電氣安全技術(shù)——間接接觸電擊防護(hù)

1、電力工程系 department of electrical engineering 電氣安全技術(shù)電氣安全技術(shù) 第三章第三章 間接接觸電擊防護(hù)間接接觸電擊防護(hù) n在正常情況下，直接防護(hù)措施能保證人身安全 ，但是當(dāng)電氣設(shè)備絕緣發(fā)生故障而損壞時(shí)，造 成電氣設(shè)備嚴(yán)重漏電，使不帶電的外漏金屬部 件呈現(xiàn)危險(xiǎn)電壓，可能造成接觸電。 n間接接觸電擊防護(hù)目的是為了防止電氣設(shè)備發(fā) 生故障情況下，發(fā)生人身觸電事故，也是為了 防止電氣設(shè)備事故進(jìn)一步擴(kuò)大。目前主要采用 保護(hù)接地、接零以及等電位聯(lián)接等技術(shù)措施。 第一節(jié)第一節(jié) 接地相關(guān)概念接地相關(guān)概念 1 技術(shù)術(shù)語：技術(shù)術(shù)語： 接地與接地技術(shù)：接地與接地技術(shù)： 在電力系

2、統(tǒng)中，由于正常運(yùn)行的需要和為了保 障人身、設(shè)備的安全，將電力系統(tǒng)及其電氣設(shè) 備的某些部分與埋入大地的金屬導(dǎo)體相連接， 即為接地。 接地技術(shù)就是研究接地原理、方法及其實(shí)施，如 何避免減輕人身傷亡事故，保證人身和設(shè)備安 全而發(fā)展起來的一門科學(xué)技術(shù)。 技術(shù)術(shù)語：技術(shù)術(shù)語： 接地體、接地線與接地裝置：接地體、接地線與接地裝置： n接地體：埋入地中并直接與大地接觸的金 屬導(dǎo)體。分為自然接地體和人工接地體。 n接地線：電氣設(shè)備與接地體連接的導(dǎo)線 n接地裝置：接地線和接地體總稱接地裝置 。 技術(shù)術(shù)語：技術(shù)術(shù)語： 接地電流和接地短路電流接地電流和接地短路電流 n凡從接地點(diǎn)流入地下的電流即屬于接地電流。 n系統(tǒng)

3、一相接地可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生短路，這時(shí)的 接地電流叫做接地短路電流，如0.4kv 系統(tǒng)中 的單相接地短路電流。在高壓系統(tǒng)中，接地短 路電流可能很大，接地電流500a 及以下的稱小 接地短路電流系統(tǒng)；接地短路電流大于 500a 的稱大接地短系統(tǒng)。 技術(shù)術(shù)語：技術(shù)術(shù)語： 流散電阻和接地電阻流散電阻和接地電阻 n接地電流入地下后自接地體向四周流散這 個(gè)自接地體向四周流散的電流叫做流散電 流。流散電流在土壤中遇到的全部電阻叫 做流散電阻。 n接地電阻是接地體的流散電阻與接地線的 電阻之和。接地線的電阻一般很小，可忽 略不計(jì)，因此，在絕大多數(shù)情況下可以認(rèn) 為流散電阻就是接地電阻。 技術(shù)術(shù)語：技術(shù)術(shù)語： 電氣

4、上的電氣上的“地地” n電流通過接地體向大地作半球形流散。因?yàn)榘肭?面積與半徑的平方成正比，半球的面積隨著遠(yuǎn)離 接地體而迅速增大，因此，與半球面積對應(yīng)的土 壤電阻隨著遠(yuǎn)離接地體而迅速減小，至離接地體 20m 處，半球面積已達(dá) 2500，土壤電阻己可 小到忽略不計(jì)。這就是說，可以認(rèn)為在離開接地 體 20m 以外，電流不再產(chǎn)生電壓降了?；蛘哒f ，至遠(yuǎn)離接地體 20m 處，電壓幾乎降低為零。 電氣工程上通常說的 “地”就是這里的地，而 不是接地體周圍 20m 以內(nèi)的地。 技術(shù)術(shù)語：技術(shù)術(shù)語： n對地電壓，即帶電體與大地之間的電位差，也 是指離接地體 20m 以外的大地而言的。簡單地 說，對地電壓就是

5、帶電體與電位為零的大地之 間的電位差。顯然，對地電壓等于接地電流和 接地電阻的乘積。 n如果用曲線來表示接地體及其周圍各點(diǎn)的對地 電壓，這種曲線就叫做對地電壓曲線。 圖 3-1 所示的是單一接地體的對地電壓曲線，顯然， 隨著離開接地體，曲線逐漸變平，即曲線的陡 度逐漸減小。 對地電壓和對地電壓曲線對地電壓和對地電壓曲線 2021-6-139 圖圖3-1 對地電壓曲線對地電壓曲線 接觸電動(dòng)勢和接觸電壓接觸電動(dòng)勢和接觸電壓 n接觸電動(dòng)勢是指接地電流自接地體流散，在大地表面 形成不同電位時(shí)，設(shè)備外殼與水平距離 0.8m 處之間的 電位差。 n接觸電壓是指加于人體某兩點(diǎn)之間的電壓，如圖 3-1 所示。

6、當(dāng)設(shè)備漏電，電流ie自接地體流入地下時(shí)，漏電 設(shè)備對地電壓為ue，對地電壓曲線呈雙曲線形狀。 a 觸及漏電設(shè)備外殼，其接觸電壓即其手與腳之間的電位 差。如果忽略人的雙腳下面土壤的流散電阻，接觸電壓 與接觸電動(dòng)勢相等。圖 3-1 中,a的接觸電壓為 uc 。 如果不忽略腳下土壤的流散電阻，接觸電壓將低于接觸 電動(dòng)勢。 跨步電動(dòng)勢和跨步電壓跨步電動(dòng)勢和跨步電壓 n跨步電動(dòng)勢是指地面上水平距離為 0.8m( 人的跨距 ) 的兩點(diǎn)之間的電位差。 n跨步電壓是指人站在流過電流的地面上, 加于人的兩腳之間的電壓， 2021-6-1312 2 2 接地分類接地分類 接接 地地 正常接地正常接地 工作接地工作

7、接地 電網(wǎng)中性點(diǎn)接地電網(wǎng)中性點(diǎn)接地 作為電流回路作為電流回路 安全接地安全接地 保護(hù)接地保護(hù)接地防雷接地防雷接地 防靜電接防靜電接 地地 屏蔽接地屏蔽接地 故障接地故障接地 n工作接地：工作接地是指正常情況下有電流流 過，利用大地代替導(dǎo)線的接地，以及正常情況 下沒有或只有很小不平衡電流流過，用以維持 系統(tǒng)安全運(yùn)行的接地。 n安全接地：是正常情況下沒有電流流過的起防 止事故作用的接地，如防止觸電的保護(hù)接地、 防雷接地等。故障接地是指帶電體與大地之間 的意外連接，如接地短路等。 n保護(hù)接地：是一種技術(shù)上的安全措施，它是把故障情 況下可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分同大地緊密連接起來 ； n防雷接地：又叫

8、過電壓保護(hù)接地，是指為限制過電壓 危險(xiǎn)影響而設(shè)的接地（如避雷針，避雷器）； n屏蔽接地：為了避免外界電場和儀器設(shè)備之間的相互 電磁干擾，用一個(gè)空腔導(dǎo)體把外電場遮住，使其內(nèi)部不 受影響，也不使電器設(shè)備對外界產(chǎn)生影響，這就叫做靜 電屏蔽?？涨粚?dǎo)體不接地的屏蔽為外屏蔽，空腔導(dǎo)體接 地的屏蔽為全屏蔽。 3 接地技術(shù)在電氣工程中應(yīng)用領(lǐng)域及目的 n目前電氣工程中接地技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域可以劃 分如下： 電力系統(tǒng)接地工作接地 雷電保護(hù)接地過電壓保護(hù)及防雷 信號(hào)回路或儀器接地（弱電系統(tǒng)接地）-防電 磁干擾或找基準(zhǔn)地作為信號(hào)的參考地。 第二節(jié) 電網(wǎng)接地運(yùn)行方式及其安全性評價(jià) n電網(wǎng)種類很多。按照電壓可分為 1000 伏

9、 以上的高壓電網(wǎng)和 1000 伏及 1000 伏以 下的低壓電網(wǎng)； 按電流種類可分為交流 電網(wǎng)和直流電網(wǎng)； 按相數(shù)可分為三相電 網(wǎng)和單相電網(wǎng)； 按用途可分為動(dòng)力電網(wǎng) 、照明電網(wǎng)和專用電網(wǎng)等；按運(yùn)行方式可 分為直接接地電網(wǎng)、經(jīng)阻抗接地電網(wǎng)和不 接地電網(wǎng)等。 高壓電網(wǎng)運(yùn)行方式：高壓電網(wǎng)運(yùn)行方式： n中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式 n中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地運(yùn)行方式 n中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式 低壓電網(wǎng)運(yùn)行方式：低壓電網(wǎng)運(yùn)行方式： n中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式 n中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式 接地電網(wǎng)和不接地電網(wǎng)對出現(xiàn)的各種電氣故障接地電網(wǎng)和不接地電網(wǎng)對出現(xiàn)的各種電氣故障 防護(hù)能力是不相同的。本節(jié)將重點(diǎn)討論這兩種防護(hù)能力是不相同的

10、。本節(jié)將重點(diǎn)討論這兩種 低壓電網(wǎng)的安全特征。低壓電網(wǎng)的安全特征。 1 1 接地電網(wǎng)接地電網(wǎng)( (工作接地工作接地) ) n我國最常用的低壓接地電網(wǎng)是用電電壓 380/220 v （線電壓 380v 、相電壓 220v），供電電壓 0.4/0.23 kv ( 線電 壓 0.4 kv、相電 壓 0.23 kv ) 的中性 點(diǎn)直接接地的三相四線制電網(wǎng)。380v用于 動(dòng)力設(shè)備，220v用于照明設(shè)備和單相設(shè)備 。 2021-6-1319 接地電網(wǎng)單相觸電的危險(xiǎn)性接地電網(wǎng)單相觸電的危險(xiǎn)性 圖3-2接地電網(wǎng)中的單相觸電 rsdo r rrrr u i 式中式中 u電網(wǎng)相電壓電網(wǎng)相電壓 ro工作接地電阻工作接

11、地電阻 rd人腳下的土壤人腳下的土壤 流散電阻流散電阻 rs鞋的電阻鞋的電阻 rr人體的電阻人體的電阻 2021-6-1320 結(jié)論：結(jié)論： 觸電的危險(xiǎn)性主要決定于rs的大小。 在接地電網(wǎng)中，單相觸電的危險(xiǎn)性是比較 大的。 接地電網(wǎng)接地電網(wǎng)抑制過電壓的能力抑制過電壓的能力 n過電壓過電壓是指一切對電氣設(shè)備或電氣線路絕緣有 危害的電壓升高。 n電網(wǎng)中出現(xiàn)過電壓的原因很多，根據(jù)造成過電 壓的原因，過電壓分可為外部過電壓外部過電壓和內(nèi)部過內(nèi)部過 電壓電壓。外部過電壓外部過電壓主要有雷擊過電壓、雷電感雷擊過電壓、雷電感 應(yīng)過電壓、電磁感應(yīng)過電壓和靜電感應(yīng)過電壓應(yīng)過電壓、電磁感應(yīng)過電壓和靜電感應(yīng)過電壓

12、等；內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓主要有操作過電壓、諧振過電操作過電壓、諧振過電 壓壓以及變壓器高壓侵入低壓變壓器高壓侵入低壓等。 2021-6-1322 n由于電網(wǎng)直接接地，各種過電壓都將受到一 定的抑制。例：以變壓器高壓侵入低壓為例 來分析接地電網(wǎng)的安全性。 n設(shè)高壓 10 kv， 低壓 0.4 kv ，盡管高壓 相線對地電壓將近為 5800 v，但當(dāng)高壓側(cè) 意外與低壓側(cè)發(fā)生短路時(shí) ，由于10 kv是不 接地電網(wǎng)，單相接地電流 iad 不超過 20 30 a，如能控制rn 4 ，即可限制低壓 中性點(diǎn)對地電壓un 不超過80120v。 圖圖3-3 接地電網(wǎng)高壓侵入低接地電網(wǎng)高壓侵入低壓壓 結(jié)論：結(jié)論：

13、 n由于接地電阻?。ㄒ话鉹n 4 ），因 此，接地電網(wǎng)可大大地抑制過電壓，減輕 了觸電的危險(xiǎn)性，同時(shí)由于控制了各導(dǎo)體 間產(chǎn)生過大的電位差，也減輕了由放電火 花所造成的火災(zāi)的危險(xiǎn)性。但是，該故障 還是會(huì)影響到電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，應(yīng)及 時(shí)排除。 接地電網(wǎng)單相接地的危險(xiǎn)性接地電網(wǎng)單相接地的危險(xiǎn)性 n單單相接地是電網(wǎng)最常見的故障之一相接地是電網(wǎng)最常見的故障之一。一相。一相 故障接地故障接地不僅破不僅破壞壞了了電網(wǎng)的運(yùn)行方式電網(wǎng)的運(yùn)行方式，破破 壞壞了了電氣電氣設(shè)備的設(shè)備的安全安全運(yùn)行，甚至運(yùn)行，甚至損壞損壞電電氣氣 設(shè)備本身設(shè)備本身，還有還有可可能危及人身能危及人身安全。安全。 2021-6-1326

14、 圖圖3-4 接地電網(wǎng)單接地電網(wǎng)單相接地相接地 u rr r riu do o odn n do d ddc uuu rr r riu nnba uuuuuu 2 2 u rr i do d 1 n 故障接地電阻 rd 一般不會(huì)低于 15 ，在工 作接地電阻符合規(guī)定的條件下( 一般要求 rn 4)，可以把中性線對地電壓ud 限制在 50v以下；由于對地電壓被抑制住了，這種電 網(wǎng)在單相接地時(shí)觸電的危險(xiǎn)性雖然增加，但 增加不大。 n由于故障接地電流可達(dá)數(shù)安乃至數(shù)十安，這 種故障容易被檢測出來，故障點(diǎn)也比較容易 確定。 結(jié)論：結(jié)論： （1） 只要保證工作接地 rn 4，中性點(diǎn)對地 電壓 ud 將被抑

15、制，各相對地電壓變化不大， 觸電的危險(xiǎn)性增加不多； （2） 由于故障接地電流 id 較大，單相接地故障 易被檢測出來，便于采用常規(guī)保護(hù)器件，使故 障狀態(tài)時(shí)間縮短； （3） 雖然觸電的危險(xiǎn)性增加不大，但由于三相電 壓的不平衡，也將危及到電氣設(shè)備的正常運(yùn)行 ，應(yīng)及時(shí)排除故障。 2 2 不接地電網(wǎng)不接地電網(wǎng) n 除 10 kv 及 10 kv 以下的高壓電網(wǎng)多采 用不接地電網(wǎng)外,井下配電常采用低壓不 接地電網(wǎng)。 不接地電網(wǎng)不接地電網(wǎng)單相觸電危險(xiǎn)性單相觸電危險(xiǎn)性 n 如圖3-5 所示，在不接地電網(wǎng)中，單相觸電時(shí) 流過人體的電流只能通過電網(wǎng)各相對地絕緣阻 抗成回路，絕緣阻抗是各相與大地之間的等效 應(yīng)阻抗

16、，可視為絕緣電阻與分布電容的并聯(lián)。 圖圖3-5 2021-6-1331 u zr r u z r r u r r r r r 3 3 3 zr u z r u i r r 3 3 3 絕緣阻抗絕緣阻抗 z z 是絕緣電阻是絕緣電阻 r r 和分布電容和分布電容 c c 的并的并 聯(lián)阻抗聯(lián)阻抗。 n對于對地絕緣電阻較低，對地分布電容又 很小的情況，由于絕緣阻抗中的容抗比電 阻大得多，可以不考慮電容。這時(shí)，求得 人體電壓和人體電流分別為 u rr r i r r r 3 3 rr u u r r 3 3 n對于對地分布電容較大，對地絕緣電阻很高的 的情況，由于絕緣阻抗中的電阻比容抗大得多 ，可以不

17、考慮電阻。這時(shí)，也可簡化復(fù)數(shù)運(yùn)算 ，求得人體電壓和人體電流分別為 19 3 1 3 3 222 cr cur c jr r u p p p p p 19 3 222 cr cr i p p p 2021-6-1334 n由上列各式不難知道由上列各式不難知道，在不接地電網(wǎng)中在不接地電網(wǎng)中，單單相相 觸電觸電的危險(xiǎn)的危險(xiǎn)性取決于電性取決于電網(wǎng)網(wǎng)電電壓壓、電網(wǎng)對電網(wǎng)對地地絕緣絕緣 阻抗阻抗和和人體人體電阻電阻等三方面的因素。等三方面的因素。 n例題：設(shè)不接地電網(wǎng)各相對地電壓均為例題：設(shè)不接地電網(wǎng)各相對地電壓均為 220 v 220 v , ,各相對地絕緣電阻均可視為無限大，各相對地各相對地絕緣電阻均

18、可視為無限大，各相對地 電容均為電容均為 0.55 0.55 ff，人體電阻為，人體電阻為 2000 2000 ，試，試 判斷單相觸電的危險(xiǎn)性。判斷單相觸電的危險(xiǎn)性。 2021-6-1335 在給定了人體電阻的情況下判斷人體觸電的危在給定了人體電阻的情況下判斷人體觸電的危 險(xiǎn)性險(xiǎn)性，必須求出流過人體的電流必須求出流過人體的電流。將上述條件將上述條件 代入對應(yīng)公式可求得人體電流為代入對應(yīng)公式可求得人體電流為： 通過這個(gè)例子的計(jì)算可以說明通過這個(gè)例子的計(jì)算可以說明，不不接地電網(wǎng)中接地電網(wǎng)中 單相觸電單相觸電也有致命的危險(xiǎn)也有致命的危險(xiǎn)，但，但與同樣電與同樣電壓的接壓的接 地電網(wǎng)相比，危險(xiǎn)性地電網(wǎng)相

19、比，危險(xiǎn)性較小較小。 ma cr cr i p p p 8 .64 11055. 050220009 2201055. 05023 19 3 2 6 2 2 6 222 不接地電網(wǎng)不接地電網(wǎng)抑制過電壓的能力抑制過電壓的能力 n由由于電網(wǎng)與大地之間沒有直接的電氣連接于電網(wǎng)與大地之間沒有直接的電氣連接，在在 意外情況下可能產(chǎn)生很高的對地電壓意外情況下可能產(chǎn)生很高的對地電壓。以變。以變壓壓 器高壓器高壓侵入低侵入低壓壓為例。為例。 2021-6-1337 當(dāng)高壓一相與低壓中性點(diǎn)短路時(shí)，低壓側(cè)對地 電壓將大幅度升高。設(shè)該變壓器為 10/0.4 kv 的變壓器，則低壓中性點(diǎn)對地電壓 uno 升高 到將近

20、 5800 v，由電壓矢量圖可知，ua 略高 于5800 v，ub =uc 略低于 5800 v，這將給低 壓系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成極大的威脅。 結(jié)論：結(jié)論： 不接地電網(wǎng)抑制過電壓的能力差，因此，不接地電網(wǎng)抑制過電壓的能力差，因此， 不接地電網(wǎng)中應(yīng)該有有效的過電壓保護(hù)措施。不接地電網(wǎng)中應(yīng)該有有效的過電壓保護(hù)措施。 2021-6-1338 不接地電網(wǎng)單相接地的危險(xiǎn)性不接地電網(wǎng)單相接地的危險(xiǎn)性 zr u i d d 3 3 因?yàn)榻^緣阻抗因?yàn)榻^緣阻抗 z 很大很大，接，接地電流地電流 id 受到限制而很小受到限制而很小。 2021-6-1339 結(jié)論結(jié)論： n在不接地電網(wǎng)中發(fā)生在不接地電網(wǎng)中發(fā)生一一相接

21、地相接地故障故障時(shí)時(shí)，三相電壓將，三相電壓將 嚴(yán)重不平衡，接地相嚴(yán)重不平衡，接地相對地對地電壓很低，電壓很低，另兩相對地電另兩相對地電 壓將升高到接近線電壓壓將升高到接近線電壓，這樣大幅度的這樣大幅度的電壓電壓升高升高， 不不僅僅會(huì)增加單相觸電的危險(xiǎn)性會(huì)增加單相觸電的危險(xiǎn)性，完全失去不接地電完全失去不接地電 網(wǎng)單相觸電危險(xiǎn)網(wǎng)單相觸電危險(xiǎn)性性小的優(yōu)越性小的優(yōu)越性，而且，而且還可還可能能損壞電損壞電 氣設(shè)備的絕緣氣設(shè)備的絕緣，可能產(chǎn)生放電火花可能產(chǎn)生放電火花，增加火災(zāi)的危增加火災(zāi)的危 險(xiǎn)險(xiǎn)性性。 n由于故障接地電流由于故障接地電流 id id 很小，接地故障檢測困難，很小，接地故障檢測困難， 這種

22、接地故障可能潛伏下來這種接地故障可能潛伏下來 , , 成為危險(xiǎn)的隱患成為危險(xiǎn)的隱患。因因 此此，在比較，在比較重要重要的的接地電網(wǎng)中接地電網(wǎng)中，應(yīng)當(dāng)針對一相接地應(yīng)當(dāng)針對一相接地 故障裝故障裝設(shè)設(shè)絕緣絕緣監(jiān)視裝置。監(jiān)視裝置。 3 3 低壓電網(wǎng)的運(yùn)行方式低壓電網(wǎng)的運(yùn)行方式安全性評價(jià)安全性評價(jià) 本節(jié)本節(jié)對低壓電網(wǎng)的運(yùn)行方式進(jìn)行了比較對低壓電網(wǎng)的運(yùn)行方式進(jìn)行了比較分析分析。接地電網(wǎng)接地電網(wǎng) 的單相觸電的危險(xiǎn)性比不接地電網(wǎng)大，不接地電網(wǎng)出現(xiàn)的單相觸電的危險(xiǎn)性比不接地電網(wǎng)大，不接地電網(wǎng)出現(xiàn) 過電壓的危險(xiǎn)性和發(fā)生一相接地故障時(shí)的危險(xiǎn)性比接地過電壓的危險(xiǎn)性和發(fā)生一相接地故障時(shí)的危險(xiǎn)性比接地 電網(wǎng)要大。這里所說

23、的危險(xiǎn)性是相對這兩種電網(wǎng)而言的電網(wǎng)要大。這里所說的危險(xiǎn)性是相對這兩種電網(wǎng)而言的 。無論接地電網(wǎng)還是不接地電網(wǎng)，出現(xiàn)以上故障時(shí)，對。無論接地電網(wǎng)還是不接地電網(wǎng)，出現(xiàn)以上故障時(shí)，對 人體來說都是致命的。人體來說都是致命的。 從安全角從安全角度度考慮考慮，接地電網(wǎng)在抑制過電壓接地電網(wǎng)在抑制過電壓、減輕故障條減輕故障條 件下的觸電危險(xiǎn)性等方面有明顯的優(yōu)點(diǎn)。而且三相件下的觸電危險(xiǎn)性等方面有明顯的優(yōu)點(diǎn)。而且三相四四線線 制線路制線路能能提供提供兩組兩組電電壓，同時(shí)供給動(dòng)力和照明用電，大壓，同時(shí)供給動(dòng)力和照明用電，大 大節(jié)省大節(jié)省了了變配電設(shè)備變配電設(shè)備，具，具有良有良好好的經(jīng)濟(jì)性的經(jīng)濟(jì)性能能。因此。因此，

24、我，我 國和國和世界各國絕大部世界各國絕大部分分都采用都采用中中性點(diǎn)直接接地的三相性點(diǎn)直接接地的三相四四 線制電網(wǎng)線制電網(wǎng)。 2021-6-1341 對于觸電危險(xiǎn)性大、過電壓危險(xiǎn)性不大、供電 連續(xù)性要求較高，同且電網(wǎng)對地絕緣水平高、 對地分布電容不大的場合，宜采用不接電網(wǎng)。 在我國，這種電網(wǎng)主要用于礦井。對于配電范 圍較大、用電設(shè)備數(shù)量大，對地絕緣阻抗難以 保證、過電壓危害比較嚴(yán)重的場合，應(yīng)采用接 地電網(wǎng)。就安全防護(hù)來講，不同的電網(wǎng)應(yīng)采取 不同的防護(hù)方式，不同電網(wǎng)中的用電設(shè)備應(yīng)采 取不同種類的安全防護(hù)措施。 第三節(jié)第三節(jié) 保護(hù)接地與保護(hù)接零保護(hù)接地與保護(hù)接零 n上節(jié)對低壓配電網(wǎng)不同中性點(diǎn)接地運(yùn)

25、行方式作 了安全性分析與評價(jià)，及其不同適用場合。但 不論哪種接地運(yùn)行方式，都不能完全避免系統(tǒng) 故障特別是設(shè)備絕緣損壞引發(fā)漏電時(shí)造成的人 身觸電事故或電氣設(shè)備損害事故。因此，必須 采取間接接觸電擊防護(hù)措施以保證人身、設(shè)備 的安全。 n目前常用的間接接觸電擊防護(hù)措施是保護(hù)接地 、保護(hù)接零等技術(shù)措施。 2021-6-1342 1 保護(hù)接地作用及原理分析保護(hù)接地作用及原理分析 在在不接地不接地配電網(wǎng)中配電網(wǎng)中，當(dāng)一相碰殼時(shí)當(dāng)一相碰殼時(shí)，接地電流接地電流 ie ie 通過人體和配電網(wǎng)對地絕緣阻抗構(gòu)成回路。通過人體和配電網(wǎng)對地絕緣阻抗構(gòu)成回路。 (與不接地電網(wǎng)單相觸電作比較與不接地電網(wǎng)單相觸電作比較) 2

26、021-6-13 2021-6-1344 如果設(shè)備外殼不接地，如果設(shè)備外殼不接地，根據(jù)等值電路根據(jù)等值電路，不難不難 求得人體承受的電壓和流過人體的電流分別為求得人體承受的電壓和流過人體的電流分別為 u zr r u z r r u p p p p p 3 3 3 如果設(shè)備外殼有接地保護(hù)，如果設(shè)備外殼有接地保護(hù)，根據(jù)等值電路根據(jù)等值電路， 不難求得人體承受的電壓和流過人體的電流分不難求得人體承受的電壓和流過人體的電流分 別為別為 u zr r u z r r u e e e e p 3 3 3 2021-6-1345 由于由于 人體經(jīng)過的電流將大大減小人體經(jīng)過的電流將大大減小 電流分配關(guān)系電流

27、分配關(guān)系 例如，在前面第一章第四節(jié)的例題中流過人體的例如，在前面第一章第四節(jié)的例題中流過人體的 電流就是在沒有保護(hù)接地情況下得到的，其大電流就是在沒有保護(hù)接地情況下得到的，其大 小為小為64.8ma64.8ma，如有保護(hù)接地，且接地電阻，如有保護(hù)接地，且接地電阻re re =4=4，則人體電流減小為，則人體電流減小為2.3ma 2.3ma 。 pe rr r e e r r r i i 2021-6-1346 n 上述做法，即將在故障情況下可能呈現(xiàn)危險(xiǎn) 對地電壓的金屬部分經(jīng)接地線、接地體同大地 緊密地連接起來，把故障電壓限制在安全范圍 以內(nèi)的做法就稱為保護(hù)接地。 n 注意：在不接地配電網(wǎng)中，僅

28、當(dāng)其對地絕 緣阻抗較高，單相接地電流較小，才有可能通 過保護(hù)接地把漏電設(shè)備故障對地電壓限制在安 全范圍之內(nèi)。 在接地配電網(wǎng)中，當(dāng)一相碰殼時(shí)，接地電流 ie 通過人體和配電網(wǎng)中興電阻抗構(gòu)成回路。 (與 接地電網(wǎng)單相觸電作比較) 2021-6-1348 n未采取保護(hù)接地時(shí)：漏電時(shí)觸及該設(shè)備的人所承 受的接觸電壓可能接近相電壓，其危險(xiǎn)性大于不 接地的配電網(wǎng)中單相電擊的危險(xiǎn)性。 n采取保護(hù)接地時(shí)：一相漏電，則故障電流主要經(jīng) 接地電阻re 和工作接地電阻 rn 構(gòu)成回路。漏電 設(shè)備對地電壓和零線對地電壓分別為： u rr r r en e e u rr r r en n n n安全性評價(jià)：由于re和rn

29、同在一個(gè)數(shù)量級(jí)。二者都 可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過安全電壓，人觸及漏電設(shè)備或觸及零 線都可能受到致命的電擊。 2021-6-1349 n故障電流：另一方面，由于故障電流主要經(jīng)re 和rn構(gòu)成回路，如不計(jì)及帶電體與外殼之間的 過渡電阻，其大小為 en e rr u i 由于re和rn都是歐姆級(jí)的電阻，因此，ie 不可能太大。 這種情況下，一般的過電流保護(hù)裝置不起作用，不能 及時(shí)切斷電源，使故障長時(shí)間延續(xù)下去。 2保護(hù)接零作用及原理分析保護(hù)接零作用及原理分析 基本概念 n中性點(diǎn)三相繞線組的聯(lián)結(jié)點(diǎn)（y 聯(lián)結(jié)） n零點(diǎn)將中性點(diǎn)引地稱零點(diǎn)。 n中性線 n零線n ：由中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線。保證電流通路。 n火線 n保護(hù)線

30、pe公共線，將外露可導(dǎo)電部分接到 中性點(diǎn)上去的線。 n保護(hù)零線保護(hù)中性線 pen（工作零線）二 者兼有 2021-6-1350 2021-6-1351 保護(hù)接零：將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的 金屬部分與配電網(wǎng)中性點(diǎn)之間金屬性的連接， 亦即與配電網(wǎng)保護(hù)零線(保護(hù)導(dǎo)體)的緊密連接 。這種做法就是保護(hù)接零 2021-6-1352 n由于相零回路阻抗很小，當(dāng)設(shè)備金屬外殼漏由于相零回路阻抗很小，當(dāng)設(shè)備金屬外殼漏 電時(shí)，通過設(shè)備外殼形成該相對零線的單相電時(shí)，通過設(shè)備外殼形成該相對零線的單相 短路，短路電流短路，短路電流 ississ能促使線路上的短路保能促使線路上的短路保 護(hù)元件迅速動(dòng)作，從而把故障部分

31、設(shè)備斷開護(hù)元件迅速動(dòng)作，從而把故障部分設(shè)備斷開 電源，消除電擊危險(xiǎn)。電源，消除電擊危險(xiǎn)。 3.2.2 保護(hù)接零作用及原理分析保護(hù)接零作用及原理分析 2021-6-1353 保護(hù)接零保護(hù)接零系統(tǒng)速斷和限壓的要求系統(tǒng)速斷和限壓的要求 n在接零系統(tǒng)中，單相短電流越大，保護(hù)元件動(dòng)作 越快；反之，動(dòng)作越慢。單相短路電流決定于配 電網(wǎng)電壓和相零線回路阻抗。穩(wěn)態(tài)單相短路電流 iss按下式計(jì)算: tepel ss zzzz u i 式中 : u 配電網(wǎng)相電壓； zl 相線阻抗； zpe 保護(hù)零線阻抗； ze 回路中電器元件阻抗； zt 變壓器計(jì)算阻抗； z 相零線回路阻擾，z =zl+zpe+ze+zt 。

32、2021-6-1354 a)就電流對人體的作用而言，電流通過人體的持續(xù) 時(shí)間越長，致命的危險(xiǎn)性越大，引起心室顫動(dòng)所 需要的電流越小。顯然，相零線回路阻抗不能太 大，以保證發(fā)生漏電時(shí)有足夠的單相短路電流 ，迫使線路上的保護(hù)元件迅速動(dòng)作。 b)就電流對人體的作用而言，通過人體電流越大, 致命的危險(xiǎn)性越大。因此，確定速斷保護(hù)的動(dòng)作 時(shí)間應(yīng)當(dāng)同時(shí)考慮可能的接觸電壓。 保護(hù)接零保護(hù)接零系統(tǒng)速斷和限壓的系統(tǒng)速斷和限壓的特點(diǎn)及其特點(diǎn)及其要求要求如下如下: : 2021-6-1355 c)保護(hù)接零不僅起過電流速斷保護(hù)作用，還能降低 漏電設(shè)備對地電壓。由接零等值電路可以求出保 護(hù)裝置動(dòng)作前漏電設(shè)備對地電壓為 p

33、e ss np p zi rr r ue d)應(yīng)當(dāng)指出，與不接地配電網(wǎng)不同，在這里欲將漏 電設(shè)備對地電壓限制在某一安全范圍內(nèi)是困難的。 為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)接零要求，可以采用一般過電流保 護(hù)裝置或剩余電流保護(hù)裝置。 3 3 保護(hù)接地與保護(hù)接零的適用范圍保護(hù)接地與保護(hù)接零的適用范圍 凡正常情況下不帶電，當(dāng)絕緣損壞或其他特殊凡正常情況下不帶電，當(dāng)絕緣損壞或其他特殊 情況下可能帶電的電器或機(jī)械設(shè)備的金屬部分情況下可能帶電的電器或機(jī)械設(shè)備的金屬部分 ，都應(yīng)該實(shí)行保護(hù)接地或接零。，都應(yīng)該實(shí)行保護(hù)接地或接零。 a)電機(jī)、變壓器、電器、攜帶式或移動(dòng)式用電器 具的金屬底座和外殼； b)電氣設(shè)備的傳動(dòng)裝置； c)屋內(nèi)外

34、配電裝置的金屬或鋼筋混凝土構(gòu)架，以 及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門； d)配電、控制、保護(hù)用的屏 ( 柜、箱 ) 及操作 臺(tái)等的金屬框架和底座； 2021-6-1356 2021-6-1357 e)交、直流電力電纜的金屬接頭盒、終端頭和膨脹 器的金屬外殼和電纜的金屬護(hù)層，可觸及的金屬 保護(hù)管和穿線的鋼管； f)電纜橋架、支架和井架； g)裝有避雷線的電力線路桿塔； h)在配電線路桿上的電力設(shè)備； i)在非瀝青地面的居民區(qū)內(nèi)，無避雷線的小接地短 路電流架空電力線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿 塔； j)封閉母線的外殼及其他裸露的金屬部分； 2021-6-1358 不實(shí)行保護(hù)接地或接零的設(shè)備不實(shí)行保

35、護(hù)接地或接零的設(shè)備 a)在木質(zhì)、瀝青等不良導(dǎo)電地面，無裸露接地導(dǎo)體 的干燥的房間內(nèi)，交流額定電壓 380 v 及以下 ，直流額定電壓 440v 及以下的電氣設(shè)備的金屬 外殼；但當(dāng)有可能同時(shí)觸及上述電氣設(shè)備外殼和 已接地的其他物體時(shí)，則仍應(yīng)接地； b)在干燥場所，交流額定電壓 127v 及其以下，直 流額定電壓 110v 及其以下的電氣設(shè)備的外殼； c)安裝在配電屏、控制屏和配電裝置上的電氣測量 儀表、繼電器和其他低壓電器等的外殼，以及當(dāng) 發(fā)生絕緣損壞時(shí)不會(huì)在支持物上引起危險(xiǎn)電壓的 絕緣子的金屬底座等； 2021-6-1359 d)安裝在已接地金屬框架上的設(shè)備，如穿墻套管等 ( 但應(yīng)保證設(shè)備底座與金屬框架接觸良好 )； e)額定電壓 220v 及其以下的蓄電池室內(nèi)的金屬支 架； f)由發(fā)電廠、變電所和工業(yè)企業(yè)區(qū)域內(nèi)引出的鐵路 軌道；