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1、第七章 工厂供配电系统防雷与接地 电子课件 高教版 供配电技术与技能训练第第 七七 章章工厂供配电系统防雷与接地工厂供配电系统防雷与接地本章提要本章提要 知识目标知识目标 技能目标技能目标本章提要本章提要 本章介绍工厂变配电系统的过电压、雷电和接地的有关概念，重点介绍常用防雷设备与防雷措施和接地装置的装设与运行维护知识与技能。本章提要本章提要 知识目标知识目标 技能目标技能目标知识目标知识目标了解过电压和雷电的基本概念。熟悉工厂供配电系统常用的防雷设备及防雷措施。熟悉接地与接零的有关概念。掌握接地装置的装设方法。本章提要本章提要 知识目标知识目标 技能目标技能目标技能目标技能目标能进行防雷设备
2、的检查维护。会测量电气设备的接地电阻。能对电力系统保护接地的原理、类型进行分析、判断。能识读接地装置的平面布置图。第一节第一节 过电压与雷电概述过电压与雷电概述 一、过电压的形式一、过电压的形式 在电力系统中，产生危及电气设备绝缘的电压升高称为过电压。电力系统的过电压可分为内部过电压和雷电（大气）过电压两大类。1 1内部过电压内部过电压 内部过电压是由于电力系统本身的开关操作、负荷剧变或发生故障等原因，使电力系统的工作状态突然改变，从而在系统内部出现电磁能量转换、振荡而引起的过电压。内部过电压又分操作过电压和谐振过电压等形式。操作过电压是由于系统中的开关操作或负荷剧变而引起的过电压。谐振过电压
3、是由于系统中的电路参数（R、L、C）在不利的组合下发生谐振或由于故障而出现断续性接地电弧而引起的过电压。第一节第一节 过电压与雷电概述过电压与雷电概述 一、过电压的形式一、过电压的形式 2 2雷电过电压雷电过电压 雷电过电压又称大气过电压，也称外部过电压。它是由于电力系统中的线路、设备或建（构）筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电过电压的电压幅值可高达1亿伏，电流幅值可高达几十万安，因此对供电系统危害极大，必须加以防护。第一节第一节 过电压与雷电概述过电压与雷电概述 一、过电压的形式一、过电压的形式 2 2雷电过电压雷电过电压 雷电过电压有三种基本形式：（1）直接雷击。是雷电
4、直接击中电气线路、设备或建筑物，其过电压引起的强大的雷电流通过这些物体泄入大地，在该物体上产生较高的电压降，从而产生破坏性极大的热效应和机械效应，相伴的还有电磁脉冲和闪络放电。这种雷电过电压称为直击雷。防止直击雷的措施主要采取避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器，把雷电流接受下来，通过接地引下线和接地装置，使雷电流迅速而安全地到达大地，保护建筑物、人身和电气设备的安全第一节第一节 过电压与雷电概述过电压与雷电概述 一、过电压的形式一、过电压的形式 2 2雷电过电压雷电过电压 雷电过电压有三种基本形式：(2）间接雷击。是雷电没有直接击中电力系统中的任何部分，而是由雷电对线路、设备或其他物体的
5、静电感应或电磁感应所产生的过电压。这种雷电过电压称为感应雷。防止感应雷的措施是将建筑物的金属屋顶、建筑物内的大型金属物品等做良好的接地处理，使感应电荷能迅速流向大地，防止在缺口处形成高电压和放电火花。第一节第一节 过电压与雷电概述过电压与雷电概述 一、过电压的形式一、过电压的形式 2 2雷电过电压雷电过电压 雷电过电压有三种基本形式：(3）雷电波侵入。是架空线路或金属管道遭受直接雷击或间接雷击而引起的过电压波，沿着架空线路或金属管道侵入变配电所或其他建筑物。这种雷电过电压称为雷电波侵入。据统计，供电系统中雷电波侵入占整个雷害事故的50%70%。防止雷电波侵入的主要措施是对输电线路等能够引起雷电
6、波侵入的设备，在进入建筑物前装设避雷器等保护装置，以便将雷电高电压限制在一定的范围内，保证用电设备不被雷电波冲击击穿。第一节第一节 过电压与雷电概述过电压与雷电概述 二、雷电的形成及危害二、雷电的形成及危害 1 1雷电的形成雷电的形成 （1 1）雷云的形成）雷云的形成 雷电是带有电荷的“雷云”之间或“雷云”对大地或物体之间产生激烈放电的一种自然现象。（2 2）直击雷的形成）直击雷的形成 雷电先导在主放电阶段前与地面上雷击对象之间的最小空间距离，称为闪击距离，简称击距。雷电的闪击距离，与雷电流的幅值和陡度有关。第一节第一节 过电压与雷电概述过电压与雷电概述图7-1 雷云对大地放电（直击雷）示意图
7、第一节第一节 过电压与雷电概述过电压与雷电概述（3 3）雷电感应过电压的形成）雷电感应过电压的形成 架空线路在其附近出现对地雷击时，极易产生感应过电压.高压线路上的感应过电压，可高达几十万伏，低压线路上的感应过电压也可达几万伏，对供配电系统的危害都很大。图7-2 架空线路上的感应过电压示意图第一节第一节 过电压与雷电概述过电压与雷电概述2 2、雷电的危害、雷电的危害 雷电对电力系统、人身的危害如表7-1。危害形式危害效果热效应雷电在放电时，强大的雷电流产生的热量，足以引起电力设备、导线和绝缘材料的烧毁。机械效应强大的雷电流所产生的电动力，可摧毁塔杆，建筑物等设施，另外雷电流通过电气设备，产生的
8、电动力也可使电气设备变形损坏。电磁效应由于雷电流的变化，在它周围空间产生强大的变化磁场，存在于这个变化磁场中的闭合导体，将产生强大的感应电流。由于这一感应电流的热效应，会使导体电阻大的部位发热引发火灾和爆炸，造成设备的损坏和人身伤亡。雷电闪络放电防雷保护装置、电气设备、线路等受到雷击时，都会产生很高的电位，如果彼此间绝缘距离过小，会产生放电闪络现象，即出现雷电反击。雷电反击时，不但电气设备会被击穿烧坏，也极易引起火灾。跨步电压当雷电流入大地时，人在落地周围20m范围内行走时，两脚间会引起跨步电压，造成人身触电伤亡事故。第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 一、接闪器一
9、、接闪器 接闪器是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属杆，称为避雷针。接闪的金属线，称为避雷线，亦称架空地线。接闪的金属带，称为避雷带。接闪的金属网，称为避雷网。第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 1 1避雷针避雷针 避雷针的作用是吸引雷电，并通过引下线和接地体，将其安全导入大地，从而保护附近的建筑和设备免受雷击。它通常安装在电杆（支柱）或构架、建筑物，但独立的避雷针还需要有支持物。避雷针上的金属针是其最重要的组成部分，是专门用来接受雷云放电的，可采用直径为1020mm，长度为12m的圆钢，或采用直径不小于25mm的镀锌金属管。第二节第二节 工厂供配电
10、系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 1 1避雷针避雷针 引下线是接闪器与接地体之间的连接线，它将金属针上的雷电流安全引入接地体，并使之尽快地泄入大地。所以，引下线应保证雷电流通过时不会熔化。引下线一般采用直径为8mm的圆钢或截面积不小于25m2的镀锌钢绞线。如果避雷针的本体采用铁管或铁塔形式，则可以采用其本体作为引下线，还可以采用钢筋混凝土杆的钢筋作为引下线。接地体是避雷针的地下部分，其作用是将雷电流直接泄入大地。接地体埋设深度不小于0.6m，垂直接地体的长度不小于2.5m，垂直接地体之间的距离一般不小于5m，接地体一般采用直径为19mm的镀锌圆钢。引下线与金属针及接地体之间，以及引下线本
11、身接头，都要可靠连接。连接处不能用绞合的方法，必须用烧焊或线夹、螺钉连接。避雷针的保护范围，以它能够防护直击雷的空间来表示。保护范围的大小与避雷针的高度有关。可采用滚球法对避雷针保护范围进行计算。计算方法可参看GB50057-1994的规定或有关设计手册。2 2避雷线避雷线避雷线的功能和原理，与避雷针基本相同。避雷线一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线，架设在架空线路的上方，以保护架空线路或其他物体（包括建筑物）免遭直接雷击。由于避雷线既是架空，又要接地，因此又称为架空地线。避雷线的保护范围，可按GB50057-1994的规定或有关设计手册进行计算。3.3.避雷带和避雷网避雷带和避雷网避雷
12、带和避雷网用来保护建筑物特别是高层建筑物，使之免遭直接雷击和雷电感应。避雷带通常是在平顶房屋顶四周的女儿墙或坡屋顶的屋脊、屋檐上装的金属带作为接闪器；避雷网通常是利用钢筋混凝土结构中的钢筋网进行雷电保护。避雷带和避雷网宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径应不小于8mm；扁钢截面应不小于48mm2，其厚度应不小于4mm。当烟囱上采用避雷环时，其圆钢直径应不小于12mm；扁钢截面应不小于100mm2，其厚度应不小于4mm。第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 1 1避雷针避雷针 引下线是接闪器与接地体之间的连接线，它将金属针上的雷电流安全引入接地体，并使之尽快地泄入大
13、地。所以，引下线应保证雷电流通过时不会熔化。引下线一般采用直径为8mm的圆钢或截面积不小于25m2的镀锌钢绞线。如果避雷针的本体采用铁管或铁塔形式，则可以采用其本体作为引下线，还可以采用钢筋混凝土杆的钢筋作为引下线。第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 1 1避雷针避雷针 接地体是避雷针的地下部分，其作用是将雷电流直接泄入大地。接地体埋设深度不小于0.6m，垂直接地体的长度不小于2.5m，垂直接地体之间的距离一般不小于5m，接地体一般采用直径为19mm的镀锌圆钢。引下线与金属针及接地体之间，以及引下线本身接头，都要可靠连接。连接处不能用绞合的方法，必须用烧焊或线夹、螺
14、钉连接。避雷针的保护范围，以它能够防护直击雷的空间来表示。保护范围的大小与避雷针的高度有关。可采用滚球法对避雷针保护范围进行计算。计算方法可参看GB50057-1994的规定或有关设计手册。第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 2 2避雷线避雷线 避雷线的功能和原理，与避雷针基本相同。避雷线一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线，架设在架空线路的上方，以保护架空线路或其他物体（包括建筑物）免遭直接雷击。由于避雷线既是架空，又要接地，因此又称为架空地线。避雷线的保护范围，可按GB50057-1994的规定或有关设计手册进行计算。第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工
15、厂供配电系统的防雷设备 3.3.避雷带和避雷网避雷带和避雷网 避雷带和避雷网用来保护建筑物特别是高层建筑物，使之免遭直接雷击和雷电感应。避雷带通常是在平顶房屋顶四周的女儿墙或坡屋顶的屋脊、屋檐上装的金属带作为接闪器；避雷网通常是利用钢筋混凝土结构中的钢筋网进行雷电保护。避雷带和避雷网宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径应不小于8mm；扁钢截面应不小于48mm2，其厚度应不小于4mm。当烟囱上采用避雷环时，其圆钢直径应不小于12mm；扁钢截面应不小于100mm2，其厚度应不小于4mm。第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 二、避雷器二、避雷器 避雷器是用来防止雷电过
16、电压波沿线路侵入变配电所或其他建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘，或防止雷电电磁脉冲对电子信息系统的电磁干扰。避雷器应与被保护设备并联，且安装在被保护设备的电源侧，其一端与被保护设备相连，另一端接地，如图7-3所示。第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 二、避雷器二、避雷器 避雷器的工作原理是：当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻抗变为低阻抗，使雷电过电压通过接地引下线对大地放电，从而保护了设备的绝缘或消除了雷电电磁干扰。当过电压消失后，避雷器能自动恢复原来的状态，从而保护设备的安全。避雷器有阀式避雷器、排气式避雷器、保护间隙、金
17、属氧化物避雷器等类型。第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 二、避雷器二、避雷器 1阀式避雷器阀式避雷器 阀式避雷器，又称为阀型避雷器，主要由火花间隙和阀片组成，装在密封的瓷套管内。火花间隙用铜片冲制而成。第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 二、避雷器二、避雷器 1阀式避雷器阀式避雷器1-上接线端子 2-火花间隙 3-云母垫圈 4-瓷套管 5-阀电阻片 6-下接线端子图图7-5 7-5 高低高低压压普通普通阀阀式避式避雷器的雷器的结结构构图图 第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 二、避雷器二、避雷器 2排气式排气
18、式避雷器避雷器 排气式避雷器通称管型避雷器，由产气管、内部间隙和外部间隙等三部分组成。1-产气管 2-内部棒形电极 3-环形电 s1-内部间隙 s2-外部间隙图7-6 7-6 排气式避排气式避雷器的雷器的结构构图第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 二、避雷器二、避雷器 3保护间隙保护间隙 保护间隙又称角型避雷器。s 保护间隙 s1 主间隙 s2 辅助间隙图7-7 7-7 保保护间隙隙第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 二、避雷器二、避雷器 3保护间隙保护间隙 保护间隙的安装，是一个电极接线路，另一个电极接地。但为了防止间隙被外物（如鼠、鸟
19、、树枝等）偶然短接而造成接地或短路故障，设有辅助间隙的保护间隙（如图7-7c）必须在其公共接地引下线中间串接一个辅助间隙，如图7-8所示。这样即使主间隙被外物短接，也不致造成接地或短路，以保证运行的安全。s1 主间隙 s2 辅助间隙图7-8 7-8 三相三相线路上保路上保护间隙的隙的连接接第二节第二节 工厂供配电系统的防雷设备工厂供配电系统的防雷设备 二、避雷器二、避雷器 4金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器 金属氧化物避雷器按有无火花间隙分两种类型，最常见的一种是没有火花间隙只有压敏电阻片的避雷器。压敏电阻片是由氧化锌或氧化铋等金属氧化物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，具有理想的阀电阻特性。在正
20、常工频电压下，它呈现极大的电阻，能迅速有效地阻断工频续流，无须火花间隙来熄灭由工频续流引起的电弧。而在雷电过电压作用下，其电阻即变得很小，能很好地泄放雷电流。另一种是有火花间隙且有金属氧化物电阻片的避雷器，其结构与前面讲的普通阀式避雷器类似，只是普通阀式避雷器采用的是碳化硅电阻片，而有火花间隙金属氧化物避雷器采用的是性能更优异的金属氧化物电阻片，是普通阀式避雷器的更新换代产品。第三节第三节 工厂供配电系统的防雷保护工厂供配电系统的防雷保护 一、架空线路的防雷保护一、架空线路的防雷保护 架空线路的防雷保护措施，应根据线路电压等级、负荷性质、系统运行方式和当地雷电活动情况、土壤电阻率等情况，经技术
21、经济比较确定。1 1架设避雷线架设避雷线 这是防雷的有效措施，但造价高。因此，只在66kV及以上的架空线路上才全线架设。35kV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10kV及以下的架空线路上一般不装设避雷线。2 2提高线路本身的绝缘水平提高线路本身的绝缘水平 在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级电压的绝缘子，以提高线路的防雷水平。这是10kV及以下架空线路防雷的基本措施之一。第三节第三节 工厂供配电系统的防雷保护工厂供配电系统的防雷保护 一、架空线路的防雷保护一、架空线路的防雷保护 3 3利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线 对于中性点不
22、接地系统的310kV架空线路，可在其三角形排列的顶线绝缘子上装设保护间隙，如图7-9所示。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下边两根导线。由于线路为中性点不接地系统，一般也不会引起线路断路器的跳闸。1-绝缘子 2-架空导线 3-保护间隙 4-接地引下 5-电杆 图7-9 7-9 顶线绝缘子附加保子附加保护间隙隙第三节第三节 工厂供配电系统的防雷保护工厂供配电系统的防雷保护 一、架空线路的防雷保护一、架空线路的防雷保护 4 4装设自动重合闸装置装设自动重合闸装置 线路上因雷击放电造成线路电弧短路时，会引起线路断路器跳闸，但断路器跳闸后电弧
23、会自行熄灭。如果线路上装设一次自动重合闸，使断路器经0.5s自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有多大影响。5 5个别绝缘薄弱地点加装避雷器个别绝缘薄弱地点加装避雷器 对架空线路中个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。第三节第三节 工厂供配电系统的防雷保护工厂供配电系统的防雷保护 二二、变配电所的防雷保护变配电所的防雷保护 变配电所的防雷保护主要指对直击雷防护和线路过电压防护。运行经验证明：装设避雷针和避雷线对直击雷的保护是有效的，但对沿线路侵入的雷电波所造成的事故则需装设避雷器加以防护。1 1
24、直击雷的防护措施直击雷的防护措施 室外变配电装置应装设避雷针来防护直击雷。如果变配电所处在附近更高的建筑物上防雷设施的保护范围之内或变配电所本身为车间内型，则可不必再考虑直击雷的防护。第三节第三节 工厂供配电系统的防雷保护工厂供配电系统的防雷保护 二二、变配电所的防雷保护变配电所的防雷保护 2 2对感应雷电冲击波的保护对感应雷电冲击波的保护 （1）在310KV的变电所中，应在每组母线和每回架空线路上安装阀型避雷器，其保护范围如图7-10虚线框内所示。母线上避雷器与变压器的电气距离如表7-3所示。经常运行的进出线数1234及以上最大电气距离/m15232730第三节第三节 工厂供配电系统的防雷保
25、护工厂供配电系统的防雷保护 2 2对感应雷电冲击波的保护对感应雷电冲击波的保护 （2）有电缆进线线段的架空线路，阀型避雷器应装设在架空线路与连接电缆的终端头附近。阀型避雷器的接地端应和电缆金属外皮相连接。如各架空线路均有电缆进出线段，避雷器与变压器的电气距离不受限制，避雷器应以最短的接线与变电所的主接地网连接，包括通过电缆金属外皮与主接地网连接，如图7-11所示。第三节第三节 工厂供配电系统的防雷保护工厂供配电系统的防雷保护 2 2对感应雷电冲击波的保护对感应雷电冲击波的保护 （3）与架空线路连接的310KV配电变压器及Y yn0或D yn0联结的配电变压器设在一类防雷建筑内为电缆进线时，均应
26、在高压侧装设阀型避雷器。保护装置宜靠近变压器装设，其接地线应与变压器低压侧中性点（中性点不接地的电力网中，与中性点的击穿熔断器的接地端）以及外露可导电部分连接在一起接地。（4）在多雷区及向一类防雷建筑供电的Y yn0或D yn0联结的配电变压器，除在高压侧按有关规定安装避雷器外，在低压侧尚应装设一组避雷器。技能训练三十三技能训练三十三 防雷设备的检查与维护防雷设备的检查与维护训练目标：训练目标：（1）能对运行中的各种防雷设备进行检查、维护。（2）能处理避雷器异常运行情况。训练内容训练内容 1工作前的准备 （1）工器具的选择、检查：要求能满足工作需要，质量符合要求。（2）着装、穿戴：工作服、绝缘
27、鞋、安全帽。技能训练三十三技能训练三十三 防雷设备的检查与维护防雷设备的检查与维护 2工作内容 （1）巡视检查避雷装置 1）检查避雷器的瓷质部分是否清洁、有无裂纹、破损，有无放电现象和闪络痕迹。2）检查避雷器内部有无响声。3）检查放电计数器是否完好，内部是否受潮，上下连接线是否完好无损，检查计数器是否动作，每月抄录一次计数器动作情况。4）检查避雷器的引线是否完整，有无松股、断股；接头连接是否牢固，且是否有足够的截面；导线应不过紧过松，不锈蚀，无烧伤痕迹。5）检查避雷器底座是否牢固，有无锈烂，接地是否完好，安装是否偏斜。6）检查避雷器的均压环有无损伤，环面是否保持水平。技能训练三十三技能训练三十
28、三 防雷设备的检查与维护防雷设备的检查与维护 2工作内容 （2）特殊情况下的巡视 避雷器装置在雷雨、大风、大雾及冰雹天气时应加强巡视，其巡视检查的主要内容如下：1）雷雨时不得接近防雷设备，可在一定距离范围内检查避雷针的摆动情况。2）雷雨后检查放电计数器的动作情况，检查避雷器表面有无闪络痕迹，并做好记录。3）对大风天气应检查避雷器、避雷针上有无搭挂物，以及摆动情况。4）大雾天气应检查瓷质部分有无放电现象。5）冰雹后应检查瓷质部分有无损伤痕迹，计数器是否损坏。技能训练三十三技能训练三十三 防雷设备的检查与维护防雷设备的检查与维护 （3）防雷器异常运行的处理 当避雷器在运行中发生异常现象和故障时，运
29、行值班人员应对异常现象进行分析判断，并及时采取措施进行处理。1）避雷器瓷套有裂缝 若天气正常时，应按调度规程规定向有关部门申请停电，将故障相避雷器退出运行，更换合格的避雷器。如当时没有备品更换，又在短时间内不至于威胁安全运行时，可在瓷套裂缝深处涂漆或环氧树脂以防受潮，然后再安排换上合格的避雷器。若在雷雨中发现避雷器瓷套有裂缝，则应尽可能不使避雷器退出运行，待雷雨过后再行处理。若发现避雷器瓷套裂缝而造成闪络，但没有引起系统接地时，在可能的条件下应停用故障相的避雷器。技能训练三十三技能训练三十三 防雷设备的检查与维护防雷设备的检查与维护 2工作内容 （3）防雷器异常运行的处理 2）避雷器内部有异常
30、响声或套管有炸裂现象并引起系统接地故障运行值班人员应避免靠近，可用断路器或人工接地转移方法断开故障避雷器。3）避雷器运行中发生爆炸 若没有造成系统永久性接地时，可在雷雨过后拉开故障相的隔离开关，将避雷器停用，并更换避雷器。若爆炸后引起系统永久性接地，则禁止用拉开隔离开关的方法来停用避雷器。技能训练三十三技能训练三十三 防雷设备的检查与维护防雷设备的检查与维护 2工作内容 （3）防雷器异常运行的处理 4）避雷器动作指示器内部烧黑或烧毁，接地引下线连接点上有烧痕或烧断现象 这时可能存在阀片电阻失效、火花间隙灭弧特性变坏等内部缺陷，引起工频续流增大等原因，应及时对避雷器作电气试验或解体检查，再作处理
31、。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 一、接地的有关概念一、接地的有关概念 1 1接地和接地装置接地和接地装置 电气装置的某部分与大地之间作良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体或接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 一、接地的有
32、关概念一、接地的有关概念 1 1接地和接地装置接地和接地装置 接地线与接地体合称接地装置。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，称为接地网。其中接地线又分接地干线和接地支线，如图7-12所示。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网相连接。1-接地体2-接地干线3-接地支线4-电气设备图7-12 7-12 接地网示意接地网示意图第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 一、接地的有关概念一、接地的有关概念 2 2接地电流和对地电压接地电流和对地电压 当电气设备发生接地故障时，接地电流就通过接地体向大地作半球形向地中流散，这一电流称为接地电流，用IE
33、表示。由于这半球形的球面，距离接地体越远，球面越大，其散流电阻越小，相对于接地点的电位来说，其电位越低，所以接地电流的电位分布如图7-13所示第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 一、接地的有关概念一、接地的有关概念 2 2接地电流和对地电压接地电流和对地电压 试验表明，在距离接地故障点约20m的地方，散流电阻实际上已接近于零。这电位为零的地方，称为电气上的“地”或“大地”。电气设备的接地部分，例如接地的外壳和接地体等，与零电位的“地”（大地）之间的电位差，就称为就地部分的对地电压，如图7-13中的UE。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置
34、一、接地的有关概念一、接地的有关概念 3 3接触电压和跨步电压接触电压和跨步电压 （1）接触电压 接触电压是指设备的绝缘损坏时，人的身体可触及的两部分之间出现的电位差，例如人站在发生接地故障的设备旁边，手触及设备的金属外壳，则人手与脚之间所呈现的电位差，即为接触电压，如图7-14中的Utou。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 一、接地的有关概念一、接地的有关概念 3 3接触电压和跨步电压接触电压和跨步电压 （2）跨步电压 跨步电压是指人在接地故障点附近行走时，两脚之间所出现的电位差，如图7-14中的Ustep。在带电的断线落地点附近及雷击时防雷装置泄放雷电流的接地
35、体附近行走时，同样也有跨步电压。越靠近接地点及跨步越长，跨步电压越大。离接地故障点达20m时，跨步电压为零。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 一、接地的有关概念一、接地的有关概念 4 4接地的类型接地的类型 电力系统和设备的接地，按其功能分为工作接地、保护接地、保护接零和重复接地。（1）工作接地 工作接地是为保证电力系统和设备达到正常工作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地、防雷装置的接地、变压器的中性点接地等。各种工作接地有各自的功能。例如电源中性点直接接地，能在运行中维持三相系统中相线对地电压不变。而防雷装置的接地，是为了对地泄放雷电流，实现防雷保护的要
36、求。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 4 4接地的类型接地的类型 （2）保护接地 保护接地是为保障人身安全、防止间接触电而将设备的外露可导电部分接地。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 若电气设备外壳没有保护接地，当电气设备的绝缘损坏发生一相碰壳故障时，设备外壳电位将上升为相电压，人接触设备时，故障电流将全部流过人体流入地中，这是很危险的。若电气设备外壳有保护接地，当发生类似情况时，接地电阻和人体电阻形成并联电路，由于人体电阻远大于接地电阻，流经人体电流较小，避免或减轻了人体触电的危害。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系
37、统的接地装置 4 4接地的类型接地的类型 （3）保护接零 为防止因电气设备绝缘损坏而使人身受到触电危险，将电气设备的金属外壳与变压器的中性线（零线）相连接的，称为保护接零。在保护接零的系统中，当某一相绝缘损坏使相线碰壳时，形成单相短路，单相短路电流通过该相和零线形成回路。由于零线阻抗很小，所以单相短路电流很大，它足以使线路上的保护装置（如熔断器和低压断路器）迅速动作，切除故障，恢复系统其他部分的正常运行。保护接零通常用在低压三相四线制中性点直接接地的系统中，如设备的外露可导电部分经公共的PE线（如在TN-S系统）或经PEN线（如在TN-C系统）接地。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供
38、配电系统的接地装置 必须注意的是：同一低压配电系统中，不能有的设备采取保护接地而有的设备又采取保护接零。否则，当采取保护接地的设备发生单相接地故障时，采取保护接零的设备外露可导电部分（外壳）将带上危险的电压。图7-16 同一系统中有的接地有的接零，在接地设备发生碰壳故障时的情形第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 （4）重复接地 在TN系统中，为确保公共PE线或PEN线安全可靠，除在电源中性点进行工作接地外，还应在PE线或PEN线的下列地点进行重复接地：1）在架空线路终端及沿线每隔1km处；2）电缆和架空线引入车间和其他建筑物处。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置
39、工厂供配电系统的接地装置 如果不进行重复接地，则在PE线或PEN线断线且有设备发生单相接壳短路时，接在断线后面的所有设备的外壳都将呈现接近于相电压的对地电压，即UEU，如图7-17（a）所示，这是很危险的。如果进行了重复接地，则在发生同样故障时，断线后面的设备外壳呈现的对地电压UEU，如图7-17（b）所示，危险程度将大大降低。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 （5 5）防雷接地）防雷接地 防雷接地的作用是将接闪器引入的雷电流泄入地中；将线路上传入的雷电流通过避雷器或放电间隙泄入在中。此外，防雷接地还能将雷云静电感应产生的静电感应电荷引入地中以防止产生过电压。（6
40、 6）防静电接地）防静电接地 防静电接地是消除静电危害的最有效和最简单的措施，但仅对消除金属导体上的静电有效。对集成电路制造及装配车间、电子计算机中心操作室等建筑物中非导体上的静电，主要依靠防护材料的设计和安装来解决。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 二、电气设备的接地装置二、电气设备的接地装置 1 1电气装置应该接地或接零的金属部分电气装置应该接地或接零的金属部分 根据GB50169-1992要求，电气装置的下列金属部分应予接地或接零：（1）电机、变压器、电器、携带式或移动式用电器具等的金属底座和外壳。（2）电气设备的传动装置。（3）室内外配电装置的金属或钢筋混
41、凝土构架以及靠近带电部分的金属遮栏和金属门。（4）配电、控制、保护用的屏（柜、箱）及操作台等的金属框架和底座。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 二、电气设备的接地装置二、电气设备的接地装置 1 1电气装置应该接地或接零的金属部分电气装置应该接地或接零的金属部分 （5）交、直流电力电缆的接头盒、终端头和膨胀器的金属外壳和电缆的金属护层、可触及的电缆金属保护管和穿线的钢管。（6）电缆桥架、支架和井架。（7）装有避雷线的电力线路杆塔和装在配电线路杆上的电力设备。（8）在非沥青地面的居民区内，无避雷线的小接地电流架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔。（9）电除尘器的构架
42、。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 二、电气设备的接地装置二、电气设备的接地装置 1 1电气装置应该接地或接零的金属部分电气装置应该接地或接零的金属部分 （10）封闭母线的外壳及其他裸露的金属部分。（11）六氟化硫封闭式组合电器和箱式变电站的金属箱体。（12）电热设备的金属外壳。（13）控制电缆的金属护层。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 二、电气设备的接地装置二、电气设备的接地装置 2 2电气装置可不接地或接零的金属部分电气装置可不接地或接零的金属部分 电气装置的下列金属部分可不接地或不接零：（1）在木质、沥青等不良导电地面的干燥房
43、间内，交流额定电压为380V及以下或直流额定电压为440V及以下的电气设备的外壳；但当有可能同时触及上述电气设备外壳和已接地的其他物体时，则仍应接地。（2）在干燥场所，交流额定电压为127V及以下或直流额定电压为110V及以下的电气设备的外壳。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 二、电气设备的接地装置二、电气设备的接地装置 2 2电气装置可不接地或接零的金属部分电气装置可不接地或接零的金属部分 （3）安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电气测量仪表、继电器和其他低压电器等的外壳，以及当发生绝缘损坏时，在支持物上不会引起危险电压的绝缘子的金属底座等。（4）安装在已接地金
44、属构架上的设备，如穿墙套管等。（5）额定电压为220V及以下的蓄电池室内的金属支架。（6）与已接地的机床、机座之间有可靠电气接触的电动机和电器的外壳。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 二、电气设备的接地装置二、电气设备的接地装置 3 3接地电阻及其要求接地电阻及其要求 接地电阻是接地线和接地体的电阻与接地体散流电阻的总和。由于接地线和接地体的电阻相对很小，因此接地电阻可认为就是接地体的散流电阻。接地电阻按其通过电流的性质可分为工频接地电阻和冲击接地电阻。工频接地电阻是工频接地电流流经接地装置入地所呈现的接地电阻，用RE表示。冲击接地电阻是雷电流流经接地装置入地所呈
45、现的接地电阻，用Rsh表示。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 二、电气设备的接地装置二、电气设备的接地装置 3 3接地电阻及其要求接地电阻及其要求 接地电阻的要求值主要根据电力系统中性点运行方式、电压等级、设备容量，特别是根据允许的接触电压来确定的。其要求如下：（1）电压在1KV及以上的大接地短路电流系统 规程允许接地网对地电压不超过2KV，因此，接地电阻规定为：R2000/ICK 式中R为接地电阻（）；ICK为计算用的接地短路电流（A）。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 3 3接地电阻及其要求接地电阻及其要求 （2）电压在1KV及以
46、上的小接地短路电流系统 规程规定，接地电阻在一年内任何季节均不得超过以下数值 1）高压和低压电气设备共同一套接地装置，则对地电压要求不得超过120V，因此 R120/ICK 2）当接地装置仅用于高压电气设备时，要求对地电压不得超过250V，因此有R250/ICK 以上两种情况下，接地电流即使很小，接地电阻也不允许超过10。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 二、电气设备的接地装置二、电气设备的接地装置 3 3接地电阻及其要求接地电阻及其要求 （3）1KV以下中性点直接接地系统 1KV以下的中性点直接接地的三相四线制系统，发电机和变压器中性点接地装置的接地电阻不应大于
47、4。容量不超过100KVA时，接地电阻要求不大于10。零线的每一重复接地的接地电阻不应大于10。容量不超过100KVA，且当重复接地点多于三处时，每一重复接地装置的接地电阻可不大于30。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 二、电气设备的接地装置二、电气设备的接地装置 3 3接地电阻及其要求接地电阻及其要求 （4）1KV以下的中性点不接地系统 这种系统发生单相接地时，不会产生很大的接地短路电流，将接地电阻规定为不大于4，即发生接地时的对地电压不超过40V，保证小于安全电压50V的安全值。对于小容量的电气设备，由于其接地短路电流更小，所以规定接地电阻不大于10。第四节第
48、四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 三三、电气设备接地装置、电气设备接地装置的装设的装设 1 1人工接地体的选用人工接地体的选用 人工接地体的材料，为避免腐烂，水平敷设时应尽量选用圆钢或扁钢，垂直接地体尽量选用角钢、圆钢或钢管。接地装置的导体截面，应符合热稳定性和均压的要求，具体见表7-4所示。表表7-4 7-4 钢接地体和接地线的最小规格钢接地体和接地线的最小规格（据GB50169-1992）种类、规格及单位地上地下室内室外交流回路直流回路圆钢直径/mm681012扁钢截面/mm260100100100厚度/mm3446角钢厚度/mm22546钢管管壁厚度/mm25253
49、545第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 三三、电气设备接地装置、电气设备接地装置的装设的装设 2 2自然接地体的选用自然接地体的选用 在设计和装设接地装置时，首先应充分利用自然接地体，以节约投资，节约钢材。可作为自然接地体的有：（1）埋设在地下的金属管道，但不包括可燃和有爆炸物质的管道；（2）金属井管；（3）与大地有可靠连接的金属结构如建筑物的钢筋混凝土基础、行车的钢轨等；（4）水工建筑物及其类似的构筑物的金属管、桩等。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 三三、电气设备接地装置、电气设备接地装置的装设的装设 3 3人工接地体的装设方式人
50、工接地体的装设方式 接地体按装设方式可分为水平接地体和垂直接地体。第四节第四节 工厂供配电系统的接地装置工厂供配电系统的接地装置 三三、电气设备接地装置、电气设备接地装置的装设的装设 3 3人工接地体的装设方式人工接地体的装设方式 （1）水平接地体是用圆钢或扁钢水平铺设在地面以下的0.51m的坑内，其长度为520m为宜。（2）垂直接地体用角钢或钢管垂直埋入地下，其长度一般不小于2.5m。为减小相邻接地体的屏蔽效应，垂直接地体间的距离及水平接地体间的距离一般为5m，当受地方限制时，可行当减小。（3）为了减少外界温度变化对散流电阻的影响，埋入地下的接地体，其顶端离地面不宜小于0.6m。第四节第四节