电气安全第2章2.ppt

,2.5.1非导电场所如果在任何情况下，作业场所人员都不可能同时触及到两个及以上带不同电位的导体，这种场所原理上就称为非导电场所。触及：包括有意和无意。原理：不存在通过人体形成电流通道的可能性。常见作法：对地面、墙面实施绝缘。,安全条件1、绝缘电阻：交流500V及以下系统不小于50k。2、场所内不得设置外引PE线。3、场所内可能带不同电位的导体，其空间距离应满足间距防护要求。4、场所内的装置外可导电部分不得在场所外出现电位。,非导电场所示例,通过绝缘、隔离和间距实现非导电场所（1、3）,非导电场所与外界的隔离（4）,2.5.2等电位联接理论分析EquipotentialBondingEB基本思想：通过恰当的电气联接降低电位差，从而降低电击危险。1、原理分析（见下页图）直观理解：当不能降低手上电位时，抬高脚底电位，使手脚电位差消除。与非导电场所措施对比，呈对偶关系。,2、辩异接地与等电位联接两种不同的技术措施，但常有关联。一般等电位联接常与接地共同使用，但也有不接地的等电位联接,3、TT系统等电位联接作用分析要点：等电位实施前后脚底电位变化脚底电压：场所的环境基准电压。细节解释：EB前等电位连接体电位假设，EB后接地电阻的等效，人体手脚电位与系统节点电位的对应关系。结论：EB前后，人体预期接触电压由设备接地电阻对相电压的分压，降低到故障电流在场所处PE线上的压降。,4、TN系统的等电位联接作用分析要点：等电位实施前后脚底电位变化细节解释：EB前等电位连接体电位考虑，EB后接地电阻的等效，人体手脚电位与系统节点电位的对应关系。结论：EB前后，人体预期接触电压由故障电流在全长PE线上的压降，降低到故障电流在场所处PE线上的压降。,2.5.3等电位联接的工程作法1、总等电位联接（MEBMainEquipotentialBonding）方法：在电源进线处，将电源PE线、公共设施的金属管道、建筑物金属构件、人工接地极等联接到等电位联接板（MEB板）上。作用：降低由室外引入室内的高电位，降低室内电位差。特别注意：煤气管的处理。,2、辅助等电位联接（SEBSupplementaryEquipotentialbonding)作法：将两个金属物体用导体直接联接起来。作用：进一步降低两个物体间可能产生的电位差。可能附带产生的作用：构造短路通道，使过流保护电器动作,3、局部等电位联接（LEBLocalEquipotentialBonding）作法：当局部场所需要作若干辅助等电位联接时，可将所有需联接导体都接至一块金属联接板（或端子板），而不用再相互联接。连接板：局部等电位联接板（LEB板）作用：进一步降低局部场所内可能出现的电位差。对某些场所至关重要！,有MEB时仍存在的电击危险性,实施SEB后电击危险性降低,列示对比,LEB的做法,第6节综合应用示例,措施分类,2.6.1住宅的电击防护措施1、接地形式与总等电位联接自带变配电所的单体楼：TN-S多栋住宅小区：TN-S，TN-C-S，TT。别墅小区：TT总等电位联接：按栋实施，设置在公共部位。,TT与TN住宅供电系统,2、室内电击防护措施1）RCD设置：插座须设置，30mA；照明不设置；空调两可。2）卫生间防护措施（1）局部等电位联接LEB。（2）插座电器隔离措施。（3）防水、防潮。（4）回路宜独立。LEB作用：人体低阻抗情况下的可靠保护，防护外来电压电击。,卫生间人体阻抗低，漏电保护不能可靠防止电击事故。注意区分RCD漏电动作电流与人体电击电流。沿卫生间各种管道可能引入源于本栋建筑其他地方的高电位，MEB失效，即使切断本住宅的电源也无济于事，LEB基本上是唯一有效的防护手段。非常重要。,3）其他措施电源开关是否断中性线：总开关、漏电开关（断路器）可断，其他禁止。插座安全措施：安全挡板插座的设置。照明灯具是否设置PE线：2.5m以下金属外壳灯具应设置。厨、卫插座防水等问题。3、公共部分的防护措施。,2.6.2水中电击问题传导电流，感应电流双重作用。,2.6.3手术室示例,IT系统绝缘监察，不许断电,手术室LEB,第7节低压系统短路与接地故障电流计算,2.7.1低压系统短路电流计算特点（1）低压系统一般只有一个电压等级，采用有名值法计算更为直接方便。（2）低压系统线缆阻抗中电阻所占比重较大，因此应采用短路阻抗进行计算，不能忽略电阻。（3）因短路阻抗数值较小，应计入包括母线在内的各种元件的阻抗值，但导线连接点接触电阻、开关触头接触电阻、短路点电弧阻抗等可忽略不计。,（4）电阻计算要考虑温度的影响。计算系统首端（电源端）三相短路电流，以保守的态度取20时的电阻值进行计算；计算末端单相短路电流，以保守的态度估算，一般以20时电阻值的1.5倍进行短路电流计算。（5）变压器一次侧系统阻抗可只以电抗计入，或按电阻等于电抗的10%估算，这时电抗等于系统阻抗的99.5%。（6）计算380/220V系统的短路电流时，三相短路时计算电压取平均电压，即400/230V，单相短路时取标称电压，即380/220V。,2.7.2三相与两相短路电流计算三相短路电流,两相短路电流,式中Ik三相稳态短路电流有效值（kA）；Uav电源平均线电压（V）；zk短路回路阻抗（m）；rk短路回路电阻（m）；xk短路回路电抗（m）。,2.7.3单相短路电流计算单相短路电流在低压系统设计中具有十分重要的作用，它不仅涉及到系统本身的问题，还涉及到电击防护安全性、电气火灾预防等公共安全性问题，必须给予高度重视。单相短路是一种不对称短路，因此应采用对称分量法进行计算。但工程上还根据对称分量法发展出一些更简便的方法，如相中（或相保）阻抗法等。以下以TN系统相线与保护线之间的短路为例，介绍单相短路电流计算方法。相线与中性线间短路电流计算方法类同。,1、原理性的序阻抗计算法根据对称分量法推导，按正序等效定则得出单相短路电流的序阻抗计算法公式如下：,式中，短路回路的正、负、零序阻抗包括四个部分，即变压器一次侧系统阻抗、变压器阻抗、母线阻抗和线路阻抗。正、负序阻抗总是相等的。一次侧系统零序阻抗与变压器连接组有关；变压器零序阻抗可查表求得；母线、线路的零序阻抗，除相线外，还包括保护线（或中性线）的零序阻抗。,2、工程实用的相保（中）阻抗法以相线与保护线短路为例,式中ZP短路回路总相保阻抗（m）；ZPS一次侧系统相保阻抗（m）；ZPT变压器相保阻抗（m）；ZPB母线相保阻抗（m）；ZPWL线路相保阻抗（m）。相保阻抗是一个计算阻抗，是以对称分量法为基础推导出来的。,1）相保阻抗由来。从公式,入手，正、负序电流因三相平衡，只在相导体上流通，因此正、负序阻抗只包含相导体阻抗；零序电流除在相导体上流通外，还以三倍零序电流在保护线上通过，因此零序阻抗为相导体零序阻抗加上3倍PE线零序阻抗。即：,令,，称为相计算阻抗（只与相导体有关）；,，称为保护线计算阻抗（只与保护导体有关）。,则,又令,，称为相保阻抗。,则,2）短路回路各部分相保阻抗的求取。（1）高压侧系统（S）相保阻抗。对于最常用的Dyn11和Yyn0配电变压器，高压侧线电流中不可能有零序电流，故不计入高压侧零序阻抗；又因为高压侧本无PE线，相保阻抗就等于相计算阻抗，即：,（2）变压器（T）相保阻抗。忽略变压器中性点接地母排上中性点与PE线连接点间的那一段线路阻抗，变压器相保阻抗也只有相阻抗，因此：,式中、变压器短路阻抗（m）；、变压器零序短路阻抗（m），与变压器连接组有关，查变压器产品样本或设计手册可得，,（3）母线（B）相保阻抗。包括相计算阻抗和保护线计算阻抗。,很多设计手册直接给出了各种规格母线单位长度的RP和XP，这时直接引用即可，只是要特别注意给出RP的温度，若为20，应乘以1.5进行修正。电抗不进行温度修正。,（4）线路（WL）相保阻抗。与母线相同，依据是单位长度的序阻抗值，电阻同样要进行温度校正。,同样，很多设计手册直接给出了各种规格线路单位长度的RP和XP，可直接引用，但应注意电阻的温度校正。,2.7.4各类接地系统碰壳接地故障电流计算1、TT系统,式中IdTT系统碰壳接地故障电流（A）；U电源相电压（V）；RN电源接地电阻（）；RE设备接地电阻（）；,2、TN系统,3、IT系统一般按经验公式估算，经验公式不止一个，与线路长度、类型、敷设方式和电压等级等有关，也可以查表。典型数值为每km长度线路200mA，部分可高达三四百mA，或低至几十mA。,第8节间接电击防护工程设计计算,2.8.1接地故障回顾1、定义相线与大地或与大地有联系的导体之间的非正常电气连接，称为接地故障。如：相线与PE线、PEN线、建筑物金属构件等的电气连接。,2、接地故障与电击事故的关系对电击防护I类设备，在TT、TN、IT系统中，设备碰壳（漏电）故障均为接地故障。（解释为什么）站立在地面的人发生直接电击，也是接地故障。,3、接地故障与短路故障的区别与联系1）短路可能因接地而产生，但也有不接地的短路。2）接地可能形成短路，也可能不形成短路。3）不同低压系统接地与短路的关系。TN系统设备碰壳为接地故障，也是单相短路故障。TT系统设备碰壳为接地故障，但不是短路。IT系统接设备碰壳为接地故障，故障电流为很小的接地电容电流，不是短路。,2.8.2TN系统的电击防护计算TN系统靠切断电源保证安全。1、动作时间要求。220V系统：手握式设备：不大于0.4s；移动式设备：不大于0.4s；固定式设备：不大于5s。解释确定以上时间所考虑的因素。,2、安全条件切断电源作电击防护的安全条件为：IdIaId接地故障电流；Ia保证保护电器在规定时间内自动切断接地故障所需最小故障电流。Id即相保单相短路电流，一般按相保阻抗法进行计算。Ia与保护电器的类型和特性有关，分以下几种情况。,1）熔断器保护（兼）。要求通过电流I达到熔体额定电流IrFU的一定倍数，才能在规定时间内动作。切断时间不大于5s的倍数n5要求,切断时间不大于0.4s的倍数n0.4要求,Ia=nxIrFU。IdIa意味着IdnxIrFU，于是：Id/IrFUnx,2）低压断路器保护（兼）。低压断路器瞬时和短延时脱扣器原本用作短路保护，但都可能兼做TN系统接地故障保护，前提是满足以下条件。瞬时脱扣器：Ia=1.3Iop3，只要故障电流大于瞬时脱扣器动作值1.3倍即可。即：Id1.3Iop3短延时脱扣器：Ia=1.3Iop2，要求延时时间小于电击防护规定时间，且Id大于短延时脱扣器动作值。以上1.3是保护灵敏度系数要求。,熔断器、低压断路器原本是作为过电流保护设置的，缘于TN系统碰壳接地故障即为单相短路故障这一特殊原因，以上电器可兼作电击防护用，前提是必须满足前述条件。,3）剩余电流保护电器。TN系统碰壳接地故障电流全部为剩余电流，因此安全条件为：IdInIn剩余电流保护电器额定漏电动作电流。TN系统只能设置漏电断路器，不能设置漏电开关。（why？）,3、PE线截面选择。原理：满足短路热稳定要求，满足故障电流量值要求。工程方法：以相线截面为参照选择。相线截面16mm2及以下，与相线等截面。相线截面1635mm2之间，取16mm2。相线截面35mm2以上，取相线截面一半。,4、工程应用思路与方法的延伸若只考虑用过电流保护电器兼作电击防护，则防护有效性取决于故障电流大小，故障电流必须大到某个量值，才能在满足电击防护要求的规定时间内切断故障。将故障电流的这“某个量值”作为一个确定条件，反过来考虑，故障电流最小值与线路长度、截面和类型等有关，在截面、类型、敷设方式等确定的条件下，为保证末端最小单相短路电流不小于这“某个量值”，则线路最大长度必须予以限定。手册上最大线路长度就是如此衍生出来的。,2.8.3TT系统的电击防护计算。1、安全条件：REIaULIa保证保护电器在规定时间内自动切断接地故障所需最小故障电流；RE故障设备接地电阻；UL安全电压。该公示应用了灵活的工程处理手法，体现了典型的工程意识与智慧，解读如下。,1）逻辑推理。REIaULREId=Ut（1）若IdIa，虽然保护电器不动作，但此时Ut=REIdREIaUL成立，无电击危险。（2）若IdIa，虽然实际预期接触电压REId有可能大于UL，有电击危险，但保护电器肯定能在规定时间内切断电源，也是安全的。,2）不确定因素的处理。本来也可象TN系统那样，用IdIa作为安全条件，但有两个问题（这两个问题在TN系统中不存在）：（1）遗漏。即使这一条件不满足，也可能因RE量值小而使接触电压低于50V安全电压。（2）Id的计算涉及到系统中性点接地电阻RN，是不确定因素（解释）。REIaUL巧妙地避开了以上的不确定因素，又避免了遗漏。,2、Ia的确定与TN系统相同。对熔断器、断路器和RCD分别考虑。熔断器：电流倍数。低断：瞬时与短延时脱扣器动作电流。RCD：额定漏电动作电流。对TT系统，熔断器、低断过流保护兼作电击防护通常不满足要求，一般应设置RCD。,2.8.4IT系统按以上思路自学。,讨论课方案论证阶段与电击防护相关的问题,系统接地形式的选取供电半径考虑中的电击防护因素变压器连接组选取中的电击防护因素,男子在浴室泡澡遭电击身亡2008年12月01日02:21扬子晚报本报讯11月29日晚，连云港通灌南路一家浴室突然漏电，浴室内3名男子不幸遭遇电击，导致其中一人受伤，一人死亡。昨天上午，记者在连云港第一人民医院采访了受伤的马先生。“幸亏我是站在浴池里，要是全身泡在水里真的没命了。”想起当晚在浴池里发生的一幕，躺在病床上马先生仍然心惊肉跳。他强忍左侧大腿的疼痛，向记者诉说自己在浴室触电的过程。当晚7点多钟，家住通灌南路的马先生在理完发后就来到附近的南方浴室洗澡。他脱完衣服进入浴室时，却发现澡堂里的淋浴没水了。他听说淋浴坏了，于是，他便躺进一个不到三米宽的浴池里。“当时已经7点多了，澡堂里没什么人，大多数都已