第8章电气安全接地与防雷

第8章电气安全、接地与防雷工厂供电皖西学院电气工程及其自动化专业2本章首先介绍电流对人体的作用及电气安全和触电急救的有关知识，然后介绍接地的有关概念及接地装置的装设、计算与测试，并讲述低压配电系统的接地故障保护与等电位联结，最后介绍过电压和雷电的有关概念及常用的防雷设备和防雷措施。3第8章工厂供电系统的过电流保护8.1电流对人体的作用及有关概念8.2电气安全与触电急救8.3电气装置的接地8.4过电压与防雷48.1电流对人体的作用及有关概念8.1.1电流对人体的作用一、电流对人体的作用电流通过人体时，人体内部组织将产生复杂的作用。雷击和高压触电低压触电人体触电有两种情况5安全电流---人体触电后最大的摆脱电流。8.1.2安全电流及其有关因素安全电流主要与下列因素有关触电时间电流性质电流路径体重和健康状况6safU30mAx170050V8.1.3安全电压和人体电阻安全电压---不致使人直接致死或致残的电压（下限1700Ω）人体允许持续触电的安全电压为：人体电阻体内电阻约500Ω皮肤电阻约2000Ω78.1.4直接触电防护和间接触电防护直接触电防护---指对直接接触正常带电部分的防护，例如对带电导体加隔离栅栏或加防护罩间接触电防护---指对故障时可带危险电压而正常时不带电的外露可导电部分（如金属外壳、框架等）的防护，例如将正常不带电的外露可导电部分接地，并装设接地故障保护，用以切断电源或发出报警信号等。88.2电气安全与急救8.1.1电气安全的一般措施要有必要的安全知识安装保护设备创造不导电环境：绝缘、屏护、间距98.2.2触电的急救处理立即采取相应的急救措施：口对口（或口对鼻）人工呼吸法、胸外心脏挤压法迅速切断电源触电程度轻重的判断1011（c）检查心跳（a）检查瞳孔（b）检查呼吸12（c）触电者呼气姿态（a）触电者平卧姿势（b）急救者吹气方法13急救者跪跨位置急救者压胸的手掌位置挤压方法示意突然放松示意148.3电气装置的接地8.3.1接地的有关概念接地电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接。接地体埋入地中并直接与大地接触的金属导体人工接地体自然接地体接地线连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体15接地装置接地线与接地体合称接地电流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，该电流为接地电流。对地电压电气设备的接地部分与零点位的“地”之间的电位差。接触电压设备的绝缘损坏时，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，两脚之间所出现的电位差。工作接地为保证电力系统和设备达到正常工作要求而进行的一种接地。(例如电源中性点的接地，防雷装置的接地等)保护接地为保障人身安全、防止间接触电而将设备的外露可导电部分接地。重复接地在TN系统中，为确保公共PE线或PEN线安全可靠，除中性点进行工作接地外，还应该在架空线或进入建筑物处进行重复接地。16跨步电压178.3.2电气装置的接地和接地电阻电气装置应接地或接零的金属部分电气装置可不接地或接零的金属部分接地电阻及其要求8.3.3电气装置的装设自然接地体的利用人工接地体的装设防雷装置的接地要求188.4过电压与防雷8.4.1过电压及防雷的有关概念（一）过电压的形式内部过电压雷电过电压1.直击雷过电压2.感应雷过电压3.入侵波过电压（雷电波侵入）19（二）雷电的形成（三）雷电的危害1.雷暴日多雷区：雷暴日大于40的为多雷区。少雷区：雷暴日小于15的为少雷区。2.雷击次数（四）雷电活动情况201.避雷针宜采用圆钢或焊接钢管，其直径不应小于：1m以下：圆钢为12mm，钢管为20mm。1～2m：圆钢为16mm，钢管为25mm。8.4.2防雷设备（一）接闪器2.避雷带或避雷网圆钢直径不应小于8mm。扁钢截面不应小于48m2，厚度不应小于4mm。3.避雷线截面不应小于35m2的镀锌钢绞线。4.金属屋面除一类防雷建筑物外，金属屋面的建筑物宜利用其屋面作为接闪器。21圆钢直径不应小于8mm。扁钢截面不应小于48m2，厚度不应小于4mm。（二）引下线1.人工接地体垂直接地体宜采用圆钢、钢管或角钢，最常用为钢管长2.5，直径50mm。水平接地体宜采用扁钢、圆钢。圆钢直径不应小于10mm。扁钢截面不应小于100m2，厚度不应小于4mm。（三）接地装置角钢厚度不应小于4mm。钢管厚度不应小于3.5mm。222.自然接地体兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、管道和建筑物的钢筋混凝土基础等。对于变配电所，只能利用它本身的建筑钢筋混凝土基础作为自然接地体。在高层建筑中，推荐利用柱子、基础内的钢筋作为引下线和接地装置。主要优点：(1)接地电阻低。(2)电位分布均匀，均压效果好。(3)施工方便．可省去大量土方挖掘工程量。(4)节约钢材。(5)维护工程量少。231.阀式避雷器普通型（FS、FZ〕主用于保护变配电所的电气设备。磁吹型（FCD〕主要用于保护绝缘比较薄弱的旋转电机。（四）避雷器高低压阀式避雷器a)FS4-10型b)FS-0.38型1-上接线端子2-火花间隙3-云母垫圈4-瓷套管5-阀片6-下接线端子242.管型避雷器（排气式避雷器〕只用于室外，一般用于架空线上防雷保护。3.保护间隙(又称角型避雷器或羊角避雷器)只装于室外且负荷次要的线路上。4.金属氧化物避雷器(压敏电阻避雷器〕广泛用于低压设备的防雷保护，只用于室内。25261.一类防雷建筑物具有特别重要用途的建筑物。国家级文物保护的建筑物及构筑物。超高层建筑物，如40层及以上的住宅建筑、高度超过100m的其它建筑。8.4.2民用建筑物的防雷等级及措施（一）防雷等级27重要的或人员密集的大型建筑。省级文物保护的建筑物及构筑物。19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其它建筑。省级及以上的大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。2.二类防雷建筑物10至18层的普通住宅。高度不超过50m的教学楼、普通旅馆、办公楼、图书馆等建筑。3.三类防雷建筑物281.一类防雷建筑及二类防雷建筑物中有爆炸危险场所，应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施。(1)防直接雷采用避雷针，避雷带或避雷网。接闪器：避雷针、避雷带和避雷网。接闪器引来雷电流，通过引下线和接地体安全地引导入地，使接闪器下面一定范围内的建筑物免遭直接雷击。（二）建筑物的防雷措施29(2)防间接(感应)雷通过将建筑物的金属屋顶、房屋中的大型金属物品，全部加以良好的接地处理来消除。防雷装置与建筑物内外电气设备、电线或其它金属线的绝缘距离应符合防雷的安全距离。将相互靠近的金属物体全部可靠地连成一体并加以接地的办法来消除。(3)防高电位侵入在整个雷害事故中占50％～70％。配电线路全部采用地下电缆;进户线采用50~100m长的一段电缆;在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。302.二类、三类建筑物，防直击雷和防雷电波侵入的措施。3.不属一、二、三类建筑物，应有防雷电波侵入的措施。4.易遭雷击的部位（与屋顶的坡度有关）装设避雷针或避雷带、避雷网。31（三）具体实施1.防直击雷(1)接闪器：凸出屋面的物体，沿四周设避雷带；在屋面接闪器保护范围之外的物体，包括其低层的群房都应装设避雷带；屋面上的金属物体应与屋面避雷带相连。在易遭雷击的屋角、屋脊、女儿墙、屋面四周的檐口设25×4mm2的镀锌扁钢或φ12的镀锌圆钢避雷带，并在屋面设置不大于10m×10m(一类建筑物)/15m×15m(二类建筑物)/20m×20m(三类级建筑物)的25×4mm2的镀锌扁钢的网格，与避雷带相连，作为防直击雷的接闪器。32沿外墙明敷时按引下线的要求；沿外墙明敷时,引下线截面加大一级。优先考虑利用柱内钢筋，当柱内钢筋直径为16mm及以上时，应利用其中两根绑扎或焊接作为一组引下线；当柱内钢筋直径为10mm及以下时，应利用其中四根绑扎或焊接作为一组引下线。（2）引下线采用人工引下线应在1.7m左右，设引下线断接卡，以便测量接地电阻。利用柱内钢筋作为引下线时，顶部及室外离地0.3m处各预埋与主筋相连的钢板，上部与避雷带相连，下部用作外形接地极或测量接地电阻用。当利用柱内主筋作为引下线又利用基础主筋作接地装置，两者相互连接时，则不必设断接卡。专设引下线时，其根数不应少于2根，宜对称布置，引下线间距不应大于18m(一类)/20m（二类〕/25m(三类)。利用柱内主筋作为引下线时，引下线间距不应大于18m(一类)/20m（二类〕//25m(三类)，但建筑外廓各角上的柱筋都应利用。33（3）接地装置人工接地体按接地装置尺寸，垂直接地体的长度一般为2.5m，其顶距地面0.6～0.7m,相距5m。水平及垂直接地体应离建筑物外墙、出入口、人行道不小于3m,否则，可采用深埋接地极等方式。应优先利用基础内的钢筋作为接地。（当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4％，基础外表面无防水层时）利用基础内的钢筋作为接地极，利用地圈梁组成闭环回路，其接地装置应满足冲击接地电阻要求。冲击接地电阻应小于10Ω（一类〕/20Ω（二类）/30Ω(三类〕。34当进出线路与各种管道很多（一类、二类建筑〕，很难做到与避雷引下线及接地装置离开一定距离时，采用总电位连接，即将建筑物的柱子、圈梁、楼板基础主筋相互焊接，其余的互相绑扎成通路，柱顶主筋与避雷带相连，所有变压器的中心点，电子设备的接地点，进入或引出建筑物各种管道、电缆等线路的PE线都通过建筑物基础一点接地。2.防感应雷及高电位反击35在连接点用铜排引出，通过铜排用40×4的扁钢将各种设备的接地点、PE线及进户处的各种金属管道相连接。每隔三层将各种垂直管线的穿线钢管、PE线、各种垂直管道与相应高度的柱子主筋或圈梁主筋线路相连接，以防感应过电压和高电位作用下相互平行的金属物跳击击穿，以防室内跨步电压及接触高电位引起人身事故。仅用于防雷其接地电阻可为10Ω（一类〕/20Ω（二类〕；用于防雷及变压器中心点接地则为4Ω；用于共有接地系统则1Ω。36所有引入引出建筑物的高低压线路一律采用电缆埋地引入。确有困难时，电缆长度不应小于15m，在架空线与电缆线路换接处设置避雷器，电缆的金属外包层及铠装线路或穿线钢管与避雷器的接地相连，冲击电阻不应大于10Ω（一类〕/20Ω（二类）/30Ω(三类〕。3.防止高电位从线路引入低压电缆引入时应在电源引入的总配电箱专设过电压保护装置，安装氧化锌避雷器。高压电缆引入时，应在高压母线上专设阀型避雷器。二级防雷建筑物在年雷暴日30及以下地区可采用低压架空直接引入，避雷器的接地电阻和瓷瓶铁脚，电源的PE或PEN线连接后，与避雷的接地装置相连，其冲击电阻不应大于5Ω/30Ω（三类〕。37从30m（一类〕/45m（二类〕起每隔不大于6m沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连（一类〕/钢构架和混凝土的钢筋互相连接（二类〕。30m（一类〕/45m（二类〕/60m（三类〕及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。在电源引入的总配电箱处，宜装过电压保护器（一类〕。4.防侧击雷388.4.3架空线路的防雷措施假设避雷线有效、造价高，只在66ＫＶ及以上的架空线路上全线架设。提高线路本身的绝缘水平（10KV及以下线路）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线装设自动重合闸装置个别绝缘薄弱地点加装避雷器398.4.4变配电所的防雷措施装设避雷针高压侧装设避雷器低压侧装设避雷器408.4.5高压电动机的防雷措施采用专用于保护旋转电机用的FCD型磁吹阀式避雷器，或具有串联间隙的金属氧化物避雷器41