物体紧密接触，其间距小于 25 × 10 — 8 cm 时，就出现双电层和接触电位差。其数值与两种金属的性质及接触面的温度有关，与接触面的大小和接触时间的长短无关。在两金属相接触后，逸出功较小的金属由于失去电子而增高电势，逸出功较大的金属由于增加电子而降低电势，两者之间就呈现出了电位差。

任何导体插入电解质溶液中，原本的固体与液体两相介质中各自平衡状态就被相互影响。

以金属锌插入硫酸锌溶液中为例，极性水分子和金属表面锌离子相互吸引而定向排列在金属表面上；同时锌离子在水分子的吸引和不停的热运动冲击下，有脱离晶格的趋势，这样就存在两种情况，一是金属中的电子吸引溶液中的金属离子而存在使离子沉积到金属上的作用，二是金属溶解到溶液中。

刚才说的两种情况哪个起主导作用是随材料而有所不同的，但无论哪一种先起作用，都是引起一方减弱，另一方增强的结果，从而导致最终两相趋于平衡。就像两种东西存在温度差一样，接触一定时间后，会相互作用而至平衡状态。

当然，在电化学过程中，这种平衡是动态的，那么金属表面和溶液界面上就形成了一定的剩余电荷分布。有电荷，有距离（尽管这个距离极短），那这不就是一个电容器嘛？这也就是所谓的双电层。电容器嘛，那当然就有电场。

这个电场两端的电位差，就是电极电势的主要来源。

那么，两个导体同时插入电解质溶液中，当然就是在每一个电极与溶液界面处都形成一个双电层，都产生一定的电极电势，注意，这是电势，不是电压。就像水的势能与水压不是同一概念一样。

最大接触电位差的计算

当电气装置绝缘M损坏碰壳短路时，流经接地极的短路电流为Id。如接地极的接地电阻力Rd，则在接地极处产生的对地电压Ud=Id·Rd，通常称Ud为故障电压。一般情况下，接地线的阻抗可不计，则M上所呈现的电位即为Ud。当人在流散区内时，人所处的地电位为Uφ。此时如人接触M，由接触所产生的故障电压Ut=Ud-Uφ。人站立在地上，而一只脚的鞋、袜和地面电阻为Rp，当人接触M时．两只脚为并联，其综合电阻为Rp/2。在Ut的作用下，Rp/2与人体电阻RB串联，则流经人体的电流IB=Uf/（RB+Rp/2），人体所承受的电压Ut=IB·RB=Uf·RB/（RB+Rp/2）。这种当电气装置绝缘损坏时，触及电气装置的手和触及地面的双脚之间所出现的接触电压Ut与M和接地极间的距离有关。当M越靠近接地极，Uφ越大，则Uf越小，相应地Ut也越小。当人在流散区范围以外，则Uφ=0，此时Uf=Ud，Ut=Ud·RB/RB+Rp/2），Ut为最大值。由于在流散区内人所站立的位置与Uφ有关，通常以站立在离电气装置水平方向0.8m和手接触电气装置垂直方向1.8m的条件计算接触电压。如电气装置在流散区以外，计算接触电压Ut时就不必考虑上述水平和垂直距离。。

实例计算

当任一台电动机绝缘损坏，发生碰壳短路时，因为它们的外壳接在同一接地极上,3台电动机外壳都得到与接地极相同的对地电压U 。人手接触任一电动机外壳时，在人的手和脚之间都将承受接触电压，而且距接地体越远，接触电压越高。接触电位差主要产生于电力系统的短路电流，也可能来自雷击电流。为了避免接触电压对人身的伤害，接地网的外缘应该闭合，外缘各角应做成圆弧形。如仍不能满足要求，可敷设水平均压带。接地网边沿经常有人通过的地方，可铺设砾石或沥青路面,也可敷设均压带。中国有关标准规定,在大接地短路电流系统发生单相接地或同点两相接地时，地面到设备水平距离0.8m处与设备外壳（或与外壳相连的架构）或墙壁离地面垂直距离1.8m处之间的电位差应满足下式规定式中ρ为人脚站立处地表的土壤电阻率（Ωm）,t为接地短路电流的持续时间 (s)。在小接地短路电流接地系统中发生单相接地时，一般并不迅速切断故障，接地电流的持续时间比较长，所以，须把接触电位差的允许值降低。此时，Et应满足下式的规定 Et=50+0.05ρ。

条件比较恶劣的场所,如矿井和水田,Et的允许值应适当降低。

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