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1、8.18.1过电压与防雷过电压与防雷8.28.2电气设备接地电气设备接地8.38.3接地装置接地装置第八章第八章 电气安全（防雷与接地）电气安全（防雷与接地）2021/9/1518.18.1过电压与防雷接地过电压与防雷接地 8.1.18.1.1雷电与过电压雷电与过电压 雷电现象雷电现象在闷热、潮湿、无风的天气里，接近地面的湿气受热上升，遇到冷空气凝成冰晶。冰晶受到上升气流的冲击而破碎分裂，气流挟带一部分带正电的小冰晶上升，形成“正雷云”，而另一部分较大的带负电的冰 晶则下降，形成“负雷云”。不同电荷云团之间，或云与大地之间产生强烈的放电现象，并伴随强烈的闪光和轰鸣，这就是雷电现象。2021/9
2、/152雷电过电压也称外部过电压或大气过电压。雷电过电压是由于电力系统中的设备或建筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。大气过电压有两种形式：一种是直接雷击或直击雷，另一种是感应过电压或感应雷。雷电冲击波的电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高达几十万安，对电力系统的危害远远超过内部过电压。其可能毁坏电气设备和线路的绝缘，烧断线路，造成大面积长时间停电。因此，必须采取有效措施加以防护。2021/9/1538.1.28.1.2防雷保护的措施防雷保护的措施 1.1.防直击雷保护防直击雷保护：用用接闪器接闪器、引下线引下线、接地体接地体三三 部分组成的避雷装置。部分组成的避雷装置。接闪器接
3、闪器是用来接受直接雷击的金属物体。接闪的金属杆称为避避雷雷针针，主要用于保护露天变配电设备及建筑物；接闪的金属线称避避雷雷线线或架空地线，主要用于保护输电线路；接闪的金属带、金属网称避避雷雷带带、避雷网，主要用于保护建筑物。2021/9/1541）避雷针 避雷针是防止直击雷的有效措施。一定高度的避雷针（线）下面，有一个安全区域，此区域内的物体基本上不受雷击。我们把这个安全区域叫做避雷针的保护范围。2021/9/1552 2）避雷线）避雷线避避雷雷线线是是用用来来保保护护架架空空电电力力线线路路和和露露天天配配电电装装置置免免受受直直击击雷雷的的装装置置。它它由由悬悬挂挂在在空空中中的的接接地地
4、导导线线、接接地地引引下下线线和和接接地地体体等等组组成成，因因而而也也称称“架架空空地地线线”。它它的的作作用用和和避避雷雷针针一一样样，将将雷雷电电引引向向自自身身，并并安安全全导导入入大大地地，使使其保护范围内的导线或设备免遭直击雷。其保护范围内的导线或设备免遭直击雷。2021/9/1563 3）避雷带和避雷网）避雷带和避雷网 避避雷雷带带和和避避雷雷网网用用于于在在建建筑筑物物的的边边缘缘及及凸凸出出部部分分上上加加装装，通通过过引引下下线线和和接接地地装装置置很很好好地地连连接接。对建筑物进行保护。对建筑物进行保护。4 4）避雷针（线）的接地装置）避雷针（线）的接地装置 接接地地引引
5、下下线线是是接接闪闪器器与与接接地地体体之之间间的的连连接接线线，它它将将接接闪闪器器上上的的雷雷电电流流安安全全地地引引入入接接地地体体，使使之之尽快地泄入大地。尽快地泄入大地。2021/9/157 避雷器是用来防止避雷器是用来防止线路的感应雷及沿线路线路的感应雷及沿线路侵入的过电压波对变电侵入的过电压波对变电所内的电气设备造成的所内的电气设备造成的损害。它一般接于各段损害。它一般接于各段母线与架空线的进出口母线与架空线的进出口处，装在被保护设备的处，装在被保护设备的电源侧，与被保护设备电源侧，与被保护设备并联。并联。2.2.感应雷和入侵雷防护感应雷和入侵雷防护 图图8.6避雷器的连接避雷器
6、的连接 2021/9/158避雷器避雷器管形避雷器管形避雷器阀形避雷器阀形避雷器金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器2021/9/1593.3.3.3.防雷措施防雷措施防雷措施防雷措施 1）架空线的防雷措施）架空线的防雷措施 装设避雷线装设避雷线q在在60kV及以上的架空线路上及以上的架空线路上全线全线装设装设；q35kV的架空线路上，一般只在的架空线路上，一般只在进出变配电所的一进出变配电所的一段线路上段线路上装设装设；q而而10kV及以下线路上及以下线路上一般不装设一般不装设避雷线避雷线。2021/9/15102 2）变配电所的防雷措施）变配电所的防雷措施 装设避雷针来防止直击雷。装设避雷针来
7、防止直击雷。310kV配配电电线线路路的的进进线线防防雷雷保保护护，可可以以在在每每路路进进线线终终端端，装装设设FZ型型或或FS型型阀阀型型避避雷雷器器，以以保保护护线线路路断断路路器器及及隔隔离离开开关关。如如果果进进线线是是电电缆缆引引入入的的架架空空线线路路，则则在在架架空空线线路路终终端端靠靠近近电电缆缆头处装设避雷器，其接地端与电缆头外壳相连后接地。头处装设避雷器，其接地端与电缆头外壳相连后接地。图图8.11 38.11 310kV10kV配电线路的进线防雷保护配电线路的进线防雷保护2021/9/15113 3）高压电动机的防雷措施）高压电动机的防雷措施 高高压压电电动动机机对对雷
8、雷电电波波侵侵入入的的保保护护应应采采用用FCD型型磁磁吹吹阀阀型型避避雷器雷器或或金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器。为为了了降降低低沿沿线线路路侵侵入入的的雷雷电电波波波波头头陡陡度度，减减轻轻其其对对电电动动机机绕绕组组绝绝缘缘的的危危害害，可可在在电电动动机机进进线线前前面面加加一一段段100150m的的引引入入电电缆缆，并并在在电电缆缆前前的的电电缆缆头头处处安安装装一一组组阀阀型型避避雷雷器器，而而在在电电动动机机电电源源端端（母母线线上上）安安装装一一组组并并联联有有电电容容器器的的磁磁吹吹阀阀型避雷器型避雷器，这样可以提高防雷效果。，这样可以提高防雷效果。图图8.13 8.13
9、高压电动机高压电动机的防雷保护接线的防雷保护接线 注意图注意图的顺序的顺序2021/9/15124 4）建筑物的防雷措施）建筑物的防雷措施 根根据据发发生生雷雷电电事事故故的的可可能能性性和和后后果果，将将建建筑筑物物分成三类。分成三类。n第第一一类类防防雷雷建建筑筑物物是是制制造造、使使用用或或储储存存爆爆炸炸物物质质，因因电火花会引起爆炸，造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物；电火花会引起爆炸，造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物；n第第二二类类防防雷雷建建筑筑物物是是制制造造、使使用用或或储储存存爆爆炸炸物物质质，电电火火花花不不易易引引起起爆爆炸炸或或不不致致造造成成巨巨大大破破坏坏和和人人身身伤
10、伤亡亡的的建建筑物；筑物；n第第三三类类防防雷雷建建筑筑物物是是除除第第一一、二二类类建建筑筑物物以以外外的的爆爆炸炸、火灾危险的场所。火灾危险的场所。2021/9/15138.28.28.28.2电气设备接地电气设备接地电气设备接地电气设备接地 8.2.1 8.2.1 8.2.1 8.2.1 接地的基本概念接地的基本概念接地的基本概念接地的基本概念 和种类和种类和种类和种类p1.1.接地的基本概念：接地的基本概念：电气设备的某部分与大地之间做良电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为好的电气连接，称为接地接地。p接地装置是由接地装置是由接地体接地体和和接地线接地线两部分组成的两部分组
11、成的。n埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地接地体体或或接地极接地极；接地体与电气设备的金属外壳之间的连；接地体与电气设备的金属外壳之间的连接线，称为接线，称为接地线接地线；由若干接地体在大地中相互用接；由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为地线连接起来的一个整体，称为接地网接地网。2021/9/1514图图8.15 8.15 接地电流、对地电压及接地电流、对地电压及接地电流电位分布曲线接地电流电位分布曲线 当当电电气气设设备备发发生生接接地地故故障障时时，电电流流就就通通过过接接地地体体向向大大地地作作半半球形散开，这一电流称
12、为球形散开，这一电流称为接地电流接地电流IE。试试验验表表明明，在在距距单单根根接接地地体体或或接接地地故故障障点点20m左左右右的的地地方方，实实际际上上散散流流电电阻阻已已趋趋近近于于零零，电电位位为为零零的的地地方方，称称为为电电气气上上的的“地地”或或“大大地地”。电电气气设设备备的的接接地地部部分分与与零零电电位位的的“地地”（大大地地）之之间间的的电电位位差差，就就称称为为接接地地部部分分的的对对地地电电压压，如如图图中中的的UE。2021/9/1515 图图8.16 跨步电压和跨步电压和接触电压示意图接触电压示意图 接接触触电电压压 是是指指设设备备的的绝绝缘缘损损坏坏时时，在在
13、身身体体可可同同时时触触及的两部分之间出现的电位差。及的两部分之间出现的电位差。跨跨步步电电压压 是是指指在在故故障障点点附附近近行行走走，两两脚脚之之间间出出现现的的电电位位差差。跨跨步步电电压压的的大大小小与与离离接接地地点点的的远远近近及及跨跨步步的的长长短短有有关关，离离接接地地点点越越近近，跨跨步步越越长长，跨跨步步电电压压就就越越大大。离离接接地点达地点达20m20m时，跨步电压通常为零。时，跨步电压通常为零。2021/9/1516接地的种类接地的种类接地的种类接地的种类 接地接地工作接地工作接地保护接地保护接地重复接地重复接地2 2 2 2、接地的种类、接地的种类、接地的种类、接
14、地的种类2021/9/1517（1 1 1 1）工作接地）工作接地）工作接地）工作接地工工作作接接地地是是为为保保证证电电力力系系统统和和电电气气设设备备达达到到正正常常工工作作要要求求而而进进行行的的一一种种接接地地，例例如如电电源源中中性性点点的的接接地地、防雷装置的接地等。防雷装置的接地等。（2 2 2 2）保护接地）保护接地）保护接地）保护接地 为为了了保保障障人人身身安安全全，将将电电力力设设备备正正常常情情况况不不带带电电的的外壳与接地体之间作良好的金属连接，称为保护接地。外壳与接地体之间作良好的金属连接，称为保护接地。保保护护接接地地可可分分为为三三种种不不同同类类型型，即即TN
15、TNTNTN系系系系统统统统、ITITITIT系系系系统统统统和和和和TTTTTTTT系统系统系统系统。8.2.2接地系统2021/9/1518TNTN系统系统TNTNC C系统系统TNTNS S系统系统TNTNC CS S系统系统整个系统的中性线整个系统的中性线N N与保护线与保护线PEPE是合在一起是合在一起的，电气设备不带电金属部分与之相连的，电气设备不带电金属部分与之相连。配电线路中性线配电线路中性线N N与保护线与保护线PEPE分开，电气设分开，电气设备的金属外壳接在保护线备的金属外壳接在保护线PEPE上。上。TN-CTN-C和和TN-STN-S系统的综合，电气设备大部分系统的综合，
16、电气设备大部分采用采用TN-CTN-C系统接线，系统接线，在设备有特殊要求场合局部采用专设保在设备有特殊要求场合局部采用专设保护线接成护线接成TN-STN-S形式形式 1.TN1.TN1.TN1.TN系统系统系统系统 2021/9/15192021/9/15202.TT2.TT2.TT2.TT系统系统系统系统 配配电电系系统统的的中中性性线线N引引出出，但但电电气气设设备备的的不不带带电电金属部分经各自的接地装置直接接地金属部分经各自的接地装置直接接地。图图图图8.19 TT8.19 TT8.19 TT8.19 TT系统系统系统系统2021/9/15213.IT3.IT3.IT3.IT系统系统
17、系统系统 电电源源小小电电流流接接地地系系统统的的保保护护接接地地方方式式，电电气气设设备备的的不不带电金属部分直接经接地体接地带电金属部分直接经接地体接地。图图图图8.20 8.20 8.20 8.20 电气设备的保护接地（电气设备的保护接地（电气设备的保护接地（电气设备的保护接地（ITITITIT系统）系统）系统）系统）2021/9/15224.4.4.4.重复接地重复接地重复接地重复接地 在在中中性性点点直直接接接接地地的的低低压压电电力力网网中中采采用用接接零零时时，将将零零线线上上的的一一点点或或多多点点再再次次与与大大地地作作金金属属性性连连接接，称称为为重复接地重复接地。重复接地
18、可在系统中发生碰壳短路时降低零重复接地可在系统中发生碰壳短路时降低零线的对地电压，减轻触电的危险。线的对地电压，减轻触电的危险。2021/9/15238.3 8.3 8.3 8.3 接地装置接地装置接地装置接地装置8.3.18.3.18.3.18.3.1自然接地体与人工接地体接地装置的装设自然接地体与人工接地体接地装置的装设自然接地体与人工接地体接地装置的装设自然接地体与人工接地体接地装置的装设（1 1 1 1）利用自然接地体）利用自然接地体）利用自然接地体）利用自然接地体（2 2 2 2）埋设人工接地体）埋设人工接地体）埋设人工接地体）埋设人工接地体图图8.22 8.22 人工接地体埋设示意
19、图人工接地体埋设示意图 2021/9/15241.1.自自然然接接地地体体。凡凡是是与与大大地地有有可可靠靠且且良良好好接接触触的的设设备备或或构构件件，大大都都可可用用作作自自然然接接地地体体。如如与与大大地地有有可可靠靠连连接接的的建建筑筑物物的的钢钢结结构构、混混凝凝土土基基础础中中的的钢钢筋筋；敷敷设设在在地地下下而而数数量量不不少少于于两两根根的的电电缆缆金金属属外外皮皮；敷敷设设在在地地下下的的金金属属管管道道及及热热力力管管道道。输输送送可可燃燃性性气气体体或或液液体体（如煤气、石油）的金属管道除外。（如煤气、石油）的金属管道除外。2.2.人人工工接接地地体体。自自然然接接地地体
20、体不不能能满满足足接接地地要要求求或或无无自自然然接接地地体体时时，应应装装设设人人工工接接地地体体。人人工工接接地地体体大大多多采采用用钢钢管管、角角钢钢、圆圆钢钢和和扁扁钢钢制制作作。一一般般情情况况下下，人人工工接地体采用垂直敷设，特殊情况采用水平敷设。接地体采用垂直敷设，特殊情况采用水平敷设。2021/9/15253.3.变配电所和车间的接地装置变配电所和车间的接地装置 在变配电所和车间内，尽可能采用在变配电所和车间内，尽可能采用“环环路式路式”接地装置，即在变配电所和车间建接地装置，即在变配电所和车间建筑物四周，距墙角筑物四周，距墙角2-32-3米打入一圈接地体，米打入一圈接地体，再
21、用扁钢连成环路。这样，接地体间的散再用扁钢连成环路。这样，接地体间的散流电场将相互重叠而使地面上的电位分布流电场将相互重叠而使地面上的电位分布较为均匀，因此，较为均匀，因此，跨步电压及接触电压就跨步电压及接触电压就很低。很低。2021/9/15264.4.4.4.接地线接地线接地线接地线 自自然然接接地地线线。为为了了节节约约金金属属，减减少少投投资资，应应尽尽量量选选择择自自然然导导体体作作为为接接地地线线。如如建建筑筑物物的的金金属属构构架架、电电梯梯竖竖井井、电电缆缆的的金金属属外外皮皮等等都都可可以以作作为为自自然然接接地地线线。各各种种金金属属管管道道（可可燃燃液液体体、可可燃燃或或爆爆炸炸性性气气体体的的金金属属管管道道除除外外）可可作作为为低压电力设备的自然接地线。低压电力设备的自然接地线。人人工工接接地地线线。为为了了连连接接可可靠靠并并有有一一定定的的机机械械强强度度，一一般般采采用用钢钢作作为为人人工工接接地地线线。对对于于接接地地体体和和接接地地线线的的截截面面积积应符合我国电气规定的最小规格。应符合我国电气规定的最小规格。2021/9/1527