电气安全工程课程课件一四

电气安全工程

(1.5)

1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。2一、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。3一、接地电网图1-4接地电网中的单相触电4一、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5一、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=2000Ω，Rs=20000Ω，则Ur≈20V，Ir≈10mA。6一、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。7一、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。8一、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：9一、接地电网10一、接地电网尽管高压相线对地地电压将近为5800V，但当高压侧意外与与低压侧发生短路路时由于10kV是不接地电网，单单相接地电流Iad不超过20～30A，如能控制RN≤4Ω，即可限制低压中性性点对地电压UN不超过80～120V。由电压矢量图求得得各相对地电压，，L1相和L2相为269～299伏、L3相为140～100V。11一、接地电网结论：由于接地电阻小（（一般RN≤4Ω），接地电网可大大地地抑制过电压，减减轻了触电的危险险性，同时由于控控制了各导体间产产生过大的电位差差，也减轻了由放放电火花所造成的的火灾的危险性。。但是，该故障还还是会影响到电气气设备的正常运行行，应及时排除。12一、接地电网3、系统间的影响响有些设备或供电线线路系统采用了自自然接地体，或者者由于两系统的接接地装置相距过近近，当一个系统发发生接地故障，可可能另一个系统的的中性线意外带电电。结论：接地电网网系统间间存在影影响。13一、接地地电网原因：（1）两两系统间间的接地地装置相相距过近近，接地地电流的的流散产产生影响响。（2）两两系统共共用接地地装置或或两接地地装置间间存在某某些电气气联接产产生影响响。措施：施工中采采取适当当的间距距和隔离离措施，，外系统统的影响响是可以以控制或或消除的的。14一、接地地电网4、一相相接地的的危险性性如下图（（P57）所示，，接地电电网一相相故障接接地时，，接地电电流Id经故障接接地电阻阻Rd和工作接接地电阻阻RN构成回路路。15一、接地地电网16一、接地地电网由电压矢矢量图可可知，各各相对地地电压都都发生了了变化，，并可用用下列计计算式表表达：17一、接地地电网只要RN≤4Ω，就可以把中性线对地电压Ud限制在50V以下；没有接地的两两相对地电压压虽有所升高，但一般不会超超过250V。因此，在接地电网中中，只要保持良好好的工作接地地，即可抑制各相相对地电压过过分的波动。。18一、接地电网网结论：（1）只要要保证工作接地RN≤4Ω，中性点对地电压Ud将被抑制，各各相对地电压变化不大，，触电的危险性性增加不多；（2）由于于故障接地电电流Id较大，一相相接地故障障易被检测测出来，便便于采用常常规保护器器件，使故故障状态时时间缩短；；（3）虽虽然触电的危险险性增加不不大，但由于于三相电压压的不平衡衡，也将危危及到电气气设备的正正常运行，，应及时排排除故障。。19二、不接地地电网单相触电的的危险性在不接地电电网中，单相触电时时流过人体体的电流只只能通过电电网各相对地绝缘阻抗成成回路，绝缘阻抗是是各相与大大地之间的的等效阻应抗，可视为绝缘缘电阻与分分布电容的并联(如下图所所示）。20二、不接地地电网21二、不接地地电网设各相对地绝绝缘阻抗对对称，即Z1=Z2=Z3=Z，则运用戴维维南定理可以得出如图所示的等值电路。人体承受的的电压和流流过人体流流：22二、不接地地电网例题：设电网各相相对地电压压均为220V,各相对地绝绝缘电阻均均可视为无无限大，各相对地电电容均为0.55μF，人体电阻为为2000Ω，试判断单相相触电的危危险性。Ir==23二、不接地地电网单相触电的的危险性结论：不接地电网网单相触电的的危险性比接地电网网要小，但但不接地电网中中单相触电电也有致命的的危险。24二、不接地地电网2.抑制过电压压的能力25二、不接地地电网设变压器为10/0.4kV的变压器、采用Y/Y-12接法，则低压中性点对地电电压UNO升高到将近近5800V，由电压矢量图可知，UL1略高于5800V，UL2=UL3略低于5800V，这将给低压压系统的安安全运行造造成极大的的威胁。26二、不接地地电网2.抑制过电压压的能力结论：不接地电网网抑制过电压压的能力差，因此，，不接地电电网中应该该有有效的的过电压保保护措施。。27二、不接地地电网3.系统间间的影响不接地电网网不会在地地下产生有有害的杂散散电流；外外系统的接接地故障也也不会导致致不接地电电网的工作作导体意外外带电。但但是，地面面上其它电电气系统的的静电感应应或电磁感感应，均可可能在不接接地电网上上产生较高高的感应过过电压。28二、不接地电网网3.系统间的影影响结论：（1）不接地电电网不会在地下下产生有害的杂杂散电流。（2）外系统的的接地故障也不不会导致不接地地电网的工作导导体意外带电。。（3）不接地系系统对地面上其其它系统可能在在不接地电网上上产生较高的感感应过电压的抑抑制能力是比较较弱的。29二、不接地电网网4.一相接地地的危险性30二、不接地电网网不接地电网一相接地时（图α)，电流只能沿另两两相对地绝缘阻阻抗成回路，并按下式计算：31二、不接地电网网因为绝缘阻抗Z很大，接地电流Id受到限制而很小小。例如，当U=220V，Rd=100Ω、绝缘电阻0.5MΩ、分布电容0.6μF时，按上式展开计