安全用电 课件 第二章　防触电安全技术及应用

第二章防触电安全技术及应用75目录76§2-1安全电压、安全距离、屏护及安全标志§2-2绝缘防护§2-3保护接地§2-4保护接零§2-5接地装置§2-6漏电保护§2-7过电压及其防护§2-8电气防火和灭火§2-1安全电压、安全距离、屏护及安全标志77781．熟悉安全电压的定义、应用场合及取得方法。2．熟悉安全距离的作用，掌握常用的安全距离。3．了解屏护的作用及方式。4．掌握安全色的意义，熟悉常见安全标志。学习目标一、安全电压安全电压是为防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系列。这一定义的内涵有三个方面：（1）采用安全电压可以防止触电事故的发生。（2）安全电压必须由特定的电源供电。（3）安全电压有一系列的数值，各适用于一定的用电环境。791．安全电压值我国规定一般情况下安全电压是36V，其他安全电压系列的等级及应用场合见下表。80安全电压系列的等级及应用场合2．安全电压的取得（1）安全电压必须由双绕组变压器降压获得，绝不能用自耦变压器或电阻分压器获得，如图所示。81安全电压必须由双绕组变压器降压获得a）应使用双绕组变压器b）不能使用自耦变压器（2）工作在安全电压下的电路，必须与其他电气系统和任何无关的可导电部分实行电气上的绝缘隔离。（3）当电气设备采用24V以上安全电压时，必须采取防止直接接触带电体的保护措施。（4）隔离变压器的铁芯和外壳均应接地，以防止一次、二次绕组间绝缘击穿时，高压窜入低压回路引起触电事故。82二、安全距离安全距离又称间距，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、带电体与地面之间、带电体与其他设施之间、工作人员与带电体之间必须保持的最小距离或最小空气间隙。当上述实际距离小于安全距离时，可能发生电弧放电现象，造成人员伤亡和设备损坏。安全距离的大小主要取决于电压的高低、设备的类型、安装的方式和周围的环境等，并在规程中作出明确规定，从事电工作业的人员应予以重视。831．线路安全距离线路安全距离是指为防止人体或其他物体触及或接近带电体，从而造成危害而需要保持的最小距离。线路安全距离包括架空线路、电缆线路以及室内低压线路的安全距离。84（1）架空线路的架设要求和安全距离1）架空线路导线的要求常见的架空线路一般采用带有钢芯的多股绞线敷设。使用多股绞线的原因有以下几点：①多股绞线的力学性能较单股导线好，且不易折断。②多股绞线的柔性较单股导线好，安装、运输及存放时方便快捷。③多股绞线可以减小趋肤效应，提高输电效率。852）架空线路的施工要求架空线路架设时，原则上不应跨越建筑物，尤其不应跨越以可燃材料做屋顶的建筑物。架空线路必须跨越建筑物时，应与有关部门协商并取得相关部门的批准。建筑物或树木与架空线路之间应保持必要的防火间距。架空线路应与有爆炸危险的厂房及有火灾危险的厂房保持必要的防火间距。86高低压线路的下方不得施工，不得建造临时设施，不得堆放物件及材料。在架空线路的一侧作业时，必须与线路保持一定的安全操作距离。安全操作距离是指可以保证操作人员安全的距离。因此，要求安全操作距离应大于安全距离。873）几种线路同杆架设的要求①高压线路在低压线路上方，电力线路在弱电（通信）线路上方。②弱电线路与3kV以下线路的距离不得小于1.5m；3kV以下线路之间的距离不得小于0.6m；3kV以下线路与10kV高压线路之间的距离不得小于1.2m；10kV高压线路与10kV高压线路之间的距离不得小于0.8m。③10kV接户线对地距离不应小于4m；低压接户线对地距离不应小于2.5m；低压接户线跨越通车街道时，对地距离不应小于6m；低压接户线跨越通车困难的街道或人行道时，不应小于3.5m。884）常见架空线路安全距离①人在带电线路杆塔上工作时与带电导线的最小安全距离见下表。89人在带电线路杆塔上工作时与带电导线的最小安全距离②架空线路的导线与地面或水面之间的最小安全距离见下表。90架空线路的导线与地面或水面之间的最小安全距离m③架空线路的导线与建筑物之间的最小安全距离见下表。91架空线路的导线与建筑物之间的最小安全距离m④架空线路导线与街道或厂区树木之间的最小安全距离见下表。92架空线路导线与街道或厂区树木之间的最小安全距离m⑤邻近或交叉其他电力线工作的最小安全距离见下表。93邻近或交叉其他电力线工作的最小安全距离（2）电缆线路的安全距离直接埋设电缆的埋设深度不应小于0.7m，并应位于冻土层之下。当电缆与热力管道接近时，电缆周围土壤的温升不应超过10℃。一旦超过，须进行隔热处理。电缆之间，电缆与管道、道路、建筑物之间平行和交叉时的最小安全距离见下表。9495电缆之间，电缆与管道、道路、建筑物之间平行和交叉时的最小安全距离96电缆之间，电缆与管道、道路、建筑物之间平行和交叉时的最小安全距离（3）室内低压线路的安全距离室内低压线路是指1kV以下的动力和照明配电线路。室内低压线路有多种敷设方式，安全距离要求各不相同。室内低压线路与其他设施管道之间的最小安全距离见下表。97室内低压线路与其他设施管道之间的最小安全距离98室内低压线路与其他设施管道之间的最小安全距离99室内低压线路与其他设施管道之间的最小安全距离2．变配电设备安全距离（1）变电所室内外配电装置的安全距离凡高压变配电装置都必须有遮栏、栅栏和围墙等屏护设施。不论高压设备是否带电，值班人员都不得单独移开或越过屏护设施进行工作。若有必要移开遮栏或栅栏，必须有监护人员在场，而且工作人员与不停电设备之间的最小距离应符合相应的安全距离，参见下表。100101人在带电线路杆塔上工作时与带电导线的最小安全距离在部分停电的设备上检修时，检修人员在工作中的正常活动范围（指人体和使用的工具）与周围带电体之间的最小距离不得小于相应的安全操作距离，否则必须将该设备停电。10kV及以下变电所室内外配电装置的最小安全距离见下表。10210kV及以下变电所室内外配电装置的最小安全距离10310kV及以下变电所室内外配电装置的最小安全距离（2）高压配电室内各种通道的最小宽度（见下表）104高压配电室内各种通道的最小宽度（3）低压配电屏前、后通道的最小宽度（见下表）105低压配电屏前、后通道的最小宽度（4）配电装置的布置配电装置的布置，应考虑设备搬运、检修、操作和试验方便。室内安装的变压器，其外廓与变压器室四壁之间应留有适当距离。变压器外廓至后壁及侧壁的距离，容量1000kV·A及以下者不应小于0.6m，容量1250kV·A及以上者不应小于0.8m；变压器外廓至门的距离，对应两类容量分别不应小于0.8m和1.0m。1063．检修安全距离在检修工作中，为了防止人体及其所携带的工具触及或接近带电体，必须保证足够的检修安全距离。在低压操作中，人体及其所携带工具与带电体的距离不应小于0.1m。在高压无遮栏操作中，人体及其所携带工具与带电体之间的最小距离，10kV及以下者不应小于0.7m，20、35kV者不应小于1.0m。用绝缘杆操作时，上述距离可分别减为0.4m和0.6m。不能满足上述距离时，应装设临时遮栏。在线路上检修时，人体及其所携带工具与邻近线路带电导线的最小距离，10kV及以下者不应小于1.0m，35kV者不应小于2.5m。107三、屏护屏护是指采用遮栏、栅栏、护罩、护盖等设施把危险的带电体同外界隔离开的安全防护措施。设置屏护是电工最常用的安全技术措施之一。采用屏护可将人体与带电体隔离开，有效防止触电事故的发生。此外，屏护还可以防止短路事故的发生。108屏护的作用和常见类型如下：（1）防止工作人员意外碰触或过分接近带电体，如遮栏、栅栏、围墙、保护网等。（2）作为检修部位与带电体的距离小于安全距离时的隔离措施，如绝缘隔板等。（3）保护电气设备不受机械损伤，如低压电器的箱、盒、盖、挡板等。屏护按使用要求分为永久性屏护和临时性屏护两大类。1091．遮栏遮栏（见下图）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，遮栏高度不应低于1.7m，底部距地面应不大于0.1m。金属遮栏必须妥善接地并加锁。110遮栏a）固定式遮栏b）移动式遮栏2．栅栏栅栏（见下图）用于室外配电装置时，其高度不应低于1.5m；若室内场地较开阔，也可安装高度不低于1.2m的栅栏。栅条间距和最低栏杆至地面的距离都不应大于200mm。金属材质的栅栏应妥善接地。111栅栏3．围墙室外落地安装的变配电设施应有完好的围墙，围墙的实体部分高度不应低于2.5m，如图所示。112围墙4．保护网保护网分铁丝网和金属防护板两种，如图所示。113保护网a）铁丝网b）金属防护板四、安全标志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，设置醒目的文字或图形标志，提示人们识别、警惕危险因素，对防止人们偶然触及或过分接近带电体而触电具有重要作用。安全标志是指通过颜色与几何形状的组合表达通用的安全信息，并通过附加图形符号表达特定安全信息的标志。1141．对安全标志的要求（1）图形清晰，色彩醒目，文字简明扼要。（2）标准统一或者符合习惯，以便于管理。2．安全色标安全色标是用不同颜色表示不同含义的标识方法，使人能够通过识别颜色来判断危险因素，从而防范触电等电气安全事故。1153．安全标志的构成及分类安全标志包括安全色、图形符号、文字和边框等内容，悬挂在规定的场所，起着重要的安全提示和警告作用。按照用途不同，安全标志分为禁止标志、警告标志、指令标志和提示标志四大类。（1）禁止标志禁止标志是禁止人们不安全行为的图形标志。禁止标志一般为圆形，边框为红色，在禁止的行为图形上覆盖红色斜线表示禁止，禁止的行为图形为黑色，背景色为白色。电气安全常用禁止标志见下表。116117电气安全常用禁止标志118电气安全常用禁止标志（2）警告标志警告标志是提醒人们对周围环境加以注意的图形标志。警告标志一般为三角形，边框为黑色，警告图形也为黑色，背景色为引起注意的黄色。电气安全常用警告标志见下表。119电气安全常用警告标志120电气安全常用警告标志（3）指令标志指令标志是强制操作人员必须做好安全防护措施的图形标志。指令标志一般为圆形，背景色为代表指令含义的蓝色，图形符号为白色。电气安全常用指令标志见下表。121电气安全常用指令标志（4）提示标志提示标志是向人们提供某种信息的图形标志。提示标志一般为矩形，背景色为代表安全含义的绿色，图形符号和文字为白色。电气安全常用提示标志见下表。122电气安全常用提示标志4．安全标志牌电工作业中经常会用到安全标志牌，以防止触电事故的发生。安全标志牌设置完成后，严禁擅自拆除、更换和移动。常见的安全标志牌见下表。123常见的安全标志牌124常见的安全标志牌§2-2绝缘防护1251261．熟悉绝缘防护的作用。2．熟悉电工常用的绝缘材料。3．了解绝缘材料的绝缘性能及绝缘材料破坏的原因。4．掌握预防电气设备绝缘事故的措施。学习目标一、常用绝缘材料用于隔离不同电位的导电部件或使导电部件与外界隔绝的低电导率材料，称为绝缘材料。绝缘材料按形态分为气体、液体和固体绝缘材料，按化学性质可分为无机、有机和混合绝缘材料。常用的气体绝缘材料有空气、氮气、二氧化碳、六氟化硫等。六氟化硫具有良好的绝缘性能和灭弧性能，用它制成的开关电器，体积特别小。真空是一种理想的绝缘材料，经常用在高压真空开关和真空断路器中。127常用的液体绝缘材料有变压器油、电容器油、电缆油、断路器油等。在电气设备中，液体绝缘材料主要起绝缘、传热、浸渍和填充等作用。除此之外，在开关中还起着灭弧作用。固体绝缘材料使用最广泛。无机固体绝缘材料有电瓷、玻璃、云母、石棉、大理石等；有机固体绝缘材料有棉纱、纸等天然纤维及橡胶、漆、胶、塑料等。此外，生产中还广泛使用固体绝缘材料的制成品，如蜡布带、黄蜡绸带、玻璃漆布、聚酯薄膜、酚醛层压纸（布）板、云母带、云母板、浸渍绝缘漆及覆盖漆等。128二、常见电工绝缘材料1．电缆、电线的绝缘层电缆、电线的绝缘层大多采用橡胶或塑料。电缆使用时大多要埋入地下，为防止其绝缘层受外力损伤，一般都采用多重绝缘的结构，如图所示。129电缆的多重绝缘一般电线多采用塑料绝缘，如图所示。值得注意的是，现在绝大多数家用电器的电源线都采用双重绝缘结构，以保证广大消费者的安全，如图所示。130电线的绝缘采用双重绝缘的电源线a）单相双芯电源线b）单相三芯电源线2．绝缘胶带绝缘胶带是电工维修时必不可少的绝缘材料，目前常用的有PVC绝缘胶带和防水绝缘胶带等。PVC绝缘胶带（见下图）具有绝缘、防水等功能，但其延展性较差。防水绝缘胶带（见下图）是一种专为电力电缆和通信电缆行业设计的绝缘胶带，具有良好的防水性和绝缘性。131PVC绝缘胶带防水绝缘胶带3．电工工具的绝缘手柄电工常用工具（如旋具、电工钳，见下图）的操作手柄须绝缘良好，以保证操作人员的安全。132电工工具的绝缘手柄4．电线套管用电线套管进行配线具有耐潮、耐腐蚀、可避免导线受到机械损伤等优点，广泛应用于室内外照明和动力线路的配线。常用的电线套管多采用PVC管和PE（聚乙烯）管，如图所示。133电线套管5．绝缘子绝缘子俗称瓷瓶，主要用来支撑、紧固导线，保证导线对地的绝缘，如图所示。绝缘子分为高压绝缘子和低压绝缘子两种。134电线套管三、绝缘材料的绝缘性能电气性能是绝缘材料的主要性能。当绝缘材料的电气性能恶化时，绝缘电阻降低，泄漏电流增大，击穿电压降低，容易发生短路或漏电事故。耐热性能是指绝缘材料及其制品承受高温而不致损坏的能力，是绝缘材料的重要性能之一。绝缘材料允许的极限工作温度称为耐热等级。耐热等级实际上决定了电缆电线的允许工作温度。绝缘材料的工作温度超过耐热等级后，将大大加速绝缘材料的老化，绝缘性能将很快下降。使用过程中，电气设备的工作温度不得高于其绝缘材料的耐热等级。135四、常见绝缘材料破坏的原因1．产品制造质量低劣，如选用耐压不够的绝缘材料，使得外加电压远超其耐压值，造成绝缘被击穿。2．在搬运、安装、使用及检修过程中，由于操作不当导致设备或线路的绝缘结构遭受机械损伤，使绝缘损伤处发生漏电。3．设计、安装、使用不当，使绝缘材料与其工作条件不相适应。136五、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．在搬运、安装、运行和检修过程中，应防止电气设备的绝缘结构受到机械损伤、受潮或污秽侵蚀。3．按规程和规范安装电气设备和线路。4．按工作环境和使用条件正确选用电气设备。1375．按照技术参数使用电气设备，避免过电压和过载运行。6．正确选用绝缘材料。7．按规定周期和项目对电气设备进行绝缘预防性试验，对有绝缘缺陷的设备应及时进行处理。8．改善绝缘结构。138§2-3保护接地1391401．熟悉接地的种类及用途。2．掌握保护接地的原理及适用场合。3．掌握不同配电系统中保护接地电阻的确定原则。学习目标一、接地及其分类1．工作接地为保证电气设备或线路正常运行而将电气设备或线路的某一点接地，称为工作接地。换句话说，工作接地一旦因故断开，则电气设备或线路将无法正常工作。2．保护接地专为保障人身安全而设置的接地称为保护接地。141二、供电系统常用名词1．中性线——引自电源中性点的导线，简称中线，用符号N表示。中线的作用有：（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。（3）使不平衡三相负荷上的电压均等。1422．保护线——以防止触电为目的而用来与电气设备或线路的金属外壳、接地母线、接地端子、接地极、接地金属部件等做电气连接的导线，用符号PE表示。3．保护零线——零线N与保护线PE共为一体，同时具有零线与保护线两种功能的导线，用符号PEN表示。1434．IT系统——电源中性点不接地（或经阻抗1000Ω接地），而电气设备的金属外壳经各自的保护线PE直接接地的三相三线制低压配电系统，如图所示。144IT系统5．TT系统——电源中性点直接接地，而电气设备的金属外壳都经各自的PE线直接接地的三相四线制低压配电系统，如图所示。145TT系统三、保护接地的原理1．保护接地在IT系统中的作用IT系统中采用保护接地的原理如图所示。146IT系统中采用保护接地的原理a）保护接地示意图b）等效电路当电气设备发生碰壳故障时，接地短路电流经接地体和人体，再经很大的线路对地阻抗流回电源。由于接地电阻RE（4Ω）远小于人体的电阻Rb（1700Ω），故流经人体的电流也远小于流过接地体的电流。当接地电阻极小（小于4Ω）时，流过人体的电流几乎等于零。另外，因接地电阻很小，接地短路电流流过时产生的压降也很小，所以外壳对大地的电压是很低的，人站在大地上碰触到外壳时，不会有危险。这就是保护接地的原理。可见，在IT系统中采用保护接地是非常有效的安全保护技术措施。1472．保护接地在TT系统中的作用讨论TT系统中采用保护接地的效果，如图所示。148TT系统中采用保护接地的效果a）保护接地示意图b）等效电路应注意，在大多数情况下，27.5A的故障电流是不足以使电路的过电流保护装置动作的，这将使用电设备外壳上长期存在110V的对地电压，对人体是很不安全的。总之，保护接地主要应用于中性点不接地或不直接接地的电网（IT系统）中。它的工作原理可以简单概括为并联电路中的小电阻（保护接地电阻）对大电阻（人体电阻）的强分流作用。因此，接地电阻的数值对于保护效果是至关重要的。149四、保护接地电阻的确定1．中性点不接地的380/220V系统，其单相接地电流较小，为了确保设备漏电时金属外壳对地电压不超过安全范围，要求保护接地电阻RE≤4Ω；当变压器容量在100kV·A以下时，可放宽到RE≤10Ω。2．中性点不接地或经消弧线圈接地的高压系统，其保护接地电阻

RE≤10Ω。1503．中性点直接接地的超高压系统（我国额定电压在110kV及以上的电网几乎都采用中性点直接接地系统），其接地短路电流在500A以上，称为大接地短路电流系统。此时，由于接地短路电流数值很大，事实上已无法用保护接地的方法将碰壳设备外壳的对地电压限制在安全范围内，而必须靠继电保护装置迅速切断电源来保障安全。在这类系统中，设备外壳应接地并要求接地电阻RE

不大于0.5Ω。151§2-4保护接零1521531．掌握保护接零的原理及适用范围。2．掌握保护接零的三种形式及各自的优缺点。3．理解重复接地的作用。4．了解采用保护接零的注意事项。5．掌握对保护线及保护零线的要求。学习目标一、保护接零的原理电动机正常工作时，零线不带电压，由于电动机外壳是与电源零线连接的，所以人体触摸设备外壳等于触摸零线，并无触电危险。当电动机发生碰壳故障时，其金属外壳将相线与零线直接接通，单相接地故障遂成为单相短路故障，因为零线阻抗很小，所以短路电流可达电动机额定电流的几倍甚至几十倍。在大多数情况下，短路电流的数值足以使安装在线路上的熔断器或其他过电流保护装置动作，从而切断电源。154155保护接零a）保护接零示意图b）等效电路二、保护接零的三种形式1．TN-C系统这种系统的零线N和保护线PE合为一根保护零线PEN，所有设备的外露可导电部分均与PEN线连接。这样组成的供电系统实际上就是目前广大企事业单位和家庭常用的380/220V三相四线制供电系统，如图所示。156TN-C系统（三相四线制供电系统）2．TN-S系统这种系统的N线和PE线是分开设置的，连同三根相线，共五根导线，因此常被称为三相五线制供电系统。TN-S系统中所有设备的外壳只与公共的PE线相连接，如图所示。157TN-S系统（三相五线制供电系统）3．TN-C-S系统TN-C-S系统的前端为TN-C方式，末端为TN-S方式，结合了前者的经济性和后者的安全性，如图所示。158TN-C-S系统三、重复接地重复接地是指在TN系统中，除了在电源中性点进行工作接地外，还在其他地方把PE线或PEN线再次接地，如图所示。1．重复接地适用的场合（1）架空线路的干线和支线终端及沿线每1km处。（2）电缆和架空线在引入车间或建筑物处。159重复接地2．重复接地的作用（1）PE（或PEN）线完整时，重复接地可以降低碰壳故障时所有被保护设备金属外壳的对地电压，减轻过电流保护装置动作之前触电的危险。（2）缩短漏电故障持续时间，加快线路保护装置的动作。（3）可以提高架空线路的防雷性能。（4）在PE（或PEN）线断线的情况下，重复接地可以降低断线点后面碰壳故障发生时PE（或PEN）线的对地电压，减轻触电事故的严重程度。160四、采用保护接零的注意事项1．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地，而另一部分设备保护接零。即在同一系统中，不允许将保护接地和保护接零混用。2．对于保护接零的系统，其工作接地装置必须可靠，接地电阻必须符合要求（一般要求不大于4Ω）。3．保护接零必须有灵敏可靠的熔断器（或过电流保护装置）配合。161五、对保护线及保护零线的要求1．要求施工中保护线或保护零线有足够的强度，其截面不能太大或太小，一般要求TN系统的保护线或保护零线截面不应小于相线截面的一半。2．所有电气设备的保护线、保护零线都应以并联方式接在零线上，如图a所示。图b所示为错误接法。162采用保护零线时单个插座接零线的接法a）正确接法b）错误接法如图所示为采用保护零线时多个插座接零线的接法。163采用保护零线时多个插座接零线的接法a）正确接法b）错误接法如图所示为采用保护零线时多台电动机接零线的接法。164采用保护零线时多台电动机接零线的接法a）正确接法b）错误接法3．需接保护零线的单相移动式用电设备，必须采用三孔插座供电。接线时应遵循“左零右相上接地”的接线原则。即安装三孔插座时，要求标有接地符号的插孔在正上方，接保护线或保护零线，左下插孔接工作零线，右下插孔接相线，如图a所示。4．严禁在保护线或保护零线上安装熔断器和开关。165采用保护零线时单个插座接零线的接法a）正确接法b）错误接法§2-5接地装置1661671．熟悉接地装置的组成，了解其连接方法和保护措施。2．熟悉接地体和接地线的分类。3．了解人工接地体的敷设过程及要求。4．了解接地线的施工要求。5．掌握降低接地电阻的措施。学习目标一、接地体1．自然接地体自然接地体是指兼作接地体而埋入地下的金属管道、金属结构、钢筋混凝土地基等物体。在设计和选择接地体时，应充分利用自然接地体，以节省钢材、降低成本。（1）可作为自然接地体的物体1）敷设在地下的金属管道、金属井管等。2）建筑物和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构件。168（2）利用自然接地体时应注意的问题1）自然接地体至少应有两根引出线与接地干线相连。2）不得在地下利用裸铝、裸铜导体作为接地体。3）利用管道或配管（配线钢管）做接地体时，应在管接头处采用跨接线焊接。1692．人工接地体人工接地体是采用钢管、角钢、扁钢、圆钢等钢材特意制作并埋入地中的导体。为了保证人工接地体有足够的热稳定性和强度，并考虑到防腐蚀的要求，对钢质接地体的最小尺寸有一定的限制，见下表。170钢质接地体和接地线的最小尺寸人工接地体按其埋设方式不同，分为垂直接地体和水平接地体两种。（1）垂直接地体一般情况下宜采用垂直接地体。垂直接地体可采用直径为40～50mm的钢管，或用40mm×40mm×4mm或50mm×50mm×5mm的角钢制作，下端加工成尖状以便打入地下。垂直接地体的长度为2～3m，不得短于2m。垂直接地体一般由两根以上的钢管或角钢组成，可以成排布置，也可以环状布置。垂直接地体的几种典型布置如图所示。171172垂直接地体的几种典型布置（2）水平接地体多岩石地区经常采用水平接地体。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，也可以成排布置成带形或环形。水平接地体的几种典型布置如图所示。173水平接地体的几种典型布置（3）人工接地体的敷设接地体采用垂直敷设效果较好，在多岩石地区可采取水平敷设。垂直接地体加工好后，就可按照设计图样沿连接扁钢（水平接地体）的路径走向在离建筑物地基区1.5m以外挖出宽0.5m以上、深0.6～1.0m的沟槽，然后进行现场敷设。174二、接地线1．接地线的分类接地线包括接地干线和接地支线两部分。2．接地线的施工要求（1）实际上用作接地线的材料有铜、铝、钢等导体。（2）接地干线至少应在不同的两点与接地网连接，每一个需要接地的电气设备或装置必须用单独的接地线与接地干线相连接，禁止把几个设备的接地部分互相串联后再与接地干线连接。（3）为便于检查，室内接地线一般采用明敷法固定在建筑物表面。（4）明敷的接地线应涂浅蓝漆。175三、接地装置的连接接地装置的地上部分可采用螺纹连接。螺纹连接应采用防松、防锈措施。接地装置的地下部分必须焊接，且不得有虚焊。圆钢搭焊长度不得小于圆钢直径的6倍，并应两边施焊；扁钢搭焊长度不得小于扁钢宽度的2倍，并应三边施焊；交叉焊接处应加焊包板。扁钢与钢管焊接时，应将扁钢弯成圆弧形或直角形，或借助圆弧形或直角形卡板与钢管焊接。176利用建筑物的钢结构、起重机轨道、工业管道等做自然接地体时，其伸缩缝或接头处应进行跨接。钢梁接地体的跨接如图所示。接地线与自然接地体的连接采用焊接、螺纹连接和抱箍螺纹连接时，应考虑防松、防腐措施。人工接地体与各设备的接地线不得经设备本身串接，即不得将用电设备本身作为接地线的一部分，而必须并排地接向接地干线。177钢梁接地体的跨接四、接地装置的保护在有腐蚀性的土壤中，对接地装置应采取防腐蚀措施。例如，接地体最好采用镀锌元件，焊接处应涂沥青油防腐，明敷的接地线应涂漆防腐。接地体安装位置应避开有腐蚀性杂质的土壤。接地线应尽量安装在不易受机械损伤的地方，并应在便于检查的明显处。接地线与铁路或公路交叉处，应穿管或用角钢保护。178§2-6漏电保护1791801．熟悉漏电保护器的类型、组成和主要技术参数。2．掌握漏电保护器的工作原理。3．掌握漏电保护器的选择、安装及使用方法。学习目标为了防止人身触电、减轻人身触电时的危害程度，人们采取了许多安全技术措施，如采用安全电压，与带电体保持足够的安全距离，在带电体周围装设屏护、悬挂安全标志，使用双重绝缘结构的家用电器，对电气设备的金属外壳进行保护接地或保护接零等。然而，尽管采用了上述各种安全技术措施，实际生产中仍不能从根本上杜绝触电事故的发生。为此，人们又研制出新的更加完善的防止人身触电的安全保护技术，即下面要介绍的漏电保护技术。181漏电保护的意义如下：1．电气设备或线路发生漏电或接地故障时，能在人尚未接触之前就把电源切断。2．当人体触及带电体时，能在0.1s内切断电源，从而减轻电流对人体的伤害程度。3．可以防止漏电引起的火灾事故。182一、漏电保护器的类型漏电保护器又称为剩余电流保护器，英文缩写为RCD。目前，市场上漏电保护器产品的型号规格很多。实际中，凡称为漏电开关、漏电断路器、漏电插座的，均指本身具有脱扣装置，能直接接通和切断电路的漏电保护器。凡称为漏电继电器的，其本身只能反映故障，还需要与交流接触器、低压断路器等配套使用。183按反应信号的种类分，漏电保护器主要有电压型和电流型两大类。目前，普遍使用的是电流型漏电保护器。常见的漏电保护器见下表。184常见的漏电保护器185常见的漏电保护器电流型漏电保护器的工作原理是：漏电保护器正常工作时，由于流过零序电流互感器的总电流等于零，故零序电流互感器的输出为零。一旦发生触电事故，流过人体的电流超过安全电流值，穿过零序电流互感器的总电流就不等于零，零序电流互感器的二次侧就会有信号输出，此信号经中间环节放大整形后，输出给执行机构，于是脱扣器动作，使电源主开关断开，从而达到防触电的目的。186三、漏电保护器的主要技术参数1．脱扣器额定电流：在规定的条件下，漏电保护器正常工作所允许长期通过的最大电流值。2．额定漏电动作电流：制造厂规定的漏电保护器必须动作的漏电动作电流值。3．漏电动作时间：从漏电保护器检测元件检测到漏电动作电流开始，到其切断被保护电路为止的时间。4．额定漏电不动作电流：在规定条件下，漏电保护器保证不会触发脱扣（即不动作、不断电）的最大漏电电流值。187四、漏电保护器的选择1．选择漏电保护器的原则（1）原则上应选用电流型漏电保护器，其中额定漏电动作电流≤30mA的漏电保护器，可作为直接接触触电保护的补充保护，但不能作为唯一的保护。（2）在有爆炸危险的场所，应选用防爆型漏电保护器；在潮湿、水汽较大的场所，应选用防水型漏电保护器；在粉尘浓度较高的场所，应选用防尘型或密闭型漏电保护器。188（3）选用漏电保护器时，安装地点的电源额定电压与频率应与漏电保护器的铭牌相符，漏电保护器的脱扣器额定电流和额定漏电动作电流应满足线路工作电流和实际要求动作漏电流的要求。（4）保护单相线路和设备时，宜选用单相2P式漏电保护器；保护三相三线制的线路和设备时，宜选用三相三线式漏电保护器；保护既有三相又有单相的线路和设备时，应选用三相四线式漏电保护器。189（5）当采取分段保护时，应满足上、下级动作的选择性，即当某处发生接地故障时，只应由本级的漏电保护器动作切断故障点的电源，而上一级漏电保护器不应同时动作或提前动作切断电源。（6）从安全角度考虑，漏电保护器的额定漏电动作电流选得越小越好；但从供电可靠性出发，其值不能过小，而必须大于线路和设备的正常泄漏电流，以免误动作。（7）对于主要用于触电保护的漏电保护器，应选择漏电动作时间≤0.1s的快速型漏电保护器；对于主要用于防火保护或漏电报警的漏电保护器，可选择漏电动作时间为0.2～2s的延时型漏电保护器。1902．额定漏电动作电流的选择漏电保护器的额定电压、额定电流、分断能力等性能指标应与线路环境相适应。不同环境下漏电保护器额定漏电动作电流数值的选择可参考下表。191不同环境下漏电保护器额定漏电动作电流数值的选择五、漏电保护器的安装及使用1．需要安装漏电保护器的场所（1）手持式电动工具和移动式电气设备。（2）安装在潮湿或强腐蚀等恶劣环境中的电气设备。（3）建筑施工工地的电气施工设备。（4）临时性电气设备。（5）宾馆客房内的插座。（6）触电危险性较大的民用建筑物内的插座。192（7）游泳池、喷水池或浴室类场所的水中照明设备。（8）安装在水中的供电线路和电气设备。（9）医院中直接接触人体的电气医疗设备（胸腔手术室除外）。（10）公共场所的通道照明及应急照明电源、消防用电梯及确保公共场所安全的电气设备的电源。（11）消防设备的电源、防盗报警装置的电源以及其他不允许突然停电的场所或电气装置的电源。在发生漏电故障时，这类电源被立即切断，将会造成严重事故或重大经济损失，因此，应装设不切断电源的报警式漏电保护器。1932．系统装设漏电保护器的方式（1）在干线上装设漏电保护器采用这种方式时，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，故采用的漏电保护器数量少，设备投资小。但一旦发生故障，停电涉及面大，寻找故障点难，停电时间长。当分支线较多时，误动作的可能性大，要求漏电保护器的漏电动作电流不能≤30mA，故在干线上装设漏电保护器的防触电能力差。194（2）在分支线上装设漏电保护器采用这种方式时，每台漏电保护器只保护一条分支线路，该支路发生对地短路或漏电故障时，只有本支路的漏电保护器动作，不影响其他支路的正常运行。寻找故障点较容易，恢复供电时间短。但采用的漏电保护器多，投资大。195（3）在干线及分支线上均装设漏电保护器从安全的角度看，这是较为理想的保护方式。一方面，在干线上可装设额定漏电动作电流为100～150mA带延时的漏电保护器，该装置对防范电气火灾、接地电弧烧毁设备等十分有效；另一方面，在分支线上装设额定漏电动作电流≤30mA的快速型漏电保护器，用于防止人体触电。此外，还可以在变压器出口处再装一级总漏电保护，只发出报警信号但不切断总电源。这种方式的缺点是投资大。同时，还要注意各级漏电保护器的配合。196（4）多级保护方式随着用电量的不断增长，较大的低压电网仅仅采用总保护和末级保护方式已不能满足对低压电网供电可靠性和安全用电的需要。目前，较大的电网大都实行多级保护方式。如图所示为三级保护方式的配置图。197三级保护方式的配置图3．漏电保护器的安装要求（1）安装前检查漏电保护器是否符合生产厂家产品说明书的要求，即漏电保护器的额定电压应等于电网的额定电压，漏电保护器的额定电流应大于或等于线路的最大工作电流，额定漏电动作电流应符合保护要求。此外，还应检查电气线路和设备的漏电流和绝缘电阻。当电气线路或设备的漏电流大于允许值时，必须更换绝缘良好的电气线路或设备。198（2）安装漏电保护器时，要根据配电系统的保护接地形式，按照下表所示电路进行接线。特别注意，接线时须按照漏电保护器上标的相线“L”和零线“N”进行接线。199不同供电系统中漏电保护器的正确接线200不同供电系统中漏电保护器的正确接线（3）总漏电保护器和干线漏电保护器安装在配电室内，支线或终端线漏电保护器安装在配电箱内或配电板上，并保持干燥通风，不受腐蚀性气体的侵蚀。（4）漏电保护器后面的工作零线不能重复接地。（5）设备的保护线不得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三相四线式漏电保护器。201（7）零序电流互感器安装在电源开关的负荷侧出线处，应尽量远离外磁场；与接触器应保持300～400mm的距离，以防止外磁场影响而引起漏电保护器误动作。（8）漏电保护器应远离大电流母线。（9）采用分级漏电保护的线路，每一分支线路必须有自己的工作零线；上、下级漏电保护器的额定漏电动作电流与漏电动作时间应做到相互配合，额定漏电动作电流级差通常为1.2～1.5倍，时间级差通常为0.1～0.2s。（10）电路接好后，应首先检查接线是否正确，然后按下试验开关测试漏电保护器是否动作，反复按下试验开关3次，均应正确动作。确认动作正常后，才能投入使用。2024．漏电保护器的运行维护（1）漏电保护器投入运行后，应每年对保护系统进行一次普查，并定期对其动作特性（包括漏电动作电流、漏电不动作电流及漏电动作时间）进行试验。（2）每月至少对漏电保护器进行一次试验（即对使用中的漏电保护器应定期用试验开关检验其可靠性）。每当雷击或其他原因使漏电保护器动作后，应做一次试验。雷雨季节需增加试验次数。停用的漏电保护器使用前应试验一次。203（3）漏电保护器动作后，如经检查未发现故障点，允许试送电一次。如果再次动作，应查明原因，找出故障点，不得连续强行送电。（4）严禁私自拆除漏电保护器或强行送电。（5）漏电保护器出现故障后应及时更换，并由专业人员修理。2045．漏电保护器的误动作和拒动作漏电保护器的误动作是指电气线路或设备未发生预期的触电或漏电故障时，漏电保护器产生的动作。漏电保护器的拒动作是指电气线路或设备已发生预期的触电或漏电事故而漏电保护器却不产生预期的动作。205由线路问题引起漏电保护器误动作和拒动作的原因及处理方法见下表。206由线路问题引起漏电保护器误动作和拒动作的原因及处理方法207由线路问题引起漏电保护器误动作和拒动作的原因及处理方法§2-7过电压及其防护2082091．了解雷电的形成及危害。2．熟悉防雷装置的组成，了解常见的防雷装置。3．熟悉常见防雷装置的原理及作用。4．了解常见的防雷措施。5．了解内部过电压的防护措施。学习目标一、雷电的形成及危害1．电作用的破坏雷电产生的数十万至数百万伏的冲击电压可能毁坏电气设备的绝缘，造成大面积、长时间停电。绝缘损坏引起的短路火花和雷电的放电火花可能引起火灾和爆炸事故。电气绝缘的损坏及巨大的雷电流流入地下，在电流通路上产生的极高对地电压和在流入点周围产生的强电场，还可能导致跨步电压触电的伤亡事故。2102．热作用的破坏巨大的雷电流通过导体，在极短的时间内转化成大量的热能，使金属熔化飞溅而引起火灾或爆炸。如果雷击发生在易燃物上，更容易引起火灾。3．机械作用的破坏巨大的雷电流通过被击物时，瞬间产生大量的热，使被击物内部的水分或其他液体急剧汽化，剧烈膨胀为大量气体，致使被击物被破坏或爆炸。此外，静电作用力、电动力和雷击时的气浪也有一定的破坏作用。211二、防雷装置防雷装置的种类很多，常用的防雷装置有避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器和电涌保护器等，见下表。212常用的防雷装置213常用的防雷装置214常用的防雷装置1．防雷装置的组成一套完整的防雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成，如图所示。215防雷装置的组成（1）接闪器避雷针、避雷线、避雷网、避雷带以及建筑物的金属屋面（正常时能形成爆炸性混合物，电火花会引起爆炸的工业建筑物和构筑物除外）均可作为接闪器。接闪器是利用其高出被保护物的突出部位，把雷电引向自身，接收雷击放电。（2）引下线防雷装置的引下线应满足强度、耐腐蚀和热稳定性的要求。引下线一般采用圆钢或扁钢制成，其尺寸和耐腐蚀要求与避雷带相同。216（3）接地装置接地装置是防雷装置的重要组成部分，作用是向大地泄放雷电流，同时限制防雷装置的对地电压，使之不致过高。接地装置的接地电阻一般要求不超过10Ω，以便迅速疏散雷电流。2172．避雷器避雷器主要用来防止雷电过电压沿线路侵入变配电所或其他建筑物内，危害被保护设备的绝缘。避雷器分为阀型避雷器和金属氧化物避雷器两大类。避雷器使用时与被保护设备并联。（1）阀型避雷器阀型避雷器如图所示。218阀型避雷器阀型避雷器的组成及特性如图所示。219阀型避雷器的组成及特性a）单位火花间隙b）阀电阻片c）阀电阻特性（2）金属氧化物避雷器（又称氧化锌避雷器）金属氧化物避雷器由具有非常优异的非线性伏安特性的氧化锌阀片组装而成，也分为低压（见下图）和高压（见下图）两种。220低压金属氧化物避雷器高压金属氧化物避雷器避雷器的工作原理可总结如下：正常工作时，避雷器处于高阻状态（近似断开）。当线路上出现雷电过电压时，避雷器被击穿呈导通状态，自动对地放电，从而保护电气设备的绝缘性能。过电压过后，避雷器迅速恢复到高阻状态，线路恢复正常。221（3）避雷器的安装要求避雷器应与被保护设备并联安装，如图所示。222避雷器的安装3．电涌保护器电涌保护器又称浪涌保护器、防雷器，是电子设备雷电防护中不可缺少的安全装置，通常安装在电气系统或电子设备的电源输入端等位置。当检测到电涌出现时，它能迅速动作，将“过电压”限制在一定水平并使电涌电流泄入大地，从而保证电气系统或电子设备等不受冲击电涌的损坏。223（1）电涌保护器的工作原理电涌保护器的核心是一个名为金属氧化物变阻器的压敏电阻，它以氧化锌为主，掺杂多种金属氧化物，通过电子陶瓷工艺制成多晶半导体陶瓷元件，用来转移多余的电压。作为核心元器件，它决定着一个电涌保护器的好坏。电涌保护器使用时并联在被保护线路上，其中的一端接相线，另一端接地。当电压低于某个特定值时，压敏电阻的电阻很大，电涌保护器不工作。反之，当电压超过该特定值时，压敏电阻的电阻会大幅减小，电路导通，吸收过电流并对地放电。224（2）电涌保护器的接线1）单相电涌保护器的接线如图所示。上面两孔中的L端接相线，N端接零线；下面的端子接地线。225单相电涌保护器的接线a）单相电涌保护器b）接线图2）TT系统中电涌保护器的接线如图所示。上面左侧的三个端子分别连接三根相线，右侧的端子连接PEN线；下面的端子连接地线。226TT系统中电涌保护器的接线a）电涌保护器b）接线图3）TN-C系统中电涌保护器的接线如图所示。上面的三个端子分别连接三根相线，下面的端子连接PEN线。227TN-C系统中电涌保护器的接线a）电涌保护器b）接线图4）TN-S系统中电涌保护器的接线如图所示。上面左侧的三个端子分别连接三根相线，右侧的端子连接零线；下面的端子连接地线。228TN-S系统中电涌保护器的接线a）电涌保护器b）接线图三、架空线路的防雷措施1．装设避雷线这是一种很有效的防雷措施。由于造价高，一般只在60kV及以上的架空线路上才沿全线装设避雷线。2．提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷性能。2293．装设保护间隙保护间隙是最简单的防雷设备。常见的是角形间隙，如图所示，由于其外形像羊角，也称羊角避雷器。230顶相绝缘子附有保护间隙4．装设自动重合熔断器对装有保护间隙的线路，一般要求装设自动重合熔断器，其工作原理如图所示。当雷击线路使工作熔体熔断而自动跌开时（其结构、原理与跌落式熔断器相同），重合曲柄借助这一跌落的重力而转动，使重合触头闭合，备用熔体投入运行，恢复线路供电。供电中断时间一般只有0.5s，对用户影响不大。231自动重合熔断器工作原理1—工作熔体2—备用熔体3—重合触头5．装设避雷器避雷器用来保护线路上绝缘最薄弱的部分，包括特别高的杆塔、带拉线的杆塔、木杆线路中的金属杆塔或铁横担电杆以及线路的交叉跨越处等。232四、变配电所的防雷措施1．装设避雷针避雷针用来保护整个变配电所的建筑物和构筑物，使之免遭直接雷击。避雷针可单独立杆，也可利用户外配电装置的构架或投光灯的杆塔，但变压器的门型构架不能用来装设避雷针，以免雷击产生的过电压对变压器放电。避雷针与配电装置的空间距离不得小于5m。2332．高压侧装设阀型避雷器或保护间隙该措施主要用来保护电力变压器，以免高电压沿高压线路侵入变电所，损坏这一核心设备。为此，避雷器或保护间隙应尽量靠近变压器安装，其接地线应与变压器低压侧中性点及金属外壳连在一起接地，如图所示。234电力变压器的防雷保护a）高压侧装设阀型避雷器b）高压侧装设保护间隙10～35kV配电装置防止高电压侵入的接线如图所示。在每路进线终端和母线上，都装有阀型避雷器。如果进线是具有一段电缆的架空线路，则阀型避雷器应装在架空线路终端的电缆终端处。23510～35kV配电装置防止高电压侵入的接线3．低压侧装设阀型避雷器或保护间隙该措施主要在多雷区使用，以防止雷电波由低压侧侵入而击穿变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时，其中性点也应加装阀型避雷器或保护间隙。雷电波沿低压线路进入室内，容易造成严重后果。对于重要用户，最好全部采用直接埋地电缆供电。对于重要等级较低的用户，可采用全部架空线供电，但须在进户处装设一组阀型避雷器或保护间隙，并将邻近的三根电杆的绝缘子铁脚接地。对于一般用户，将进户线绝缘子铁脚接地即可。在少雷区，低压线路沿线有高大建筑物屏蔽，接户线的绝缘子铁脚可不接地。236五、建筑物的防雷措施1．建筑物的防雷分类（1）第一类建筑物：制造、使用或储存大量爆炸物资的建筑物；在正常情况下能形成爆炸性混合物，因电火花会发生爆炸，引起巨大破坏和人身伤亡的建筑物。237（2）第二类建筑物：在正常情况下能形成爆炸性混合物，因电火花会发生爆炸，但不致引起巨大破坏和人身伤亡的建筑物；只在发生生产事故时才能形成爆炸性混合物，因电火花会发生爆炸，引起巨大破坏和人身伤亡的建筑物。（3）第三类建筑物：凡不属于第一、二类建筑物而需要做防雷保护的建筑物。2382．第三类建筑物的防雷措施（1）对直击雷的防护措施设计时，应对建筑物屋顶的实际情况加以分析，确定最容易遭受雷击的部位，然后在这些部位装设避雷针或避雷带（网），进行重点保护。（2）对高电压侵入的防护措施在进户线墙上安装保护间隙，或者将绝缘子的铁脚接地，接地电阻RE≤20Ω，允许与防直击雷的接地装置连接在一起。第三类建筑物（非金属屋顶）的防护措施如图所示。239第三类建筑物（非金属屋顶）的防护措施六、人身防雷措施1．在雷雨天，非工作需要，应尽量不在户外或野外逗留。2．野外遇着雷电时，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。3．遇有雷电时，禁止在室外变电所进户线上进行检修作业或试验。4．电子设备的外接天线应有可靠的防雷措施，以免将雷电引入，造成设备损坏和人身事故。240七、内部过电压的防护措施1．击穿保险器击穿保险器是在电源中性点不接地系统中，防止高压窜入低压的一种保护设备，如图所示。击穿保险器通常由两个铜片电极夹以带孔的云母片（形成一固定间隙），密封在瓷套中制成。击穿保险器的击穿电压一般为500～800V（工频有效值），雷电冲击放电电压不大于2000V（峰值）。使用时将击穿保险器直接和被保护设备并联，用以限制被保护设备上的过电压。241击穿保险器2．过电压保护器过电压保护器在系统电压超过整定值时，会自动断开电源，从而保护用电设备的安全。其种类繁多，最常用的是三相组合式过电压保护器，也称三相组合式避雷器（TBP），是相对传统避雷器的技术升级产品。如图所示为常见的三相组合式过电压保护器。242三相组合式过电压保护器a）10kV三相组合式过电压保护器b）35kV三相组合式过电压保护器§2-8电气防火和灭火2432441．了解引发电气火灾和爆炸的原因。2．了解危险场所的分类方法和防爆电气设备。3．掌握电气灭火和防火的方法和安全要求。4．熟悉常用灭火器的使用方法及适用范围。5．掌握发生火灾时的逃生技巧。学习目标一、引发电气火灾和爆炸的原因1．电气线路和设备过热短路、过载、损耗过大、导线或开关接触不良、机械摩擦、通风散热条件恶化等原因都会使电气线路和设备整体或局部温度升高，从而引燃易燃物质发生火灾事故，甚至引爆易爆物质而发生电气爆炸。2452．电火花和电弧电气线路和设备发生短路或接地故障、绝缘子闪络（闪络是指在高电压作用下，固体绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时，在固体绝缘子表面放电的现象）、接头松脱、炭刷冒火、过电压放电、熔断器熔断、开关操作以及继电器触头开闭等都会产生电火花甚至电弧。电火花和电弧不仅可以直接引燃或引爆易燃易爆物质，而且电弧