第八章 防雷、接地與電氣安全

*1/22第八章防雷、接地與電氣安全教學目的1．了解：電氣安全與觸電急救。

2．理解并掌握：過電壓與防雷；電氣裝置的接地。重點過電壓與防雷；電氣裝置的接地。難點防雷與接地。電氣工程基礎（工廠供電）*2/22第一節(jié)過電壓與防雷

一、過電壓及雷電的有關概念（一）過電壓的形式過電壓（over-voltage）：是指電氣線路或電氣設備上出現(xiàn)的超過正常工作電壓要求的電壓。

按過電壓產生的原因不同，可分為內部過電壓（internalover-voltage）和雷電過電壓（lightningover-voltage）兩大類。

1．內部過電壓由于電力系統(tǒng)本身的開關操作、負荷劇變或發(fā)電氣工程基礎（工廠供電）*3/22生故障等原因，使系統(tǒng)的工作狀態(tài)突然改變，從而在系統(tǒng)內部出現(xiàn)電磁能量轉換、振蕩而引起的過電壓。又分操作過電壓和諧振過電壓。操作過電壓：出現(xiàn)斷續(xù)性接地電弧而引起的過電壓。諧振過電壓：系統(tǒng)中的參數(shù)（R、L、C）在不利的組合下發(fā)生諧振而引起的過電壓，如T鐵心飽和而引起的鐵磁諧振過電壓。內部過電壓≤（3~4）系統(tǒng)正常運行時相對地的額定電壓，對電力系統(tǒng)和電氣設備絕緣的威脅不是很大。電氣工程基礎（工廠供電）*4/222．雷電過電壓由于電力系統(tǒng)中的設備、線路或建（構）筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應而引起的過電壓。雷電沖擊波高達1億伏，電流高達幾十萬安培，危害極大。雷電過電壓的兩種基本形式：（1）直接雷擊雷電直擊物體→如地，極大的熱效應、機械力效應，電磁脈沖和閃絡放電。（直擊雷，directlightningflash）（2）間接雷擊雷電的靜電感應或電磁感應所產生的過電壓，又稱感應雷或雷電感應（lightninginduction）。電氣工程基礎（工廠供電）*5/22

此外，過電壓波，高電位侵入或雷電波侵入。50~70%。（二）雷電形成原理

“雷云”之間或“雷云”與大地或物體之間，雷擊場，雷電先導、迎雷先導，主放電階段50~100μs，余輝放電階段0.03~0.15s。架空線易感應過電壓，高壓線幾十萬伏，低壓線幾萬伏。開口金屬環(huán)火花放電，應閉合。電氣工程基礎（工廠供電）*6/22

（三）雷電有關名詞概念

1．雷電流的幅值和陡度

2．年平均雷暴日數(shù)

3．年預計雷次數(shù)雷云對大地放電(直擊雷)示意圖

架空線路上的感應過電壓

電氣工程基礎（工廠供電）*7/22

二、防雷設備

（一）接閃器（receivelightningdevice）接受直接雷擊（蕾閃）的金屬物體：避雷針、避雷線（架空地線）、避雷帶、避雷網(wǎng)。（二）避雷器用來防止雷電過電壓波沿線路侵入變配電所或其他建筑物，以免危及被保護設備的絕緣。并聯(lián)，電源側；火花間隙擊穿→放電。

1.閥式避雷器（valve-typelightningarrester）

2.排氣式避雷器

3.保護間隙（protectivegap）

4.金屬氧化物避雷器電氣工程基礎（工廠供電）*8/22

三、防雷措施

（一）架空線的防雷措施

1．避雷線，66kV及以上，全線；35kV，只在進出變配電所的一段線路上；10kV及以下，不用。

2．↑線路本身的絕緣水平，10kV及以下。

3．△排列，頂線兼作防雷保護線。

4．ARD，0.5s。

5．個別絕緣薄弱地點加裝避雷器。（二）變配電所的防雷措施

1．避雷針；

2．避雷線；

3．避雷器。電氣工程基礎（工廠供電）*9/22

（三）高壓電動機的防雷措施不能FS，F(xiàn)Z，可FC；100~150mcable處FS，排氣式避雷器，F(xiàn)C并C。（四）建筑物的防雷類別及其防雷措施

1．類別第一類防雷建筑物：有爆炸物→巨大危害。第二類防雷建筑物：有爆炸物→不致巨大危害。第三類防雷建筑物。

2．建筑物易受雷擊部位屋角、屋脊、屋檐等，接閃器、避雷帶（網(wǎng)）。電氣工程基礎（工廠供電）*10/223．各類防雷建筑物的防雷措施（1）第一類防雷建筑物的防雷措施①防直擊雷，3m，10Ω；②防雷電感應；③防雷電波侵入。（2）第二類防雷建筑物的防雷措施同上三種措施。（側擊）（3）第三類防雷建筑物的防雷措施①防直雷（側擊）；②防雷電感應；③防雷電波侵入。電氣工程基礎（工廠供電）*11/22第二節(jié)電氣裝置的接地

一、接地的有關概念（一）接地和接地裝置接地連接接地體（極）自然接地體接地線接地裝置接地網(wǎng)電氣工程基礎（工廠供電）*12/22

（二）接地電流和對地電壓接地電流：向大地作半球形散開，IE。電氣上的“地”或“大地”：20m，散流電阻已趨近于零，電位為零的地方。對地電壓：電氣設備的接地部分，如外殼等與零電位的“地”（或“大地”）之間的電位差。（三）接觸電壓和跨步電壓

1．接觸電壓：Utou

指設備絕緣損壞時，在身體可觸及的兩部分之間出現(xiàn)的電位差。電氣工程基礎（工廠供電）*13/222．跨步電壓：Ustep

指在接地故障點附近行走時，兩腳之間所出現(xiàn)的電位差。20m，跨步電壓為零，越近接地點及跨步越長，Ustep越大。接觸電壓和跨步電壓

電氣工程基礎（工廠供電）*14/22

（四）工作接地、保護接地和重復接地

1．工作接地為保證電力系統(tǒng)和設備達到正常工作要求而進行的一種接地。例如電源中性點的接地、防雷裝置的接地等。

2．保護接地與接零保護接地：為保障人身安全，防止間接觸電而將設備的外露可導電部分接地。兩種型式：（1）各自PE線直接接地（外殼），如TT、IT中設備的外殼接地。（2）公共PE線，TN-S系統(tǒng)中或PEN線，“保護接零”。電氣工程基礎（工廠供電）*15/223．重復接地在TN系統(tǒng)中，為確保公共PE線或PEN線安全可靠，除在電源中性點進行工作接地外，還應在PE線或PEN線的下列地點重復接地：（1）架空線線路終端及沿線每隔1km處；（2）進線處（車間、其他建筑）。

保護接地作用的說明電氣工程基礎（工廠供電）*16/22電氣工程基礎（工廠供電）*17/22

二、電氣裝置的接地及其接地電阻三、接地裝置的計算

變電所建筑四周，2~3m，一圈Φ=50mm、長2.5m鋼管接地體，每隔5m打入一根，管間用40×4mm2的扁鋼焊接相連。四、接地裝置的裝設與布置（一）自然接地體的作用

自然接地體：①地下管道，不包括可燃和有爆炸物質的管道；②金屬井管；③地基、鋼軌等；④其他金屬管、樁等。電氣工程基礎（工廠供電）*18/22

（二）人工接地體的裝設垂直接地體，Φ=50mm，長2.5m鋼管。接地網(wǎng)的布置：分布均勻，Utou、Ustep↓閉合。五、低壓配電系統(tǒng)的接地故障保護和等電位聯(lián)結接地故障：相與地或與地有聯(lián)系的導電體之間的短路，包括相線與大地、相線與PE線或PEN線以及相線與設備的外露可導電部分之間的短路。危害：TN系統(tǒng)，IE大，（）；

TT與IT系統(tǒng)，IE小，Ustep大。電氣工程基礎（工廠供電）*19/22

漏電斷路器（residualcurrentcircuitbreaker-），又稱漏電保護器或剩余電流保護器（RCD），通常為電流動作型。TAN，向量和不為零，I2→A→YR（QF），30mA。

等電位聯(lián)結：降低接觸電壓，確保人身安全?？偟入娢宦?lián)結：MEB，mainequipotentialbonding，進線處。局部等電位聯(lián)結：LEB，localizedequipotentialbonding，輔助等電位聯(lián)結。電氣工程基礎（工廠供電）*20/22第三節(jié)電氣安全與觸電急救

安全電流：人體觸電后的最大擺脫電流（let-gocurrent），30mA（50HZ）。因素：（1）觸電時間（＞0.2s）；（2）電流性質，（50~60HZ）危害最為嚴重；（3）電流路徑，一手到另一手對人最為危害；（4）體重和健康狀況。

安全電壓：不致使人直接致死或致殘的電壓。50V。（1700Ω×30mA≈50V）直接觸電防護：柵欄、罩等。電氣工程基礎（工廠供電）*21/22

間接觸電防護：保護接地等。急救：叫醒，禁止搖動頭部，平躺，松，“心肺復蘇法”。

CO2滅火器（干冰滅火器，