工廠供電系統(tǒng)的防雷和接地

1、第五章 工廠供電系統(tǒng)的防雷和接地 第一節(jié) 過電壓與防雷第二節(jié) 電氣設(shè)備防雷保護(hù)第三節(jié) 電氣裝置的接地第四節(jié) 電氣安全第一節(jié)第一節(jié) 過電壓與防雷保護(hù)過電壓與防雷保護(hù) 1.1.內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓一、過電壓的形式一、過電壓的形式操作過電壓：操作過電壓：因開關(guān)操作、負(fù)荷劇變、系統(tǒng)故障等原因而因開關(guān)操作、負(fù)荷劇變、系統(tǒng)故障等原因而引起的過電壓。引起的過電壓。諧振過電壓：諧振過電壓：因電感、電容等參數(shù)在特殊情況下發(fā)生諧振因電感、電容等參數(shù)在特殊情況下發(fā)生諧振而引起的過電壓。而引起的過電壓。2.外部過電壓外部過電壓 外部過電壓又稱雷電過電壓或大氣過電壓，它是由于電外部過電壓又稱雷電過電壓或大氣過電壓，它是

2、由于電力系統(tǒng)的導(dǎo)線或電氣設(shè)備受到直接雷擊或雷電感應(yīng)而引起的力系統(tǒng)的導(dǎo)線或電氣設(shè)備受到直接雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓。過電壓。二、雷電的基本知識(shí)二、雷電的基本知識(shí)1. 雷電現(xiàn)象：雷云放電的過程稱為雷電現(xiàn)象。雷電現(xiàn)象：雷云放電的過程稱為雷電現(xiàn)象。雷云雷云雷電先導(dǎo)雷電先導(dǎo)迎雷（回?fù)簦┫葘?dǎo)迎雷（回?fù)簦┫葘?dǎo) 主放電階段主放電階段 余輝階段余輝階段2. 雷電流的特性雷電流的特性n雷電流波形雷電流波形波頭：波頭：指雷電流從零上升到最大幅值這一部分，一般只有指雷電流從零上升到最大幅值這一部分，一般只有14s；波尾：波尾：指雷電流從最大幅值指雷電流從最大幅值開始，下降到二分之一幅值所開始，下降到二分之一幅值所

3、經(jīng)歷的時(shí)間，約數(shù)十微妙。經(jīng)歷的時(shí)間，約數(shù)十微妙。n雷電流的陡度：指雷電流在雷電流的陡度：指雷電流在波頭部分上升的速度，即波頭部分上升的速度，即 tidd雷電流波形圖雷電流波形圖3. 雷電過電壓的基本形式雷電過電壓的基本形式 直擊雷：直擊雷：雷電直接擊中電氣設(shè)備、線路、建筑物等物體。雷電直接擊中電氣設(shè)備、線路、建筑物等物體。感應(yīng)雷：感應(yīng)雷：由雷電對(duì)線路、設(shè)備或其他物體的靜電感應(yīng)或電由雷電對(duì)線路、設(shè)備或其他物體的靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)而引起的過電壓。磁感應(yīng)而引起的過電壓。感應(yīng)雷的形成過程如圖所示。感應(yīng)雷的形成過程如圖所示。雷電波侵入：雷電波侵入：架空線路架空線路遭到直接雷擊或感應(yīng)雷而遭到直接雷擊或感應(yīng)

4、雷而產(chǎn)生的高電位雷電波，沿產(chǎn)生的高電位雷電波，沿架空線侵入變電所或其他架空線侵入變電所或其他建筑物而造成危險(xiǎn)。建筑物而造成危險(xiǎn)。架空線路上的感應(yīng)過電壓架空線路上的感應(yīng)過電壓4. 雷電活動(dòng)強(qiáng)度及直擊雷的規(guī)律雷電活動(dòng)強(qiáng)度及直擊雷的規(guī)律n雷暴日：一天中只要出現(xiàn)過雷電活動(dòng)（包括看到雷閃和聽雷暴日：一天中只要出現(xiàn)過雷電活動(dòng)（包括看到雷閃和聽到雷聲），就算一個(gè)雷暴日。到雷聲），就算一個(gè)雷暴日。年平均雷暴日不足年平均雷暴日不足15日的地區(qū)為少雷區(qū)；日的地區(qū)為少雷區(qū)；年平均雷暴日超過年平均雷暴日超過40日的地區(qū)為多雷區(qū)；日的地區(qū)為多雷區(qū)；年平均雷暴日超過年平均雷暴日超過90日的地區(qū)為雷電活動(dòng)特別強(qiáng)烈地區(qū)。日的

5、地區(qū)為雷電活動(dòng)特別強(qiáng)烈地區(qū)。 我國各地區(qū)的雷暴日數(shù)如表所示。我國各地區(qū)的雷暴日數(shù)如表所示。表表 我國各地區(qū)的年平均雷暴日我國各地區(qū)的年平均雷暴日地區(qū)地區(qū)年平均雷暴日年平均雷暴日地區(qū)地區(qū)年平均雷暴日年平均雷暴日西北地區(qū)西北地區(qū)20以下以下長江以南北緯長江以南北緯23線以北線以北4080左右左右東北地區(qū)東北地區(qū)30左右左右長江以南北緯長江以南北緯23線以南線以南80以上以上華北和中部地區(qū)華北和中部地區(qū)4045左右左右海南島、雷洲半島海南島、雷洲半島120130左右左右n雷電活動(dòng)的規(guī)律雷電活動(dòng)的規(guī)律 熱而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)雷暴多，且山區(qū)大于平原，平原熱而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)雷暴多，且山

6、區(qū)大于平原，平原大于沙漠，陸地大于湖海。大于沙漠，陸地大于湖海。雷擊區(qū)的形成與地質(zhì)結(jié)構(gòu)（即土壤電阻率）、地面上的設(shè)施情況及雷擊區(qū)的形成與地質(zhì)結(jié)構(gòu)（即土壤電阻率）、地面上的設(shè)施情況及地理?xiàng)l件等因素有關(guān)。地理?xiàng)l件等因素有關(guān)。土壤電阻率小的地方易遭受雷擊；土壤電阻率小的地方易遭受雷擊；在不同電阻率的土壤交界處易遭受雷擊；在不同電阻率的土壤交界處易遭受雷擊；山的東坡、南坡較山的北坡、西坡易遭受雷擊；山的東坡、南坡較山的北坡、西坡易遭受雷擊；山岳地區(qū)易遭受雷擊。山岳地區(qū)易遭受雷擊。建筑物的雷擊部位與建筑物的高度、長度及屋頂坡度等因素有關(guān)。建筑物的雷擊部位與建筑物的高度、長度及屋頂坡度等因素有關(guān)。 5.

7、雷電的危害雷電的危害雷電流的熱效應(yīng)可燒斷導(dǎo)線和燒毀電力設(shè)備；雷電流的熱效應(yīng)可燒斷導(dǎo)線和燒毀電力設(shè)備；雷電流的機(jī)械效應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)力可摧毀設(shè)備、桿塔和建筑，傷害人雷電流的機(jī)械效應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)力可摧毀設(shè)備、桿塔和建筑，傷害人畜；畜；雷電流的電磁效應(yīng)可產(chǎn)生過電壓，擊穿電氣設(shè)備絕緣，甚至引起火雷電流的電磁效應(yīng)可產(chǎn)生過電壓，擊穿電氣設(shè)備絕緣，甚至引起火災(zāi)爆炸，造成人身傷亡；災(zāi)爆炸，造成人身傷亡；雷電的閃絡(luò)放電可燒壞絕緣子，使斷路器跳閘或引起火災(zāi)，造成大雷電的閃絡(luò)放電可燒壞絕緣子，使斷路器跳閘或引起火災(zāi)，造成大面積停電。面積停電。（1 1）建筑物的防雷級(jí)別是根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)以及發(fā)生雷擊事故）建筑物的防雷

8、級(jí)別是根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)以及發(fā)生雷擊事故的可能性和造成后果來劃分的，共分為三級(jí)：的可能性和造成后果來劃分的，共分為三級(jí)：一級(jí)防雷建筑物：一級(jí)防雷建筑物：指具有特別重要用途的建筑物，如國家級(jí)會(huì)堂、辦指具有特別重要用途的建筑物，如國家級(jí)會(huì)堂、辦公建筑、檔案館、大型博展建筑、大型鐵路客運(yùn)站、國際型航空港、公建筑、檔案館、大型博展建筑、大型鐵路客運(yùn)站、國際型航空港、國賓館、國際港口客運(yùn)站；國家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)建筑物以及高度超過國賓館、國際港口客運(yùn)站；國家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)建筑物以及高度超過100m的建筑物等。的建筑物等。二級(jí)防雷建筑物二級(jí)防雷建筑物，是指重要的或人員密集的大型建筑物，如省部級(jí)辦，是指重要

9、的或人員密集的大型建筑物，如省部級(jí)辦公樓、會(huì)堂、博展、體育、交通、通訊、廣播等建筑物；省級(jí)重點(diǎn)文物公樓、會(huì)堂、博展、體育、交通、通訊、廣播等建筑物；省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)建筑物；高度超過保護(hù)建筑物；高度超過50m的建筑物以及大型計(jì)算中心和裝有重要電子的建筑物以及大型計(jì)算中心和裝有重要電子設(shè)備的建筑物。設(shè)備的建筑物。6. 6. 建筑物防雷分類及防雷要求建筑物防雷分類及防雷要求第一類防雷建筑。應(yīng)有防直接雷、感應(yīng)雷和雷電侵入波措施。第一類防雷建筑。應(yīng)有防直接雷、感應(yīng)雷和雷電侵入波措施。第二類防雷建筑。應(yīng)有防直接雷和雷電侵入波措施，有爆炸危險(xiǎn)的第二類防雷建筑。應(yīng)有防直接雷和雷電侵入波措施，有爆炸危險(xiǎn)的也應(yīng)有

10、防感應(yīng)雷措施。也應(yīng)有防感應(yīng)雷措施。第三類建筑物。應(yīng)有防直接雷和雷電侵入波措施第三類建筑物。應(yīng)有防直接雷和雷電侵入波措施三級(jí)防雷建筑物三級(jí)防雷建筑物，是指預(yù)計(jì)年雷擊次數(shù)大于或等于，是指預(yù)計(jì)年雷擊次數(shù)大于或等于0.05，或經(jīng)過調(diào)查，或經(jīng)過調(diào)查確認(rèn)需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑群邊緣高度超過確認(rèn)需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑群邊緣高度超過20m的建筑物；高度為的建筑物；高度為15m及以上的煙囪、水塔等孤立建筑物等。及以上的煙囪、水塔等孤立建筑物等。（2）防雷要求）防雷要求 防雷裝置防雷裝置大電流（直擊雷）大電流（直擊雷）防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。防雷裝置由接閃

11、器、引下線和接地裝置三部分組成。u接閃器（受雷裝置）：接閃器（受雷裝置）：是接受雷電流的金屬導(dǎo)體，常用的是接受雷電流的金屬導(dǎo)體，常用的有避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)（帶）三種類型。有避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)（帶）三種類型。u引下線：引下線：應(yīng)保證雷電流通過時(shí)不致熔化，一般用直徑不小應(yīng)保證雷電流通過時(shí)不致熔化，一般用直徑不小于于10mm的圓鋼或截面不小于的圓鋼或截面不小于80mm2的扁鋼制成。的扁鋼制成。u接地裝置：接地裝置：埋在地下的接地導(dǎo)線和接地體的總稱。埋在地下的接地導(dǎo)線和接地體的總稱。1) 避雷針避雷針 避雷針通常采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。避雷針通常采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。 針長針

12、長1m以下時(shí)，圓鋼直徑不小于以下時(shí)，圓鋼直徑不小于12 mm，鋼管直徑不小于，鋼管直徑不小于20 mm；針長針長12m時(shí)，圓鋼直徑不小于時(shí)，圓鋼直徑不小于16mm，鋼管直徑不小于，鋼管直徑不小于25mm。 建筑物防雷類別建筑物防雷類別滾球半徑滾球半徑hr（m）避雷網(wǎng)格尺寸（避雷網(wǎng)格尺寸（m）第一類防雷建筑物第一類防雷建筑物3055或或64第二類防雷建筑物第二類防雷建筑物451010或或128第三類防雷建筑物第三類防雷建筑物602020或或2416n單支避雷針的保護(hù)范圍單支避雷針的保護(hù)范圍避雷針在地面上的保護(hù)半徑為：避雷針在地面上的保護(hù)半徑為：)2(0hhhrr單支避雷針的保護(hù)范圍單支避雷針的保

13、護(hù)范圍)2()2(xrxrxhhhhhhr避雷針在避雷針在hx 高度的水平面上高度的水平面上的保護(hù)半徑為：的保護(hù)半徑為：避雷針的保護(hù)范圍避雷針的保護(hù)范圍解：解： m,32m2m30hm8xhm13.23) 8602(8)32602(32xrm13.23m68.185)810(22rm60rh查表得查表得 因此，因此，避雷針避雷針在高地面在高地面8m處處的保護(hù)半徑為的保護(hù)半徑為： 8m高度上最遠(yuǎn)一角距離避雷針的水平距離為：高度上最遠(yuǎn)一角距離避雷針的水平距離為： 能保護(hù)。能保護(hù)。 例:某廠一座高30m的水塔旁邊，建有一鍋爐房，水塔上面安裝一支2m高的避雷針，試問該避雷針能否保護(hù)這一鍋爐房？ 例某廠

14、鍋爐房煙囪高例某廠鍋爐房煙囪高40m，煙囪上安裝，煙囪上安裝一支高一支高2m的避雷針，鍋爐房（屬第三類防的避雷針，鍋爐房（屬第三類防雷建筑物）尺寸如圖，試問此避雷針能否雷建筑物）尺寸如圖，試問此避雷針能否保護(hù)鍋爐房。保護(hù)鍋爐房。解解: :查表得滾球半徑查表得滾球半徑hr=60m，而避雷針頂，而避雷針頂端高度端高度h=40+2=42m，hx=8m，根據(jù)公式得，根據(jù)公式得避雷針保護(hù)半徑為：避雷針保護(hù)半徑為：(2)(2)42 (2 6042)8 (2 608)27.3xrxrxrhhhhhhm現(xiàn)鍋爐房在現(xiàn)鍋爐房在hx=8m 高度上最遠(yuǎn)屋角距離避雷針的水平距離為：高度上最遠(yuǎn)屋角距離避雷針的水平距離為：

15、 由此可見，煙囪上的避雷針能保護(hù)鍋爐房。由此可見，煙囪上的避雷針能保護(hù)鍋爐房。 22(12 100.5)1023.7xrmr 第二節(jié)第二節(jié) 電氣裝置的接地電氣裝置的接地 一、接地的有關(guān)概念一、接地的有關(guān)概念 1 1、接地、接地 電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。 2 2、接地電流和對(duì)地電壓、接地電流和對(duì)地電壓 當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，電流就通過接地體向大地作半球形散開，稱為接地電流。 在距單根接地體或接地故障點(diǎn)約20m的地方，散流電阻已趨近于零，即其電位趨近于零，稱為電氣上的“地”或“大地”。 電氣設(shè)備的接地部分，如接地的外殼和接地體等，與零電位的“地”之間的電位差，就稱

16、為接地部分的對(duì)地電壓。 3 3、接觸電壓和跨步電壓、接觸電壓和跨步電壓 接觸電壓：電氣設(shè)備的絕緣損壞時(shí)，在身體可同時(shí)觸及的兩部分之間出現(xiàn)的電位差。 跨步電壓：在接地故障點(diǎn)附近行走時(shí)，兩腳之間出現(xiàn)的電位差。接觸電壓和跨步電壓 接地方式可分為三類：接地方式可分為三類：電氣設(shè)備的電氣設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地、防雷保護(hù)接地工作接地、保護(hù)接地、防雷保護(hù)接地三種三種 。二、二、 電氣裝置的接地電氣裝置的接地(1)(1)工作接地工作接地 工廠供電系統(tǒng)中，利用大地作導(dǎo)線或其它運(yùn)行需要工廠供電系統(tǒng)中，利用大地作導(dǎo)線或其它運(yùn)行需要的接地，稱為工作接地。例如：電力變壓器的中性點(diǎn)直的接地，稱為工作接地。例如：電力變壓

17、器的中性點(diǎn)直接接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地及防雷裝置的接地等。接接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地及防雷裝置的接地等。 (2) (2)保護(hù)接地保護(hù)接地 為了防止電氣設(shè)備的絕緣受到損壞，將電氣設(shè)備在正常情況下不為了防止電氣設(shè)備的絕緣受到損壞，將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分與大地連接，可以更確切地保證人身安全，這種接地帶電的金屬部分與大地連接，可以更確切地保證人身安全，這種接地稱為保護(hù)接地。稱為保護(hù)接地。(3)(3)防雷接地防雷接地 過電壓保護(hù)裝置或設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)過電壓保護(hù)裝置或設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)，為了傳導(dǎo)泄雷電流而接地，為了傳導(dǎo)泄雷電流而接地，稱為防雷接地，也稱為過電壓保護(hù)接地。防雷接地是一種特殊的工

18、作稱為防雷接地，也稱為過電壓保護(hù)接地。防雷接地是一種特殊的工作接地，其接地電阻的大小，直接影響過電壓保護(hù)的效果。接地，其接地電阻的大小，直接影響過電壓保護(hù)的效果。例如：避雷針、避雷線，避雷器的接地等。例如：避雷針、避雷線，避雷器的接地等。保護(hù)接地的型式有三種保護(hù)接地的型式有三種：設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的接地線：設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的接地線(PE(PE線線) )直接接地。設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的直接接地。設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的PEPE線接地。設(shè)備的外露線接地。設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的PENPEN線接地。線接地。 第三節(jié)第三節(jié) 電氣安全與觸電急救電氣安全與

19、觸電急救一、觸電及防護(hù)一、觸電及防護(hù) 1 1、電流對(duì)人體的傷害、電流對(duì)人體的傷害 （1 1）“電擊電擊” 當(dāng)電流通過人體內(nèi)部時(shí)，破壞人的心臟、神經(jīng)系統(tǒng)、肺部的正常工作當(dāng)電流通過人體內(nèi)部時(shí)，破壞人的心臟、神經(jīng)系統(tǒng)、肺部的正常工作所造成的傷害。例如所造成的傷害。例如心室纖維性顫動(dòng)（心室纖顫）心室纖維性顫動(dòng)（心室纖顫） （2 2）“電傷電傷” 由于電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)或機(jī)械效應(yīng)對(duì)人體造成的局部傷害，包由于電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)或機(jī)械效應(yīng)對(duì)人體造成的局部傷害，包括電弧燒傷、燙傷、電烙印、皮膚金屬化、電氣機(jī)械性傷害等。括電弧燒傷、燙傷、電烙印、皮膚金屬化、電氣機(jī)械性傷害等。電力系統(tǒng)自身的安全人員的安全

20、設(shè)備的安全 2 2、觸電方式、觸電方式（1 1） 單相觸電單相觸電ABCOCABC(a)(b)（2 2）兩相觸電（相間觸電）兩相觸電（相間觸電）ABCUS跨步電壓20 mABC（3 3）跨步電壓觸電）跨步電壓觸電BCDD40 m以 上SOUxg2xgUR0Rd2xgU（4 4）接觸電壓觸電）接觸電壓觸電3 3、人體通過電流能力、人體通過電流能力 安全電流：人體觸電后的最大擺脫電流。安全電流：人體觸電后的最大擺脫電流。 我國一般取我國一般取30mA.s30mA.s 臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)50mA.s50mA.s，100mA.s100mA.s影響安全電流的因素：影響安全電流的因素： 觸電時(shí)間觸電時(shí)間 電流性

21、質(zhì)電流性質(zhì) 電流路徑電流路徑 體重和健康狀況體重和健康狀況 1 1）將裸露帶電部分包以適合的絕緣。）將裸露帶電部分包以適合的絕緣。 2 2）設(shè)置遮欄或外護(hù)物以防止人體與裸露帶電部分接觸。）設(shè)置遮欄或外護(hù)物以防止人體與裸露帶電部分接觸。 3 3）設(shè)置阻擋物以防止人體無意識(shí)地觸及裸露帶電部分）設(shè)置阻擋物以防止人體無意識(shí)地觸及裸露帶電部分 （針對(duì)專業(yè)人員）。（針對(duì)專業(yè)人員）。 4 4）將裸露帶電部分置于人的伸臂范圍）將裸露帶電部分置于人的伸臂范圍(1.25(1.25米米) )以外。以外。 5 5）裝設(shè)漏電保護(hù)器作為后備保護(hù)，其額定動(dòng)作電流不）裝設(shè)漏電保護(hù)器作為后備保護(hù)，其額定動(dòng)作電流不應(yīng)超過應(yīng)超過3

22、0mA30mA。 （1 1）直接觸電防護(hù)措施）直接觸電防護(hù)措施 4 4、觸電防護(hù)、觸電防護(hù)4 4、觸電防護(hù)、觸電防護(hù)1 1）自動(dòng)切斷供電電源（接地故障保護(hù)）。）自動(dòng)切斷供電電源（接地故障保護(hù)）。2 2）采用雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣的電氣設(shè)備（即）采用雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣的電氣設(shè)備（即級(jí)電工級(jí)電工產(chǎn)品）。產(chǎn)品）。3 3）將有觸電危險(xiǎn)的場(chǎng)所絕緣，構(gòu)成不導(dǎo)電環(huán)境。）將有觸電危險(xiǎn)的場(chǎng)所絕緣，構(gòu)成不導(dǎo)電環(huán)境。4 4）采用不接地的局部等電位連接保護(hù)，或采取等電位）采用不接地的局部等電位連接保護(hù)，或采取等電位均壓措施。均壓措施。5 5）采用安全特低電壓。）采用安全特低電壓。6 6）實(shí)行電氣隔離。）實(shí)行電氣隔離。（2 2）間接觸電防護(hù)措施）間接觸