發(fā)電廠電氣部分 第9章 接地裝置

第9章接地裝置本章介紹接地、保護(hù)接地和保護(hù)接零、接地裝置的基本概念，接地電阻的允許值及接地電阻的計(jì)算。9.1概述接地是防止人身受到電擊，保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，保護(hù)線(xiàn)路和設(shè)備免遭損壞，預(yù)防電氣火災(zāi)，防止雷擊和防止靜電損害的基本措施。電對(duì)人體的傷害是多方面的：電流通過(guò)人體會(huì)造成電擊；電流的熱效應(yīng)會(huì)造成電灼傷；電流的化學(xué)效應(yīng)會(huì)造成電烙印和皮膚金屬化；電磁場(chǎng)能量對(duì)人體的輻射作用，會(huì)引起頭暈、乏力、神經(jīng)衰弱等癥狀；電火花會(huì)引起瓦斯及氫氣爆炸，造成設(shè)備損壞和人身傷亡。所以，必須研究電氣安全技術(shù)，采取有效措施。一、接地裝置的類(lèi)型1．工作接地——如變壓器中性點(diǎn)、電壓互感器中性點(diǎn)等的接地。2．保護(hù)接地——如電氣設(shè)備的金屬外殼，鋼或鋼筋混凝土構(gòu)架、桿塔，停電檢修的電路等的接地、電流互感器二次回路的一點(diǎn)接地。3．防雷接地——如避雷針、避雷器和線(xiàn)路桿塔等的接地。4．防靜電接地——為防止靜電對(duì)易燃油、天然氣管道等的危險(xiǎn)作用而設(shè)的接地。返回二、接地裝置簡(jiǎn)述組成——接地體和接地線(xiàn)1）接地體——埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體（1）自然接地體——指兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬井管、鋼筋混凝土建筑物內(nèi)的鋼筋、金屬管道和設(shè)備。（2）人工接地體——指人為埋入地中的金屬構(gòu)件分為：垂直接地體和水平接地體。垂直接地體：鋼管或角鋼，垂直打入土中水平接地體：扁鋼或圓鋼平放埋入0.6—0.8m深地下?？砂匆欢ú贾煤鸵螅瑢⒈姸嗟乃胶痛怪苯拥伢w相互連接，（聯(lián)接導(dǎo)體一般也是水平接地體）并向設(shè)備引出接地抽頭，構(gòu)成接地網(wǎng)。2）接地線(xiàn)——電氣設(shè)備的接地部分與接地體連接用的金屬導(dǎo)體9.2保護(hù)接地的基本概念一、人體觸電1．觸電——人體的不同部分，如手腳之間、兩手之間或兩腳之間受到電壓的作用在人體內(nèi)產(chǎn)生電流。造成傷害，甚至危及生命安全。統(tǒng)計(jì)表明，多數(shù)觸電事故是由于直接接觸或接近電路的裸帶電部分而造成的；另約有20％的事故則是由于電氣設(shè)備的絕緣損壞致使金屬外殼、基礎(chǔ)構(gòu)架等發(fā)生非正常帶電而引發(fā)的。2．分類(lèi)直接觸電——可采用電氣隔離，并且正確地執(zhí)行電氣設(shè)備安全運(yùn)行的措施間接觸電——加強(qiáng)絕緣的定期監(jiān)測(cè)和維修，采用接地保護(hù)的辦法，須知絕緣損壞并不都是由外部原因引發(fā)的偶然現(xiàn)象，任何絕緣的老化都是必然的，而老化的絕緣便隨時(shí)可能出現(xiàn)絕緣故障。3．影響因素（1）人體電流大小——通過(guò)人體的電流越大，人體的生理反應(yīng)越強(qiáng)烈，引起心室顫動(dòng)所需的時(shí)間越短，致命的危險(xiǎn)就越大。對(duì)于工頻電流，按照電流通過(guò)人體的大小不同，可以分為三級(jí)：①感知電流。引起人的感覺(jué)的最小電流稱(chēng)為感知電流。實(shí)驗(yàn)資料表明，對(duì)于不同的人，感知電流也不同，成年男性的平均感知電流為1.1mA，成年女性的平均感知電流約為0.7mA。②擺脫電流。人體觸電后能自動(dòng)擺脫電源的最大電流稱(chēng)為擺脫電流。實(shí)驗(yàn)資料表明，對(duì)于不同的人，擺脫電流也不同，成年男性的平均擺脫電流約為16mA，成年女性的平均擺脫電流約為10.5mA。③致命電流。引起心室顫動(dòng)的最小電流稱(chēng)為致命電流。（2）電流通過(guò)人體的持續(xù)時(shí)間——越長(zhǎng)越危險(xiǎn)電流范圍電流（mA）通電時(shí)間人體生理反應(yīng)00～0.5連續(xù)通電沒(méi)有感覺(jué)A10.5～5連續(xù)通電開(kāi)始有感覺(jué)，手指手腕等處有痛感，沒(méi)有痙攣，可以擺脫帶電體。A25～30數(shù)分鐘以?xún)?nèi)痙攣，不能擺脫帶電體，呼吸困難，血壓升高，尚可忍受。A330～50數(shù)秒到數(shù)分心臟跳動(dòng)不規(guī)則，昏迷，血壓升高，強(qiáng)烈痙攣，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)即引起心室顫動(dòng)。B150～數(shù)百低于心臟搏動(dòng)周期受強(qiáng)烈沖擊，但未發(fā)生心室顫動(dòng)。超過(guò)心臟搏動(dòng)周期昏迷，心室顫動(dòng)，接觸部分留有電流通過(guò)的痕跡。B2超過(guò)數(shù)百低于心臟搏動(dòng)周期昏迷，心室顫動(dòng)，接觸部分留有電流通過(guò)的痕跡。超過(guò)心臟搏動(dòng)周期心臟停止跳動(dòng)，昏迷，可能致命。（3）電流通過(guò)人體的途徑——電流通過(guò)心臟會(huì)引起心室顫動(dòng)，較大的電流還會(huì)使心臟停止跳動(dòng)。電流流過(guò)中樞神經(jīng)，會(huì)引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)強(qiáng)烈失調(diào)而導(dǎo)致死亡。電流通過(guò)頭部會(huì)使人昏迷，若電流較大，會(huì)對(duì)腦產(chǎn)生嚴(yán)重傷害，使人昏迷而導(dǎo)致死亡。因此，從左手到胸部是最危險(xiǎn)的電流途徑，從手到手或從手到腳也是很危險(xiǎn)的電流途徑。（4）電流的種類(lèi)——直流電流、高頻電流、沖擊電流和靜電電荷對(duì)人體都有傷害作用，其傷害程度較工頻電流輕。電流的頻率不同，對(duì)人體的傷害程度也不同。25～300HZ的交流電流對(duì)人體的傷害程度最嚴(yán)重。（5）人體狀況。電流對(duì)人體的傷害程度與人體狀況也有關(guān)系：電流對(duì)人體的作用，女性較男性敏感；小孩承受電擊能力較成人低；引起心室顫動(dòng)的電流與體重成正比。人體電阻不是一個(gè)常數(shù)，它與電流途徑、皮膚（干燥、潮濕、破損）狀況以及接觸面大小有關(guān)，且作用電壓的大小而變。小電壓時(shí)，皮膚具有絕緣保護(hù)作用，在電壓升高時(shí)皮膚將逐漸發(fā)生擊穿，并增加機(jī)體電解，使人體總電阻下降。當(dāng)電壓低于100V時(shí)，人體的平均電阻為3000Ω，忽略站腳處地面電阻率的影響，則痙攣電壓值約為3000×0.02＝60V。即，在一般條件下，觸電者不需別人幫助能自行脫開(kāi)60V的觸電電壓，避免觸電死亡事故。若接觸條件變壞（皮膚潮濕、接觸面積加大），即使人體電阻降到1300Ω，也不至于達(dá)到50mA的使心室顫動(dòng)的危險(xiǎn)限值。故根據(jù)國(guó)際電工學(xué)會(huì)的推薦，該電壓值現(xiàn)宜降至50V。在特殊環(huán)境中，例如水中或特別潮濕處，或金屬的地面上潮濕皮膚和大面積接觸的情況下，人體電阻只有幾百歐姆。此時(shí)必須使用更低的安全電壓規(guī)定值，例如36V、24V甚至12V。二、保護(hù)接地1．接地和接地裝置接地——既將電氣裝置應(yīng)該接地的部分通過(guò)接地裝置，與大地作良好的連接。接地體——埋入地下與大地直接接觸的金屬導(dǎo)體。接地線(xiàn)——將接地體與電氣裝置中必須接地的部分連接起來(lái)的金屬導(dǎo)體。接地裝置——接地體和接地線(xiàn)的總和。2．保護(hù)接地的作用

CC

(a)

(b)圖中電機(jī)的中性點(diǎn)不接地，正常工作時(shí)外殼不帶電。當(dāng)一相對(duì)外殼的絕緣損壞時(shí)，外殼即處在一定的電壓下，若人體接觸到帶電的電動(dòng)機(jī)外殼，就有接地電流通過(guò)人體。如果絕緣是在繞組首端損壞，則觸及外殼相當(dāng)于觸及導(dǎo)體的一相，即發(fā)生了單相觸電。當(dāng)有保護(hù)接地時(shí)，人接觸絕緣損壞的電機(jī)外殼時(shí)，接地電流將沿人體和接地裝置兩條通路流過(guò)，即人體電阻和接地裝置電阻并聯(lián)。此時(shí)通過(guò)人體的電流為：式中——接地裝置的接地電阻；

——人體電阻；

——單相接地電流。由公式可以看出，接地裝置的電阻愈小，通過(guò)人體的電流就愈小。通常《，《所以。因此，適當(dāng)選擇接地裝置的接地電阻值，使通過(guò)人體的電流足夠小，就可以保證人身的安全。接地電流的散流場(chǎng)和地面電位分布2．接觸電壓和跨步電壓1）接觸電壓Uic——即人站在距設(shè)備0.8m處,手觸外殼等帶電部分,手腳之間所受的電壓值。即Uic=Uid—U2）跨步電壓Ukb——即人在接地故障區(qū)域內(nèi)行走，跨出0.8m步距的兩腳所受到的電位差值。即Ukb=U1—U2

式中：U1、U2為兩腳落地點(diǎn)的地面電位。注意：當(dāng)人處于電場(chǎng)內(nèi)有麻電的感覺(jué)時(shí)，不能奔跑逃離電場(chǎng)，而應(yīng)該單腳跳或細(xì)步離開(kāi)電場(chǎng)。三、保護(hù)接零1.中性線(xiàn)2.保護(hù)線(xiàn)3.TN系統(tǒng)4.保護(hù)接零3.重復(fù)接地9.3對(duì)接地電阻值的要求

從保護(hù)接地的作用就可以知道，接地裝置的接地電阻愈小，接地電壓也愈小。實(shí)際上，保護(hù)接地的基本原理就是將絕緣損壞時(shí)設(shè)備外殼的對(duì)地電壓，限制在安全范圍內(nèi)。各種保護(hù)接地裝置的接地電阻規(guī)定值，就是根據(jù)該原則確定的。一、高壓設(shè)備的接地電阻在高壓系統(tǒng)中，單相接地電流或同點(diǎn)兩相接地時(shí)入地電流大于500A的，稱(chēng)為大接地電流系統(tǒng)；500A及以下的，稱(chēng)為小接地電流系統(tǒng)。

1.大接地電流系統(tǒng)在大接地電流系統(tǒng)中，一般在單相接地時(shí)，構(gòu)成單相短路，相應(yīng)的繼電保護(hù)動(dòng)作，將故障部分迅速切除。因此，在接地裝置上，只在短時(shí)間出現(xiàn)電壓，工作人員在比較短的時(shí)間內(nèi)，接觸電氣設(shè)備外殼的可能性很小，所以規(guī)定，當(dāng)接地電流經(jīng)接地裝置流入大地時(shí)，接地網(wǎng)的電壓升高不超過(guò)2000V，據(jù)此，接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：

式中——計(jì)算用流經(jīng)接地裝置的入地短路電流，A；

——接地電阻，Ω。當(dāng)接地電流>4000A時(shí)，接地裝置的接地電阻值不應(yīng)超過(guò)0.5Ω。

2．小接地電流系統(tǒng)

小接地短路電流系統(tǒng)，一般在單相接地時(shí)，并不立即切除故障部分，允許連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。因此，工作人員接觸帶電壓設(shè)備外殼的可能性較大，所以把接地電壓規(guī)定的較低。對(duì)于高壓設(shè)備和低壓設(shè)備共用的接地裝置，要求接地電壓：，其接地電阻值為：但不應(yīng)超過(guò)4Ω。對(duì)于高壓設(shè)備單獨(dú)用的接地裝置，要求接地電壓，其接地電阻值為：但不應(yīng)超過(guò)10Ω。二、低壓電氣設(shè)備的接地電阻允許值