05第五章工廠供電70-87

1、第五章防雷、接地及電氣安全第一節(jié)過電壓與防雷一、過電壓供電系統(tǒng)正常運行時，由于某種原因，使某些部分的電壓升高，甚至大大超過正常狀態(tài)下的數(shù)值，這種對電氣設(shè)備及線路絕緣造成危害的電壓升高稱之為過電壓。供電系統(tǒng)中，過電壓按其產(chǎn)生的原因不同，一般分為兩類：（1） 內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓是由于供電系統(tǒng)內(nèi)部電磁能量的轉(zhuǎn)化或傳遞引起的電壓 升高。亦又分為操作過電壓和諧振過電壓。操作過電壓是由于系統(tǒng)中的開關(guān)操作、負荷驟變或由于故障出現(xiàn)斷續(xù)性電弧而引起的過電壓。諧振過電壓是由于系統(tǒng)中的電路參數(shù)（R、L、c）在特定組合時發(fā)生諧振而引起的過電壓。運行經(jīng)驗征明，內(nèi)部過電壓一般不會超過供電系統(tǒng)正常運行時額定電壓的3- 3

2、.5倍。只要對電氣設(shè)備及線路的絕緣強度預先進行合理考慮，即可防止其破壞性。（2） 雷電過電壓雷電過電壓又稱為大氣過電壓，它是由于供電系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備或建筑 物遭受雷擊而產(chǎn)生的過電壓。由于引起這種過電壓的能量來源于外界，故又稱為外部過電壓。雷電過電壓產(chǎn)生雷電沖擊波，其電壓幅值高達1億伏，其電流幅值可高達幾十萬安，因此對供電系統(tǒng)危害極大，必須采取有效措施進行保護。雷電過電壓的基本形式有三種； 雷電直接對建筑物、電氣設(shè)備或線路放電，其過電壓引起強大的雷電流，通過這些物體入地，稱為直擊雷過電壓（直擊雷）； 雷電的靜電感應或電磁感應所引起的危險過電壓，稱為感應過電壓（感應雷）； 由于直擊雷或感應雷而產(chǎn)生的高

3、電位雷電波，沿架空線路或金屬管道侵入變配電 所或用戶而造成危害，稱為雷電波侵入。二、雷電及其危害1 .雷電現(xiàn)象雷電放電的過程稱為雷電現(xiàn)象。帶電雷云臨近地面時，對大地或架空線路將感應出與 雷云極性相反的電荷。當雷云中的電荷積聚到足夠數(shù)量時，電場強度達到一定數(shù)值，就會 使正、負雷云之間或雷云與大地之間產(chǎn)生放電，出現(xiàn)強大的雷電流。整個放電的溫度可達 數(shù)萬攝氏度，并出現(xiàn)耀眼的光亮和巨響，稱為雷電，亦即通常所說的閃電”和打雷2 .雷電的危害雷電的破壞作用主要是雷電流和雷電壓引起的，其主要表現(xiàn)在以下幾方面：（I ）雷電的機械效應雷電流所產(chǎn)生的電動力，可摧毀設(shè)備、桿塔和建筑物，傷害人畜;（2）雷電的熱效應雷

4、電流所產(chǎn)生的熱量，可燒斷導線和燒毀電力設(shè)備；（3 ）雷電的電磁效應雷電過電壓，將會擊穿電器絕緣，甚至引起火災和爆炸，造成 人身傷亡和設(shè)備破壞；（4 ）雷電的閃絡(luò)放電將會燒壞絕緣子，使斷路器跳閘，線路停電或引起火災。三、防雷設(shè)備為了避免上述雷電的危害，工廠供電系統(tǒng)通常采用防雷設(shè)備進行過電壓保護。一個完整的防雷設(shè)備。一般由接閃器或避雷器、引下線和接地裝置等三個部分組成。1.接閃器接閃器是專門用來直接接受雷擊的金屬體。接閃的金屬桿，稱為避雷針；接閃的金屬 線，稱為避雷線；接閃的金屬帶、金屬網(wǎng)，稱為避雷帶、避雷網(wǎng)。所有接閃器都必須經(jīng)引 下線與接地裝置相連。（1）避雷針 避雷針一般用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼

5、管制成。它通常安裝在構(gòu)架、支柱 或建筑物上，其下端經(jīng)引下線與接地裝置焊接。由于避雷針高出被保護物，又和大地直接相連，當雷云先導接近時，它與雷云之間的 電場強度最大，因而可將雷云放電的通路吸引到避雷針本身，并經(jīng)引下線和接地裝置將雷 電流安全地泄放到大地中去，使被保護物體免受直接雷擊。所以避雷針實質(zhì)上是引雷針。 在一定高度的避雷針下面，有一個安全區(qū)域，在這個區(qū)域的空間基本上不致遭受雷擊，這個安全空間稱為避雷針的保護范圍。我國對避雷針（或避雷線）的保護范圍?，F(xiàn)采用滾球法”來確定。所謂滾球法。就是選擇一個半徑為 hr （滾球半徑）的球體，沿需要防護直擊雷的部分滾動。如果球體只觸及 接閃器或者接閃器和地

6、面，而不觸及需要保護的部位時，則該部位就在這個接閃器的保護 范圍之內(nèi)。而滾球半徑 hr是按建筑物的防雷類別確定的：第一類防雷建筑物，滾球半徑hr =30m第二類防雷建筑物 hr=45m第三類防雷建物 hr =60m。單支避雷針的保護范圍， 按下列方法確定（見圖 5I ）:圖5 I單支避雷針的保護范圍式中 r x鍛雷針在某平面上的保護半徑，m；rx.h(2hr h. hx(2hrhx)hr 線球半徑，m；hx被保護物高度，m；h鍛雷針高度，m例5-1 某廠一座40m高的水塔旁邊，建有一個車間變電所(屬 第三類防雷建筑物)，尺寸如圖5-2所示。水塔上面裝有一支高 2m 的避雷針，試問此避雷針能否保

7、護這個變電所？解：已知滾球半徑 hr= 60m,而 h=40+ 2 = 42m, hx = 8m, 因此由式(5 - l )得到保護半徑rx42 (2 60 42)8 (2 60 8) 27.31m圖5-2例51避雷針的保護范圍現(xiàn)變電所hx = 8m高度上最遠一角距離避雷針最遠的水平距離為rb. (10 15)2 26.92m rx由此可見，水塔上安裝的避雷針是完全可以保護這個變電所的。(2) 避雷線避雷線又稱架空地線，它一般架設(shè)在架空線路上邊，引下地線與接地裝置相連接，用于保護架空線路或其他物體免遭直接雷擊。避雷線的原理與功能與避雷針基 本相同。單根避雷線的保護范圍，按下列方法確定(圖 5-

8、3 ):圖5-3單根避雷線的保護范圍 當避雷線高度 h V 2 hr時，如果滿足 2hr h hr，則保護范圍最高點的高度按下式計算：h0 = 2hr h( 8 2)避雷線在被保護物高度hx的某平面上的保護寬度 bx可按下式計算：bxh(2hh) ,.hx(2hhx) 當避雷線高度h2hr時，無保護范圍。(3 )避雷帶和避雷網(wǎng)避雷帶和避雷網(wǎng)普遍用來保護較高的建筑物免受雷擊。避雷帶一般沿屋頂周圍裝設(shè)，高出頂面100 150mm支持卡間距離I l.5m。裝在煙囪、水塔頂部的環(huán)狀避雷帶又叫避雷環(huán)。避雷網(wǎng)除沿屋頂周圍裝設(shè)外，需要時屋頂上面還用圓鋼或扁 鋼縱橫連接成網(wǎng)。避雷帶、網(wǎng)必須經(jīng)引下線與接地裝置可

9、靠地連接。常用接閃器的安裝部位和材料規(guī)格見附表 19所示。2. 避雷器避雷器是一種過電壓保護設(shè)備，用來防止雷電所產(chǎn)生的大氣過電壓沿架空線路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護設(shè)備的絕緣。避雷器也可用來限制內(nèi)部過電壓。 避雷器應與被保護設(shè)備并聯(lián)且位于電源側(cè)，其放電電壓低于被保護設(shè)備的絕緣耐壓值。如圖5-4所示，沿線路侵入的過電壓，將首先使避雷器擊 穿并對地放電，從而保護了它后面設(shè)備的絕緣。避雷器的類型，主要有閥式、管式、保護間隙和金屬氧 化物避雷器。圖5-4避雷器的連接(I )閥式避雷器閥式避雷器主要分為普通閥式避雷器和磁吹閥式避雷器兩大類。普通閥式避雷器有 FS和FZ兩種系列；磁吹閥式避

10、雷器有FCD和FCZ兩種系列。閥式避雷器型號中的符號含義如下：F閥式；S線路用；Z迪站用；D-保護電機用；C磁吹。閥式避雷器主要由 火花間隙和閥性電阻(閥片)串聯(lián)組成，裝在密封的瓷套管內(nèi)。由于火花間隙具有足夠的 絕緣強度，因 此在正常工頻電壓作用下，間隙不會被擊穿，閥片中不會有電流通過，但 在雷電過電壓作用下，火花間隙被擊穿放電。閥性電阻具有非線性特性，正常電壓時，閥 性電阻阻值很大；過電壓時閥片電阻阻值變得很小，如圖5- 5 (a)、( b)、(c)所示。因此，當線路出現(xiàn)過電壓時，火花間隙被擊穿，閥性電阻使雷電流順利流入大地；而當過電 壓消失后，線路恢復工頻電壓時，閥性電阻則呈現(xiàn)很大的電阻值

11、，使火花間隙迅速恢復而 切斷工頻續(xù)流，從而保證線路恢復正常運行。圖5-5閥式避雷器的組成部件及特性(a)單元火花間隙；(b)閥片；(c)閥片電阻的伏安特性曲線圖5-6 FS-10型閥型避雷器圖57 FZ-10型閥型避雷器l 一火花間隙；2閥片；3 一瓷套；4 一云母片；5 一分路電阻FS系列閥式避雷器結(jié)構(gòu)如圖 5-6所示。此種避雷器閥片的直徑較小，火花間隙無分路電阻，所以其通流容量較低，一般用來保護小容量的配電裝置。6- 10kV及以下的小型工廠配電系統(tǒng)中，廣泛用做變壓器及電氣設(shè)備的保護。FZ系列閥式避雷器結(jié)構(gòu)如圖 5-7所示。此種避雷器閥片直徑較大，火花間隙并聯(lián)有分路電阻，所以其通流容量較大

12、。一般用于保護35KV及以上大中型工廠中總降壓變電所的電器設(shè)備。磁吹閥式避雷器（FCD型）如圖5 8所示。它內(nèi)部附有磁吹裝置來加速火花 間隙中電弧的熄滅，專門用來保護重要的或絕緣較為薄弱的設(shè)備，例如高壓電動機等。（2）保護間隙和管式避雷器保護間隙是最簡單的防雷設(shè)備。其結(jié)構(gòu)形式較多，但基本是由兩個金屬電極構(gòu)成的，如圖8-9所示。對于6T0KV系統(tǒng)主間隙為15mm及 25mm為了防止主間隙被鳥獸短路引起誤操作，在其下方還串聯(lián)有輔助間隙，其值為10mm正常運行時間隙對地絕緣；當雷擊時，間隙被擊穿，將雷電流泄入大地，使被保護電器設(shè)備的絕 緣不致發(fā)生閃絡(luò)。但這種防雷設(shè)備，其保護性能較差，滅弧能力小，而且

13、容易造成接地和短路故障。因此對于裝有保護間隙的線路，一般要求裝設(shè)ARD與之配合，以提高供電的可靠性。AA圖5-8磁吹避雷器間隙圖5-9保護間隙1 0 6- 12mm勺圓鋼;2 一主間隙；3 一輔助圖5-10管型避雷器I 一產(chǎn)生管；2膠木管；3 一棒形電極；4-環(huán)形電極;5 一動力指示器；S1 一內(nèi)間隙；S2 一外間隙管式避雷器實質(zhì)上是一個具有較高滅弧能力的保護間隙，其結(jié)構(gòu)如圖5 10所示。它由裝在產(chǎn)氣管的內(nèi)部間隙（由棒形電極和環(huán)形電極構(gòu)成）和外部間隙組成。當線路遭受雷 擊時， 管式避雷器外部間隙和內(nèi)部間隙擊穿，將雷電流泄人大地，接著工頻續(xù)流在內(nèi)部 間隙處發(fā)生強烈電弧，使產(chǎn)氣管內(nèi)壁材料燃燒，產(chǎn)生

14、大量氣體，管內(nèi)壓力升高，氣體在高 壓作用下由環(huán)形電極開口噴出，形成強烈的縱吹作用，在工頻交流電流第一次過零時電弧 熄滅。這時外部間隙恢復了絕緣，使管式避雷器與系統(tǒng)隔開，恢復系統(tǒng)正常運行。管式避 雷器一般只用于戶外線路，變配電所內(nèi)一般采用閥式避雷器。（3）金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器又稱壓敏避雷器，它是一種由壓敏電阻片構(gòu)成的新型避雷器。壓敏電阻片以氧化鋅（ZnO）為主要原料，附加少量其他金屬氧化物，經(jīng)高溫焙燒而成為多晶半導體陶瓷元件。它具有優(yōu)良的閥特性，在工頻電壓下，它呈現(xiàn)極 大的電阻，能迅速有效地抑制工頻續(xù)流；而在過電壓下，其電阻又變得很小，能很好地泄 放雷電流。金屬氧化物避雷器體積小，重

15、量輕，結(jié)構(gòu)簡單，殘壓低，響應迅速，是一種很 有發(fā)展前途的過電壓保護設(shè)備。四、防雷保護工廠變配電所的防雷保護有兩個重要方面，即對直擊雷的防護和由線路侵入的過電壓的防護。運行經(jīng)驗表明，裝設(shè)避雷針和避雷線對直擊雷的保護是很有效的，但是沿線路侵 入的雷電波造成的雷害事故相當頻繁，所以必須裝設(shè)避雷器加以防護。1. 架空線路的防雷保護架空線路的防雷保護可以從以下幾個方面考慮。（I）裝設(shè)避雷線，以防線路遭受直擊雷擊。避雷線的裝設(shè)，一般按線路電壓等級和其他具體情況考慮。63kV及以上的架空線路需沿全線裝設(shè)避雷線；35kV的架空線路一般只在經(jīng)過人口稠密區(qū)或進出變電所的一段線路上裝設(shè)；而10kV及以下線路上一般不

16、裝設(shè)避雷線。圖5-11 頂線絕緣子附加保護間隙l 一絕緣子；2 一架空導線；3 一保護間隙；4 一接地引下線；5 一支柱（電桿）（2）加強線路絕緣或裝設(shè)避雷器，以防線路絕緣閃絡(luò)。為使架空線路桿塔或避雷線 遭受雷擊后線路不致發(fā)生閃絡(luò)，應設(shè)法改善避雷線的接地，或適當加強線路絕緣，或在絕 緣薄弱點裝設(shè)避雷器。對于10kV線路，可采用高一電壓等級的絕緣子或瓷橫擔；也可在三角形排列的頂線絕緣子上加裝保護間隙（如圖5- 11所示）。并利用頂線兼作防雷保護線。當雷擊時，頂線承受雷擊，擊穿保護間隙，對地泄放雷電流，從而保護了下面兩相導 線。對于架空線路上個別絕緣薄弱點，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿等，可

17、裝設(shè) 管式避雷器或保護間隙。（3）裝設(shè)自動重合閘裝置（ARD。為使架空線路在雷擊而跳閘時也能迅速恢復供電， 可裝設(shè)自動重合閘裝置，或采用雙回路及環(huán)形供電。以上對高壓架空線路的防雷保護，應全面考慮線路的重要程度、沿線地帶雷電活動情 況、地形地貌特點等因素，進行經(jīng)濟技術(shù)比較，因地制宜，合理采用。（4）低壓架空線路的防雷保護。為防止雷擊低壓架空線路時雷電波侵入建筑物，對低 壓架空進出線，應在進出處裝設(shè)避雷器并與絕緣子鐵腳、金具連在一起接到電氣設(shè)備的接地裝置上。當多回路進出線時， 可僅在母線或總配電箱處裝設(shè)一組避雷器，但絕緣子鐵腳,金具仍需接到接地裝置上。進出建筑物的架空金屬管道，在進出處應就近接到接

18、地裝置上 或者單獨接地。2. 變配電所的防雷保護（1）裝設(shè)避雷針或避雷線。用來保護整個變配電所，使之免遭直接雷擊。如果變配電 所在附近高大建（構(gòu)）筑物上的避雷針保護范圍以內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型，不必另考 慮直擊雷的保護。（2 ）高壓側(cè)裝設(shè)閥式避雷器。主要用來保護變電所的主變壓器，以免雷電沖擊波沿高 壓線路侵入變電所，損壞主變壓器。為此要求避雷器應盡量靠近變壓器安裝，其接地線應 與變壓器低壓側(cè)接地中性點及金屬外殼連在一起接地，如圖5-12所示。圖5- 12電力變壓器的防雷保護及其接地系統(tǒng)T-電力變壓器；F閥式避雷器圖5-13高壓配電裝置防護雷電波侵入示意圖F1、F2 一排氣式或閥式避雷器F3

19、一閥式避雷器圖5 13是6 10kV配電裝置對雷電波侵入的防護接線示意圖。在每路進線終端和母線都裝有閥式避雷器。如果進線是具有一段引入電纜的架空線路，則閥式避雷器或排氣式（管式）避雷器應裝在架空線路終端的電纜頭處。（3）低壓側(cè)裝設(shè)閥式避雷器或保護間隙。這主要是在多雷地區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿變壓器的絕緣。當變壓器中性點不接地時，其中性點可裝設(shè)閥式避雷器或 保護間隙。3. 高壓電動機的防雷保護高壓電動機的定子繞組是采用固體介質(zhì)絕緣的，其絕緣水平比變壓器低。加之長期運行后，固體絕緣介質(zhì)可能受潮、腐蝕和老化，會進一步降低其耐壓水平。因此高壓電動機對雷電波的防護，不能采用普通的閥式避雷器，

20、而要采用專門用于保護旋轉(zhuǎn)電機用的FCD型磁吹閥式避雷器或具有串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器。對于定子繞組中性點能引出的高壓電動機?？稍谥行渣c裝設(shè)上述兩種之一的避雷器。對于定子繞組中性點不能引出的高壓電動機，可采用圖5 14所示接線。為降低沿線路侵入的雷電波波頭陡度，減輕其對電動機繞組的危害，可在電動機前加一級引入電纜，并在 電纜頭處安裝一組排氣式（管式）或閥式避雷器，利用雷電流將避雷器F1擊穿后的集膚效應，可大大減少流過電纜心線的雷電流。同時在高壓電動機入口前母線上安裝一組并聯(lián) 電容器C （0.25 0.5卩F）,則可降低母線上雷電沖擊波陡度。圖5 14高壓電動機的防雷保護接線示意圖F1 一排氣式

21、避雷器或普通閥式避雷器；F2磁吹閥式避雷器4. 建筑物的防雷保護工廠中的建筑物按其重要性、使用性質(zhì)。發(fā)生雷擊事故的可能性及其后果，分為下列 三類。；（1） 第一類防雷建筑物對于工業(yè)建筑物為；因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞 和人身傷亡的建筑物。（2） 第二類防雷建筑物對于工業(yè)建筑物為；電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破 壞和人身傷亡的建筑物。對于一般民用建筑物，為年預計雷擊次數(shù)0.3次/年的建筑物。（3） 第三類防雷建筑物除第一、二類防雷建筑物以外的需要進行防雷保護的一般工 業(yè)建筑物（如廠房、工業(yè)煙囪等等）和一般民用建筑物（如住宅樓、辦公樓及煙囪，水塔等孤立的高聳建筑物）。按國家標準有關(guān)規(guī)定

22、，第一類防雷建筑物和第二類防雷建筑物中有爆炸危險的場所， 應有防直擊雷、防感應雷和防雷電波侵入的保護措施；第二類防雷建筑物（除有爆炸危險 者外）及第三類防雷建筑物，應有防直擊雷和防雷波侵入的保護措施。對其他不需裝設(shè)防 直擊雷裝置的建筑物，只要求在進戶處或終端桿上將絕緣子鐵腳接地。第二節(jié)電氣設(shè)備的接地一、人體觸電的類型與原因接地的一個主要目的是保障人身安全。當人體接觸帶電體或人體與帶電體之間產(chǎn)生閃絡(luò)放電時，就有一定電流通過人體，造成人體受傷或死亡的現(xiàn)象稱為觸電。觸電的情況相當復雜，有些是由于不慎觸及帶電體造成的，稱為直接觸電；而大多數(shù) 是由于設(shè)備漏電，人體觸及設(shè)備外殼而造成觸電，稱為間接觸電。觸

23、電對人體的傷害可分為電擊和電傷兩種。電擊是電流通過人體內(nèi)部，使人體組織受 到傷害，如呼吸中樞麻痹、肌肉痙攣、心室顫動乃至死亡等。電傷主要是電流對人體外部 造成的傷害，如電灼、電烙傷、熔化的金屬滲入皮膚等。其中電擊是最常碰到、危險性最 大的一種傷害。觸電時人體受害的程度與許多因素有關(guān)，主要與作用于人體的電壓、人體的電阻、通 過人體的電流數(shù)值、電流的頻率、電流通過的時間、電流在人體中流通的路徑及個人體質(zhì) 情況等因素有關(guān)，而通過人體的電流數(shù)值是危害人體的最直接因素。根據(jù)試驗研究認為， 當人體中通過工頻交流電在10mA以上，開始對人體有害，當超過50mA且通電時間超過1s時，就有可能造成生命危險。但決

24、定電流值的人體電阻有很大的變化范圍，且因人而異， 一般從幾千歐姆到幾萬歐姆。當皮膚表面破損或潮濕時，電阻大為下降，最小值可低于800 1000 Qo我國規(guī)定安全電流為 30mA（工頻交流），這是觸電時間不超過 1s的電流值。按安全電 流數(shù)值和一般人體電阻數(shù)值，可大致求出安全電壓數(shù)值，見表8-I所示。對于直接觸電防護，應對帶電體設(shè)置隔離柵欄或保護罩等，并保證各種通道有一定的 安全寬度，同時教育運行及工作人員切實遵守電氣安全工作規(guī)程和其他有關(guān)規(guī)定。對于間 接觸電防護，可采用接地的辦法來防止觸電。表51安全電壓安全電壓（交流有效值）/V選用舉例額定值空負荷上限值4250在有觸電危險的場所使用的手持式

25、電動工具3643在礦井，多導電粉塵等場所使用的行燈等2429可供某些具有人體可能偶然觸及的帶電體設(shè)備選用121568二、接地及接地保護1 .接地的類型和接地裝置電氣設(shè)備的某金屬部分與土壤間作良好的電氣連接，稱為接地。（1）接地的類型有保護接地和工作接地兩種。保護接地是將電氣設(shè)備中平時不處在電 壓下，但可能因絕緣損壞而呈現(xiàn)電壓的所有部分接地。因為這種接地是保護人身安全的， 故而稱為保護接地或安全接地。在供電系統(tǒng)中，凡運行所需的接地稱為工作接地。如電源 中性點的直接接地或經(jīng)消弧線圈的接地以及防雷設(shè)備的接地等。各種工作接地都有各自的功能。例如電源中性點的直接接地，能在運行中維持三相系統(tǒng)中相線對地電壓

26、不變；電源 中性點經(jīng)消弧線圈接地，能在系統(tǒng)單相接地短路時消除接地點的斷續(xù)電弧，防止系統(tǒng)出現(xiàn) 過電壓；而防雷設(shè)備的接地，為實現(xiàn)對雷電流的泄放等。此外，還有為進一步確保保護接 地可靠性而設(shè)置的重復接地。（2 ）接地裝置埋入地中與大地土壤直接接觸的金屬物體，稱為接地體或接地極。連圖55接觸電壓與跨步電壓接接地體及電氣設(shè)備接地部分的導線，稱為接地線。接地體和接地線總稱為接地裝置。由 若干接地體在大地中互相連接而組成的總 體，稱為接地網(wǎng)。2.接地保護前面已敘述，接地的一個主要目的是保 護人身安全。（I ）接觸電壓和跨步電壓人站在發(fā)生接地故障的電氣設(shè)備旁邊，手觸及設(shè)備的外 露可導電部分，則人所接觸的兩點（

27、如手和 腳）之間所呈現(xiàn)的電位差，稱為接觸電壓 Utou，如圖5 15所示。人在接地故障點周圍行走， 兩腳之間所呈現(xiàn)的電位差， 稱為跨步電壓 Ustep 亦如圖5 15所示。（2 ）保護接地的形式保護接地的形式有兩種：一種是設(shè)備的外露可導電部分經(jīng)各自的PE線分別直接接地，例如 TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)；另一種是設(shè)備的外露可導電部分經(jīng)公共 的pE線或PEN線接地，例如TN系統(tǒng)。前者我國過去稱為保護接地，而后者我國過去稱為保護接零。 TN系統(tǒng)TN系統(tǒng)的電源中性點直接接地，并引出N線，屬三相四線制系統(tǒng)。當其設(shè)備發(fā)生一相接地時，就形成單相短路，其過流保護裝置動作，迅速切除故障部分。 TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)的電源中性

28、點直接接地，也引出N線，屬三相四線制系統(tǒng)，而設(shè)備的外露可導電部分則經(jīng)各自的PE線分別直接接地，其保護接地的功能可用圖5-16來說明。圖5-16 TT系統(tǒng)保護接地功能說明(a)外露可導電部分未接地時；(b )外露可導電部分接地時如果設(shè)備的外露可導電部分未接地，如圖5- 16( a),則當設(shè)備發(fā)生一相接他故障時,外露可導電部分就要帶上危險的相電壓。由于故障設(shè)備與大地接觸不良，這一單相故障電 流可能較小，通常不足以使故障設(shè)備電路中的過電流保護裝置動作而切除故障設(shè)備，這樣 就增加了人體觸電的危險。如果設(shè)備的外露可導電部分采取直接接地，如圖5- 16 ( b),則當設(shè)備發(fā)生一相接地故障時，就通過保護接地

29、裝置形成單相短路電流，Ik (1),這一電流通常足以使故障設(shè)備電路中的過電流保護裝置動作，迅速切除故障設(shè)備，從而大大減少了人體觸電的危險。即 使在故障未切除對人體觸及故障設(shè)備的外露可導電部分，也由于人體電阻遠大于保護接地 電阻，因此通過人體的電流也比較小，對人體的危險性也較小。但是，如果這種 TT系統(tǒng)中的設(shè)備只是絕緣不良引起漏電時，則由于漏電電流較小而 可能使電路中的過電流保護裝置不動作，從而使漏電設(shè)備的外漏可導電部分長期帶電，這 就增加了人體觸電的危險。因此，為保障人身安全，這種系統(tǒng)應考慮裝設(shè)靈敏的觸電保護 裝置(如漏電保護器)。 IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)的電源中性點不接地或經(jīng)阻抗(約1000Q)接

30、地，且通常不引出 N線，因此它一般為三 相三線制系統(tǒng)，其中電氣設(shè)備的外露可導電部分經(jīng)各自 的PE線分別直接接地。這種接地系統(tǒng)中的設(shè)備如發(fā)生一 相接地故障時，其外露可導電部分將呈現(xiàn)對地電壓，并 經(jīng)設(shè)備外露可導電部分的接地裝置、大地和非故障的兩 相對地電容以及電源中性點接地裝置而形成單相接地故 障電流，如圖5-17所示。圖517 IT系統(tǒng)在發(fā)生一相接地故障時的故障電流如果電源中性點不接地，則故障電流完全為電容電流。這種IT系統(tǒng)屬小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生一相接地故障時，其三個線電壓仍維持不變，因此三相用電設(shè) 備仍可繼續(xù)正常運行，但應裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置或單相接地保護。在IT系統(tǒng)發(fā)生單相接地故

31、障時，由絕緣監(jiān)察裝置或單相接地保護發(fā)出音響或燈光信號，以提醒運行值班人員及時 排除接地故障，否則當另一相再發(fā)生接地故障時，將發(fā)展為兩相接地短路，導致供電中斷。(3) 重復接地在電源中性點直接接地的TN系統(tǒng)中，為確保公共 PE線或PEN線安全可靠，除在電源中性點進行工作接地外，還必須在PE線或PEN線的一些地方進行必要的重復接地。圖5 - 18重復接地功能說明示意圖(a)沒有重復接地的系統(tǒng)中， PE線或PEN線斷線時；(b)采取重復接地的系統(tǒng)中，PE線或PEN線斷線時當未進行重復接地時，在PE線或PEN線發(fā)生斷線并有設(shè)備發(fā)生一相接他故障時，接在斷線后面的所有設(shè)備外露可導電部分都將呈現(xiàn)接近于相電壓

32、的對地電壓，即UeHP,女口圖8-18 (a)所示，這是很危險的。如果進行了重復接地，如圖5-18 (b)所示，則在發(fā)生同樣故障時，斷線后面的PE線或PEN線的對地電壓 Ue = IeRe。假設(shè)電源中性點接地電阻尼與重復接地電阻相等，則斷線后面一段PE線或PEN線的對電壓U eVJ?/2，危險程度大大降低。當然，實際上由于Re Re，所以Ue-U?/2，對人體還是有危險的。因此應盡量避免發(fā)生 PE線或PEN線的斷線故障。PE線和PEN線上一般不允許裝設(shè)開關(guān)或 熔斷器。第三節(jié)靜電及其防護一、靜電的產(chǎn)生與危害1 .工業(yè)靜電的產(chǎn)生(1) 產(chǎn)生靜電的內(nèi)因 物質(zhì)逸出功不同任何兩種固體物質(zhì)，當其緊密接觸時

33、，在接觸面上就會產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。這是由于多種物質(zhì)逸出功不同的緣故。所謂逸出功就是使電子脫離原來物質(zhì) 表面所需要作的功。兩種物質(zhì)接觸，則逸出功較小的一方失去電子，逸出功較大的另一方 就獲得電子。電子轉(zhuǎn)移的結(jié)果，在接觸界面上形成了達到某種電勢平衡的雙電層。例如， 玻璃與絲綢摩擦，玻璃總是帶正電，絲綢卻帶負電，就是他們逸出功不同的緣故。 物質(zhì)電阻率不同由電阻率高的物質(zhì)制成的物體，其導電性會很差的，使物體上多（或少）電子的區(qū)域難以具備失去（或獲得）電子的機會，這就構(gòu)成了靜電荷積聚的條 件。例如，絕緣物體上吸附了帶電灰塵，電荷難以通過絕緣體泄掉，從而使物體對外顯示 了帶電性。物質(zhì)的電阻率在10 11-

34、 10 15 Q .cm之間容易帶靜電，是防靜電的重點對象；當電阻率 大于1015Q .cm,物體就不易產(chǎn)生靜電，但一旦帶有靜電，就難以消除。例如，汽油、苯等 的電阻率在1011- 1015Q .cm之間，它們是容易起電的， 石油（原油）的電阻率降低于101 Q .cm , 一般很少有帶電問題。必須指出，水是靜電良導體，但當少量水混在絕緣油品中，因為水滴與油品相對流動 時要產(chǎn)生靜電，反而會使油品靜電量增加。金屬是良導體，但當它被懸空后（即與大地絕 緣）,就和絕緣體一樣，金屬也會帶靜電。 物質(zhì)的介電常數(shù)不同介電常數(shù)也稱電容率，在具體條件下，物體的電容與電阻結(jié)合起來，決定了靜電的消散規(guī)律。介電常數(shù)

35、大的一般電阻率低。例如，液體相對介電常數(shù) 大于20,并采取一定的措施，一般說來在貯運過程中，都不大可能積累靜電。（2 ）產(chǎn)生靜電的外因 緊密接觸與分離兩種物體緊密接觸并快速分離，就會形成電子轉(zhuǎn)移，即形成了雙電層。如果分離過程足夠快，即使是兩個導體，也同樣可以帶電。所謂摩擦帶電”就是此道理。緊密接觸，迅速分離”還有如撕裂、剝離、拉伸、撞擊等等。靜電能量就是通過緊 密接觸迅速分離的過程，將外部能量轉(zhuǎn)變?yōu)殪o電能量，并貯存在物體之中。 附著帶電 某種極性的離子或帶電粉塵附著到與地絕緣的物體上，能使該物體帶 上靜電或改變其帶電狀況。物體獲得電荷的多少，取決于物體對地電容及周圍條件，如空 氣溫度、物體形狀

36、等影響均能限制電荷增加。人在有帶電微粒場所活動后，由于帶電微粒 吸附人體，人體就因此而帶電。 感應起電 在工業(yè)生產(chǎn)中，帶靜電物體能使附近不相連的導體如金屬管道、零件 表面的不同部位出現(xiàn)電荷的現(xiàn)象，這就是靜電感應的緣故。 極化起電 絕緣體在靜電場內(nèi)，其內(nèi)部和外表能出現(xiàn)電荷，是極化作用的結(jié)果。 例如在絕緣的容器內(nèi)盛裝帶電物體，容器外壁也因極化產(chǎn)生電荷，就是這個原因。 流動帶電 利用管路輸運液體，液體與管路等固體接觸時，在液體和固體的接觸 面形成雙電層，隨著液體流動，雙電層中的一部分電荷被帶走而產(chǎn)生靜電。 噴出帶電 粉體、液體和氣體從截面很小的出口噴出時，這些流動物體與噴口激 烈摩擦，同時流體本身分

37、子之間又相互碰撞，會產(chǎn)生大量的靜電。 飛沫帶電 噴在空中的液體，由于擴散和分離，出現(xiàn)了許多由細小液滴組成的新 的液面，因而產(chǎn)生靜電。在現(xiàn)代工廠中，靜電的產(chǎn)生可能是由某種原因造成的，但更多的可能是由多種原因綜 合作用的結(jié)果。2 .靜電的危害在現(xiàn)代工廠生產(chǎn)中，靜電可以造成多種危害。由于出現(xiàn)靜電火花而引起火災和爆炸； 靜電的產(chǎn)生還會妨礙生產(chǎn)；靜電還可能直接給人以電擊等等。在這些危害中，由靜電引起 的火災和爆炸是最為嚴重的危害。靜電電量雖然不大，但因其電壓很高而容易產(chǎn)生火花放 電。如果所在場所有易燃物品，又有由易燃物品形成的爆炸性混合物，包括爆炸性氣體和 液體蒸氣，以及爆炸性粉塵等，就可能由靜電火花引

38、起火災和爆炸。因此，在現(xiàn)代工廠生 產(chǎn)中，必須消除靜電的危害。二、靜電的防護現(xiàn)代工廠的生產(chǎn)中，清除靜電的危害有兩個主要途徑。其一是創(chuàng)造條件加速生產(chǎn)過程 中所產(chǎn)生靜電的泄放或中和，限制靜電的積累，使其不超過安全限度。其二是控制生產(chǎn)工藝 過程，限制靜電的產(chǎn)生。上述第一條途徑包括兩種方法，即泄放法和中和法。供電系統(tǒng)的接地、生產(chǎn)環(huán)境的增 濕、加入抗靜電劑、涂導電涂層等均屬于泄放法；運用各種形式的中和器，清除靜電危害 的方法屬于中和法。上述第二條途徑包括材料選擇、工藝設(shè)計、設(shè)備結(jié)構(gòu)等方面所采取的措施。（I ）防止形成危險性混合物靜電引起火災或爆炸的條件之一是有爆炸性混合物存在。為此，可采取以下控制措施。

39、以不可燃（或阻燃）介質(zhì)代替可燃介質(zhì)。 降低爆炸性混合物的濃度。為防止爆炸混合物的形成，可以使爆炸混合物的濃度 低于爆炸下限或高于爆炸上限。因此，可以在爆炸和火災危險場合采用通風裝置，及時排 出爆炸性混合物，防止靜電火花引起火災或爆炸。（2 ）工藝控制工藝控制是指工藝上采取相應的措施，用以限制和避免靜電的產(chǎn)生和積累。常用的方法有： 控制液體的流速，以降低其摩擦速度而限制靜電的產(chǎn)生； 增強靜電電荷的衰減，以減小其火花放電的可能性； 利用材質(zhì)的搭配控制產(chǎn)生靜電。這主要是基于同一物質(zhì)與兩種不同物質(zhì)摩擦，可 能帶有不同數(shù)量或極性的電荷的道理，從而減輕靜電的危害。（3）防靜電接地防靜電接地是消除導體上靜電

40、的最簡單、最常用和最有效的方法。主要用來防止導體上儲存靜電，同時也限制了帶電物體的電位上升或由此而產(chǎn)生的靜電放 電，以及防止靜電感應的危險。防靜電的接地方式，隨物體導電性能的不同而不同。 凡是可能產(chǎn)生靜電和帶電的金屬導體，以及有可能受到靜電感應的金屬導體，均 應采取直接接地。 凡電導率為1x10 -8S/m以上的導體，以及表面固有電阻為1x10 9Q以下物體的表面，或者電導率為lx 10 -8至lx 10 -10S/m的范圍的亞導體，均應該通過與該物體緊密 結(jié)合且接觸面積大于 20cm2的金屬導體間接接地。 凡是兩個以上相互絕緣而且與大地也絕緣的金屬導體，金屬導體間應跨接之后再 接地。對于不同

41、對象，其接地方法有所不同。例如室外大型固定油罐一般都裝有避雷接地，可不必單獨安裝靜電接地，但應有兩處以上的接地部位。而移動設(shè)備，例如鐵路槽 車和油罐汽車應利用設(shè)置在車體的專用接地導體進行靜電接地等等。除上述三種類型靜電防護措施之外，在有些工廠還采用生產(chǎn)環(huán)境增加濕度、生產(chǎn)過程 添加化學防靜電劑以及采用專用靜電清除器裝置，以減小以致消除靜電危害。對有些有特 殊要求的工廠，還必須采取相應措施，消除人體靜電帶電的危害，諸如工作人員人體接地、 穿防靜電工作服、工作鞋等等。第四節(jié)電氣安全電氣的安全包括供電系統(tǒng)的安全，用電設(shè)備的安全及人身安全三個方面。一、安全用電的措施1.安全用電的一般措施(1) 加強安全

42、教育觸電事故往往不給人以任何預兆，并且往往在極短的時間內(nèi)造成 不可挽回的嚴重后果。因此，必須加強安全教育，并以預防為主，樹立安全第一的觀點， 力爭供電系統(tǒng)無事故運行，徹底消滅人身觸電事故。(2) 建立和健全規(guī)章制度供電系統(tǒng)中的很多事故都是由于制度不健全或違反操作規(guī) 程造成的。因此必須建立健全必要的規(guī)章制度，特別是要建立和健全崗位責任制。(3 )確保供電工程的設(shè)計安裝質(zhì)量必須精心設(shè)計，精心施工 ”嚴格設(shè)計的審批手續(xù)和竣工的驗收制度，確保供電工程的質(zhì)量。(4 )加強運行維護和檢修試驗工作加強日常運行維護工作和定期的檢修試驗工作，力求防患于未然”。(5) 采用安全電壓和防爆電器對于容易觸電的場所和手

43、持電器，應采用國家規(guī)定的 安全電壓。在易燃易爆場所，應按國家有關(guān)規(guī)定，正確選擇和使用相應類型和級別的防爆 電氣備(參見附表 28)。(6) 采用電氣安全用具為了防止電氣工作人員在工作中發(fā)生觸電事故，必須使用電 氣安全用具，通常將安全用具分為基本安全用具和輔助安全用具兩大類。基本安全用具是 絕緣強度足以承受電氣設(shè)備運行電壓的安全用具，常用的有絕緣棒、絕緣夾鉗等。輔助安 全用具是絕緣強度不足以完全承受電氣設(shè)備的工作電壓，只能加強基本安全用具的保安作用，用來防止接觸電壓、跨步電壓、電弧灼傷對操作人員的危害。例如絕緣手套、絕緣靴、 絕緣墊臺，高壓驗電器，低壓試電筆等。(7) 普及安全用電常識電氣工作人

44、員應注意向用戶和廣大群眾宣傳安全用電的意義， 大力普及安全用電常識。2 .安全用電的技術(shù)措施在供電系統(tǒng)的運行、維護過程中，電氣工作人員在全部停電或部分停電的電氣設(shè)備上 工作，必須完成下列技術(shù)措施。(1) 停電 設(shè)備停電，必須把工作范圍內(nèi)的電源完全斷開，并至少有一個明顯的斷開 點(如隔離開關(guān)等)。電氣工作人員應在停電設(shè)備的范圍內(nèi)工作，并與帶電部分保持規(guī)定 的安全距離。(2) 驗電 驗電時，必須使用電壓等級合適、經(jīng)試驗合格、試驗期限有效的驗電器。驗電前，應將驗電器在帶電的設(shè)備上試驗，以確定是否良好。高壓驗電時，應帶絕緣手套。(3 )裝設(shè)臨時接地線驗電之前，應先準備好接地線，并將其接地端接到接地網(wǎng)(

45、極)的接頭上。當驗明電氣設(shè)備確無電壓后，應將待檢修設(shè)備三相短路后接地，以保證檢修人 員的安全。拆接地線的順序與安裝地線的順序相反。裝、拆接地線均應使用絕緣棒或戴絕 緣手套。對帶有電容的設(shè)備(如電纜等)，安裝接地線之前，應先使設(shè)備對地進行充分放電。(4 )懸掛標示牌和裝設(shè)遮欄根據(jù)現(xiàn)場情況選用種類合適的標示牌，如禁止合閘，有人工作！ ”，止步，高壓危險”等，按調(diào)度員命令的懸掛地點執(zhí)行。對于部分停電的設(shè)備、安全距離小于規(guī)定距離以內(nèi)的未停電設(shè)備，應安裝臨時遮欄。 臨時遮欄與帶電部分的距離應符合安全距離的要求。臨時遮欄上應懸掛 止步，高壓危險！的標示牌。3.安全用電的組織措施安全用電的組織措施，是為保證

46、人身和設(shè)備安全而制定的各種制度、規(guī)定和手續(xù)。(1) 工作票制度 工作票是準許在電氣設(shè)備上工作的書面命令。(2) 工作許可制度 工作許可人應負責審查工作票所列安全措施是否正確完備，是否 符合現(xiàn)場條件。在工作過程中，工作許可人若發(fā)現(xiàn)有違反安全工作規(guī)程或拆除某些安全措 施時，應及時命令停止工作，并進行更正。(3) 工作監(jiān)護制度 工作監(jiān)護制度是保證人身安全及正確操作的主要措施。監(jiān)護人的 安全技術(shù)等級應高于操作人。監(jiān)護人在執(zhí)行監(jiān)護時，應專心監(jiān)護，不能兼作其他。(4) 工作間斷和轉(zhuǎn)移制度工作間斷(午休、吃飯)或遇雷雨等威脅工作人員安全時， 應讓全部工作人員撤離現(xiàn)場。工作票仍由工作負責人執(zhí)存，所有安全措施不

47、能變動。繼續(xù) 工作時，無需通過工作許可人，但工作負責人必須向全體工作人員重申安全措施。(5) 工作終結(jié)和送電制度全部工作完畢后，工作人員應清理現(xiàn)場、清點工具、檢查 接線是否正確等，一切正確無誤后，全體工作人員撤離工作地點。宣布工作終結(jié)后，方可 辦理送電手續(xù)。二、觸電救護觸電人員的現(xiàn)場急救，是搶救過程中的一個關(guān)鍵。如果能夠正確及時處理，就可能使 因觸電而是假死的人獲救；反之，則可能帶來不可彌補的后果。因此，從事電氣工作的人 員也必須熟悉和掌握觸電急救技術(shù)。1 .脫離電源使觸電者盡快脫離電源，是救治觸電者的第一步，也是最重要的一步，具體作法如下。(I )如果開關(guān)距離救護人較近，應迅速地拉開開關(guān)，切斷電源。(2)如果開關(guān)距離救護人很遠，可用絕緣手鉗或帶有干燥木柄的刀、斧、鐵鍬等將電線切斷，但應防止被切斷的電源線觸及人體。(3 )當導線搭在觸電者身上或壓在身下時，可用干燥的木棒、竹竿或其他帶有絕緣手 柄的工具，迅速將電線挑開，但不能直接用手或用導電的物件去挑電線，以防觸電。(4) 如果觸電者衣服是干燥的，而且電線并非緊纏其身時，救護人員可站在干燥的木 板上，用一只手拉住觸電人的衣服將他拉離帶電體，但此法只適用于低壓觸電的情況。(5) 如果人在高空觸電，還須采取安全措施，以防電源