-接地装置精讲

电气教研室电气设备第八章接地装置第一节人体触电第二节保护接地第三节保护接零第四节接地系统第五节防雷装置电气教研室电气设备一、人体触电触电：当人体触及带电体承受过高的电压而导致局部受伤或死亡的现象叫做触电。触电依伤害程度不同可分为电伤和电击两种。电击：指电流流过人体而使内部器官受到损害，它是最危险的触电事故。当电流通过人体时，轻者使人体肌肉痉挛，产生麻电感觉，重者会造成呼吸困难，心脏麻痹，甚至导致死亡。电伤：由于电流的热效应、化学效应、机械效应以及在电流的作用下使熔化或蒸发的金属微粒等侵入人体皮肤，使皮肤局部发红、起泡、烧焦或组织破坏，严重时也可危及人命。§8.1人体触电的概念电气教研室电气设备伤害程度与电流强度之间的关系对于工频交流电，按照人体对所通过大小不同的电流所呈现的反应，通常可将电流划分为三级。名称定义大小男子女子感知电流引起感觉的最小电流1.1mA0.7mA摆脱电流人触电后能自主摆脱电源的最大电流16mA10.5mA致命电流在较短时间内引起心室颤动、危及生命的电流50-100mA电气教研室电气设备人体允许的安全工频电流通常为30mA以下，工频危险电流规定为50mA。安全电压为50V,在潮湿处为36V。电流通过人体的时间越长，则伤害越大。伤害程度与通电时间之间的关系电流的路径通过心脏会导致神经失常、心跳停止、血液循环中断，危险性最大。其中电流的路经从右手到左脚时最为危险。伤害程度与电流途径的关系电流频率为40Hz~60Hz之间时对人体的伤害最大。伤害程度与电流种类的关系电气教研室电气设备电流对人体的作用，女性较男性敏感；小孩遭受电击较成人危险；同时与体重有关。伤害程度与人体状况的关系在一定电压的作用下，通过人体的电流大小与人体电阻有关。人体电阻因人而异，与人的体质、皮肤的潮湿程度、年龄、性别以至工种职业有关系，通常情况下人体电阻为104~105，当角质外层破坏时，人体电阻则会降至800Ω~1000。伤害程度与人体电阻的关系电气教研室电气设备缺乏电气安全常识；违反操作规程；设备不合格；维修维护不及时；偶然因素等。触电原因直接触电：直接接触带电体而造成的触电事故。可采用电气隔离，并且正确地执行电气设备安全运行规程。间接触电：由于电气设备的绝缘损坏致使其金属外壳带电发生的触电事故。加强绝缘的定期监测和维修，采用接地保护的办法。触电分类电气教研室电气设备二、人体触电的形式1.单相触电在人体与大地之间互不绝缘情况下，人体的某一部位触及到三相电源线中的任意一根导线，电流从带电导线经过人体流入大地而造成的触电伤害。单相触电又可分为中性线接地和中性线不接地两种情况。左图为中性点接地系统的单相触电；右图为中性点不接地系统的单相触电。电气教研室电气设备火线零线单相触电电流通过的路径电流通过人体的心脏，肺部、和中枢神经系统的危险性比较大，特别是电流通过心脏时危险最大。所以从手到脚的电流途径最为危险。电气教研室电气设备单相触电电气教研室电气设备单相触电电气教研室电气设备2.两相触电两相触电，也叫相间触电，这是指在人体同时接触到两根不同的相线，或者人体同时触及到电气设备的两个不同相的带电部位时，电流由一根相线经过人体到另一根相线，形成闭合回路，如图所示。电气教研室电气设备L1L2L3两相触电情境两相触电比单相触电更危险，因为此时加在人体心脏上的电压是线电压！电气教研室电气设备3.高压触电电气教研室电气设备高压触电电气教研室电气设备高压触电电气教研室电气设备高压触电电气教研室电气设备高压线高压触电的两种形式高压电弧触电U跨步电压触电高压线啊！啊！电气教研室电气设备跨步电压触电输电线路火线断线落地时，落地点的电位即导线电位，电流将从落地点流入地中。离落地点越远，电位越低。根据实际测量，在离导线落地点20m以外的地方，由于入地电流非常小，地面的电位近似等于零。如果有人走近导线落地点附近，由于人的两脚电位不同，则在两脚之间出现电位差，这个电位差叫作跨步电压。离电流入地点越近，跨步电压越大；离电流入地点越远，跨步电压越小;在20m以外，跨步电压很小，可以看作为零。跨步电压触电情况，如左图示。US跨步电压ⅠⅡ20mABC电气教研室电气设备跨步电压触电情境U当发现跨步电压威胁时，应赶快把双脚并在一起，或赶快用一条腿跳着离开危险区，否则，触电时间一长，会导致触电死亡。电气教研室电气设备§8.2保护接地电气设备在使用中，若设备绝缘损坏或击穿而造成外壳带电，人体触及外壳时有触电的可能。为此，电气设备必须与大地进行可靠的电气连接，即接地保护。电力系统和电气装置的中性点，电气设备的外露导电部分通过导体与大地相连称为接地。接地的目的：一是保证人身安全，使人可能接触到的设备外露导电部分的电位基本降低到接近地电位，当人触及这些部位时，即使这些部位带电，因其电位与地电位基本接近，可以减少电击危险。二是保证电力系统正常、稳定运行。电气教研室电气设备为了人身安全和电力系统工作的需要，要求电气设备采取接地措施。按其作用的不同，主要可分为：工作接地、保护接地、保护接零。保护接零工作接地保护接地接地体NPE一、接地的分类电气教研室电气设备1）降低触电电压1.工作接地电力系统由于运行和安全的需要，常将中性点接地，这种接地方式称为工作接地。工作接地的目的为：触电电压为线电压触电电压为相电压电气教研室电气设备2）迅速切断故障设备3）降低电气设备对地的绝缘水平当一相接地后，就形成了单相短路，保护装置迅速动作，断开故障点。线电压相电压电气教研室电气设备2.保护接地保护接地就是将正常情况下不带电的电气设备的金属外壳接地，宜用于中性点不接地的低压系统中。危险！无保护接地时电气教研室电气设备R0保护接地就是将正常情况下不带电的电气设备的金属外壳接地，宜用于中性点不接地的低压系统中。RbIbI0有保护接地时较安全RbRo4约OR电气教研室电气设备3.接触电压和跨步电压电气教研室电气设备4.接地电阻1.小接地电流系统高压系统中，接地电压不超过250V,接地电阻一般不大于10Ω；低高压系统中，接地电压不超过120V,接地电阻一般不超过4Ω；当发电机和变压器容量小于100KVA时，接地电阻不大于10Ω。2.大接地电流系统继电保护起作用，接地电压不超过2000V，接地电阻小于0.5Ω；3.低压系统并联运行的电气设备容量在100KVA以上，接地电阻不大于4Ω；并联运行的电气设备容量在100KVA以下，接地电阻不大于10Ω.电气教研室电气设备§8.3保护接零当电动机某一相绕组的绝缘损坏使外壳带电，而在外壳接零的情况下，就形成了单相短路，迅速将这一相熔丝熔断，从而使外壳不带电。4约ORR0PE由变压器和发电机中性点引出并接了地的中性线称为零线。电器设备的某部分直接与零线相连接叫作接零。接零也能起到与接地相似的安全保护作用。电气教研室电气设备二、保护接零条件1.零线不允许开断电气教研室电气设备2.低电阻接地体均应接零0000,220URRRRUAA电气教研室电气设备3.零线应作重复接地将零线上的一处或多处通过接地装置与大地再次连接，称重复接地。4.接零与接地统一在电气装置范围内设置统一的接地网，将它与电源中性点相接就成为统一的接地网。电气教研室电气设备为什么在中性点接地的系统中不推荐采用保护接地方式呢？讨论：接地电流Ie=Up/（R0+R0）=220/（4+4）=27.5(A)，这个电流不足以使保护装置动作，将继续存在，外壳也将继续带电。外壳对地电压Ue=110(V)，这个电压对人体是不安全的。在一个系统中，不能同时采用保护接地和保护接零。否则当保护接地的设备有以上故障情况时，中性线以及联结在中性线上的所有电气设备(即保护接零的设备)外壳都有110V的电压，这时绝不允许的。ORORIe电气教研室电气设备§8.4接地系统一、组成接地系统由接地体和接地线组成1.接地体——埋入地中并直接与大地接触的金属导体（1）自然接地体——指兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物内的钢筋、金属管道和设备。（2）人工接地体——指人为埋入地中的金属构件电气教研室电气设备分为：垂直接地体和水平接地体。垂直接地体：钢管或角钢，垂直打入土中水平接地体：扁钢或圆钢平放埋入0.6—0.8m深地下。可按一定布置和要求，将众多的水平和垂直接地体相互连接，（联接导体一般也是水平接地体）并向设备引出接地抽头，构成接地网。2）接地线——电气设备的接地部分与接地体连接用的金属导体。电气教研室电气设备二、要求（1）接地电阻应满足接地系统的要求；（2）接地设施应具有足够的机械强度（3）接地应有防腐蚀措施（4）接地体要求适当的埋深，利用地质钻探孔作深井接地体。（5）接地网应遍及需要保护接地的电气设备所在地点，为各设备提供接地引出抽头。（6）接地网边缘一般应封闭成环，并在场内增设均压带。（7）应充分利用自然接地体，大面积接地网应以水平接地体为主；（8）节省钢材和投资，减少工作量。电气教研室电气设备三、分类1.按接地电流的大小分大电流接地网和小电流接地网2.按土壤电阻率分优质土壤、低电阻土壤、中电阻土壤和高电阻土壤3.按电站分水电站接地网、变电站接地网和火电站接地网电气教研室电气设备4、降低接地电阻值的措施1）敷设外引接地网2）深埋接地体3）换土4）利用降阻剂。5）敷设水下接地网电气教研室电气设备一、接地网的布置电气教研室电气设备加装均压带的环路式接地网电气教研室电气设备1、接地体；2、接地干线；3、接地支线；4、设备电气教研室电气设备§8.5过电压和防雷装置一、过电压及雷电概述⒈过电压的种类⑴内部过电压对电力线路和电气设备绝缘的威胁不是很大。⑵雷电过电压（外部过电压或大气过电压）可能毁坏电气设备和线路的绝缘，烧断线路，造成大面积长时间停电。电气教研室电气设备2.雷电的形成雷电是两块异性电荷的雷云之间或雷云对大地之间空气击穿而形成的。当雷云临近大地时，由于雷云电荷所形成的电场的作用，使大地感应出与之相反的电荷，当雷云和大地之间的电场强度高到一定程度时即可击穿空气使雷云向大地放电，这种过程称为雷击。雷击过程所产生的雷击电流极大，可使雷击通道中的建筑物和设备遭到破坏。3.雷电过电压的种类(1)直击雷过电压；(2)感应雷过电压；(3)雷电侵入波。电气教研室电气设备二、防雷设备⒈避雷针结构：接闪器、接地线和接地体功能：引雷。保护范围：当避雷针高度h≤hr时a.距地面hr处作一平行于地面的平行线；b.以避雷针的针尖为圆心、hr为半径，作弧线交平行线于A、B两点；电气教研室电气设备避雷针电气教研室电气设备c.以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交，并与地面相切。由此弧线起到地面为止的整个锥形空间就是避雷针的保护范围。避雷针在被保护物高度hx的xx′平面上的保护半径rx按下式计算：)2()2(xrxrxhhhhhhr电气教研室电气设备当避雷针高度hhr时，在避雷针上取高度hr的一点代替避雷针的针尖作为圆心。余下作法与避雷针高度h≤hr相同。电气教研室电气设备2.避雷线单根避雷线的保护范围为：当避雷线高度h≥2hr时，无保护范围。当避雷线的高度h2hr时，保护范围如图所示,保护范围应按下法确定：①距地面hr处作一平行于地面的平行线。②以避雷线为圆心，hr为半径作弧线交于平行线的A、B两点。电气教研室电气设备③以A、B为圆心，hr为半径作弧线，这两条弧线相交或相切，并与地面相切。这两条弧线与地面围成的空间就是避雷线的保护范围。当hrh2hr时，保护范围最高点的高度h0按下式计算hhhr20电气教研室电气设备避雷线在hx高度的xx′平面上的保护宽度bx按下式计算式中，h为避雷线的高度；hx为保护物的高度。)2()2(xrxrxhhhhhhb电气教研室电气设备2．避雷器（1）阀型避雷器阀型避雷器由火花间隙和阀片组成（2）氧化锌避雷器图示三种氧化锌避雷器外形结构（3）保护间隙图示角形保护间隙结构与接线灭弧能力较小，只适用于无重要负荷的线路上。电气教研室电气设备高压避雷器电气教研室