工厂供电系统的防雷和接地

第五章工厂供电系统的防雷和接地第一节过电压与防雷第二节电气设备防雷保护第三节电气装置的接地第四节电气安全第一节过电压与防雷保护1.内部过电压一、过电压的形式操作过电压：因开关操作、负荷剧变、系统故障等原因而引起的过电压。谐振过电压：因电感、电容等参数在特殊情况下发生谐振而引起的过电压。2.外部过电压外部过电压又称雷电过电压或大气过电压，它是由于电力系统的导线或电气设备受到直接雷击或雷电感应而引起的过电压。二、雷电的基本知识1.雷电现象：雷云放电的过程称为雷电现象。雷云→雷电先导→迎雷（回击）先导→主放电阶段→余辉阶段2.雷电流的特性雷电流波形波头：指雷电流从零上升到最大幅值这一部分，一般只有1～4μs；波尾：指雷电流从最大幅值开始，下降到二分之一幅值所经历的时间，约数十微妙。雷电流的陡度：指雷电流在波头部分上升的速度，即tidd雷电流波形图3.雷电过电压的基本形式直击雷：雷电直接击中电气设备、线路、建筑物等物体。感应雷：由雷电对线路、设备或其他物体的静电感应或电磁感应而引起的过电压。感应雷的形成过程如图所示。雷电波侵入：架空线路遭到直接雷击或感应雷而产生的高电位雷电波，沿架空线侵入变电所或其他建筑物而造成危险。架空线路上的感应过电压4.雷电活动强度及直击雷的规律雷暴日：一天中只要出现过雷电活动（包括看到雷闪和听到雷声），就算一个雷暴日。年平均雷暴日不足15日的地区为少雷区；年平均雷暴日超过40日的地区为多雷区；年平均雷暴日超过90日的地区为雷电活动特别强烈地区。我国各地区的雷暴日数如表所示。表我国各地区的年平均雷暴日地区年平均雷暴日地区年平均雷暴日西北地区20以下长江以南北纬23°线以北40～80左右东北地区30左右长江以南北纬23°线以南80以上华北和中部地区40～45左右海南岛、雷洲半岛120～130左右雷电活动的规律热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷暴多，且山区大于平原，平原大于沙漠，陆地大于湖海。雷击区的形成与地质结构（即土壤电阻率）、地面上的设施情况及地理条件等因素有关。土壤电阻率小的地方易遭受雷击；在不同电阻率的土壤交界处易遭受雷击；山的东坡、南坡较山的北坡、西坡易遭受雷击；山岳地区易遭受雷击。建筑物的雷击部位与建筑物的高度、长度及屋顶坡度等因素有关。5.雷电的危害雷电流的热效应可烧断导线和烧毁电力设备；雷电流的机械效应产生的电动力可摧毁设备、杆塔和建筑，伤害人畜；雷电流的电磁效应可产生过电压，击穿电气设备绝缘，甚至引起火灾爆炸，造成人身伤亡；雷电的闪络放电可烧坏绝缘子，使断路器跳闸或引起火灾，造成大面积停电。（1）建筑物的防雷级别是根据其重要性、使用性质以及发生雷击事故的可能性和造成后果来划分的，共分为三级：一级防雷建筑物：指具有特别重要用途的建筑物，如国家级会堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑、大型铁路客运站、国际型航空港、国宾馆、国际港口客运站；国家级重点文物保护建筑物以及高度超过100m的建筑物等。二级防雷建筑物，是指重要的或人员密集的大型建筑物，如省部级办公楼、会堂、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑物；省级重点文物保护建筑物；高度超过50m的建筑物以及大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。6.建筑物防雷分类及防雷要求第一类防雷建筑。应有防直接雷、感应雷和雷电侵入波措施。第二类防雷建筑。应有防直接雷和雷电侵入波措施，有爆炸危险的也应有防感应雷措施。第三类建筑物。应有防直接雷和雷电侵入波措施三级防雷建筑物，是指预计年雷击次数大于或等于0.05，或经过调查确认需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物；高度为15m及以上的烟囱、水塔等孤立建筑物等。（2）防雷要求防雷装置——大电流（直击雷）防雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器（受雷装置）：是接受雷电流的金属导体，常用的有避雷针、避雷线和避雷网（带）三种类型。引下线：应保证雷电流通过时不致熔化，一般用直径不小于10mm的圆钢或截面不小于80mm2的扁钢制成。接地装置：埋在地下的接地导线和接地体的总称。1)避雷针避雷针通常采用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。针长1m以下时，圆钢直径不小于12mm，钢管直径不小于20mm；针长1～2m时，圆钢直径不小于16mm，钢管直径不小于25mm。建筑物防雷类别滚球半径hr（m）避雷网格尺寸（m）第一类防雷建筑物30≤5×5或≤6×4第二类防雷建筑物45≤10×10或≤12×8第三类防雷建筑物60≤20×20或≤24×16单支避雷针的保护范围避雷针在地面上的保护半径为：)2(0hhhrr单支避雷针的保护范围)2()2(xrxrxhhhhhhr避雷针在hx高度的水平面上的保护半径为：避雷针的保护范围解：m,32m2m30hm8xhm13.23)8602(8)32602(32xrm13.23m68.185)810(22rm60rh查表得因此，避雷针在高地面8m处的保护半径为：8m高度上最远一角距离避雷针的水平距离为：∴能保护。例:某厂一座高30m的水塔旁边，建有一锅炉房，水塔上面安装一支2m高的避雷针，试问该避雷针能否保护这一锅炉房？例某厂锅炉房烟囱高40m，烟囱上安装一支高2m的避雷针，锅炉房（属第三类防雷建筑物）尺寸如图，试问此避雷针能否保护锅炉房。解:查表得滚球半径hr=60m，而避雷针顶端高度h=40+2=42m，hx=8m，根据公式得避雷针保护半径为：(2)(2)42(26042)8(2608)27.3xrxrxrhhhhhhm现锅炉房在hx=8m高度上最远屋角距离避雷针的水平距离为：由此可见，烟囱上的避雷针能保护锅炉房。22(12100.5)1023.7xrmr第二节电气装置的接地一、接地的有关概念1、接地电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。2、接地电流和对地电压当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，称为接地电流。在距单根接地体或接地故障点约20m的地方，散流电阻已趋近于零，即其电位趋近于零，称为电气上的“地”或“大地”。电气设备的接地部分，如接地的外壳和接地体等，与零电位的“地”之间的电位差，就称为接地部分的对地电压。3、接触电压和跨步电压接触电压：电气设备的绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差。跨步电压：在接地故障点附近行走时，两脚之间出现的电位差。接触电压和跨步电压接地方式可分为三类：电气设备的工作接地、保护接地、防雷保护接地三种。二、电气装置的接地(1)工作接地工厂供电系统中，利用大地作导线或其它运行需要的接地，称为工作接地。例如：电力变压器的中性点直接接地或中性点经消弧线圈接地及防雷装置的接地等。(2)保护接地为了防止电气设备的绝缘受到损坏，将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与大地连接，可以更确切地保证人身安全，这种接地称为保护接地。(3)防雷接地过电压保护装置或设备的金属结构，为了传导泄雷电流而接地，称为防雷接地，也称为过电压保护接地。防雷接地是一种特殊的工作接地，其接地电阻的大小，直接影响过电压保护的效果。例如：避雷针、避雷线，避雷器的接地等。保护接地的型式有三种：①设备的外露可导电部分经各自的接地线(PE线)直接接地。②设备的外露可导电部分经公共的PE线接地。③设备的外露可导电部分经公共的PEN线接地。第三节电气安全与触电急救一、触电及防护1、电流对人体的伤害（1）“电击”当电流通过人体内部时，破坏人的心脏、神经系统、肺部的正常工作所造成的伤害。例如心室纤维性颤动（心室纤颤）（2）“电伤”由于电流的热效应、化学效应或机械效应对人体造成的局部伤害，包括电弧烧伤、烫伤、电烙印、皮肤金属化、电气机械性伤害等。•电力系统自身的安全•人员的安全•设备的安全2、触电方式（1）单相触电ABCOCABC(a)(b)（2）两相触电（相间触电）ABCUS跨步电压ⅠⅡ20mABC（3）跨步电压触电BCDD40m以上SOUxg2xgUR0＝Rd2xgU（4）接触电压触电3、人体通过电流能力安全电流：人体触电后的最大摆脱电流。我国一般取30mA.s临界点50mA.s，100mA.s影响安全电流的因素：触电时间电流性质电流路径体重和健康状况1）将裸露带电部分包以适合的绝缘。2）设置遮栏或外护物以防止人体与裸露带电部分接触。3）设置阻挡物以防止人体无意识地触及裸露带电部分（针对专业人员）。4）将裸露带电部分置于人的伸臂范围(1.25米)以外。5）装设漏电保护器作为后备保护，其额定动作电流不应超过30mA。（1）直接触电防护措施4、触电防护4、触电防护1）自动切断供电电源（接地故障保护）。2）采用双重绝缘或加强绝缘的电气设备（即Ⅱ级电工产品）。3）将有触电危险的场所绝缘，构成不导电环境。4）采用不接地的局部等电位连接保护，或采取等电位均压措施。5）采用安全特低电压。6）实行电气隔离。（2）间接触电防护措施二、触电急救1.脱离电源，拨打急救电话2.急救处理人工呼吸胸外按压心肺复苏三、安全用电1.不私拉电线，装拆电线应请电工2.不超负荷用电，不随意加大熔断器的熔体规格3.绝缘电线上不晾晒衣物4.不在架空线路和变配电所附近放风筝5.不用鸟枪或弹弓打电线上的鸟6.不擅自攀登电杆和变配电装置的构架7.电源插座一般采用带保护接地插孔的三孔插座8.可触及的设备外露可导电部分接地9.不走近断落在地上的带点电线10.如有人触电，立即设法断电，按规定进行急救处理四、电气火灾（1）防范A、选用合格的电气设备，线路敷设要合理设计。B、选用正确的过流保护器及漏电保护器。C、认真做好定期检查工作。（2）初期火灾A、首先要切断电源B、选择适当的灭火器（二氧化碳、干粉）。C、小范围带电灭火，可使用干砂覆盖。D、专业灭火人员用水枪灭火时，宜采用喷雾水枪。