电气设备保护

1、永城职业学院毕业论文论文题目：电气设备的漏电保护及接地专 业：机电一体化班 级：2011年9月26日1. 电气设备的发展过程 21. 1安全电压和安全用电 22 .电气接地42.1电气接地的作用及分类2.2电气接地范围2.3接地装置3.接地系统3.1接地系统的定义 45. 68 83.2保护接地和保护接零3.3中性点接地4.漏电保护的实现114.1漏电保护器安装及使用 11结束语13电和电器设备在工业、农业、商业、国防、人们日常生活及各个领域中的作用越来 越重要，做到用电安全最基本和最重要的防范措施之一，就是用电设备必须设置良好的 接地与适宜的过电流保护装置（漏电保护器、熔丝、熔片、空气开关等

2、）。电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能的输送的分配既简单经济，有利于实现生产过程自动 化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。电能关系到国家 财产和人身的安全。加之用之广泛，因此，找到安全的防事故的使用方法是十分必要的。 低压配电系统中设漏电保护器是防止人身触电事故的有效措施之一，也是防止因漏电引起电气火灾和电气设备损坏事故的技术措施。但安装漏电保护器后并不等于绝对安全， 运行中仍应以预防为主，并应同时采取其他防止触电和电气设备损坏事故的技术措施。 接地为防止触电或保护设备的安全，把电力电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线；利 用大地作电流回路接地线。在电力系统中，将

3、设备和用电装置的中性点、外壳或支架与 接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地。 接地的功用除了将一些无用的电流或是噪 声干扰导入大地外，最大功用为保护使用者不被电击，以 UPS而言，有些UPS会将零 线与地线间的电压标示出来，确保产品不会造成对人体的电击伤害。关键词： 安全电流；安全电压；电气接地1.电气设备的发展过程我国的电力系统形成于19世纪90年代，电气设备基本上采取故障后维修。 解放后 我国的电力行业发展很快，故障后维修已不能满足电力行业发展的要求，从1954年开始，开始以时间为标准进行维修，该维修亦称为计划维修或定期维。通过定期维修，一 般可在维修时发现设备存在的缺陷，对保证设备安全

4、经济运行发挥了重大作用，同时长 期的运行经验也积累了设备应当监测和实验的项目及监测方法。但定期维修也有它的缺点，会造成人力、物力的浪费和停电的损失。甚至由于维修人员的水平和责任心等原因， 有时会发生本身良好的设备维修后状态变坏的情况。同时定期维修还存在一定的“维修 不足”对该维修的设备没有进行维修，其原因或是实验方法、设备有问题，或是有的 缺陷未被发现，或是维修任务重。时间紧，造成该修的设备没修，这样设备发生故障而引起损失。定期维修造成维修费 用浪费，提高了电能成本。由于定期维修方式存在以上问题，人们希望改变维修方式， 做到需要维修再修。2001-12-03，国家电力公司印发了火力发电厂实施设

5、备状态检修 的指导意见，开始逐渐在全国电力系统范围内开展状态检修工作。状态维修可减少维 修过剩，减少停电时间，节约人力物力，保证电气设备的健康水平，使电气设备的更新 有了依据，尤其在电力市场的条件下，可保障电力系统运行的安全性和经济性，做到投 入少，售电多，增加供电企业和用户的效益。1. 1安全电压和安全用电所谓安全电压，是指为了防止触电事故而由特定电源供电时采用的电压系列。这个 电压系列的上限值，即两导体间或任一与地之间的电压，在任何情况下，都不超过交流 有效值50伏。我国定安全电压额定值的等级为 42、36、24、12、6伏。当电气设备采用的电压超 过安全电压时，必须按规定采取防止直接接触

6、带电体的保护措施。安全电压是指在各种不同环境条件下，人体接触到带电体后各部分组织（如皮肤、心脏、呼吸器官和神经系统等）不发生任何损害的电压。安全电压一方面是相对于电压的 高低而言，但更主要是指对人体安全危害甚微或没有威胁的电压。安全电压的划分与人 体的电阻和人体允许的电流有关。人体的电阻不是纯电阻，除电阻外还包含与皮肤电阻并联的电容电抗。由于电容值很小，故可忽略不计。人体的体内电阻值主要取决于人体 的胖瘦程度，基本上不受外界因素影响，其数值约为500Q，但皮肤电阻则随条件不同而有着很大差异，使得人体电阻也在很大的范围内变化。影响人体电阻的因素很多，除 皮肤厚薄外，皮肤潮湿、多汗、有损伤、带有导

7、电性粉尘等都会降低人体电阻。接触面 积加大、接触压力增加也会降低人体电阻。接触电压增高，会击穿表皮角质层，并增加 人体的机体电解，也会降低人体电阻。此外，人体电阻还随电源频率的增高而降低，例 如100kHz时的人体电阻约为50Hz时的一半。一般情况下，人体的电阻可按10001500 Q考虑，最低可按800Q计。又经实验与分析得知，人体允许通过的工频极限电流约为 50mA，故此可依据欧姆定律计算，U=IR宀0.05X 800 = 40(V)，得知人体所允许的最大工频电压约为40V。所以，我国的安全电压规定为36V和12V。而对那些工作环境较差 的场所，即导电情况良好、人体电阻值更低或碰触机会增多

8、的大型管道、矿井、锅炉等 金属容器来说，还应将安全电压定得更低些，通常取为24V或12V。对12V则又称为绝对安全电压安全用电，防止触电 使用各种电气设备时，应严格遵守使用规程；正确安装电气 设备，加装保护接地装置，带电部分应当有防护罩或者放在不易接触之处或采用联锁装 置；各种电气设备应定期检查，如发现电线绝缘有破坏、漏电和其它故障应立即修理； 严禁将电线架设在经常接触的金属器物和物架上；不懂电气知识、不熟练电气技术的人 切不可盲目冒险地去修理、安装电气设备；尽量不带电工作。在危险场所，应严禁带电 工作。必须带电工作时，应采用各种安全工具，如绝缘手套、绝缘靴、绝缘钳和必要的 仪器仪表等。 当在

9、低压电气装置(对地电压250伏及以下的)上发生触电事故，可用干 燥而不导电的材料，如木棒、竹竿、绳索等拨开带电部分，千万不能用潮湿的或金属的 物件来进行这一工作，还可利用受害人干燥而不紧身的衣服拉他脱离电源，用干燥木板 塞在他脚下，用干燥绳索套他的双足拉离地面，使他的身体与地隔离，也可用干木柄的 斧头、砍刀把附近的电线砍断或用绝缘钳子剪断电线。2. 电气接地2.1电气接地的作用及分类按接地的作用分类：可分为工作接地、保护接地、过压保护接地、防静电接地、屏 蔽接地、信号地等多种。下面结合广电技术实际作一阐述。1. 保护接地。保护接地是为防止绝缘损坏造成设备带电危及人身安全而设置的保 护装置，它有

10、接地与接零两种方式。按电力规定，凡采用三相四线供电的系统，由于中 性线接地，所以应采用接零方式，而把设备的金属外壳通过导体接至零线上，而不允许 将设备外壳直接接地。这在广电系统的配电房中的开关设备，中央空调机、发射机等电 源开关设备和大耗电设备中尤为常见。在规划设计时，应从地网中引出接地母线至各设 备上，再将机器外壳用导体连至接地母线上。值得指出的是：接地线应接在设备的接地 专用端子上，另一端最好使用焊接。2. 屏蔽地。为防止电磁感应而对视、音频线的屏蔽金属外皮、电子设备的金属外 壳、屏蔽罩、建筑物的金属屏蔽网（如测灵敏度、选择性等指标的屏蔽室）进行接地的 一种防护措施。在所有接地中，屏蔽地最

11、复杂，有种说不清，道不明的感觉。因为屏蔽 本身既可防外界干扰，又可能通过它对外界构成干扰，而在设备内各元器件之间也须防 电磁干扰，如大家熟知的中周外壳、电子管屏蔽罩就是例子。屏蔽不良、接地不当会引 起干扰，这些干扰主要有：交流干扰：这主要由交流电源引起。高频干扰：这类干扰来自各类无线发射台的变 频或超变频信号，它们窜入电子设备后在机内得到非正常解调而形成声频干扰。屏蔽及 其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。可将设备外壳与PE线连接；导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE线可靠连接；室内屏蔽也应多点与 PE线可靠连接。3. 信号地。各种电子电路，都有一个基准电位点，这个基准电位点就是信号地。它

12、的作用是保证电路有一个统一的基准电位，不至于浮动而引起信号误差。信号地的连 接是：同一设备的信号输入端地与信号输出端地不能联在一起，而应分开；前级（设备）的输出地只有与后级（设备）的输入地相连。否则，信号可能通过地线形成反馈，引起 信号的浮动。这在设备的测试中，信号地的连接尤其要引起注意。不然就会造成测试结 果的不准确。2.2电气接地范围需保护接地的范围下列电气装置外露可导电部分，除另有规定者外，均应保护接地：电机、变压器、电器、携带式及移动式用电器具等的底座和外壳；一电气设备传 动装置；互感器的二次绕组；配电屏（箱）、控制屏（箱）、各类箱体操作台等金属的框 架 一户内外配电装置的金属构架和钢

13、筋混凝土构架以及靠近带电部分的金属围栏和金 属门等；封闭式组合电器和箱式变电站的金属箱体；一电力电缆和控制电缆的金属护套， 穿线的金属管；-电气用各类金属构架、支架等；电缆桥架、电缆线槽及金属支架；电涌保护器；发电机中性点外壳、发电机出线柜和封闭式母线（密集型或空气绝缘型）金属外 护层；装有避雷线的电力线路杆塔；在非沥青地面的居民区，无避雷线小接地电流架空电力线路的金属杆塔和钢筋混 凝土杆塔；-安装在配电线路杆塔上的开关设备、电容器等电力设备。不需保护接地的范围下列电气装置外露可导电部分，除另有规定者外，可不做保护接地：-电气装置安装在非导电场所，其地板和墙体对地绝缘电阻：额定电压500V时，

14、绝缘电阻不小于50kQ;额定电压超过500V时，绝缘电阻不小于100kQ,可使用0级设 备。在该场所内，人体伸臂2m范围内，不会同时触及两个外露可导电部分或一个外露 可导电部分和任何一个外部可导电部分；在伸臂的范围外，该距离可缩短至1.25 m。必需采取措施防止通过外部可导电部分在该场所之外出现电位。超低电压（SELV）用电设备；安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电气测量 仪表、继电器和其它低压电器等的外壳，以及当发生绝缘损坏时，在支持物上不会引起 危及人身安全电压的绝缘子金属底座等；一安装在已接地的金属构架上的设备，如套管 等（应保证电气接触良好）；额定电压220V及以下的蓄电池室内的支架；

15、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外壳；双重绝缘的用电设备；采用电气隔离保护方式供电的用电设备，隔离变压器的每个绕组，只供电给单台 设备；每个绕组供电给多台设备时，各设备间应做不接地的等电位联结。电器产品按防电击措施划分四类，防间接接触电击措施见下表：（3）水平和垂直的等电位连接网系统在建筑物每一楼层都设置等电位联结网，能使常规的保护导体作用得到加强。这些 等电位网逐个与建筑物金属构件、 电气装置的外露可导电部分和其他用途的金属物做重 复的联结，从而实现了楼层间的垂直等电位联结。这种接地方法也可使用一个环状接地 干线来延伸建筑物的总接地端子。这种方法可提供足够低的阻抗，去解决只

16、具有一般抗干扰能力的设备上的大部分噪 声问题，解决效果取决于工作和干扰频谱及网眼间隔。但是如若不能将整个网保持封闭 状态，是会出现问题，因为所有可能的噪声源都将会被联结到系统上。因此应特别注意 网眼的间隔以消散来自此类噪声源的干扰。2.3接地装置1、接地装置；变（配）电所的接地装置的接地体应水平敷设。其接地体采用长度为2.5m、直径不小于12mm的圆钢或厚度不小于4mm的角钢，或厚度不小于4mm的钢管， 并用截面不小于25mrK 4mm的扁钢相连为闭合环形，外缘各角要做成弧形。 接地体应 埋设在变（配）所墙外，距离不小于3m，接地网的埋设深度应超过当地冻土层厚度，最小埋设深度不得小于0.6m。

17、变（配）电所的主变压器，其工作接地和保护接地，要分别与人 工接地网连接。避雷针（线）宜设独立的接地装置。2、漏电保护器所保护的电气设备的外壳必须接地，对其接地一般有以下要求：（1）所保护电气设备的金属外壳应实行单独接地。（2）所保护电气设备金属外壳的接地，最好与电源中性点的接地分开。当无法满足上述要求而必须采取共同接地方式时，则应符合以下要求：（1）采用电磁式漏电保护器时，所保护电气设备的外壳可接至保护地线（ PE线） 或保护零线（PEN线）。在这种情况下，可不对自动开关进行校核，但必须校核漏电保 护器（零序互感器）的动稳定度和热稳定度。（2）采用电子式漏电保护器时，所保护电气设备的金属外壳也

18、可与保护地线相连。 在这种情况下，除应校核零序互感器的动稳定度和热稳定度之外，还应校核发生单相接 地时漏电保护器的辅助电源电压是否在允许的电压范围以内，漏电保护器能可靠动作。（3）接地电阻应能够保证漏电保护器可靠动作。（4）当配电系统采用漏电保护器分级保护时，为了使各级保护器有选择性地动作, 各级的分断时间应不相同。此时，如果各级保护接地无地分开，则应对分断时间加以校 核，以满足分级保护的要求。3. 接地系统3.1接地系统的定义在电力系统中，接地是用来保护人身及电力、电子设备安全的重要措施。通常我们 将接地分为工作接地、系统接地、防雷接地、保护接地，用他们来保护不同的对象，这 几种接地形式从目

19、的上来说是没有什么区别的， 均是通过接地接地导体将过电压产生的 过电流通过接地装置导入大地，从而实现保护的目的，现代工厂在接地上都要求形成一 张严密的网，而所有的被保护对象都挂在这个安全的接地网上，但不同的接地都需要从 接地装置处的等电位点连接。对于防雷接地，主要是通过将老顽固电产生的雷击电流通过接地网这一有效途径引 入大地，从而对建筑物起到保护作用。一般有两种避雷方式供选择，其一是避雷针接地， 其二是采用法拉第笼方式接地。它们是两种不同的防雷模式，它们在防雷原理上有显著 的区别。避雷针的原理是空中拦截闪电、使雷电通过自身放电，从而保护建筑物免受雷 击，避雷针的保护范围是从地面算直怕以避雷针高

20、度为滚球半径的弧线下的面积，对于 法拉第笼，它认为避雷针的范围很小，而且在避雷针保护的空间内仍有电磁感应作用， 而且避雷针附近是强的电磁感应区，有很大的电位梯度，在它周围有陡的跨步电压存在， 在这一范围内的人们有生命危险，鉴于种种观点，现在的防雷接地系统中法拉第笼占有 重要地位。实验证明，一个封闭的金属壳体是全屏蔽的，在雷电流通过时，是沿着壳体 的外表面流入大地，而在壳体的内部没有感应电动势及磁通，即雷电流没盈亏内部的设 备产生干扰效应，而法拉第笼下部的环状接地环、等电位均压网也避免了人在此等电位 环境中被雷击的危险。采用保护接地是当前低压电力网中的一种行之有效的安全保护措施。通常有两种做法，

21、即接地保护和接零保护。将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导 体作良好的电气连接是电气工作的一个重点，也就是我们通常说的接地。将电气设备和 用电装置的金属外壳与系统零线相撞叫做接零。由于电力系统中采用保护接地，是我们 对用电设备、金属结构及电子等设备采取的接地保护措施，这样就可以避免电器设备漏 电、线路破损或绝缘老化漏电等漏电事故造成的伤害。通过接地导体将可能产生的线路 漏电、设备漏电及电磁感应、静电感应等产生的过电压通过接地回路导入大地，而避免 设备等的损坏及保证人生的安全。有了接地保护，可以半漏电电流迅速导入地下，而实 现此目的就是要求所有的用电设备、钢结构及电子、仪表设备都要

22、与接地网可靠连接， 简单而言，在电力系统中，接地和接零的目的，一是为了电气设备的正常工作，例如工 作性接地；二是为了人身和设备安全，如保护性接地和接零。虽然就接地的性质来说， 还有重复接地，防雷接地和静电屏蔽接地等，但其作用都不外是上述两种。而针对不同 的供电系统，这些接地也有不同的选择。两种不同的保护方式使用的客观环境又不同， 如果选择不当，不仅会影响对设备及人身的保护性能，还会影响电网的供电可靠性。对 于不同供电方式所要示诉接地系统也有区别，采取的保护措施也不同。3.2保护接地和保护接零保护接地中的接零保护与接地保护有几个方面的不同：一是保护原理不同。接地保 护的基本原理是限制漏电设备对地

23、的泄露电流，使其不超过某一安全范围，一旦超过某 一整定值保护器就能自动切断电源；接零保护的原理是供助接零线路，使设备在绝缘损 坏后碰壳形成单相金属性短路时，利用短路电流促使线路上的保护装置迅速动作。二是 适用范围不同。根据负荷分布、负荷密度和负荷性质等相关因素。 来选择TT系统或TN 系统（TN系统又可分为TN-C、TN-C-S、TN-S三种）不同的接地系统。我国现行的低 压公用配电网络。通常采用的是 TT或TN-C系统，实行单相、三相混合供电方式。即 三相四线制380/220V配电，同时向照明负载和动力负载供电。三是线路结构不同。接 地保护系统只有相线和地线，三相动力负荷可以不需要中性线，只

24、要确保设备良好接地 就行了，系统中的中性线除电源中性点接地外，不得再有接地连接；接零保护系统要求 无论什么情况，都必须确保保护中性线的存在，必要时还可以将保护中必线与接零保护 线分开架设。3.3中性点接地在中性点不接地的供电系统中发生单相对地，非故障相对地电压可能升高为1.732倍相电压。由于电容的倍压效益，接地点的间歇性电弧可能在电网中引起更高的过电压， 使非故障相的绝缘薄弱点被击穿，造成两相短路，尤其电缆路会因电弧发热得不到及时 散发而爆炸，而对于一些中性点不接地系统，在发生单相漏电时，因为没有泄露回路或 回路电阻过大，而设备仍可以正常运行的原因，而因接地电流很小，问题不易暴露，而 当漏电

25、电流一旦与接地良好的金属连接，就有火花放电等现象发生，系统就出现工作不 正常现象，因此对于这些小电流接地系统发生单相漏电时，不允许长时间运行，应尽快查出漏电部位并采取保护当发生单相接地故而对于中性点接地的供电系统障时，接地点与供电设备接地点之 间就会形成回路，接地电流很大，这种系统被称做大电流接地系统，而两个接地点的阻 值越小，接地电流就越大。所以对于中性点接地系统，中性点直接接地运行方式下应做 到以下三点：1所有用电设备在正常情况下不带电的金属部分，都必须采用保护接零或 保护接地；2在三相四线制的同一低压配电系统中，保护接零和保护接地不能混用，即 一部分采用保护接零，而另一部分采用保护接地，

26、但若在同一台设备上同时采用保护接 零七八碎和保护接地则是允许的，因为其安全效果更好；3要求中性线必须重复接地，因为在中性线断开的情况下，接零设备外壳上都带有 220V的对地电压，这是绝不允许 的。而我个人认为，有了这些很好的接地理论及体系，在设计及施工过程中，要实现彻 底的接地保护，有两个工作重点也是不容忽视的，第一部分接地装置的安装，它们必须 确保接地阻值在设计范围之内，具备安全、可靠的优点，而且需要通过定期的测量确定 接地可靠性；第二部分就是引下线及接闪器，设备、金属结构及用电装置壳体等与接地 网的可靠、正确连接。因为有可能一点疏忽就可能对设备及人生的接地保护上失败。例 如，我们通常所有的

27、接地连接在一起，构成一张严密的网，而各种设备与他们连接的点 不同也是有很大区别的。如果你信为，所有的接地都连接在一起，而选择仪表接地时想 就近，选择了一根防雷引下线作为仪表系统接地的引入点，在发生雷击过电流时，就有 可能因大的雷击过电流及强的电磁感应对仪表设备及PLC等一些接地要求很严格的精密设备造成损坏。所以接地连接需要我们一定按设计及规范施工。通常情况下，对于单 个建筑物，从接地极、接地网（底下暗敷部分）到等电位接地板，需要将接地网引上点 都接到此点，再由此往各个设备及及需要接地保护的部位连接，这样避免电器漏电或雷 击过电流给人造成伤害，也避免给其创设备造成损坏。漏电流直接由接地线通过等电

28、位 接地板对地放电，从而达到接地的目的。4. 漏电保护的实现4.1漏电保护器安装及使用漏电电流动作保护器简称漏电保护器，又叫漏电保护开关，主要用来在设备发生漏 电故障时以及对有致命危险的身触电进行保护。（1）漏电保护器的原理。漏电保护器是利用系统的剩余电流反应和动作，正常运 行时系统的剩余电流几乎为零，故它的动作整定值可以整定得很小，当系统发生人身触 电或设备外壳带电时，出现较大的剩余电流，漏电保护器则通过检测和处理这个剩余电 流后可靠地动作，切断电源。（2）漏电保护器的分类。漏电保护器可以按其保护功能、结构特征、安装方式、 运行方式、极数和线数、动作灵敏度等分类，这里主要按其保护功能和用途分

29、类进行叙 述，一般分为漏电保护继电器、漏电保护开关和漏电保护插座三种。（3）漏电保护器的选用原则。购买漏电保护器时应购买具有生产资质的厂家产 品，且产品质量检测合格。应根据保护范围、人身设备安全和环境要求确定漏电保护 器的电源电压、工作电流、漏电电流及动作时间等数。电源采用漏电保护器做分级保 护时，应满足上、下级开关动作的选择性。一般上一级漏电保护器的额定漏电电流不小 于下一级漏电保护器的额定漏电电流，这样既可以灵敏地保护人身和设备安全，又能避 免越级跳闸，缩小事故检查范围。手持式电动工具、移动式生活用家电设备、其他移 动式机电设备，以及触电危险性较大的用电设备，必须安装漏电保护器。建筑施工场

30、 所、临时线路的用电设备，应安装漏电保护器。这是施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-88）中明确要求的。机关、学校、企业、住宅建筑物内的插座回路，宾馆、 饭店及招待所的客房内插座回路，也必须安装漏电保护器。安装在水中的供电线路和 设备以及潮湿、高温、金属占有系数较大及其他导电良好的场所，如机械加工、冶金、 纺织、电子、食品加工等行业的作业场所，以及锅炉房、水泵房、食堂、浴室、医院等 场所，必须使用漏电保护器进行保护。固定线路的用电设备和正常生产作业场所，应 选用带漏电保护器的动力配电箱。临时使用的小型电器设备，应选用漏电保护插头（座） 或带漏电保护器的插座箱。漏电保护器作为直接接触防护的补充保护时（不能作为唯 一的直接接触保护），应选用高灵敏度、快速动作型漏电保护器。一般环境选择动作电 流不超过30mA动作时间不超过0.1s.，这两个参数保证了人体如果触电时，不会使触 电者产生病理性生理危险效应。在浴室、游泳池等场所漏电保护器的额定动作电流不宜 超过10mA在触电后可能导致二次事故的场合， 应选用额定动作电流为6mA勺漏电保护 器。对于不允许断电的电气设备，如公共场所的通道照明、应急照明、消防设备的电源、 用于防盗报警的电源等，应选用报警式漏电保护器接通声、光报警信号，通知管理人员 及时处理故障。结束语不积跬步何以至千里，本