第八章 电气安全、接地与防雷.ppt

1、第八章防雷、接地和电气安全，本章的主要内容：(4)电压、电流对人体的影响；(5)电气安全和触电应急处理知识；(2)接地概念和接地装置的安装、计算和测试；(3)低压配电系统的故障保护和等电位连接第一节可分为内部过电压和雷电过电压两类。(1)内部过电压，内部过电压是由于电源系统内开关的运行、故障或其他原因，系统的运行状态突然发生变化，导致系统内部电磁振动引起的过电压。内部过电压又分为操作过电压和谐振过电压等。内部过电压一般不超过系统正常运行时相位电压的34倍，因此对电力线路和电气设备绝缘的威胁不大。(2)闪电过电压、闪电过电压也称为大气过电压或外部过电压，电力系统内的设备或建筑物是大气闪电或闪电检

2、测引起的过电压。闪电过电压引起的闪电冲击波，其电压宽度可达1亿伏，其电流宽度可达数十万安培，供电系统的危害很大。闪电过电压的两种基本形式：1)直接闪电：闪电直接击中电气设备或线路，其过电压产生强有力的脑电流，通过这些物体向地面放电，产生破坏性的热效应和机械效应。还有电磁脉冲和闪光放电。2)间接闪电：闪电是对设备、线或其他对象的雷电静电感应而不直接击中电力系统任何部分的过电压。闪电过电压是架空线路或金属管道直接或间接闪电引起的过电压波，沿路径或管道侵犯边防站。这称为闪电波入侵或高功率入侵。据统计，该事故占整个脑海事故的5070，因此要充分注意闪电波入侵的保护。2，雷的形成原理，闪电是带电荷的“脑

3、运”之间或脑运在大地之间引起急剧放电的自然现象。据观测，地面上闪电的脑云大部分是负的脑云。当空中的雷云接近大地时，雷云和大地之间形成了一个大的雷场。静电感应作用导致地面产生了脑云的电荷极性相反的电荷。在任何方向，电场强度达到2530kVcm时，脑云就会在这个方向放电，开始形成称为闪电先导的导电空气通道。先导通道的正负电荷强烈中和，产生强的脑电流，伴随着强的雷鸣和闪电。这是直击雷的主放电阶段，时间一般约为50100s，图826所示。图826雷云显示了大地放电(直击雷)示意图，在架空线路附近，在地面闪电时容易检测过电压。当脑云出现在架空线上方时，由于静电感应，许多异性的束缚电荷积累在电路中，当脑云

4、放电到地面或其他脑云时，线路的束缚电荷释放出来，形成自由电荷，排出到线路两端，形成电位高的过电压波，对供电系统的危险也很大。如图827所示。图827架空线路的感应过电压，3，与闪电相关的名词概念，(1)闪电电流的大小和陡峭闪电电流：流向闪电点的电流。那是大而陡的冲击波电流。雷声电流的陡度越大，过电压越大。(2)年平均雷雨天气数：打雷的日子，看闪电听到雷声的日子都叫打雷的日子。年均雷暴日数不超过15天的地区称为地藏雷场。超过40天的地区称为雷区。第二，防雷设备、(1)相印机、相印机：专门用于直接接收闪电的金属物体。有避雷针、避雷线、避雷网。1，避雷针，避雷针一般由镀锌圆钢或镀锌钢管制成。通常安装

5、在柱(柱)或框架、建筑中，下端连接到接地装置。避雷针实质上是雷针，将脑电流引入地下，保护线路、设备、建筑物等。单个避雷针的保护范围表示为保护直击雷的空间。如图所示。单避雷针的保护范围(辊球法)具体计算297页，或参阅设计规范，2，避雷线，避雷线(也称为架空地线)。通常使用剖面大于35mm2的镀锌钢丝安装在架空电力线上，避雷线的功能和原理与避雷针基本相同。保护范围：请具体计算299页或参阅设计规范。(b)避雷器、3、避雷带和避雷网、避雷带和避雷网主要用于保护建筑物，特别是高层建筑不受直击雷和避雷的影响。避雷器：防止雷击引起的过电压波渗入边防站或其他建筑物，防止保护设备绝缘。避雷器应与受保护设备并

6、行安装在受保护设备的电源侧，如图所示。线路发生威胁设备绝缘的闪电过电压时，避雷器的火花间隙被穿透，或从高电阻变为低电阻，从而将过电压放电到场地，保护设备绝缘。1，阀门避雷器，阀门避雷器由火花间隙和阀门组成，包含在密封的陶瓷套管内。火花间隙由铜片制成，每个间隙由云母垫圈分隔，闪电过电压作用下火花间隙穿透放电。阀门具有非线性特性，在正常电压下电阻大，在过电压下电阻小得多(见右图)。阀门避雷器的组成部分和特性，a)单元火花间隙b)阀门c)阀门电阻特性曲线，阀门避雷器，磁吹风机避雷器，内部有磁干燥器装置，可以加速火花间隙的电弧消失，进一步降低残余压力。旨在保护重要或绝缘较弱的设备。2，排气式避雷器，排

7、气式避雷器一般称为管状避雷器。这包括三个部分：气管、内部间隙和外部间隙，如下所示：1产气管，2内电极，3外电极，S1内间距，S2外间距，排气避雷器具有简单的经济性，残余压力小的优点，但由于运行时电弧和气体从管道中喷出，所以仅适用于室外架空场所，主要是架空线路。3，保护间隔，保护间隔，又名角避雷器或羊角避雷器，结构简单，服务方便，但保护性能差。保护间隙仅用于室外和负荷不重要的线。a)双柱瓷瓶单间隙b)单柱瓷瓶单间隙c)双柱瓷瓶双间隙，4，金属氧化物避雷器，金属氧化物避雷器的典型类型是只有无火花间隙压敏电阻片的避雷器。压敏电阻片具有理想的阀门电阻特性。另一种是有火花间隙和金属氧化物电阻器的避雷器。

8、其结构类似于普通阀门避雷器，保护性能优于阀门避雷器，是更换产品。5，浪涌保护器、浪涌保护器(也称为浪涌保护器)是用于低压配电系统中电子信号设备的雷电电磁脉冲(浪涌电压)保护装置。与普通避雷器一样，与受保护设备并行连接到受保护设备的电源侧。浪涌保护器按应用特性分类，有电源线浪涌保护器和信号线浪涌保护器两种。根据工作原理，有电压开关型、限型、复合型。提高线路本身的绝缘水平，使用三角形排列的顶线作为防雷线，安装自动重合闸装置，在个别绝缘的地方安装避雷器，2、安装边电站的防雷措施，在避雷针高压侧安装低压侧避雷器，3、高压电机的防雷措施使用FCD型磁吹阀避雷器，或使用具有串联间隙的金属氧化物避雷器。4、

9、建筑物的防雷措施建筑物的防雷依据其重要性、使用性质，采取防雷要求的措施。，3，防雷措施，1，架空线路防雷措施，安装防雷线路，5，建筑电子信息系统防雷(见书P292296页)，第2节电气装置接地和相关保护，1，接地相关概念，1，接地和接地装置，电气设备的一部分和埋在地下，为了接地而人工安装的接地体称为人工接地体。作为接地体，与场地直接接触的各种金属构件、金属管道和建筑的钢筋混凝土基础等称为自然接地体。地线和地线的组合称为接地装置。几个接地体在场地上通过徐璐地线连接的整体称为接地网，如图所示，称为接地网。1接地主体，2接地干线，3接地支线，4电气设备，2，接地电流和接地电压，电气设备接地失败，电流

10、通过接地体以半球形式扩散到地球，称为接地电流。分散电阻接近0，距单个接地体或接地故障点约20米。也就是说，电势接近于0，被称为电上的“地”或“地球”。接地外壳和接地体等电气设备的接地部分，与零电位的“接地”的电位差称为接地部分的接地电压。3，接触电压和步进电压，接触电压：电气设备绝缘损坏时身体可以同时接触的两个部分之间出现的电位差。例如，如果站在发生接地故障的电气设备旁边，手放在设备的金属外壳上，手和脚之间出现的电位差就是接触电压。阶跃电压：在接地故障点附近行走时，双脚之间发生的电位差越接近接地故障点，阶跃电压越大。在接地故障点达到20米时，阶跃电压为零。接触电压和阶跃电压，4，操作接地，保护

11、接地和重复接地，操作接地：使电源系统和电气设备满足正常操作要求的接地(例如，电源中性点接地、防雷装置接地等)。接地保护：接地设备外露的导电部分，以确保人身安全并防止间接电击。如图下一页810所示。保护接地有两种类型。设备的外露导电部分通过相应的地线(PEL)直接接地。(例如，TT系统和IT系统的设备外壳接地)设备的外露导电部分通过公用PEN(例如，TN-S系统)或PEN线(例如，TN-C系统)接地。这种接地习惯称为“保护零”。通过公共Peline或PEN线通常称为“零线”。根据图810对保护接地作用的说明，在同一低压配电系统中，不能采取保护接地，有些不能采取保护接地。否则，当进行保护接地的设备

12、发生单相接地故障时，采取保护接地的设备的可暴露导电部分将具有危险电压(参见右侧811)。除了在电源中性点运行接地方式下，确保重复接地：TN系统中公用PEL或PEN线路安全可靠外，还必须在PEN或PEN吴宣仪以下位置执行重复接地：架空线路终端和沿着每个LKM的电缆和架空线路引入车间或大型建筑物。如果不重复接地，PEN或PEN线将断开，设备发生单相接地故障(如图812a所示)，则连接线后面所有设备的裸露导电部分表示接近相位电压的接地电压。这很危险。如图812b所示，如果执行了重复接地，则在发生相同错误的情况下，连接线后设备暴露的导电部分的接地电压大幅降低。，图812说明重复接地的作用，2、电气装置

13、的接地和接地电阻，1、电气装置必须接地或接触的金属部分，电机、变压器、电力、便携式或移动装置等金属支架和外壳电气设备变速器；内外配电装置的金属或钢筋混凝土框架和充电部分附近的金属罩栏和金属门；配电、控制、保护屏(机柜、箱子)和控制台等金属架和支架电缆的金属保护层、可触摸电缆金属保护管、可穿线的钢管电缆桥架、支架和井架、2、接地电阻和要求、接地电阻：接地体的分散电阻和地线和接地体电阻的总和。地线和接地体的电阻相对较小，所以接地电阻可以视为接地体的分散电阻。工频接地电阻：工频(50Hz)接地电流通过接地装置产生的接地电阻。冲击接地电阻：闪电电流通过接地装置产生的接地电阻。(1)对于TT系统或IT系

14、统，接地电流通过保护接地时产生的接地电压不应高于安全超低电压50V。因此，保护接地电阻应采取漏电保护断路器的动作电流值为30毫安(mA)的情况下的500.03=1667，一般为100，以确保安全。(2)在低压TN系统中，所有设备的裸露导电部分连接公共PEN或PEN线，采用保护接地电阻0，因此没有保护接地电阻问题。3，安装接地装置，1，利用自然接地体可以作为自然接地体：与大地稳定连接的建筑物的钢结构和钢筋，行驶的轨道，掩埋的不连续性爆炸性金属管，掩埋的电缆金属壳等。使用自然接地体时，必须保证良好的电气连接。2，手动接地体的安装，手动接地体具有垂直地埋和水平地埋的基本结构样式，如图813所示。最常

15、用的垂直接地体是直径50mm，长度2.5m的钢管。为了减少外部温度变化对漫反射阻力的影响，埋在地下的接地体在顶面深度不到0.6米时渡边杏。a)垂直埋设的条形接地体b)水平埋设的带接地体，在土壤电阻率较高时，可以采取以下措施降低接地装置的接地电阻：多地线外接地装置，深层接地体，局部土壤置换和化学处理。4，关于接地装置计算、手动接地体工频接地电阻计算、自然接地体工频接地电阻计算等，请参阅规定(第285289页)。5，测试接地装置，1，电压表，电流表和功率计，1测试接地体，2电压极，3电流极，=U/I=P/I2=U2/P，(3表法)测量接地电阻，然后慢慢旋转和测量手柄然后将旋转速度提高到大约每分钟1

16、20转，同时调整测量盘，使指针指向0(中心线)。现在，测量刻度所表示的刻度值乘以刻度标尺的刻度，即可成为测量的接地电阻值。(a)低压配电系统的接地故障保护，接地故障：低压配电系统的商船对接地或与地面连接的导体之间的短路。相位和场地、相位和PEN线、相位和设备的外露导电部分之间的短路。危险：(1)在TN系统中，接地故障是单相短路，故障电流很大，应迅速消除。否则，会产生严重的后果，或引起火灾或爆炸。(2)在TT系统和IT系统中，接地故障电流较小，但故障设备的暴露导电部分可能表示危险的接地电压。如果不及时报警或消除故障，有可能发生人身触电事故。因此，对接地故障必须重视，对接地故障应采取适当的安全保护措施。接地故障保护装置的选择取决于低压配电系统的接地类型、电气设备类(移动、握手或固定)和导体截面尺寸等因素。6，低压配电系统的接地故障保护，漏电保护和等电位连接，1，TN系统的接地故障保护，TN系统的配电线路的接地故障保护，可以通过电路的过电流保护或零序电流保护来实现。接地故障保护的动作电流必须满足以下要求：(1)接地故障保护的动作时间：1)已经有总等电位连接措施，配电线路只供应固定电气设备的端线，超过5s时渡边杏。2)对于已经有总等电位连接的措施，只为握手和移动电气设备的端线供电，超过0.4s将渡边杏。(2)保护措施和要求：1)使用熔断器保护时，接地故障电流与熔断器熔体额定