安全用电完整教案第二章

XX省技工学校文化理论课教案（首页）（代号A-3）学科安全用电章节第二章安全防护技术及应用授课教师教学类型授新课授课时数24授课班级04制冷教学目的和要求1、熟悉各种屏护、间距和安全标志的安装要求。2、熟练掌握电气设备的保护接地原理和保护接零原理。3、熟悉接地装置和漏电保护器的选用要求。4、了解过电压及其防护知识。5、了解电气防火与防爆的有关知识。6、了解静电防护与电磁场防护的有关知识。教学重点和难点1、保护接地原理和保护接零原理。2、漏电保护器工作大批量分析。3、过电压及其防护知识。4、电气防火与防爆。教具准备板书为主复习提问结合生产实际和电气事故案例对有关重点内容提问。作业布置习题册本章内容全做教学方法课堂讲授。教学回顾本章为全书的重点，在教学过程中，通过采取引导、分层等教学方法，使学生对防止直接电击与间接电击的安全技术有了较清楚的认识。课时分配（24节）第一节屏护、间距与安全标志第二节绝缘防护第三节保护接地第四节保护接零第五节接地装置第六节漏电保护器第七节过电压及其防护第八节电气防火与防爆第九节静电防护与电磁场防护224424222审核签名：第一节屏护、间距与安全标志一、屏护屏护就是用防护装置将带电部位、场所或范围隔离开来。常用的屏护装置及规格有以下几种。1.遮栏遮栏用于室内高压配电装置，宜做成网状，网孔不应大于40mm´40mm，也不应小于20mm´20mm。遮拦高度应不低于1.70m，底部距地面不应大于0.1m。金属遮拦必须妥善接地并加锁。2.栅栏栅栏用于室外配电装置时，其高度不应低于1.50m；若室内场地较开阔，也可装高度不低于1.20m的栅栏。栅条间距和最低栏杆至地面的距离都不应大于200mm。金属制作的栅栏也应妥善接地。3.围墙室外落地安装的变配电设施应有完好的围墙，墙的实体部分高度不应低于2.5m。10kV及以下落地式变压器台四周须装设遮拦，遮拦与变压器外壳相距不应小于0.8m。4.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，若对地面的距离不足2.5m，应在其下方装设保护网，以防止高处坠落物体或上下碰触事故的发生。以上几种屏护装置应该符合间距的要求及有关的规定，并根据需要配以明显的标志。要求较高的屏护装置，还应装设信号指示和联锁装置。二、间距间距又称安全距离，是指为防止发生触电事故或短路故障而规定的带电体之间、带电体与地面及其他设施之间、工作人员与带电体之间所必须保持的最小距离或最小空气间隙。间距的大小，主要是根据电压的高低、设备状况和安装方式来确定的，并在规程中做出明确的规定。规程中包括以下五方面的内容。1.屋内外配电装置的安全距离。2.人体与带电设备或导体间的安全距离。3.架空线路的安全距离。4.室内外配线的安全距离。5.接户线与地面及建筑物各部位的安全距离。除上述安全距离外，还有一些安全距离对于防止检修人员触电也是十分重要的。例如在架空线路附近进行起重工作时，起重机械及起重物与线路之间的最小距离，对于0.4kV线路应大于1.5m；10kV线路应大于2m。凡从事电气设计、安装、巡视、维修及带电作业的人员，在作业之前，都必须查阅相关的规程规定，严格遵守。三、安全标志安全标志是指在有触电危险的场所或容易产生误判断、误操作的地方，以及存在不安全因素的现场设置的文字或图形标志。安全标志可分为识别性和警戒性两大类，分别采用文字、图形、编号、颜色等构成。（一）对安全标志的基本要求1.文字简明扼要，图形清晰，色彩醒目。2.标准统一或符合传统习惯，便于管理。（二）常用安全标志1.安全色标2.导体色标3.安全牌第二节绝缘防护一、绝缘防护所谓绝缘防护就是使用绝缘材料将带电导体封护或隔离起来，使电气设备及线路能正常工作，防止人身触电事故的发生。二、绝缘性能绝缘性能包括电气性能、机械性能、热性能（包括耐热性、耐寒性、耐热冲击稳定性、耐弧性、软化点、黏度等）、吸潮性能、化学稳定性以及抗生物性。（一）电气性能包括极化、电导、介质损耗和电击穿。（二）耐热性指绝缘材料及其制品承受高温而不致损坏的能力。三、绝缘事故的产生原因和预防措施（一）引起电气设备绝缘事故的原因1.产品制造质量低劣。2.在搬运、安装、使用及检修过程中受机械损伤。3.由于设计、安装、使用不当，绝缘材料与其工作条件不相适应。（二）预防电气设备绝缘事故的措施1.不使用质量不合格的电气产品。2.按规定或规范安装电气设备或线路。3.按工作环境和使用条件正确选用电气设备。4.按照技术参数使用电气设备，避免过电压合过负荷运行。5.正确选用绝缘材料。6.按规定的周期和项目对电气设备进行绝缘预防性试验。7.在搬运、安装、运行和维护中避免电气设备的绝缘结构受机械损伤，受潮、脏污的影响。第三节保护接地接地的基本概念（一）接地及其分类接地是指从电网运行或人身安全的需要出发，人为地把电气设备的某一部位与大地做良好的电气连接。1.工作接地工作接地是指由于运行和安全需要，为保证电力网在正常情况或事故情况下能可靠地工作而将电气回路中某一点实行的接地。2.保护接地保护接地是指为了保障人身安全，避免发生触电事故，将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与大地作电气连接。（二）中性线N、保护线PE及保护零线PEN1.中性线N中性线引自电源中性点，其功能有：（1）用来通过单相负荷的工作电流。（2）用来通过三相电路中的不平衡电流以及三次谐波电流。（3）使不平衡三相负荷上的电压均等。2.保护线PE以防止触电为目的而用来与设备或线路的金属外壳、接地母线、接地端子等做电气连接的导线或倒替称为保护线。3.保护零线PEN中性线与大地有良好的电气接触时，称为零线。当零线N与保护线PE共为一体，同时具有零线和保护线两种功能的导线就称为保护零线或保护中性线。（三）国际电工委员会IEC对配电网接地方式的分类1.IT系统是指电源中性点不接地或经足够大阻抗接地，电气设备的外露可导电部分经各自的保护线PE分别直接接地的三相三线制低压配电系统。2.TT系统是指电源中性点直接接地，而设备的外露可导电部分经各自的保护线PE分别直接接地的三相四线制低压配电系统。3.TN系统是指电源系统有一点（通常是中性点）接地，电气设备的外露可导电部分经保护线PE连接到此接地点的低压配电系统。分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种形式。（1）TN-C系统（2）TN-S系统（3）TN-C-S系统二、保护接地的原理中性点没有接地，电动机外壳也没有接地。当电动机正常运行时，电动机外壳不带电，触及外壳的人并无危险。当电动机的绝缘击穿时，将有电流经人体和电网对地绝缘阻抗形成回路。人体所承受的电压在线路绝缘良好的情况下，若取人体电阻为1700Ω，则流经人体的电流为人体所承受的电压如果电网绝缘不良，设绝缘电阻降至5000Ω，此时，流经人体的电流人体所承受的电压（一）采用保护接地可以防止人身触电1.保护接地在IT系统中的作用原理当Re<<Rb时，由并联电路的分流公式可知，流过人体的电流只是地中电流的一小部分。只要适当控制接地电阻Re的大小，就能使流过人体的电流小于安全电流，从而保证人身安全。2.保护接地的局限性前面分析了在中性点不接地的电网中，采用保护接地可以有效地防止或减轻间接触电的危险。但在中性点直接接地的电网中，并不能有效防止触电的危险。如果电动机发生了单相碰壳故障，由等效电路可求得故障电流人体承受的电压一般情况下，R0和Re都不超过4Ω，若取人体电阻为1700Ω，则在380/220V电网中，故障电流和加于人体的电压分别为三、保护接地电阻的确定（一）低压电气设备的保护接地电阻一般要求保护接地电阻不大于4W。当变压器容量在100kVA及以下时，可放宽至不大于10W。（二）高压电气设备的保护接地电阻1.小接地短路电流系统接地电阻（1）如果高压设备与低压设备共用接地装置，则要求设备对地电压不超过120V。其接地电阻值应为（2）如果高压设备单独装设接地装置，则要求设备对地电压不超过250V。其接地电阻值应为以上两种情况都要求接地电阻不超过10W。2.大接地短路电流系统接地电阻一般接地电阻值应为当接地短路电流Ie大于4000A时，可采用第四节保护接零一、保护接零的原理所谓保护接零就是把电气设备平时不带电的外露可导电部分与电源中性线N（N线直接与大地有良好的电气连接）连接起来。（一）采用保护接零的中性点直接接地的低压配电系统如图所示。当电气设备发生“碰壳”故障时，根据等效电路可知，人体所承受的电压Ub近似等于短路电流在零线上的电压降，即R——相线的电阻，Ω；Rn——零线的电阻，Ω；Ik——单相短路电流，A；U——电网相电压，V。假设U＝220V，Rn＝2R，则可求出显然，这个电压值对人体仍是危险的。所以保护接零的有效性关键在于线路的短路保护装置能否在“碰壳”故障发生后灵敏地动作，切断电源。二、重复接地所谓重复接地就是在TN系统中，除电源中性点进行工作接地外，还在一定的处所把PE线或PEN线再行接地，如图所示。（一）重复接地的作用1.降低漏电设备外壳的对地电压假设U＝220V，Ri＝10W，Rn＝2R=1.2W，则可求出可见，在PE线或PEN线完整时，采用重复接地可以降低“碰壳”故障时所有被保护设备外壳的对地电压。而且重复接地点越多，这种效果越显著。2.减轻PE线或PEN线断线时的触电危险在没有重复接地的情况下，因R0<<Rb，断线点前面电动机外壳上的电压接近于零；而在断线点后面，PEN线的对地电压则接近于相电压值，非常危险。在有两处重复接地的情况下，据图b和c所示的等效电路可算出断线点前保护零线PEN的对地电压断线点后保护零线PEN的对地电压3.重复接地的其他作用重复接地还可以降低电网一相接地故障时，非故障相的对地电压；可以降低高压串入低压网络的对地电压；可以降低三相负荷不平衡时零线的对地电压等。（二）重复接地的要求1.重复接地的设置场所（1）户外架空线路的干线和长度超过200m分支线的综端及沿线上每1km处；（2）电缆或架空线在引入车间或大型建筑物处；（3）以金属外壳作为保护线的低压电缆；（4）同杆架设的高、低压架空线路的共同敷设段的两端。2.对重复接地电阻的要求当工作接地电阻不大于4W时，每一重复接地装置的重复接地电阻不应大于10W。当工作接地电阻允许为10W时，每一重复接地装置的重复接地电阻不应大于30W，但重复接地点不得少于3处。重复接地可以从保护线或保护零线引接，也可以从保护零设备的外壳引接。三、保护接零线路要求（一）在由同一台变压器供电的系统中，不宜将一部分设备保护接零，而另一部分设备保护接地。（二）采用保护接零的系统，其工作接地装置必须可靠，接地电阻值必须符合要求。（三）保护接零必须有灵敏可靠的保护装置配合。（四）有保护接零要求的单相移动式用电设备，应使用三孔插座供电。（五）在采用保护接零的同时，还应装设足够的重复接地装置。（六）设备与保护线或保护零线之间的连接处应牢固可靠，接触良好。（七）禁止在保护线或保护零线上安装熔断器或单独的断流开关。（八）零线截面应保证在低压电网内任何一处短路时，能够承受大于熔断器额定电流2.5～4倍及低压断路器额定电流1.25～2.5倍的短路电流，且不小于相线截面的一半。（九）所有电气设备的保护线或保护零线，均应以“并联”方式接到零干线上（见图a、c），严禁串联（见图b、d）。正确接法错误接法第五节接地装置一、接地体接地装置是由接地体和接地线组成的整体。接地体是埋入地中并直接与大地土壤接触的金属导体；接地线是指将电气设备需要接地的部分与接地体连接起来的金属导线。接地体可分为自然接地体和人工接地体。（一）自然接地体是指兼作接地体用而埋入地下的金属管道、金属结构、钢筋混凝土地基等物件。1.可作为自然接地体的物体（1）敷设在地下的金属管道及热力管道（但输送可燃、可爆介质的管道除外）。（2）建筑物或构筑物基础中的钢筋。（3）与大地有可靠连接的建筑物的钢结构件。（4）敷设于地下且数量不少于两根的电缆金属外皮等。2.利用自然接地体应注意的问题（1）自然接地体至少要有两根引出线与接地干线相连。（2）不得在地下利用裸铝导体作为接地体。（3）利用管道或配管做接地体时，应在管接头处采用跨接线焊接。（4）直流电力网的接地装置不得利用自然接地体。（二）人工接地体是指采用钢管、角钢、扁钢、圆钢等钢材特意制作而埋入地中下的导体。按其埋设方式分为垂直接地体和水平接地体两种。1.垂直接地体可采用直径40~50mm的钢管或用40mm´40mm´4mm-50mm´50mm´5mm的角钢。垂直接地体的长度为2~3m，但不能短于2m。垂直接地体的几种典型布置如图所示。2.水平接地体水平接地体多采用40mm´4mm的扁钢或直径为16mm的圆钢制作，多采用放射形布置。水平接地体的几种典型布置如图所示。二、接地线接地线包括接地干线和接地支线两部分。接地线应尽量利用金属构件的自然导体。若连接的电气设备较多，则宜敷设接地干线。各电气设备分别与接地干线相连，而接地干线则与接地体连接，如图所示。图中1——电气设备2——接地干线3——接地支线4——接地体连接线5——接地体三、对接地装置的要求（一）可靠的电气连接（二）足够的机械强度（三）足够的导电能力和热稳定性（四）明显的颜色标志（五）良好的防腐蚀性（六）安装距离与埋设深度（七）接地支线不得串联四、对接地电阻的要求接地装置的接地电阻要求值取决于电气设备或电网的电压等级、中性点运行方式、接地短路电流的大小及接地用途等。各种接地装置的接地电阻要求值见表。第六节漏电保护器漏电保护器是一种在规定条件下，当漏电电流达到或超过给定值时，便能自动断开电路的一种机械式开关电器或组合电器。（一）漏电保护器的组成漏电保护器主要由检测电路、判断或放大电路和执行电路三部分组成。1.检测电路由漏电电流互感器将电网或电气设备的漏电电流转变为二次信号。2.判断或放大电路根据检测电路送来的信号进行处理或放大，并决定是否送到执行电路。3.执行电路根据判断或放大电路送来的信号作出切断电源或接通电源的决定。（二）漏电保护器的分类1.按反映信号的种类分为电压型和电流型（被广泛采用）两大类。2.按有无中间机构分为直接传动型和间接传动型。3.按执行机构分为机械脱扣和电磁脱扣两种。4.按极数和线数分为单极二线、二极、二极三线等保护器。（三）主要技术参数1.脱扣器额定电流In。2.额定漏电动作电流In。3.额定漏电不动作电流In0。4.分断时间tn。5.短路通断能力Im。6.额定漏电通断能力Im。二、漏电保护器的工作原理（一）电压型漏电保护器的工作原理电压型漏电保护器以设备外壳对地电压作为信号，其接线图如图所示。（二）电流型漏电保护器的工作原理电流型漏电保护器按有无中间机构分为直接动作式和间接动作式两类。1.直接动作式2.间接动作式间接动作式电流型漏电保护器又分为储能式和放大式两种。（1）储能式漏电保护器（2）放大式漏电保护器（电子式漏电保护器）1）晶体管放大式漏电保护器2）晶闸管式漏电保护器（略）3）DZL18-20型漏电断路器（略）三、装用漏电保护器的主要规定（一）必须安装漏电保护器的设备与场所1.移动式电气设备及手持式电动工具（Ⅲ类除外）。2.安装在潮湿、强腐蚀性等环境恶劣场所的电气设备。3.建筑施工工地的电气施工机械设备。4.暂作临时用电的电气设备。5.宾馆、饭店及招待所客房内的插座回路。6.机关、学校、企业、住宅等建筑物内的插座回路。7.游泳池、喷水池、浴室的水中照明设备。8.安装在水中的供电线路和设备。9.医院中直接接触人体的医用设备。（二）低压电网必须实现总保护，以使全网处于保护范围内。（三）供电范围较大或有重要用户的低压电网，宜采用将漏电保护器安装在各引出干线上的总保护方式。（四）对移动式机电设备、临时用电和家庭用电设备，宜安装末级保护。（五）范围较大的低压电网，要尽可能实行两级以上的多级保护。四、漏电保护器的选择（一）系统装设方案的选择1.在干线上装设漏电保护器优点是：每台漏电保护器的保护范围广，任何分支线的接地故障均在保护之内；使用的漏电保护器少，设备投资费用低。缺点是：停电涉及面大，寻找故障点难，停电时间长。2.在分支线上装设漏电保护器优点是：每台漏电保护器只保护一条分支线路，不影响其他支路的运行；寻找故障点较容易，恢复供电时间短。缺点是：使用的漏电保护器多，投资费用大。3.在干线及分支线上均装设漏电保护器这是比较完善的保护方式，在干线上装设带延时的漏电保护器，用以防止电气火灾、接地电弧等烧毁设备。在分支线上装设快速型漏电保护器，用以防止人身触电。（二）漏电保护器的选用原则1.原则上应选用电流型漏电保护器。2.在特定的场所应分别选用防爆型、防水型、防尘型等漏电保护器。3.选用漏电保护器时，线路的各项数据应满足漏电保护器的各项参数值。4.保护单相线路和设备时，宜选用单极二线或二极式漏电保护器；保护三相线路和设备时，宜选用三极式漏电保护器；保护既有三相又有单相的线路和设备时，宜选用单极四极式漏电保护器。5.当选择分段保护时，应满足上下级动作的选择性。6.漏电开关的额定漏电动作电流用下列经验公式估算。（1）对于照明线路和居民用单相电路式中In——电路的实际最大额定负荷电流，A。（2）对于三相三线的动力线路或三相四线的动力照明混合线路7.漏电保护器的动作时间的选择主要根据使用目的来选择。五、漏电保护器的安装、接线、使用与维护（一）漏电保护器的安装要求1.使用的保护器应符合选择条件。2.保护器的试验按钮回路的工作电压不能接错。3.总保护和干线保护安装在配电室内，支线或终端线保护安装在配电箱或配电板上。4.在保护器的负荷侧零线不得重复接地或与设备的保护接地线相连接。5.设备的保护接地线不可穿过零序电流互感器的贯穿孔。6.当负载为单相、三相混合电路时，零线必须穿过零序电流互感器的贯穿孔并采用四极漏电保护器。7.零序电流互感器安装在电源开关的负荷侧出线中，应尽量远离外磁场，以防引起保护器误动作。8.保护器应远离大电流母线。9.保护器本身所用的交流电源应从零序电流互感器的同一侧取得。10.电路接好后，应首先检查接线是否正确，并通过试验按钮进行试验，按下试验按钮，保护器应能动作。（二）漏电保护器的接线1.漏电保护器在TT系统中的典型接线方式举例如下。适用的负荷类型：三相和单相混合负荷 采用的漏电开关类型：三极和二极 典型接线方式：2.漏电保护器在TN系统中的典型接线方式举例如下。适用的负荷类型：TN-C三相和单相混合负荷 采用的漏电开关类型：四极典型接线方式：（三）漏电保护器的使用与维护1.漏电保护器在投入运行后，应建立运行记录和相应的管理制度。2.每月需在通电状态下，检查保护器动作是否可靠。3.应定期对保护器进行动作特性试验。4.退出运行的保护器再次使用前，应进行动作特性试验。5.定期分析保护器的运行情况，及时更换有故障的器件。6.保护器的维修由专业人员进行。7.保护起动作后，经检查未发现事故原因的，允许试送电一次，不得连续强行送电。8.在保护器的保护范围内发生电击事故，应分析保护器未能起到保护作用的原因。第七节过电压及其防护一、大气过电压及其防护过电压是指对电气设备绝缘有危险的突然升高的电压。按其产生的原因可分为大气过电压和内部过电压两大类。大气过电压是由雷电引起的过电压，所以又称为雷电过电压；内部过电压是由操作、故障、谐振、运行状况变化而引起的过电压。（一）直击雷过电压的防护所谓直击雷过电压是指雷云直接对线路或电气设备放电时，雷电流在被击物阻抗上产生的电压降（可达数千千伏）。1.避雷针的工作原理由于避雷针的接闪器比被保护物高出许多，又和大地又良好的连接，雷云与尖端之间的电场最强，因此，雷击总是被引向避雷针，雷电流经接地引下线和接地装置泄入大地，从而避免被保护物遭受雷击。2.避雷针的安装要求（1）安装位置应满足防止“反击”的要求。（2）应尽可能采用独立的接地装置，接地电阻一般不得大于10W。（3）接地装置距离建筑物入口及人行道应大于3m。（4）根据建筑物的防雷类别、重要性、雷击的可能性，可采用独立避雷针、屋面避雷针、避雷网等防雷装置。（二）感应雷过电压的防护感应雷过电压分为静电感应和电磁感应两种。1.建筑物防静电感应雷的措施是将金属屋面或钢筋混凝土屋面的钢筋连成通路后妥善接地，要求每隔18~24m用引下线接地一次，并且不得少于2次；对非金属屋面则用接地的避雷网保护。2.架空管道等构筑物防电磁感应雷的措施是将平行敷设且其间净距不到100mm的长金属物每隔20~ 30m用金属线跨接起来。（三）雷电侵入波过电压的防护防护雷电侵入波过电压的主要措施是装设避雷器。避雷器包括保护间隙、管形避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等。阀型避雷器由火花间隙和非线性阀片电阻串联组成，使用时将其并联于被保护设备两端。二、内部过电压及其防护内部过电压分为操作过电压、谐振过电压和弧光接地过电压等。（一）高压电网内部过电压的防护电力网中的内部过电压可高达2.75~4倍的相电压，对电网绝缘威胁较大。但在设计线路和变电所时，已采取了一些限制措施，如采用中性点经消弧线圈接地的运行方式来限制间歇弧光接地过电压；选用灭弧能力强的快速短路器来限制切断空载线路过电压等；对谐振过电压则采取避开谐振条件的措施。（二）用电设备过电压的防护1.晶闸管的过电压保护晶闸管整流器及元件的过电压保护。2.电力电容器的过电压保护电容器的额定电压通常比电网电压高10％，当电网电压可能超过电容器额定电压的10％时，宜装设过电压保护，保护装置或发出信号或延时3~5min跳闸。3.大电感线圈的过电压保护当切断直流电机的励磁绕组以及其他大电感线圈时，由于磁场能量不能突变，会在线圈两端出现过电压。限制的方法通常是在线圈的两端并联电阻，靠电阻来消耗线圈中储存的磁场能量。三、防止人身受雷伤害的常识（一）野外遇到雷电时，不要站在高大的树木下，也不要接触或靠近避雷针或高大的金属物体，应寻找屋顶下有较大空间的房屋避雨，如无合适场所避雨，可双脚并拢蹲下，并将手中握持的金属物体抛弃。（二）雷电时，禁止在室外变电所进户线上进行检修作业或试验。（三）电子设备的外接天线应有可靠的防雷措施。第八节电气防火与防爆一、危险场所分类由电气原因形成火源而引燃或引爆的火灾和爆炸称为电气火灾和爆炸，其危害极大。（一）火灾危险场所分类按可燃物质的状态可将火灾场所分为H-1级、H-2级和H-3级。（二）爆炸危险场所分类按发生爆炸事故的危险程度，将爆炸危险场所划分为两类五级。第一类是含有可燃气体或液体与空气形成爆炸性混合物的场所，可分为Q-1级、Q-2级、Q-3级。第二类是含有悬浮状可燃粉尘或纤维与空气形成爆炸性混合物的场所，可分为G-1级和G-2级。二、引发电气火灾和爆炸的原因（一）电气线路和设备过热（二）电火花和电弧（三）静电放电（四）电热和照明设备使用不当三、电气防火与防爆措施1.排除可燃易爆物质的措施（1）保持良好的通风，以便把可燃易爆物质的浓度降低。（2）加强存有可燃易爆物质的生产设备、容器、管道和阀门等的密封。2.排除电气火源的措施（1）正常运行时能够产生火花、电弧和危险高温的非防爆电气装置应安装在危险场所之外。（2）在