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1、关于防雷接地与电气安全第一张，PPT共四十三页，创作于2022年6月9.1 过电压与防雷过电压与防雷 1内部过电压内部过电压一、过电压的形式一、过电压的形式操作过电压：操作过电压：因开关操作、负荷剧变、系统故障等原因而引起的过因开关操作、负荷剧变、系统故障等原因而引起的过电压。电压。谐振过电压：谐振过电压：因电感、电容等参数在特殊情况下发生谐振而引起因电感、电容等参数在特殊情况下发生谐振而引起的过电压。的过电压。2外部过电压外部过电压 外部过电压又称雷电过电压或大气过电压，它是由于电力系统外部过电压又称雷电过电压或大气过电压，它是由于电力系统的导线或电气设备受到直接雷击或雷电感应而引起的过电压
2、。的导线或电气设备受到直接雷击或雷电感应而引起的过电压。第二张，PPT共四十三页，创作于2022年6月二、雷电的基本知识二、雷电的基本知识主放电阶段：主放电阶段：电流很大，高达几百千电流很大，高达几百千安，但持续时间极短，一般只有安，但持续时间极短，一般只有 50100s。余辉放电阶段：余辉放电阶段：电流较小，约几百安，电流较小，约几百安，持续时间约为持续时间约为0.030.15s。1.雷电现象：雷云放电的过程称为雷电现象。雷电现象：雷云放电的过程称为雷电现象。雷云雷云雷电先导雷电先导迎雷先导迎雷先导主放电阶段主放电阶段 余辉阶段余辉阶段第三张，PPT共四十三页，创作于2022年6月2.雷电流
3、的特性雷电流的特性n雷电流波形（图雷电流波形（图9-1）波头：波头：指雷电流从零上升到最大幅值这一部分，一般只有指雷电流从零上升到最大幅值这一部分，一般只有14s；波尾：波尾：指雷电流从最大幅值开指雷电流从最大幅值开始，下降到二分之一幅值所经始，下降到二分之一幅值所经历的时间，约数十微妙。历的时间，约数十微妙。n雷电流的陡度：指雷电流在波头雷电流的陡度：指雷电流在波头部分上升的速度，即部分上升的速度，即 图图9-1 雷电流波形图雷电流波形图第四张，PPT共四十三页，创作于2022年6月3.雷电过电压的基本形式雷电过电压的基本形式 直击雷：直击雷：雷电直接击中电气设备、线路、建筑物等物体。雷电直
4、接击中电气设备、线路、建筑物等物体。感应雷：感应雷：由雷电对线路、设备或其他物体的静电感应或电磁感由雷电对线路、设备或其他物体的静电感应或电磁感应而引起的过电压。应而引起的过电压。感应雷的形成过程如图感应雷的形成过程如图9-2所示。所示。雷电波侵入：雷电波侵入：架空线架空线路遭到直接雷击或感路遭到直接雷击或感应雷而产生的高电位应雷而产生的高电位雷电波，沿架空线侵雷电波，沿架空线侵入变电所或其他建筑入变电所或其他建筑物而造成危险。物而造成危险。图图9-2 架空线路上的感应过电压架空线路上的感应过电压第五张，PPT共四十三页，创作于2022年6月4雷电活动强度及直击雷的规律雷电活动强度及直击雷的规
5、律n雷暴日：一天中只要出现过雷电活动（包括看到雷闪和听到雷声），雷暴日：一天中只要出现过雷电活动（包括看到雷闪和听到雷声），就算一个雷暴日。就算一个雷暴日。年平均雷暴日不足年平均雷暴日不足15日的地区为少雷区；日的地区为少雷区；年平均雷暴日超过年平均雷暴日超过40日的地区为多雷区；日的地区为多雷区；年平均雷暴日超过年平均雷暴日超过90日的地区为雷电活动特别强烈地区。日的地区为雷电活动特别强烈地区。我国各地区的雷暴日数如表我国各地区的雷暴日数如表9-1所示。所示。表表9-1 我国各地区的年平均雷暴日我国各地区的年平均雷暴日地区地区年平均雷暴日年平均雷暴日地区地区年平均雷暴日年平均雷暴日西北地区西
6、北地区20以下以下长江以南北纬长江以南北纬23线以北线以北4080左右左右东北地区东北地区30左右左右长江以南北纬长江以南北纬23线以南线以南80以上以上华北和中部地区华北和中部地区4045左右左右海南岛、雷洲半岛海南岛、雷洲半岛120130左右左右第六张，PPT共四十三页，创作于2022年6月n雷电活动的规律雷电活动的规律 热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷暴多，且山区大于平原，热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷暴多，且山区大于平原，平原大于沙漠，陆地大于湖海。平原大于沙漠，陆地大于湖海。雷击区的形成与地质结构（即土壤电阻率）、地面上的设施情况及雷击区的形成与地质结构（即土壤电阻率）、地面上的设
7、施情况及地理条件等因素有关。地理条件等因素有关。土壤电阻率小的地方易遭受雷击；土壤电阻率小的地方易遭受雷击；在不同电阻率的土壤交界处易遭受雷击；在不同电阻率的土壤交界处易遭受雷击；山的东坡、南坡较山的北坡、西坡易遭受雷击；山的东坡、南坡较山的北坡、西坡易遭受雷击；山岳地区易遭受雷击。山岳地区易遭受雷击。建筑物的雷击部位与建筑物的高度、长度及屋顶坡度等因建筑物的雷击部位与建筑物的高度、长度及屋顶坡度等因素有关。素有关。第七张，PPT共四十三页，创作于2022年6月5雷电的危害雷电的危害雷电流的热效应可烧断导线和烧毁电力设备；雷电流的热效应可烧断导线和烧毁电力设备；雷电流的机械效应产生的电动力可摧
8、毁设备、杆塔和建筑，伤害人雷电流的机械效应产生的电动力可摧毁设备、杆塔和建筑，伤害人畜；畜；雷电流的电磁效应可产生过电压，击穿电气设备绝缘，甚至引起雷电流的电磁效应可产生过电压，击穿电气设备绝缘，甚至引起火灾爆炸，造成人身伤亡；火灾爆炸，造成人身伤亡；雷电的闪络放电可烧坏绝缘子，使断路器跳闸或引起火灾，造成大雷电的闪络放电可烧坏绝缘子，使断路器跳闸或引起火灾，造成大面积停电。面积停电。第八张，PPT共四十三页，创作于2022年6月三、防雷装置三、防雷装置防雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。防雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。u接闪器（受雷装置）：接闪器（受雷装置）：是接受雷
9、电流的金属导体，常用的有避雷针、是接受雷电流的金属导体，常用的有避雷针、避雷线和避雷网（带）三种类型。避雷线和避雷网（带）三种类型。u引下线：引下线：应保证雷电流通过时不致熔化，一般用直径不小于应保证雷电流通过时不致熔化，一般用直径不小于10mm的的圆钢或截面不小于圆钢或截面不小于80mm2的扁钢制成。的扁钢制成。u接地装置：接地装置：埋在地下的接地导线和接地体的总称。埋在地下的接地导线和接地体的总称。1.避雷针避雷针 避雷针通常采用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。避雷针通常采用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。针长针长1m以下时，圆钢直径不小于以下时，圆钢直径不小于12 mm，钢管直径不小于，钢管直径
10、不小于20 mm；针长针长12m时，圆钢直径不小于时，圆钢直径不小于16mm，钢管直径不小于，钢管直径不小于25mm。第九张，PPT共四十三页，创作于2022年6月p当避雷针高度当避雷针高度hhr时：时：n单支避雷针的保护范围（图单支避雷针的保护范围（图9-3）避雷针的保护范围，以它能够防护直击雷的保护空间来表示，避雷针的保护范围，以它能够防护直击雷的保护空间来表示，可按可按“滚球法滚球法”来确定。来确定。所谓所谓“滚球法滚球法”，就是选择一个半径为，就是选择一个半径为hr（滚球半径）的球体，（滚球半径）的球体，沿需要防护直击雷的部位滚动。如果球体只接触到避雷针（线）沿需要防护直击雷的部位滚动
11、。如果球体只接触到避雷针（线）与地面，而不触及需要保护的部位，则该部位就在避雷针（线）与地面，而不触及需要保护的部位，则该部位就在避雷针（线）的保护范围之内。的保护范围之内。在距地面在距地面 hr处作一平行于地面的平行线。处作一平行于地面的平行线。以避雷针的针尖为圆心、以避雷针的针尖为圆心、hr为半径作弧线，交于平行线的为半径作弧线，交于平行线的A、B两点。两点。第十张，PPT共四十三页，创作于2022年6月避雷针在地面上的保护半径避雷针在地面上的保护半径为：为：图图9-3 单支避雷针的保护范围单支避雷针的保护范围与地面相切。从该弧线起与地面相切。从该弧线起到地面为止的整个锥形空到地面为止的整
12、个锥形空间，就是避雷针的保护范间，就是避雷针的保护范围。围。以以A、B为圆心、为圆心、hr 为半径作弧线，该弧线与针尖相交并为半径作弧线，该弧线与针尖相交并避雷针在避雷针在hx 高度的水平面高度的水平面上的保护半径为：上的保护半径为：第十一张，PPT共四十三页，创作于2022年6月p当避雷针高度当避雷针高度h hr时：时：在避雷针上取高度为在避雷针上取高度为hr的一点代替避雷针的针尖作为圆心，其的一点代替避雷针的针尖作为圆心，其余的作法与余的作法与hhr 时相同。时相同。建筑物的防雷级别是根据其重要性、使用性质以及发生雷击事故建筑物的防雷级别是根据其重要性、使用性质以及发生雷击事故的可能性和造
13、成后果来划分的，共分为三级：的可能性和造成后果来划分的，共分为三级：一级防雷建筑物：一级防雷建筑物：指具有特别重要用途的建筑物，如国家级会堂、指具有特别重要用途的建筑物，如国家级会堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑、大型铁路客运站、国际型航空港、办公建筑、档案馆、大型博展建筑、大型铁路客运站、国际型航空港、国宾馆、国际港口客运站；国家级重点文物保护建筑物以及高度超过国宾馆、国际港口客运站；国家级重点文物保护建筑物以及高度超过100m的建筑物等。的建筑物等。第十二张，PPT共四十三页，创作于2022年6月二级防雷建筑物二级防雷建筑物，是指重要的或人员密集的大型建筑物，如省部级，是指重要的或人员密
14、集的大型建筑物，如省部级办公楼、会堂、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑物；省级重点文办公楼、会堂、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑物；省级重点文物保护建筑物；高度超过物保护建筑物；高度超过50m的建筑物以及大型计算中心和装有的建筑物以及大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。重要电子设备的建筑物。三级防雷建筑物三级防雷建筑物，是指预计年雷击次数大于或等于，是指预计年雷击次数大于或等于0.05，或经，或经过调查确认需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑群边过调查确认需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过缘高度超过20m的建筑物；高度为的建筑物；高度为15m及以上的烟囱、水塔
15、等孤立及以上的烟囱、水塔等孤立建筑物等。建筑物等。例例9-1（P301）:某厂一座高某厂一座高30m的水塔旁边，建有一锅炉房（图的水塔旁边，建有一锅炉房（图9-4），水塔上面安装一支），水塔上面安装一支2m高的避雷针，试问该避雷针能否保护这一高的避雷针，试问该避雷针能否保护这一锅炉房？锅炉房？第十三张，PPT共四十三页，创作于2022年6月n双支等高避雷针的保护范围（图双支等高避雷针的保护范围（图9-5）在在hhr的情况下，当的情况下，当D 时，各按单支避雷针时，各按单支避雷针的方法确定；当的方法确定；当D 时，按下述方法确定：时，按下述方法确定：图图9-4 例例9-1避雷针的保护范围避雷针的
16、保护范围解：解：查表查表9-2得得 因此，因此，避雷针的保护半径为：避雷针的保护半径为：8m高度上最远一角距离避雷针的水平距离为：高度上最远一角距离避雷针的水平距离为：能保护。能保护。第十四张，PPT共四十三页，创作于2022年6月ABCD外的保护范围，按单支避雷针所规定的方法确定。外的保护范围，按单支避雷针所规定的方法确定。C、D点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度应按下式计算：度应按下式计算：在在AOB轴轴线线上上，A、B间间的的保保护护范范围围上上边边线线按按下下式式确确定：定：图图9-5 双支等高避雷针的保护范围双支等高
17、避雷针的保护范围第十五张，PPT共四十三页，创作于2022年6月两针间两针间ABCD内的保护范围，内的保护范围，ACO、BCO、ADO、BDO各部分各部分是类同的。是类同的。以以ACO部分的保护范围为例，按以下方法确定：部分的保护范围为例，按以下方法确定：在在hx和和C点所处的垂直平面上，以点所处的垂直平面上，以hx作为假想避雷针，按单支避作为假想避雷针，按单支避雷针所规定的方法确定（见剖面）。雷针所规定的方法确定（见剖面）。2.避雷线避雷线 避雷线一般采用截面不小于避雷线一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线。的镀锌钢绞线。单根避雷线的保护范围，当避雷线高度单根避雷线的保护范围，当避雷线高
18、度h2hr时，无保护范围。时，无保护范围。当避雷线高度当避雷线高度h2hr时，按下列方法确定（图时，按下列方法确定（图9-6）：）：第十六张，PPT共四十三页，创作于2022年6月在距地面在距地面 hr处作一平行于地面的平行线。处作一平行于地面的平行线。以避雷线尖为圆心、以避雷线尖为圆心、hr为半径作弧线，交于平行线的为半径作弧线，交于平行线的A、B两点。两点。图图9-6 单根避雷线的保护范围单根避雷线的保护范围a）当）当2hrhhr时时 b）当）当h2hr时时第十七张，PPT共四十三页，创作于2022年6月以以A、B为圆心、为圆心、hr为半径作弧线，该两弧线相交或相切，并与地面为半径作弧线，
19、该两弧线相交或相切，并与地面相切。从该弧线起到地面止为避雷线的保护范围。相切。从该弧线起到地面止为避雷线的保护范围。当当2hr hhr 时，保护范围最高点的高度时，保护范围最高点的高度h0按下式计算：按下式计算：避雷线在避雷线在hx高度的水平面上的保护宽度高度的水平面上的保护宽度bx按下式计算：按下式计算：3.避雷带和避雷网避雷带和避雷网 避雷带和避雷网主要用于保护高层建筑免遭雷击，通常采用避雷带和避雷网主要用于保护高层建筑免遭雷击，通常采用圆钢或扁钢焊接而成，并沿房屋边缘或屋顶敷设。圆钢或扁钢焊接而成，并沿房屋边缘或屋顶敷设。注意：注意：圆钢直径不小于圆钢直径不小于8 mm，扁钢截面不小于，
20、扁钢截面不小于48mm2，厚度不小于，厚度不小于4 mm。当烟囱上采用。当烟囱上采用避雷环时，圆钢直径不小于避雷环时，圆钢直径不小于12 mm，扁钢截面不小于，扁钢截面不小于100mm2，厚度不小于，厚度不小于4 mm。第十八张，PPT共四十三页，创作于2022年6月四、变电所的防雷保护四、变电所的防雷保护1直击雷的防护措施直击雷的防护措施u 变电所应按一级防雷建筑物的标准进行防雷设计。变电所应按一级防雷建筑物的标准进行防雷设计。u变电所内的设备和建筑物通常采用独立避雷针或避雷线进行变电所内的设备和建筑物通常采用独立避雷针或避雷线进行直击雷防护直击雷防护。u“反击反击”现象：当避雷针（线）与附
21、近设施之间的绝缘距离现象：当避雷针（线）与附近设施之间的绝缘距离不够时，两者之间会发生强烈的放电现象，这种情况称为不够时，两者之间会发生强烈的放电现象，这种情况称为“反反击击”。为了防止反击事故的发生，避雷针（线）与附近其他金为了防止反击事故的发生，避雷针（线）与附近其他金属导体之间必须保持足够的安全距离。属导体之间必须保持足够的安全距离。第十九张，PPT共四十三页，创作于2022年6月独立避雷针（线）及其引下线与其他金属物体在空气中的安全距离独立避雷针（线）及其引下线与其他金属物体在空气中的安全距离应满足：应满足：独立避雷针（线）的接地体与变电所接独立避雷针（线）的接地体与变电所接地网间的最
22、小地中距离应满足：地网间的最小地中距离应满足：式中，式中，Rsh为独立避雷针（线）的冲击接地为独立避雷针（线）的冲击接地电阻电阻；hx为被保护物的高度。为被保护物的高度。Ssaf一般不应小于一般不应小于5m。SE一般不应小于一般不应小于3m。第二十张，PPT共四十三页，创作于2022年6月2雷电侵入波的防护措施雷电侵入波的防护措施 变电所对于雷电侵入波的过电压保护是利用阀型避雷器以及与变电所对于雷电侵入波的过电压保护是利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线段保护。阀型避雷器相配合的进线段保护。u35110 kV变电所的防雷保护方案（图变电所的防雷保护方案（图9-7）u对于容量较小的对于容量
23、较小的35kV变电所，可根据其重要性和雷电活动情况，酌变电所，可根据其重要性和雷电活动情况，酌情简化进线保护措施；对于有电缆进线段的架空线路，避雷器应装设在情简化进线保护措施；对于有电缆进线段的架空线路，避雷器应装设在电缆头附近，其接地端应和电缆金属外皮相连。电缆头附近，其接地端应和电缆金属外皮相连。第二十一张，PPT共四十三页，创作于2022年6月在变电所在变电所12km进线段进线段架设避雷线，既可防护直架设避雷线，既可防护直击雷，还可以使感应雷过击雷，还可以使感应雷过电压产生在电压产生在12km以外。以外。为了降低雷电侵入波的幅值，在为了降低雷电侵入波的幅值，在该线路进线段的首端应装设一组
24、该线路进线段的首端应装设一组管型避雷器管型避雷器FA1，且其工频接地，且其工频接地电阻不宜超过电阻不宜超过10。在靠近隔离开关或断路器在靠近隔离开关或断路器QF2处装设一组管型避雷器处装设一组管型避雷器FA2，以防止线路上的雷电波侵入到隔离开以防止线路上的雷电波侵入到隔离开关或断路器开路处时，由于反射而形关或断路器开路处时，由于反射而形成两倍侵入波幅值的电压，损坏隔离成两倍侵入波幅值的电压，损坏隔离开关或断路器。开关或断路器。母线上装设阀型避雷器母线上装设阀型避雷器FA3，主要用于保护变压器、，主要用于保护变压器、电压互感器等所有高压电电压互感器等所有高压电气设备。气设备。图图9-7 3511
25、0 kV变电所的进线保护方案变电所的进线保护方案第二十二张，PPT共四十三页，创作于2022年6月9.2 电气装置的接地电气装置的接地一、接地的有关概念一、接地的有关概念1接地装置接地装置接地：接地：电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接。电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接。接地体：接地体：直接与大地接触的金属导体。直接与大地接触的金属导体。接地线：接地线：连接接地体与电气设备接地部分的金属导体。连接接地体与电气设备接地部分的金属导体。接地装置：接地装置：接地体与接地线的总接地体与接地线的总和，称为接地装置。和，称为接地装置。接地网：接地网：由若干个接地体在大地由若干个接地体在大地
26、中相互用接地线连接起来的一个整中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网，如图体，称为接地网，如图9-8所示。所示。图图9-8 接地网示意图接地网示意图1接地体接地体 2接地干线接地干线 3接地支线接地支线 4电气设备电气设备第二十三张，PPT共四十三页，创作于2022年6月2地和对地电压地和对地电压 当电气设备发生接地故障时，接当电气设备发生接地故障时，接地电流地电流IE通过接地体向大地作半球形通过接地体向大地作半球形散开，如图散开，如图9-9所示。所示。电气设备的接地部分与零电位地之间电气设备的接地部分与零电位地之间的电位差，称为接地部分的对地电压，用的电位差，称为接地部分的对地电压，用
27、UE表示。表示。实践证明：实践证明：在距接地体在距接地体20m以外的地以外的地方，散流电阻已趋近于零，也即电位趋方，散流电阻已趋近于零，也即电位趋近于零。该电位等于零的地方称为电气近于零。该电位等于零的地方称为电气上的上的“地地”或或“大地大地”。图图9-9 接地电流和对地电压分布图接地电流和对地电压分布图第二十四张，PPT共四十三页，创作于2022年6月3.接触电压和跨步电压（图接触电压和跨步电压（图9-10）接触电压：接触电压：当电气设备发生接地故障时，人体触及的电气设备当电气设备发生接地故障时，人体触及的电气设备和大地上任意两点之间的电位差，称为接触电压和大地上任意两点之间的电位差，称为
28、接触电压Utou。跨步电压：跨步电压：人在接人在接地故障点附近行走地故障点附近行走时，两脚之间的电时，两脚之间的电位差，称为跨步电位差，称为跨步电压压Ustep。图图9-10 接触电压和跨步电压接触电压和跨步电压第二十五张，PPT共四十三页，创作于2022年6月4.接地电阻接地电阻流散电阻：流散电阻：接地体的对地电压与通过接地体流入地中的电流之比，接地体的对地电压与通过接地体流入地中的电流之比，称为流散电阻。称为流散电阻。接地电阻：接地电阻：电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比，称为电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比，称为接地装置的接地电阻。接地装置的接地电阻。工频接地电阻：工频接地
29、电阻：工频接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻，工频接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻，称为工频接地电阻，用称为工频接地电阻，用RE表示；表示；冲击接地电阻：冲击接地电阻：雷电流流经接地装置所呈现的电阻，称为冲雷电流流经接地装置所呈现的电阻，称为冲击接地电阻，用击接地电阻，用Rsh表示。表示。第二十六张，PPT共四十三页，创作于2022年6月二、接地的类型二、接地的类型p工作接地：工作接地：根据电力系统运行的需要，人为地将电力系统中性点根据电力系统运行的需要，人为地将电力系统中性点或电气设备的某一部分进行接地。或电气设备的某一部分进行接地。p保护接地：保护接地：为保证人身安全、防止触电事故，
30、将电气设备的为保证人身安全、防止触电事故，将电气设备的外露可导电部分与地作良好的连接。外露可导电部分与地作良好的连接。TN系统：系统：TN系统的电源中性点直接接地，并引出有中性线（系统的电源中性点直接接地，并引出有中性线（N线）线）、保护线（、保护线（PE线）或保护中性线（线）或保护中性线（PEN线），电气设备的外露可导电线），电气设备的外露可导电部分与部分与PE线或线或PEN线相连。线相连。TN-C系统：系统：系统中系统中N线与线与PE线合为一根线合为一根PEN线，所有设备的外露可线，所有设备的外露可导电部分均接导电部分均接PEN线，如图线，如图9-11a所示。所示。第二十七张，PPT共四十
31、三页，创作于2022年6月 TN-S系统：系统：系统中的系统中的N线与线与PE线线完全分开，所有设备的外露可导完全分开，所有设备的外露可导电部分均接电部分均接PE线，如图线，如图9-11b所示。所示。TN-C-S系统：系统：系统中前面线路采系统中前面线路采用用TN-C系统，而后面线路部分或系统，而后面线路部分或全部采用全部采用TN-S系统，所有设备的系统，所有设备的外露可导电部分接外露可导电部分接PEN线或线或PE线，线，如图如图9-11c所示。所示。图图9-11 TN系统示意图系统示意图a）TN-C系统系统 b）TN-S系统系统 c）TN-C-S系统系统第二十八张，PPT共四十三页，创作于2
32、022年6月TT系统：系统：TT系统的电源电源中性点直接接地，系统中电气设备系统的电源电源中性点直接接地，系统中电气设备的外露可导电部分均经各自的的外露可导电部分均经各自的PE线分别直接接地，如图线分别直接接地，如图9-12所示。所示。IT系统：系统：IT系统的电源系统的中性点不接地或经高阻抗（约系统的电源系统的中性点不接地或经高阻抗（约1000）接地，系统中电气设备的外露可导电部分均经各自的）接地，系统中电气设备的外露可导电部分均经各自的PE线分别线分别直接接地，如图直接接地，如图9-13所示。所示。图图9-12 TT系统示意图系统示意图图图9-13 IT系统示意图系统示意图第二十九张，PP
33、T共四十三页，创作于2022年6月p重复接地：重复接地：在在TN系统中，为了避免系统中，为了避免PE线或线或PEN线断开时系统失线断开时系统失去保护作用，除在电源中性点必须采用工作接地外，去保护作用，除在电源中性点必须采用工作接地外，PE线或线或PEN线还应在下列地方重复接地：线还应在下列地方重复接地：在架空线路末端及沿线每隔在架空线路末端及沿线每隔1 km处；处；在电缆和架空线路引入车间或其它大型建筑物处。在电缆和架空线路引入车间或其它大型建筑物处。重复接地的作用可用图重复接地的作用可用图9-14说明。说明。若没有采取重复接地，当发生若没有采取重复接地，当发生PE线或线或PEN线断线，且在断
34、线的线断线，且在断线的后面又有设备发生一相碰壳时，接在断线后面的所有设备外壳上后面又有设备发生一相碰壳时，接在断线后面的所有设备外壳上都将呈现接近于相电压的对地电压，这是很危险的。采取重复接都将呈现接近于相电压的对地电压，这是很危险的。采取重复接地后，发生同样故障时，设备外壳的对地电压降低了，危险程度地后，发生同样故障时，设备外壳的对地电压降低了，危险程度也大大降低了。也大大降低了。第三十张，PPT共四十三页，创作于2022年6月 因此应尽量避免因此应尽量避免PE线和线和PEN线的断线事故，在线的断线事故，在PE线和线和PEN线是线是一般不一般不允许装设开关或熔断器允许装设开关或熔断器。若若
35、，则，则 。实际上，由于。实际上，由于 ，所以，所以 ，对人还是有危险的。，对人还是有危险的。图图9-14 重复接地的作用说明重复接地的作用说明a）无重复接地）无重复接地 b）有重复接地）有重复接地第三十一张，PPT共四十三页，创作于2022年6月三、接地装置的装设三、接地装置的装设p自然接地体：自然接地体：凡是与大地有可靠接触的金属导体，如埋入地下凡是与大地有可靠接触的金属导体，如埋入地下的金属管道、建筑物的钢结构和钢筋、行车的钢轨、电缆金属外的金属管道、建筑物的钢结构和钢筋、行车的钢轨、电缆金属外皮等都可作为自然接地体。皮等都可作为自然接地体。p人工接地体：人工接地体：采用钢管、圆钢、角钢
36、、扁钢等钢材制成。采用钢管、圆钢、角钢、扁钢等钢材制成。垂直埋设的接地体：用垂直埋设的接地体：用3850mm的钢管或的钢管或40 40 4mm50505mm的角钢。的角钢。水平埋设的接地体：用水平埋设的接地体：用16mm的圆管或的圆管或404mm的扁钢。的扁钢。接地线：用接地线：用204mm404mm的扁钢。的扁钢。说明：说明：接地装置由多根接地体组成，这些接地体可成排布置，也可以环接地装置由多根接地体组成，这些接地体可成排布置，也可以环形布置。每根接地体长形布置。每根接地体长2.5m左右，接地体之间的距离约左右，接地体之间的距离约5m，将各接地体打，将各接地体打入地中后，用圆钢或扁钢连成一体
37、。入地中后，用圆钢或扁钢连成一体。p接地网的布置：接地网的布置：应使接地装置附近的电位分布尽可能均匀，以降应使接地装置附近的电位分布尽可能均匀，以降低接触电压和跨步电压，保证人身安全。低接触电压和跨步电压，保证人身安全。第三十二张，PPT共四十三页，创作于2022年6月单根垂直接地体的接地电阻：单根垂直接地体的接地电阻：四、接地电阻的计算四、接地电阻的计算u地电阻的最大允许值：见书中表地电阻的最大允许值：见书中表9-3。u自然接地体接地电阻的计算：可查阅有关设计手册。自然接地体接地电阻的计算：可查阅有关设计手册。u人工接地体接地电阻的计算人工接地体接地电阻的计算n根并联垂直接地体的接地电阻：根
38、并联垂直接地体的接地电阻：若若RE为允许最大值，则垂直接地体的根数为允许最大值，则垂直接地体的根数n为为：K为各种接地体的简化计算为各种接地体的简化计算系数；系数；为土壤电阻率，分为土壤电阻率，分别查书中表别查书中表9-4和表和表9-5。当有当有n根垂直接地体并联时，考根垂直接地体并联时，考虑屏蔽效应影响，引入利用系数虑屏蔽效应影响，引入利用系数；考虑水平接地体的作用，垂考虑水平接地体的作用，垂直接地体可减少直接地体可减少10%。式中，式中，为接地体的利用系数，查书中表为接地体的利用系数，查书中表9-6和表和表9-7。第三十三张，PPT共四十三页，创作于2022年6月五、降低土壤电阻率的措施五
39、、降低土壤电阻率的措施采用外引式接地装置：采用外引式接地装置：将接地体引至附近的水井、泉眼、水将接地体引至附近的水井、泉眼、水沟、河边、水库边、大树下等土壤电阻率较低的地方，或者敷沟、河边、水库边、大树下等土壤电阻率较低的地方，或者敷设水下接地网，以降低接地电阻。设水下接地网，以降低接地电阻。深埋地极法：深埋地极法：如果地下较深处的土壤电阻率较低，可用深埋式接如果地下较深处的土壤电阻率较低，可用深埋式接地体。地体。换土法：换土法：用电阻率较低的土壤（如粘土、黑土等）替换原有电阻用电阻率较低的土壤（如粘土、黑土等）替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围率较高的土壤，置换范围在接地体周围0
40、.5m以内和接地体的以内和接地体的1/3处。处。化学处理法：化学处理法：在接地体周围加入低电阻率的减阻剂来增加土壤的导在接地体周围加入低电阻率的减阻剂来增加土壤的导电性，从而降低其接地电阻。电性，从而降低其接地电阻。第三十四张，PPT共四十三页，创作于2022年6月9.3 电气安全电气安全 一、电气安全的有关概念一、电气安全的有关概念n电流对人体的作用电流对人体的作用伤害程度与电流大小的关系：伤害程度与电流大小的关系：通过人体的电流愈大，人体的生通过人体的电流愈大，人体的生理反应愈明显，伤害愈严重。理反应愈明显，伤害愈严重。感知电流：感知电流：指电流通过人体时可引起感觉的最小电流。感知电流值与
41、指电流通过人体时可引起感觉的最小电流。感知电流值与时间因素无关。时间因素无关。摆脱电流：摆脱电流：指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流。摆脱电流指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流。摆脱电流值也与时间无关。值也与时间无关。室颤电流：室颤电流：指引起心室颤动的最小电流。室颤电流与电流持续时间指引起心室颤动的最小电流。室颤电流与电流持续时间关系密切。关系密切。第三十五张，PPT共四十三页，创作于2022年6月 图图9-15是国际电工委员会（是国际电工委员会（IEC）提出的人体触电时间和通过人）提出的人体触电时间和通过人体电流（体电流（50Hz）对人身肌体反应的曲线。）对人身肌体反应的曲线。
42、我国一般采用我国一般采用30mA（50Hz）作为）作为安全电流值，但其触电安全电流值，但其触电时间不得超过时间不得超过1s，因此，因此这安全电流值也称为这安全电流值也称为30mAs。图图9-15 人体触电时间和通过人体电流对人身肌体反应的曲线人体触电时间和通过人体电流对人身肌体反应的曲线伤害程度与电流持续时间的关系：伤害程度与电流持续时间的关系：通过人体电流的持续时间愈通过人体电流的持续时间愈长，愈容易引起心室颤动，危险性就愈大。长，愈容易引起心室颤动，危险性就愈大。第三十六张，PPT共四十三页，创作于2022年6月伤害程度与电流通经的关系：伤害程度与电流通经的关系：电电流流通通过过心心脏脏会
43、会引引起起心心室室颤颤动动，电电流流较较大大时时会会使使心心脏脏停停止止跳动；跳动；电流通过中枢神经，会引起中枢神经严重失调而导致死亡；电流通过中枢神经，会引起中枢神经严重失调而导致死亡；电电流流通通过过头头部部会会使使人人昏昏迷迷，电电流流较较大大时时会会对对脑脑组组织织产产生生严严重重损损坏而导致死亡；坏而导致死亡；电流通过脊髓会使人瘫痪等。电流通过脊髓会使人瘫痪等。伤害程度与电流种类的关系：伤害程度与电流种类的关系：直流电流、交流电流、高频电流、直流电流、交流电流、高频电流、静电电荷以及特殊波形电流对人体都有伤害作用，通常以静电电荷以及特殊波形电流对人体都有伤害作用，通常以5060Hz的
44、工频电流对人体的危害最为严重。的工频电流对人体的危害最为严重。第三十七张，PPT共四十三页，创作于2022年6月n人人体体电电阻阻：人人体体电电阻阻包包括括体体内内电电阻阻和和皮皮肤肤电电阻阻。体体内内电电阻阻约约500，与与接接触触电电压压有有关关。皮皮肤肤电电阻阻较较大大，集集中中在在角角质质层层，正常时可达正常时可达 。皮肤的潮湿、多汗、有损伤等会降低人体电阻；皮肤的潮湿、多汗、有损伤等会降低人体电阻；通过电流加大，通电时间加长，会增加发热出汗，也会降低人通过电流加大，通电时间加长，会增加发热出汗，也会降低人体电阻；体电阻；接触电压增高，会击穿角质层，也会降低人体电阻。接触电压增高，会击
45、穿角质层，也会降低人体电阻。一般情况下，人体电阻可按一般情况下，人体电阻可按10002000考虑。考虑。n安全电压：是指不致使人直接致死或致残的电压。它取决于安全电压：是指不致使人直接致死或致残的电压。它取决于人体允许的电流和人体电阻。人体允许的电流和人体电阻。我国规定的安全电压等级为：我国规定的安全电压等级为：42V、36V、24V、12V和和6V。第三十八张，PPT共四十三页，创作于2022年6月凡手提照明灯、在危险环境和特别危险环境中使用携带式电动工具，凡手提照明灯、在危险环境和特别危险环境中使用携带式电动工具，如无特殊安全结构或安全措施，应采用如无特殊安全结构或安全措施，应采用42V或
46、或36V的安全电压；的安全电压；金属容器内、隧道内、矿井内等工作地点狭窄、行动不便，以金属容器内、隧道内、矿井内等工作地点狭窄、行动不便，以及周围有大面积接地导体的环境，应采用及周围有大面积接地导体的环境，应采用24V或或12V的安全电压；的安全电压；水下作业等场所采用水下作业等场所采用6V的安全电压。的安全电压。在一般的正常环境条件下，通常称交流在一般的正常环境条件下，通常称交流50V电压为可允许持电压为可允许持续接触的续接触的“安全特低电压安全特低电压”。第三十九张，PPT共四十三页，创作于2022年6月二、漏电保护器的基本结构和原理二、漏电保护器的基本结构和原理 图图9-16是电流动作型
47、漏电断路器的工作原理示意图。是电流动作型漏电断路器的工作原理示意图。正常情况下，通过正常情况下，通过TAN一次侧的一次侧的三相电流相量和等于零，三相电流相量和等于零，TAN的的铁心中没有磁通，其二次侧没有电铁心中没有磁通，其二次侧没有电流输出。当被保护电路发生漏电或流输出。当被保护电路发生漏电或有人触电时，由于漏电电流的存在，有人触电时，由于漏电电流的存在，通过通过TAN一次侧的三相电流相一次侧的三相电流相量不等于零，量不等于零，TAN中产生零序中产生零序磁通，其二次侧有电流输出，磁通，其二次侧有电流输出，经放大器放大后，驱动低压断经放大器放大后，驱动低压断路器路器QF的脱扣线圈的脱扣线圈YR
48、，使断路器，使断路器QF自动跳闸。自动跳闸。图图9-16 漏电保护器工作原理示意图漏电保护器工作原理示意图第四十张，PPT共四十三页，创作于2022年6月三、安全用电的一般措施三、安全用电的一般措施建立电气安全管理机构，确定管理人员和管理方式。建立电气安全管理机构，确定管理人员和管理方式。严格执行各项安全规章制度。严格执行各项安全规章制度。对电气设备定期进行电气安全检查，以便及时排除设备事故隐患。对电气设备定期进行电气安全检查，以便及时排除设备事故隐患。加强电气安全教育，以便提高工作人员的安全意识，充分认加强电气安全教育，以便提高工作人员的安全意识，充分认识安全用电的重要性。识安全用电的重要性
49、。妥善收集和保存安全资料。妥善收集和保存安全资料。按规定使用电工安全用具。按规定使用电工安全用具。加强检修安全制度。加强检修安全制度。普及安全用电知识，使用户和广大群众都能了解安全用电的基本常识。普及安全用电知识，使用户和广大群众都能了解安全用电的基本常识。第四十一张，PPT共四十三页，创作于2022年6月表表9-2 按建筑物的防雷类别确定滚球半径和避雷网尺寸按建筑物的防雷类别确定滚球半径和避雷网尺寸建筑物的防雷级别建筑物的防雷级别一级防雷一级防雷建筑物建筑物二级防雷建二级防雷建筑物筑物三级防雷建三级防雷建筑物筑物滚球半径滚球半径hr（m）304560避雷网尺寸（避雷网尺寸（mm）5510102020第四十二张，PPT共四十三页，创作于2022年6月07.04.2023感谢大家观看第四十三张，PPT共四十三页，创作于2022年6月