第三章 间接接触电击防护课件

第三章 间接接触电击防护 主要内容 一、接地的基本概念 二、IT系统 三、TT系统 四、TN系统 五、保护导体 六、接地装置 1 第一节 保护接地（IT系统） 接地的基本概念 接地就是将设备的某一部位经接地装置与大地紧密 连 接起来。 （1）接地分类 正常接地 工作接地：如变压器或发电机中性点的接地。 安全接地：如防止触电的保护接地、防雷接地、 防静电接地、屏蔽接地等。 故障接地：意外接地 2 第一节 保护接地（IT系统） （2）接地电流和接地短路电流 接地电流 凡从接地点流入地下的电流即属于接地电流。 接地短路电流 系统一相接地可能导致系统发生短路的接地电流。 低压：如0.23/0.4kV 系统中的单相接地短路电流。 高压：小接地短路电流系统、大接地短路电流系统 分界：500A 3 第一节 保护接地（IT系统） （3）流散电阻和接地电阻 流散电流： 从接地点流入地下的电流。 流散电阻： 流散电流在土壤中遇到的全部电阻。 接地电阻 流散电阻接地线电阻（一般忽略）。 4 第一节 保护接地（IT系统） （4）对地电压和对地电压曲线 5 第一节 保护接地（IT系统） （5）接触电动势和接触电压 （6）跨步电动势和跨步电压 6 第一节 保护接地（IT系统） 系统接地的型号说明 以拉丁文字作代号，其意义如下： 第一个字母表示电源端与地的关系 第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系 T电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上 独立于电源端的接地点； N电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连 接。 “”后的字母用来表示中性导体与保护导体的组合情况 7 第一节 保护接地（IT系统） 不接地系统安全性分析 中性点、中性线；零点、零线；火线 8 第一节 保护接地（IT系统） 不接地系统安全性分析 三相四线制：负载完全对称 9 第一节 保护接地（IT系统） 三相四线制不接地电网 绝缘阻抗各相对地绝缘电阻和导线对地分布电容并联 10 第一节 保护接地（IT系统） 电网故障运行触电危险性分析 等值电路中Z1=Z2=Z3=Z ，则总阻抗Z/3 ，电压即相电压U。 则人体承受的电压和流过人体的电流分别为： 11 第一节 保护接地（IT系统） 对地绝缘电阻较低，对地分布电容很小的情况 绝缘阻抗中的容抗比电阻大得多，可以不考虑电容。 对地分布电容较大，对地绝缘电阻很高的情况 绝缘阻抗中的电阻比容抗大得多，可以不考虑电阻。 12 第一节 保护接地（IT系统） 4. IT 系统安全原理 由于接地电阻RE和人体电阻Rr并联，且RERr，则对地电压为 ： 又因为RE |Z|，所示设备对地电压大大降低。只要适当控制RE的大小。 即可以限制漏电设备对地电压在安全范围以内。 13 第一节 保护接地（IT系统） IT系统示意 图 14 第一节 保护接地（IT系统） 保护接地的应用范围 各种不接地配电网 凡由于绝缘损坏或其他原因而可能呈现危险电压的金 属 部分，除另有规定外，均应接地。 电气设备的某些金属部分，可不接地。 15 第一节 保护接地（IT系统） 接地电阻的确定 确定原则 限制漏电设备外壳对地电压在安全限值 UL 以内， 即 漏 电设备对地电压 UE=IEREUL 。 低压设备接地电阻直接限制保护接地电阻 在 380V 不接地低压系统中，保护接地电阻 RE 4 配电变压器或发电机容量不超过 100 kVA 时，RE 10 16 第一节 保护接地（IT系统） 高压设备接地电阻通过限制对地电压，间接限制 保护接地电阻 小接地短路电流系统:RE 10 高压设备与低压设备共用接地装置，对地电压 120V 高压设备单独装设接地装置，对地电压 250V RE 大接地短路电流系统速断保护装置切除接地故障 RE RE 当接地短路电流 IE4000A 时， RE 0.5 17 第一节 保护接地（IT系统） 发电厂和区域变电站的接地电阻限制接触电压和 跨步电压 考虑土壤电阻，一只脚的接地电阻可按3 。 小接地短路电流系统接触电压和跨步电压50V 接触电动势：两脚并联，接地电阻为3/2 ； 跨步电动势：两脚串联，接地电阻为6 。 若人体电阻按1500计，则脚下接触、跨步电压降分别为： Ucp=50V/15003/2 0.05 Uws=50V/15006 =0.2 接触电动势：Ec=50V+0.05 跨步电动势：Ew=50V+0.2 18 第一节 保护接地（IT系统） 发电厂和区域变电站的接地电阻限制接触电压和 跨步电压 大接地短路电流系统以心室颤动电流为准 I165/ 若人体电阻按1500计，则人体接触、跨步电压降分别为： 接触电压： 跨步电压： 考虑脚下的土壤电阻，接触、跨步电动势分别为： 接触电动势： 跨步电动势： 19 第一节 保护接地（IT系统） 架空线路和电缆线路的接地电阻（自学 ） 20 第一节 保护接地（IT系统） 绝缘监视 低压配电网的绝缘监视三只规格相同的高内阻电压表 三只电压表读数均为相电压，当一相接地时，该相电压 表读数急剧降低，另两相则显著升高。 一相或两相对地绝缘显著恶化时，三只电压表也会给出 不同的读数，引起注意。 21 第一节 保护接地（IT系统） 绝缘监视 高压配电网的绝缘监视监视仪表 ( 器 ) 通过电压互感 器同配电网连接 22 第一节 保护接地（IT系统） 绝缘监视 绝缘阻抗的测量无源测量、有源测量 无源测量装置的基本线路 有源测量装置的基本线路 23 第一节 保护接地（IT系统） 过电压的防护 为了减轻过电压的危险，在不接地低压配电网中，把 低 压配电网的中性点或者一相经击穿保险器接地。 过电压保护及监视 24 第二节 TT系统 1. 两个缺陷 25 第二节 TT系统 2. 保护措施 3. 应用要求 4. 应用范围 26 第三节 TN系统 1. 定义 TN系统就是配电网低压中性点直接接地，电 气设备接零的保护接零系统。 2. 原理 当某相带电部分碰连设备外壳 ( 即外露导 电部分 ) 时，通过设备外壳形成该相对零线的单相短 路，短路电流 ISS能促使线路上的短路保护元件迅速 动作，从而把故障部分设备断开电源，消除电击危险 。 27 第三节 TN系统 3.TN 系统速断的要求单相短路电流足够大 = 要求：相零线回路阻抗Z不能太大，以保证发生漏电时有足够的单相 短路电流，迫使线路上的保护元件迅速动作。就电流对人体的作用 而言，电流通过人体的持续时间越长，致命的危险性越大，引起心室 颤动所需要的电流越小。因此，确定速断保护的动作时间应当同时考 虑可能的接触电压。应符合表31和图310。 28 第三节 TN系统 4. TN 系统限压的要求 由接零等值电路可以求出保护装置动作前漏电设备对地电压为 ： 简化为： 29 第三节 TN系统 如令 m=，则则上式可简简化为为： 如导体材质相同，则 m = 相线截面/保护线截面。 对于电缆和绝缘导线 ,m13。 由于地面对地电压曲线分布规律随接地体特征及其施工方式而 异，发生触电的位置受工艺过程等因素的影响，最大接触电压 可能难以确定。 国家标准以额定电压为依据规定 : 对于相线对地电压 220V的TN 系统，手持式电气设备和移动 式电气设备末端线路或插座回路的短路保护元件应保证相、零 线短路持续时间不超过 0.4s；配电线路或固定式电气设备的 末端线路应保证短路持续时间不超过 5s。如配电箱引出的线 路中，除固定设备的线路外，还有手持式、移动式设备或插座 线路，短路持续时间也不应超过 0.4s。 为实现保护接零要求，可以采用一般过电流保护装置或剩余电 流保护装置（漏电保护）。 30 第三节 TN系统 5. TN系统分类：TNS、TNCS，TNC 31 第三节 TN系统 6. 保护接零的应用范围 总则: 用于中性点直接接地的 220/380V 三相四线配电网 。在这种配电网中，接地保护方式(TT系统)难以保证安全, 不能轻易采用。在这种系统中，凡因绝缘损坏而可现危险 对地电压的金属部分均应接零。要求接零和不要求接零的 设备和部位与保护接地的要求大致相同。 TN-S 系统:宜用于独立附设变电站的车间。 TN-C-S 系统 :宜用于厂内设有总变电站，厂内低压配电的 场所及民用楼房。 TN-C 系统 安全性要求逐渐降低。 32 第三节 TN系统 7. TN系统混搭TT系统的安全隐患 UE=URE/（RNRE） UN=UUE=URN/（RNRE） 除非接地的设备或区段装有快速切断故障的保护装置,否则，不 得在TN系统中混用 TT 方式。 改进将接地设备的外露金属部分再同保护零线连接起来,构 成TN 系统。 33 第三节 TN系统 8. 重复接地 定义：零线上除工作接地以外的其他点的再次接地。 作用：减轻零线断线的危险性、降低漏电设备对地电压、缩 短故障时间、改善防雷性能等。 a. 无重复接地b. 有重复接地 34 第三节 TN系统 （1）减轻零线断开或接触不良的电击危险 a. 无重复接地b. 有重复接地 35 第三节 TN系统 其中，零线断开,三相负载不平衡的情况 a. 无重复接地b. 有重复接地 在零线断线情况下，重复接地一般只能减轻零线断线时触电的危险， 而不能完全消除触电的危险。根据规定，由负荷不平衡引起的中性线（零 线）电流一般不得超过变压器额定电流的 25% 。 36 第三节 TN系统 （2）降低漏电设备的对地电压 （a）没有装设重复接地的情况： ZL和ZPE串联，该设备对地电压为： （kc=1 ） 结论1：零线阻抗ZPE越大，设备对地电压UE也越高，且通常 高于安全电压。一般情况下，零线导电能力不应低于相线导电 能力的50，即相当于零线阻抗不应高于相线阻抗的2倍。 结论2：单纯接零还是有触电危险的。 解决措施：通常把建筑用金属结构、生产用金属装备同保护 零线连接起来，实现等电位联结。 37 第三节 TN系统 （b）装设重复接地后： 由于有了Rs，零线对地电压重新分布，即： 漏电设备对地电压： 中性点对地电压： 结论：漏电设备对地电压降低，而中性点对地电压升高。迅速 切 断电源是保护接零的基本保护方式 。 38 第三节 TN系统 （3）缩短漏电故障持续时间 重复接地和工作接地构成零线的并联分支，所以当发生 短路时能增大单相短路电流，而且线路越长，效果越显著，这 就加速了线路保护装置的动作，缩短了漏电故障持续时间。 （4）改善架空线路的防雷性能。 架空线路零线上的重复接地对雷电流有分流作用，有利 于限制雷电过电压。 39 第三节 TN系统 9. 重复接地的要求 重复接地可以从零线上直接接地，也可以从接零设备外壳接地。 户外架空线路宜采用集中重复接地。 以金属外皮作为零线的低压电缆，也要求重复接地。 线路上的重复接地宜采用集中埋设的接地体，车间内宜采用环形 重复接地或网络重复接地。零线与接地装置至少有两点连接，除 进线处的一点外，其对角线最远点也应连接，而且车间周围过长 ，超过 400m 者， 每 200m 应有一点连接。 一个配电系统可敷设多处重复接地，并尽量均匀分布，以等化各 点电位。 每一重复接地的接地电阻不得超过 10；在变压器低压工作接地 的接地电阻允许不超过 10 的场合，每一重复接地的接地电阻 允许不超过30，但不得少于三处。 40 第三节 TN系统 10. 速断保护元件（接零系统） （1）分类 短路保护元件 熔断器 低压断路器的电磁式过电流脱扣器 剩余电流保护 ( 漏电保护 ) 元件 （2）作用 保护设备和线路 防止间接接触电击 （3）要求 动作时间：必须满足本章第二节的要求。 动作电流：原则上动作电流越小越好 ，但需满足前提条件 ：不致错误切断线路、不影响正常工作；应能躲过线路上的最大 冲击电流而不动作；要求其瞬时 ( 或短延时 ) 动作过电流脱扣器 的整定电流大于线路上的峰值电流。且满足标准 (GB50054-95) 规定。 41 第三节 TN系统 中性线是否设保护装置:原则是看中性线能否被相线上的保护元 件保护。 不必考虑中性线的过电流保护的情况 中性线导电能力 相线导电能力 中性线导电能力 35SL/2 46 4. 等电位联结 定义：指保护导体与建筑物的金属结构、生产用的金属装备以 及 允许用作保护线的金属管道等不带电导体之间的联结 ( 包括 IT 系统 和 TT 系统中各用电设备金属外壳之间的联结 )。 1接地体；2接地线；3保护导体端子排（总 等电位连接端子板或接地母排）；4保护导体（保护干线）；5主等 电位联结导体；6装置外露导电部分；7局部（辅助）等电位联结导 体；8自然保护导体（水管等）；9装置以外的接零导体。 第四节 保护导体 47 等电位联结线的截面要求 类类 别别 总总等电电位联结线联结线局部等电电位 联结线联结线 辅辅助等电电位联结线联结线 一 般 值值 不小于0.5进线进线 PE(PEN)线线截面 不小于 0.5PE线线截 面 两电电气设备设备 外露 导电导电 部分间间 0.5较较小PE线线 截面 电电气设备设备 与装置 外可导电导电 部分间间 0.5PE线线截面 最 小 值值 6 mm2铜线铜线有机械保护时护时2.5mm2铜线铜线 或16 mm2铝铝 线线 16 mm2铝线铝线 *无机械保护时护时4mm2铜线铜线 50 mm2铁导铁导 体16 mm2铁线铁线 最 大 值值 25 mm2铜线铜线 或相同电导值电导值 的 导线导线 * 第四节 保护导体 48 等电位联结的材料要求 1. -连接线和连接端子板宜采用铜质材料； -不允许采用无机械保护的铝线； -采用铝线时，应注意保证铝线连接处的持久导通性； -端子板的截面应满足机械强度要求，并不得小于所接联结线截 面。 等电位联结的作用 （1）降低等电位联结影响区域内可能的接触电压； （2）降低等电位联结影响区域外侵入的危险电压； （3）实现等电位环境。 第四节 保护导体 49 5. 保护导体的安装 户外架空线路：架设保护零线。截面由机械强度和导电能力决定 。 户内架空：选用自然保护导体，如车间金属结构、起重机轨道。 。自然保护导体与相线间距6m。否则，宜采用与相线相同材 质的导体作保护零线。 埋地电缆：-专用保护芯线金属外皮保护零线。 -两条电缆的金属外皮（保护零线）沿线铺设扁钢 20mm4mm（辅助保护零线） -1条电缆的金属外皮沿线铺设扁钢20mm4mm保 护 零线 穿管线路：可用钢管作为保护零线。 6.相零线回路检测 主要包括保护零线完好性、连续性检查和相零线回路阻抗 测量(目的是检验接零系统是否符合规定的速断要求)。 相零线回路阻抗2种检测方法：停电测量法&不停电测量法。 零线连续性测试：采用低压试灯法。 第四节 保护导体 50 第五节 接地装置 定义：接地装置是接地体( 极 )和接地线的总称。 一、自然接地体和人工接地体 1.自然接地体 优越性：节省钢材和施工费用，降低接地电阻和等化地面及设备 间的电位。 选用要点： 优先利用自然接地体。 当自然接地体的接地电阻符合要求时，可不敷设人工接地体 (发电厂和变电所除外)。 应考虑到自然接地体拆装或检修时，接地体被断开，断口处 出现的电位差及接地电阻发生变化的可能性。 自然接地体至少应有两根导体在不同地点与接地网相连(线 路 杆塔除外)。 利用自来水管及电缆的铅、铝包皮作接地体时，必须取得主 管部门同意，以便互相配合施工和检修。 51 第五节 接地装置 2.人工接地体 一般设置方式 宜采用垂直接地体，多岩石地区可采用水平接地体。垂直 埋 设的接地体可采用直径为4050mm的钢管或 40mm40mm4mm 至50mm50mm5mm的角钢。垂直接地体可以 成排布置，也可以作环形布置。 水平埋设的可采用4Omm4mm的扁钢或直径为