模塊七1工廠供電安全、防雷與接地設計

工廠供電(第19講)第八章電氣平安、接地與防雷1第一節(jié)電流對人體的作用及有關概念

一、電流對人體的作用

1、雷擊和高壓觸電〔電擊〕：安培級電流通過人體產生的熱、化學、機械效應，使人體遭受嚴重電灼傷、組織炭化壞死、其他重要器官受到損害〔大腦、心臟、呼吸系統(tǒng)、神經系統(tǒng)〕。高壓觸電多發(fā)生在人體尚未接觸到帶電體時，電擊痙攣而脫離電源傷者居多；人觸及高壓不能自主的脫離電源迅速死亡。2、低壓觸電〔電傷〕：數十毫安級電流人體的局部器官，受到損害重那么亡二、平安電流及其有關因素1、平安電流---人體觸電后最大的擺脫電流。2、影響平安電流的因素:觸電時間;電流性質;電流路徑;體重和健康狀況三、平安電壓和人體電阻1、平安電壓：不致使人直接致死或致殘的電壓2、接觸電壓：越大越危險，平安電壓一般為36V，見下頁表8—13、人體電阻：由體內電阻和皮膚電阻組成四、直接觸電防護和間接觸電防護1、直接觸電防護---指對直接接觸正常帶電局部的防護，2、間接觸電防護---指對故障時可帶危險電壓而正常時不帶電的外露可導電局部〔如金屬外殼、框架等〕的防護。2第二節(jié)電氣平安與觸電急救1．加強電氣平安教育，樹立“平安第一〞的觀點。2．嚴格執(zhí)行平安工作規(guī)程。如在高壓設備上工作必須遵守的要求，即填用工作票、至少應有兩人在一起工作。3．嚴格遵循設計、安裝標準。4．加強運行維護和檢修試驗工作。5．采用平安電壓和符合平安要求的相應電器。6．采用電氣平安用具7．普及平安用電常識8．正確處理電氣失火事故一、電氣平安的一般措施1、脫離電源2、急救處理

3、人工呼吸法4、胸外按壓心臟的人工循環(huán)法

二、觸電的急救處理3

第三節(jié)電氣裝置的接地

一、接地的有關概念

〔一〕接地和接地裝置1、接地：電氣設備的某局部與大地之間做良好的電氣連接。2、接地體或接地極：埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體。3、人工接地體：專門為接地而人為裝設的接地體。4、自然接地體：兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土根底等。5、接地裝置：接地線與接地體的組合。6、接地網：由假設干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，如右圖所示。1接地體，2接地干線，3接地支線，4電氣設備

〔二〕接地電流和對地電壓1、接地電流：當電氣設備發(fā)生接地故障時通過接地體向大地作半球形散開的電流。2、對地電壓：電氣設備的接地局部，如接地的外殼和接地體等，與零電位的“地〞之間的電位差。3、電氣上的“地〞或“大地〞：在距單根接地體或接地故障點約20m的地方，散流電阻已趨近于零，即其電位趨近于零4〔三〕接觸電壓和跨步電壓1、接觸電壓：電氣設備的絕緣損壞時，在身體可同時觸及的兩局部之間出現的電位差。如手觸及設備的金屬外殼，那么人手與腳之間所呈現的電位差，即為接觸電壓。2、跨步電壓：在接地故障點附近行走時，兩腳之間出現的電位差，越靠近接地故障點或跨步越大，跨步電壓越大。離接地故障點達20m時，跨步電壓為零。接觸電壓和跨步電壓

〔四〕工作接地、保護接地和重復接地1、工作接地：為保證電力系統(tǒng)和電氣設備達正常工作要求進行的一種接地，如電源中性點、防雷裝置的接地等。2、保護接地：為保障人身平安、防止間接觸電而將設備的外露可導電局部接地。如圖下頁8—10所示。5跨步電壓6〔1〕保護接地的型式有兩種：①設備的外露可導電局部經各自的接地線(PE線)直接接地。②設備的外露可導電局部經公共的PE線或經PEN線接地，這種接地習慣稱為“保護接零〞。圖8—10保護接地作用的說明

7〔2〕必須注意：同一低壓配電系統(tǒng)中，不能有的采取保護接地，有的又采取保護接零，否那么當采取保護接地的設備發(fā)生單相接地故障時，采取保護接零的設備外露可導電部分將帶上危險的電壓，如以下圖8—11所示。83、重復接地:〔1〕在TN系統(tǒng)中，為確保公共PE線或PEN線平安可靠，除在電源中性點進行工作接地外，還應在PE線或PEN線的以下地方進行重復接地：①在架空線路終端及沿線每lkm處；②電纜和架空線引入車間或大型建筑物處?！?〕如不重復接地，在PE線或PEN線斷線且有設備發(fā)生單相接地故障時接在斷線后面的所有設備外露可導電局部都將呈現接近于相電壓的對地電壓，如圖8-12a，這很危險。如進行了重復接地，如圖8-12b，那么發(fā)生同樣故障時，斷線后面的設備外露可導電局部的對地電壓大大降低。圖8-12重復接地的作用說明

9二、電氣裝置的接地和接地電阻

〔一〕電氣裝置應接地或接零的金屬局部1、電機、變壓器、電器、攜帶式或移動式用電器具的等金屬底座和外殼。

2、電氣設備的傳動裝置。

3、戶內外配電裝置的金屬或鋼筋混凝土構架以及靠近帶電局部的金屬遮欄和金屬門。4、配電、控制、保護用的屏(柜、箱)及操作臺等的金屬柜架和底座。

5、電纜的金屬護層、可觸及的電纜金屬保護管和穿線的鋼管。

6、電纜橋架、支架和井架。

〔二〕接地電阻及其要求1、接地電阻：接地體的流散電阻與接地線和接地體電阻的總和。因接地線和接地體的電阻相對很小，接地電阻可是接地體的流散電阻。

2、工頻接地電阻：工頻(50Hz)接地電流流經接地裝置所呈現的接地電阻。

3、沖擊接地電阻：雷電流流經接地裝置所呈現的接地電阻。104、接地電阻按規(guī)定應滿足的條件為：在接地電流通過保護接地時產生的對地電壓不應高于平安特低電壓50V。因此保護接地電阻應為≤如果漏電保護斷路器的動作電流取30mA(平安電流值)，那么≤50／0.03=1667Ω，一般取≤100Ω，以確保平安。三、接地裝置的裝設

〔一〕自然接地體的利用：可作為自然接地體的有：與大地有可靠連接的建筑物的鋼結構和鋼筋、行車的鋼軌、埋地的非可燃可爆的金屬管道及埋地敷設的不少于兩根的電纜金屬外皮等。利用自然接地體時，一定要保證良好的電氣連接。1、人工接地體有垂直埋設和水平埋設的根本結構型式，如圖8-13所示。最常用的垂直接地體為直徑50mm、長2.5m的鋼管。為了減少外界溫度變化對流散電阻的影響，埋人地下的接地體，其頂面埋設深度不宜小于0.6m?！捕橙斯そ拥伢w的裝設：11圖8-13

a)垂直埋設的棒形接地體b)水平埋設的帶形接地體

2、當土壤電阻率偏高時，為降低接地裝置的接地電阻，可用措施：采用多支線外引接地裝置，深埋式接地體，局部地進行土壤置換及化學處理。

四、接地裝置的計算

人工接地體工頻接地電阻的計算、自然接地體工頻接地電阻的計算等，見規(guī)程規(guī)定〔285～289頁〕。五、接地裝置的測試

〔一〕用電壓表、電流表和功率表1被測接地體,2電壓極,3電流極

=U/I=P/I2=U2/P(三表法)測量接地電阻

〔三〕防雷裝置的接地要求圖8-1812〔二〕采用接地電阻測試儀測量接地電阻圖8-211被測接地體，2電壓極，3電流極

搖測時，先將測試儀的“倍率標尺〞開關置于較大倍率檔。然后慢慢旋轉搖柄，同時調整“測量標度盤〞，使指針指零(中線)；接著加快轉速到達每分鐘約120轉，并同時調整“測量標度盤〞，使指針指零(中線)。這時“測量標度盤〞所指示標度值乘以“倍率標尺〞的倍率即為所測接地電阻值。六、低壓配電系統(tǒng)的接地故障保護和等電位聯(lián)結

〔一〕低壓配電系統(tǒng)的接地故障保護〔略〕〔二〕漏電斷路器的根本結構和原理1、漏電斷路器有電壓動作型和電流動作型兩種，但通常都采用電流動作型，如8-24圖所示。

132、電流動作型漏電斷路器工作原理如下：漏電斷路器由零序電流互感器TAN、放大器A和低壓斷路器QF(內含脫扣器YR)等三局部組成。設備正常運行時，主電路三相電流相量和為零，因此零序電流互感器TAN的鐵心中沒有磁通，其二次側沒有輸出電流。如果設備發(fā)生漏電或單相接地故障時，由于三相電流的相量和不為零，零序電流互感器TAN的鐵心中產生零序磁通，二次側有輸出電流，經放大器A放大后，通入脫扣器YR，可使斷路器QF跳閘，從而切除故障電路和設備。漏電保護動作電流一般為30mA?！踩车入娢宦?lián)結1、定義：使電氣裝置各外露可導電局部和裝置外可導電局部電位根本相等的一種電氣聯(lián)結。2、作用：降低接觸電壓保障保人身平安。8-25圖

總等電位聯(lián)結(MEB)和局部等電位聯(lián)結(LEB)

14第四節(jié)過電壓與防雷

一、過電壓及雷電

〔一〕過電壓的形式過電壓：是指在電氣線路或電氣設備上出現的超過正常工作要求的電壓?？煞譃閮炔窟^電壓和雷電過電壓兩大類。

1、內部過電壓：是由于電力系統(tǒng)內的開關操作、發(fā)生故障或其他原因，使系統(tǒng)工作狀態(tài)突然改變，在系統(tǒng)內部出現電磁振蕩引起的過電壓。

(1)操作過電壓:系統(tǒng)中的開關操作、負荷驟變或由于故障而出現斷續(xù)性電弧而引起?！?〕諧振過電壓：系統(tǒng)中的電參數〔R、L、C〕在不利組合時發(fā)生諧振引起的?！?〕內部過電壓一般不會超過系統(tǒng)正常運行時相電壓的3～4倍，因此對電力線路和電氣設備絕緣的威脅不是很大。2、雷電過電壓：又稱大氣過電壓或外部過電壓，它是由于電力系統(tǒng)內的設備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應而引起的過電壓。雷電過電壓產生的雷電沖擊波，其電壓幅值可高達1億伏，其電流幅值可高達幾十萬安，供電系統(tǒng)的危害極大。

15(1)直接雷擊：雷電直接擊中電氣設備或線路，其過電壓引起強大的雷電流通過這些物體放電入地，產生破壞性極大的熱效應和機械效應，還有電磁脈沖和閃絡放電。

(2)間接雷擊：雷電未直接擊中電力系統(tǒng)中的任何局部而是由雷對設備、線或其他物體的靜電感應所產生的過電壓。3、雷電波侵入或高電位侵入：架空線路或金屬管道遭受直接或間接雷擊引起的過電壓波，沿線路或管道侵入變配電所。其事故占整個雷害事故的50％～70％，因此對雷電波侵入的防護應重視。

〔二〕雷電的形成及概念1、雷電的形成：雷電是帶有電荷的“雷云〞之間或雷云對大地之間產生急劇放電的一種自然現象，在地面上產生雷擊的雷云多為負雷云?！?〕雷電場：空中雷云靠近大地時，雷云與大地之間形成一個很大的電場；由于靜電感應作用，使地面出現雷云的電荷極性相反的電荷?！?〕雷電先導：當雷云與大地在某一方位的電場強度到達25～30kV／cm時，雷云就會開始向這一方位放電，形成導電的空氣通道?！?〕迎雷先導：大地感應的異性電荷集中在尖端上方，形成一個上行的雷先導?！?〕主放電階段：在雷電先導下行至地面100-300m時，上下先導相互接近時，正、負電荷強烈吸引中和而產生強大的雷電流，并伴有強烈的雷鳴電閃。這就是直擊雷的主放電階段，時間一般約50～100μs，圖8-26。16圖8—26雷云對大地放電(直擊雷)示意圖

〔7〕雷電危害：架空線路在附近出現對地雷擊時極易產生感應過電壓。當雷云出現在架空線路上方時，線路上由于靜電感應而積聚大量異性的束縛電荷，當雷云對地或其他雷云放電后，線路上的束縛電荷被釋放而形成自由電荷，向線路兩端泄放，形成電位很高的過電壓波，對供電系統(tǒng)危害也很大。如圖8-27所示。圖8—27架空線路上的感應過電壓

〔5〕余輝放電階段：主放電后，雷云中的剩余電荷繼續(xù)沿主放電通道向大地放電，形成的斷續(xù)雷聲?！?〕閃擊距離：雷電先導在主放電階段前與地面雷擊對象間的最小距離17二、防雷設備

(一)接閃器：專門用來接受直接雷擊的金屬物體。有避雷針、避雷線、避雷網。

1、避雷針：一般采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管制成。通常安裝在電桿(支柱)或構架、建筑物上，它的下端要經引下線與接地裝置連接。避雷針實質上是引雷針，它把雷電流引入地下，保護線路、設備及建筑物等。

單支避雷針的保護范圍，以它能防護直擊雷的空間來表示。如右圖所示。

單支避雷針的保護范圍(滾球法)→具體計算297頁或參閱設計標準

2、雷電的有關名詞概念

(1)雷電流的幅值和陡度雷電流：是指流入雷擊點的電流，它是一個幅值很大、陡度很高的沖擊波電流，雷電流的陡度越大，產生的過電壓越高。(2)年平均雷暴日數：凡有雷電活動的日子，包括看到雷閃和聽到雷聲，都稱為雷暴日。年平均雷暴日數不超過15天的地區(qū)，稱為少雷區(qū)；超過40天的地區(qū)，稱為多雷區(qū)。

182、避雷線〔又稱為架空地線〕：一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線，架設在架空電力線路的上方，避雷線的功能和原理與避雷針根本相同。保護范圍：具體計算299頁或參閱設計標準。(二)避雷器

3、避雷帶和避雷網主要用來保護建筑物特別是高層建筑物免遭直擊雷和感應雷。避雷器：防止雷電產生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其他建筑物內，以免危及被保護設備的絕緣。避雷器應與被保護設備并聯(lián)，裝在被保護設備的電源側，如下圖。

當線路上出現危及設備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設備的絕緣。

191、閥式避雷器由火花間隙和閥片組成，裝在密封的瓷套管內?；鸹ㄩg隙用銅片沖制而成，每對間隙用云母墊