4第四章 防触电技术1.ppt

第四章防触电技术 刘钦波 2020 2 12 2 第一节直接接触电的防护技术 2020 2 12 3 1 概念安全电压是指人体较长时间接触而不致发生触电危险的电压 安全电压额定值为 42V 36V 24V 12V 6V 空载上限值为 50V 43V 29V 15V 8V 一 安全电压 2 安全电压对供电电源的要求1 安全电压的特定电源是指单独自成回路的供电系统 该系统与其他电气回路包括零线和地线 不应有任何联系 2020 2 12 4 2020 2 12 5 2 使用变压器做电源时 其输入电路和输出电路要严格实行电气上的隔离 二次回路不允许接地 为防止高压窜入低压 变压器的铁芯 或隔离层 应牢固接地或接零 不允许用自藕变压器做安全电压电源 3 安全电压的选用在安全电压的额定值中 42V和36V可在一般和较干燥环境中使用 而24V以下是在较恶劣环境中允许使用的电压等级 如金属容器内 过道内 铁平台上 隧道内 矿井内 潮湿环境等 本标准不适用于水下等特殊场所 也不适用于带电部分能伸入人体的医疗设备 2020 2 12 6 绝缘防护和屏护不仅是电器设备能正常运行的基本条件 而且是防止直接接触触电的技术措施之一 1 绝缘防护 1 绝缘防护的作用所谓绝缘防护 是指用绝缘材料将导体包裹起来 使带电体与带电体之间 或带电体与其他导体之间实现电气上的隔离 使电流沿着导体按规定的路径流动 确保电气设备和线路正常工作 防止人体触及带电体发生触电事故 二 绝缘防护 2020 2 12 7 2 绝缘损坏的原因导致设备绝缘损坏的原因是多方面的 如设备缺陷 机械损伤 热击穿和电击穿等 1 设备缺陷 主要是设备的制造质量低劣 使用质量低劣或不合格的绝缘材料 使得设备存在先天性的绝缘缺陷和事故隐患 2 机械损伤 设备在运输 安装调试 使用和维修过程中受到机械方面的损伤 3 热击穿 是指绝缘物在外加电压的作用下 由于流过泄漏电流引起温度过分升高所导致的击穿 下表为常用的绝缘材料的耐热等级和工作极限温度 2020 2 12 8 绝缘材料的耐热等级和极限工作温度 2020 2 12 9 1 什么叫屏护 屏护是采用屏护装置控制不安全因素 即采用遮拦 护罩 护盖 遮拦 保护网 围墙等将带电体与外界隔离开来 身处安全距离以外的电气工作人员 虽然可以避免触电 但由于人们难于直观地看出设备是否带电及电压的高低 有时注意力分散 工作人员仍有可能偶然触及或过分接近带电体 采用屏护措施将带电体隔离开来 可以有效地防止直接接触触电 三 屏护 2020 2 12 10 2 屏护的作用 1 防止工作人员意外地接触或过分接近带电体 2 作为检修部位与带电体的距离小于安全距离时的隔离措施 3 保护电气设备不受机械损伤 2020 2 12 11 3 屏护的规格 1 遮拦 遮拦用于室内高压配电装置 用网孔尺寸为40mm 40mm或20mm 20mm的金属网制成 遮拦的高度应不低于1 70m 底部距地面的距离不小于0 1m 10KV及以下落地式变压器台的四周必须装遮拦 遮拦与变压器外壳的最小距离不应小于0 8m 金属遮拦必须妥善接地并加锁 2 保护网 保护网有铁丝网和铁板网 当明装裸导线或母线跨越通道时 若对地的距离不足2 5m 应在其下方装设保护网 3 栅栏 栅栏用于室外配电装置时 其高度不应低于1 2m 栅条间距和到地面的距离不应小于0 2m 金属制作的栅栏应妥善接地 4 围墙 室外落地安装的变配电设施应有完好的围墙 围墙的实体部分的高度不应低于2 5m 2020 2 12 12 1 安全距离的意义安全距离指的是 为了防止人体触及或接近带电体 防止车辆或其他物体碰撞或接近带电体等造成的危险 在其间所需保持的一定空间距离 四 安全距离 2 安全距离的规定安全间距的大小主要取决于电压的高低 设备运行状况和安装的方式 并在安全规程中做出明确规定 2020 2 12 13 五 漏电保护器 漏电保护器是一种当人体发生单相触电或线路漏电时能自动地切断电源的装置 它既能够起到防止直接接触触电的作用 又能够起到防止间接接触触电的作用 目前广泛的应用在一些临时用电场所 建筑工地和日常生活用电中 对防止触电事故发生 保障人身安全起到了积极的作用 2020 2 12 14 根据漏电保护器的工作原理 漏电保护器可分为电压型 电流型和脉冲型三种 目前应用最广泛的漏电保护器是电流型漏电保护器 2020 2 12 15 使用漏电保护器的有关规定 1 触电 防火要求较高的场所 新建和扩建工程使用的低压电气设备 插座等均应安装漏电保护器 2 对新制造的低压配电箱 动力箱 操作台 机床 起重机械和各种传动机械等机电设备的动力箱 在考虑设备的过载 短路 失压 断相等保护的同时必须考虑漏电保护 用户在使用上述设备时 应优先采用具有漏电保护的电气设备 3 建筑施工场所 临时用电线路的用电设备 必须安装漏电保护器 2020 2 12 16 4 手持式电动工具 除 类外 移动式生活日用电器 除 类外 其他移动式机电设备以及触电危险性大的用电设备 必须安装漏电保护器 5 在潮湿 高温 金属占有系数大场所 如锅炉房 食堂 浴室等场所 必须安装漏电保护器 6 应采用安全电压的场所 不得用漏电保护器代替 如果使用安全电压确有困难 须经公司管理部门批准 方可用漏电保护器作为补充保护 7 额定漏电动作电流不超过30mA的漏电保护器 在其他保护措施失效时 可作为直接接触触电的补充保护 但不能作为唯一的直接接触触电保护 2020 2 12 17 第二节间接接触电击的防护 2020 2 12 18 间接防护就是解决这一问题的归纳2种 保护地和保接零 保护地和保接零 根据配电系统接地方式的的不同 国际上把低压配电系统分为IT TT TN三种形式 TN又分TN C TN S TN C S三种 间接接触电击触电 就是设备在正常情况下是不带电的 但由于绝缘损坏 设备外壳就可能意外带电间接接触电击在触电死亡事故中约占1 2 2020 2 12 19 2 两个作用 其一可以降低人在可触及的导电部分的电压 基本上降低到远小于特低电压限值 以减少电击危险 其二是可以使电力系统或电气设备能稳定工作 一 保护接地的应用范围和作用 1 范围 接地应用很广泛 接地是一种防止间接接触所导致的触电的安全技术措施 不论是交流或直流 高压电或低压电 也不论在一般环境还是特殊环境采用接地措施能确保电气设备正常运行和人身安全 2020 2 12 20 绝缘阻抗 IT系统原理 保护接地的原理就是给人体并联一个很小电阻 以保证发生故障时 减小流过人体的电流和承受的电压很小 1 IT系统原理 原理分析 当一相绕组因绝缘损坏而碰壳 一旦人体触及没有接地的电气设备外壳 漏电就可以经过人体与电网对地绝缘阻抗形成回路就可以把漏电设备的对地电压控制在安全范围之内 而且接地电流被接地保护电阻分流 流过人体RP的电流很小 保证了操作人员的人身安全 IT系统 就是电源系统的带电部分不接地或通过阻抗接地 电气设备的外露导体部分接地的系统 第一个大写 I 表示配电网不接地或经高阻抗接地 第二个大写 T 表示电气设备金属外壳接地 二 保护接地工作原理 2020 2 12 21 缺点 由于RN及RE在4欧姆左右 故障电流只有27 5A 110V 220v计算 一般短路保护装置不起作用 因此 必须与其他快速切除接地故障系统同时使用 确保速断时间不超过5s 应用范围 主要用于低压共用用户 即用于未装备配电变压器 从外面引进低压电源的小型用户 TT系统 2 TT系统原理 TT系统 设备外壳及配电网均直接接地 原理 当一项漏电 则电流经RN及RE构成回路 流经人体电流较小 保险丝 2020 2 12 22 2 TT系统的保护接地在这种系统中 保护接地的接地电阻值与触及漏电设备外露可导电部分的人体电阻形成并联回路 若电气设备外壳带电 不能使熔断器或断路器动作 虽由于分流作用 使得通过人体的电流仅为故障电流的一部分 但这时用电设备的对地电压近似为110V 如人体电阻以1000 计算时 则流过人体的电流为110mA 无疑仍将危及人体安全 为了确保人体安全 应确保对地短路电流足够大 保证上述保护电器能迅速 可靠地动作 这就要求用电设备的接地电阻要很小 但在一些土壤情况较差的地区是很难做到的 并且实施费用也将大大增加 所以TT系统有一定的局限性和不完善性 三 保护接地装置的特点和存在的问题 1 IT系统的保护接地在中性点不接地电网中 接地电流的大小取决于电网电压的高低范围的大小以及敷设方式等诸多因素 一般情况下 由于线路对地绝缘等效阻抗Z很大 这样便使单相接地电流很小 不足以使开关跳闸 因此不接地电网才有条件采用保护接地 使漏电设备对地电压变得很小 对人或设备不构成危害 2020 2 12 23 目前 我国地面上低压配电网绝大多数都采用中性点直接接地的三相四线配电网 在这种配电网中 TN系统是应用最多的配电及防护方式 形成回路 促使短路保护元件迅速动作 切断漏电故障设备 四 保护接零 TN系统 的应用范围和作用 2020 2 12 24 1 TN S系统保护原理当设备的绝缘击穿 如L1相绝缘击穿 形成电源的单相短路 TN S系统示意 L1 L2 L3 N PE 在该系统中 S一表示系统中有专用保护线 PE线 保护零线与工作零线完全分开 在爆炸危险性较大或安全要求较高的场所应采用该系统 2020 2 12 25 2 TN C系统TN C系统是干线部分保护零线与工作零线完全共用 1 保护原理 系统中的用电设备绝缘击穿后 形成单相短路 所以 该系统的保护原理与TN S相同 TN C系统示意 L1 L2 L3 PEN 在该系统中 C 表示工作零线与保护零线完全共用 一般用于安全条件较好或无爆炸危险的场所 2020 2 12 26 3 TN C S系统在该系统中C S 表示保护零线和工作零线部分共用 TN C S系统的示意 L2 L3 PE 该系统适合于厂区没有变电站 三相四线制电源进车间或进民用楼房的供电方式 N L1 2020 2 12 27 中性点直接接地的电网中 采用保护接零时 必须满足以下条件 1 任何时候都应保证工作零线和保护零线的畅通 2 中性点直接可靠接地 工作接地电阻应不大于4 3 工作零线 保护零线应靠重复接地 重复接地的接地电阻应不大于10 重复接地的次数应不小于3次 4 保护零线和工作零线 单相用电设备除外 不得装设熔断器 断路器 5 在相线截面大于25m 时 三相四线或五线供电线路的工作零线和保护零线的截面不得小于相应线路截面的1 2 并必须具有足够的机械强度和热稳定性 6 为了保证漏电时能产生足够大的单相短路电流 使保护装置动作 线路阻抗不宜太大 因此 要求单相短路电流不得小于线路熔断器熔体额定电流的4倍 或者不得小于线路中低压断路器瞬时或短延时动作电流的1 5倍 7 保护接零系统中 不允许有些电气设备采用保护接地 五 保护接零 TN系统 的应用条件 2020 2 12 28 保护接零和保护接地比较 2020 2 12 29 1 减轻零线断开或接触不良时导致电击的危险性 因为PE线和PEN线断开或接触不良的可能性是不能排出的 六 重复接地的作用 a 断线后有设备漏电 2020 2 12 30 L1 L2 L3 PEN P1 1000WU1 127V P2 2000WU2 253V U 0 导致设备不能正常工作和设备烧毁 PEN b 断线后无设备漏电 但三相负荷不平衡 导致0点 漂移 在三相四线制中 要求单相设备在每一项上要尽量均匀的分布负荷 只要负荷分布偏差不超过25 零线完好 就可以保证零线电压偏移在安全范围内 2020 2 12 31 c 断线后无设备漏电 但工作零线被切断 L1 L2 L3 PEN U 0 2020 2 12 32 c 断线后无设备漏电 但工作零线被切断 L1 L2 L3 PEN 重复接地 2020 2 12 33 TT系统 保险丝 2 降低漏电设备对地电压 同一般接地一样有降低故障对地电压的作用 3 缩短漏电故障持续时间 因重复接地和工作接地构成回路 4 改善架空线路的防雷性能 因重复接地有分流作用 能限制雷电过电压 2020 2 12 34 1 任何时候都应保证工作零线和保护零线的畅通 2 中性点直接可靠接地 工作接地电阻应不大于4 3 工作零线 保护零线应靠重复接地 重复接地的接地电阻应不大于10 重复接地的次数应不小于3次 4 保护零线和工作零线 单相用电设备除外 不得装设熔断器 断路器 5 在相线截面大于25m 时 三相四线或五线供电线路的工作零线和保护零线的截面不得小于相应线路截面的1 2 并必须具有足够的机械强度和热稳定性 6 为了保证漏电时能产生足够大的单相短路电流 使保护装置动作 线路阻抗不宜太大 因此 要求单相短路电流不得小于线路熔断器熔体额定电流的4倍 或者不得小于线路中低压断路器瞬时或短延时动作电流的1 5倍 保护接零系统中 不允许有些电气设备采用保护接地 七 保护接零 TN系统 的重复接地条件 2020 2 12 35 1 电缆或架空线路引入车间或大型建筑物处 配电线路的最远端 干线和分终端及其沿线及每隔1Km处 应重复接地 2 线路上的重复接地宜采用集中埋设的接地体 车间的接地体应采用环形重复接地 并且零线与接地装置至少有两处连接 进线点一处 对处最远点一处 当周长超过400m时 应每200m 有一处接地 3 重复接地的接地电阻值一般不得大于10 如在电力变压器低压侧工作接地的接地电阻值不大于10 的条件下 每一重复接地的接地电阻值不得大于30 且不得少于3处 八 保护接零 TN系统 的重复接地要求 2020 2 12 36 1 低压线路三相四线制中的工作零线只有在三相负荷电流平衡时 才没有电流通过 且这时对地电压为零 系统处于安全状态 但是在工程中 这一点是难以做到的 因为低压系统中的单相负载很多 特别是民用部分 实际使用时的各项负载率是永远不会相等的 系统越不平衡 工作零线的危险性越大 在这种情况下 如有人触及零线的某一点 即便采用了重复接地 也会承受危险低压 其值为不平衡电流乘以零线阻抗的电压而导致触电 另外 由于中性线与保护线共用 不但要通过单相负载的工作电流 三相不平衡电流以及短路电流 还要承受意外事故的冲击电流 这样大大地加大了工作零线的负担 同时增加了断线的可能性 断线后负载侧的中性线电压很高 可达到相电压 造成危险电压 工程中常发生相线 零线接反或者错接现象 也会造成严重后果 因此 三相四线制供电系统实际上不安全 2 鉴于上述的原因 380 220V供电系统应使用三相五线制 即三根相线 一根工作零线 一根保护零线 这样工作零线只通过单相负载的工作电流和三相不平衡电流 保护零线只作为保护接零作用 并通过短路电流 这样既改善和提高了三相四线低压电网的安全用电程度 又消除了不安全因素 三相五线制大大加强了供电的安全性和可靠性 是应积极推广的 但是目前推广力度不大 电气工作者要注意这点 3 三相五线制中要求 工作零线和保护零线均由中性点引出 中性点直接接地 工作接地电阻应不大于4 工作零线和保护零线均重复接地 重复接地电阻应不大于10 同时要注意 当采用了三相四线制的漏电保护装置时 工作零线穿入零序电流互感器后 工作零线不得再重复接地 否则要误动作 九 低压系统三相五线制 2020 2 12 37 1 新建民用建筑低压配电系统采用三相五线制 工业用电系统应采用三相五线制 尤其是作业人员较多 手持电动工具使用频繁的场所以及环境较差的施工现场必须采用三相五线制 十 新建工程采用三相五线制 2 低压配电系统应分级安装 电流动作型 漏电保护装置 每个用户的进线端必须装设漏电保护开关 插座应选用漏电保护装置的 配电支干线应装设短路和过负荷保护装置 用户支线可用断路器 熔断器或漏电开关保护短路或过载 室内用电设备应用漏电型的三相四极或单相三极插座 其中保护接地极应接到保护零线上 有条件的应将进户后或分户的照明支路 单相设备支路 三相设备支路严格分开 禁止三相四线上的混用混接 3 系统的工作零线和保护零线均不得装设开关或熔断器 但单相设备宜设单极开关并装设熔断器 或使用单极断路器 4 系统的工作零线和保护零线均应重复接地 2020 2 12 38 十一 改建工程采用三相五线制 1 将电源进户处的工作零线重复接地 用穿线钢管将其引人配电箱柜内与接地端子可靠连接 2 采用非金属管的应用铜导线或镀锌圆钢将接地点引人配电箱柜 从箱柜开始将工作零线和保护零线严格分开 3 采用金属管配线的可用金属管作为保护零线 将所有电气设备的金属外壳与钢管可靠连接 4 采用非金属管配线的可将导线抽出 然后再加一根导线重新穿入管内 将所有用电器具的金属外壳与新穿入的保护线连接 5 保护线应与接地点可靠连接 插座一律采用三相四极或单相三极 并必须接对保护线 6 当重新穿线有困难时 则一般是将绝缘铝线换成绝缘铜线 这样每根导线的截面可降低一个规格而便于穿线 当管径不允许时 应用线槽明设的方法在原有工程上实施三相五线制 2020 2 12 39 7 系统的工作零线和保护零线上不得装设开关或熔断器 如已采用的 则可将工作零线上的熔丝用所控回路导线截面相同的裸导线代替 8 同一建筑物内或同一配电线路中 均采用保护接零 凡原采用保护接地的 须将原地线拆除 并将设备元件的接地端子接在保护零线上 9 保护地线的连接必须可靠正确 任何情况下工作零线和保护地线不得混用乱接 2020 2 12 40 十二 保护零线与保护接地不可混用 当接地设备M2因绝缘损坏而发生漏电短路时 接地短路电流通过R2和R1形成回路 电流不会太大 线路也不会掉闸 故障可较长时间存在 这时该设备外壳带电 具有发生触电的危险 这时工作零线的电压将会升高到110V 从而会导致所有接零电气设备的外壳均有110V的电压 这是非常危险的 是绝对不允许的 如果把接地设备的外壳与零线或保护零线连接起来 系统就安全了 这样原来设备的接地等于保护接零的重复接地 这是很合理很安全的 因此 在同一个供电系统中 不允许有的设备接零 有的设备接地而不接零 因为这是危险的 必须核查系统电气设备的接地 接零情况 使之统一 L1 L2 L3 PEN R1 R2 2020 2 12 41 1 自然接地体 十三 接地和接零保护装置安装规范 1 埋设在地下的金属管道 供暖及输送可燃或有爆炸物质的管道除外 2 金属井管 3 与大地有可靠接触的建筑物的金属结构 4 埋地构筑物的金属管 桩 1 利用自然接地并向外引接接地装置时 应不少于两根导体在不同地点连接接地干线 2 直流电气回路中 不得利用自然接地体接地 直流电气回路中专用的中性线 接地体和接地引线不得与自然接地体相连接 3 自然接地体的接地电阻符合要求时 一般不再设人工接地体 但发电厂和变电所及爆炸危险场所除外 自然接地体在运行时连接不可靠或接地电阻值较大而不能满足要求时 必须采用人工接地体 4 利用自然 人工两种接地体时 需设置自然接地体与人工接地体分开的接地电阻测量点 利用自然接地体时 可节约钢材和人工费用 又可获得较低接地电阻 安装时应按照规程的要求和保证接地装置的可靠性 并且应注意一下几点 2020 2 12 42 2 人工接地体 1 人工接地体一般为垂直敷设 通常用直径40 50mm壁厚至少3 5mm的镀锌钢管或40mm 40mm 4mm 50mm 50mm 5mm的镀锌角钢或直径25 30mm的镀锌圆钢 长度一般为2500 3000mm 垂直打入深约0 8m的沟内 其根数的多少及排列布置方式由接地电阻值决定 常用的接地体垂直排列布置方式见图 人工接地装置工频接地电阻的估算值见表 2 在多岩石且不易垂直布置的地区 接地体可水平敷设 一般采用40mm 4mm 50mm 5mm的镀锌扁钢或直径为16 20mm的镀锌圆钢 埋设在深0 8m的沟内 其布置排列图形及长度则由接地电阻值决定 2500 100 800 2020 2 12 43 3 自然接地体规格 1 为了满足接地电流的流过 钢接地体的最小规格见表 电力线路杆塔接地引出线的截面不应小于50m 并应镀锌 敷设在腐蚀性较大的场所或土壤中的接地装置 应加大截面并镀锌 为了减小相邻接地体的屏蔽作用 垂直接地体的间距不宜小于其长度的2倍 水平接地体的相互间距一般不小于5m 3 工业车间或其他场所当电气设备较多时 须设置接地干线 接地干线一般为沿室内四周墙壁明设 距地0 25 0 3m与墙有10 15mm距离 材料一般为15mm 4mm 40mm 4mm的镀锌扁钢 安装接地干线时应用专用卡子 2 接地引线应尽量利用自然导体以节约钢材 如建筑物或构筑物的钢结构梁 柱 架 钢筋混凝土结构内部的主钢筋 连接时必须双面搭接焊 生产用的金属结构中的起重机轨道 配电装置的外壳 走廊 平台 电梯竖开 配线用的金属构架 铅铝外皮等 但是 这些装置的相互连接必须可靠紧密 不得出现松动 假焊或虚焊以及漏焊等现象 电缆的铅铝外皮只适合电缆自身的接地引线 而不应做公共的接地线 利用金属管道 易燃易爆介质除外 作接地线 必须在接头 法兰处焊接跨接线紧密可靠 检修后必须重新焊好 否则 不能作为接地引线 4 人工接地的材料一般为镀锌扁钢30mm 4mm 50mm 5mm或直径8 12mm的镀锌圆钢 沿深0 8m的沟敷设 并与接地体可靠焊接后涂沥青漆 2020 2 12 44 4 接地线和接零线 1 任何时候都必须保证接地线的畅通 不应发生断裂 开焊 假焊现象 2 接地体与接地线的连接 接地线与接地线的连接须为焊接 其中 采用焊接时 搭接长度必须为扁钢宽度的2倍 不少于三面施焊 圆钢为直径的6倍 双面施焊 潮湿或有腐蚀性气体的场所 推荐用螺栓连接 但必须有可靠的防锈及松装置 埋入地下的连接点应在焊接后涂沥青漆防腐 3 钢管作接地线时 钢管连接处必须保证可靠的电气连接 暗设钢管和中性点直接接地的明设钢管 须在管接丝头两端焊跨接线 跨接线一般为直径6 8mm的镀锌圆钢 利用穿设导线的钢管作接地线时 引向电气设备的钢管与设备须有可靠的电气连接 4 危险爆炸场所内的电气设备的外壳须可靠接地 2020 2 12 45 4 接地线和接零线 6 一般接地线为钢制的 移动式电气设备的接地线 三相四线或三相五线照明设备的接地线以及采用钢质线材确有困难的除外 接地线宜采用铜质的 但截面积应符合载流量 短路时切除故障及热稳定的要求 必要时应验算 一般不应小于表的规定 裸铝导线不得直埋于地下作为接地线或接地体 电压电气设备接地线与相线的截面的关系应符合表的规定 5 电气设备与接地线通常用螺栓连接 螺栓连接应有防松螺帽或防松垫片 每台设备应用单独的接地线与干线相连 禁止在一条接地线上串联电气设备 焊机 风机 焊机 风机 2