电气安全工程PPT课件.ppt

1 电气安全工程 1 5 2 第一章电气安全基础第五节电网安全性分析 按照电压等级 高压电网 低压电网 按电流种类 交流电网 直流电网 按相数 三相电网 单相电网 按用途 动力电网 照明电网和专用电网 按运行方式 不接地电网 直接接地电网和经阻抗接地电网 接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障防护能力是不相同的 本节将重点讨论这两种低压电网的安全特征 3 一 接地电网 1 单相触电的危险性如下图所示 电网的中性点直接接地 即电网的低压工作接地 正是由于中性线是通过工作接地与零电位的大地连在一起的 这时中性线可称作零线 工作接地 在电力系统电气装置中 为运行需要所设的接地 也称系统接地 4 一 接地电网 图1 4接地电网中的单相触电 5 一 接地电网 当人体单相触电时 电流经人体 鞋 大地以及电网的工作接地构成回路 人体承受的接触电压和流过人体的电流分别为 Ur Rr U Ro Rd Rr Rs Ir U Ro Rd Rr Rs 式中 U 电网相电压 Ro 工作接地电阻 Rd 人脚下的土壤流散电阻 Rs 鞋的电阻 Rr 人体的电阻 6 一 接地电网 由于Ro Rd远小于Rr和Rs 则 Ur Rr U Rr Rs Ir U Rr Rs Rr有一定的范围 触电的危险性主要决定于Rs的大小 例如 U 220V Rr 2000 Rs 20000 则Ur 20V Ir 10mA 7 一 接地电网 但当人没有穿鞋或鞋的绝缘完全被破坏时 则Ur 220V Ir 110mA 结论 接地电网的单相触电的危险性较大 8 一 接地电网 2 抑制过电压的能力过电压是指一切对电气设备或电气线路绝缘有危害的电压升高 过电压分可为外部过电压和内部过电压 外部过电压主要有雷击过电压 雷电感应过电压 电磁感应过电压和静电感应过电压等 内部过电压主要有操作过电压和变压器高压侵入低压等 9 一 接地电网 下面以变压器高压侵入低压为例来分析接地电网的安全性 若变压器为Y Yo 12接法 高压10kV 低压0 4kV 变压器高压侵入低压及其各相电压矢量图如下图 P57 所示 10 一 接地电网 11 一 接地电网 尽管高压相线对地电压将近为5800V 但当高压侧意外与低压侧发生短路时由于10kV是不接地电网 单相接地电流Iad不超过20 30A 如能控制RN 4 即可限制低压中性点对地电压UN不超过80 120V 由电压矢量图求得各相对地电压 L1相和L2相为269 299伏 L3相为140 100V 12 一 接地电网 结论 由于接地电阻小 一般RN 4 接地电网可大大地抑制过电压 减轻了触电的危险性 同时由于控制了各导体间产生过大的电位差 也减轻了由放电火花所造成的火灾的危险性 但是 该故障还是会影响到电气设备的正常运行 应及时排除 13 一 接地电网 3 系统间的影响有些设备或供电线路系统采用了自然接地体 或者由于两系统的接地装置相距过近 当一个系统发生接地故障 可能另一个系统的中性线意外带电 结论 接地电网系统间存在影响 14 一 接地电网 原因 1 两系统间的接地装置相距过近 接地电流的流散产生影响 2 两系统共用接地装置或两接地装置间存在某些电气联接产生影响 措施 施工中采取适当的间距和隔离措施 外系统的影响是可以控制或消除的 15 一 接地电网 4 一相接地的危险性如下图 P57 所示 接地电网一相故障接地时 接地电流Id经故障接地电阻Rd和工作接地电阻RN构成回路 16 一 接地电网 17 一 接地电网 由电压矢量图可知 各相对地电压都发生了变化 并可用下列计算式表达 18 一 接地电网 只要RN 4 就可以把中性线对地电压Ud限制在50V以下 没有接地的两相对地电压虽有所升高 但一般不会超过250V 因此 在接地电网中 只要保持良好的工作接地 即可抑制各相对地电压过分的波动 19 一 接地电网 结论 1 只要保证工作接地RN 4 中性点对地电压Ud将被抑制 各相对地电压变化不大 触电的危险性增加不多 2 由于故障接地电流Id较大 一相接地故障易被检测出来 便于采用常规保护器件 使故障状态时间缩短 3 虽然触电的危险性增加不大 但由于三相电压的不平衡 也将危及到电气设备的正常运行 应及时排除故障 20 二 不接地电网 单相触电的危险性在不接地电网中 单相触电时流过人体的电流只能通过电网各相对地绝缘阻抗成回路 绝缘阻抗是各相与大地之间的等效阻应抗 可视为绝缘电阻与分布电容的并联 如下图所示 21 二 不接地电网 22 二 不接地电网 设各相对地绝缘阻抗对称 即Z1 Z2 Z3 Z 则运用戴维南定理可以得出如图所示的等值电路 人体承受的电压和流过人体流 23 二 不接地电网 例题 设电网各相对地电压均为220V 各相对地绝缘电阻均可视为无限大 各相对地电容均为0 55 F 人体电阻为2000 试判断单相触电的危险性 Ir 24 二 不接地电网 单相触电的危险性结论 不接地电网单相触电的危险性比接地电网要小 但不接地电网中单相触电也有致命的危险 25 二 不接地电网 2 抑制过电压的能力 26 二 不接地电网 设变压器为10 0 4kV的变压器 采用Y Y 12接法 则低压中性点对地电压UNO升高到将近5800V 由电压矢量图可知 UL1略高于5800V UL2 UL3略低于5800V 这将给低压系统的安全运行造成极大的威胁 27 二 不接地电网 2 抑制过电压的能力结论 不接地电网抑制过电压的能力差 因此 不接地电网中应该有有效的过电压保护措施 28 二 不接地电网 3 系统间的影响不接地电网不会在地下产生有害的杂散电流 外系统的接地故障也不会导致不接地电网的工作导体意外带电 但是 地面上其它电气系统的静电感应或电磁感应 均可能在不接地电网上产生较高的感应过电压 29 二 不接地电网 3 系统间的影响结论 1 不接地电网不会在地下产生有害的杂散电流 2 外系统的接地故障也不会导致不接地电网的工作导体意外带电 3 不接地系统对地面上其它系统可能在不接地电网上产生较高的感应过电压的抑制能力是比较弱的 30 二 不接地电网 4 一相接地的危险性 31 二 不接地电网 不接地电网一相接地时 图 电流只能沿另两相对地绝缘阻抗成回路 并按下式计算 32 二 不接地电网 因为绝缘阻抗Z很大 接地电流Id受到限制而很小 例如 当U 220V Rd 100 绝缘电阻0 5M 分布电容0 6 F时 按