模塊七1工廠供電安全、防雷與接地設(shè)計(jì)

工廠供電(第19講)第八章電氣平安、接地與防雷1第一節(jié)電流對(duì)人體的作用及有關(guān)概念

一、電流對(duì)人體的作用

1、雷擊和高壓觸電〔電擊〕：安培級(jí)電流通過人體產(chǎn)生的熱、化學(xué)、機(jī)械效應(yīng)，使人體遭受嚴(yán)重電灼傷、組織炭化壞死、其他重要器官受到損害〔大腦、心臟、呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)〕。高壓觸電多發(fā)生在人體尚未接觸到帶電體時(shí)，電擊痙攣而脫離電源傷者居多；人觸及高壓不能自主的脫離電源迅速死亡。2、低壓觸電〔電傷〕：數(shù)十毫安級(jí)電流人體的局部器官，受到損害重那么亡二、平安電流及其有關(guān)因素1、平安電流---人體觸電后最大的擺脫電流。2、影響平安電流的因素:觸電時(shí)間;電流性質(zhì);電流路徑;體重和健康狀況三、平安電壓和人體電阻1、平安電壓：不致使人直接致死或致殘的電壓2、接觸電壓：越大越危險(xiǎn)，平安電壓一般為36V，見下頁表8—13、人體電阻：由體內(nèi)電阻和皮膚電阻組成四、直接觸電防護(hù)和間接觸電防護(hù)1、直接觸電防護(hù)---指對(duì)直接接觸正常帶電局部的防護(hù)，2、間接觸電防護(hù)---指對(duì)故障時(shí)可帶危險(xiǎn)電壓而正常時(shí)不帶電的外露可導(dǎo)電局部〔如金屬外殼、框架等〕的防護(hù)。2第二節(jié)電氣平安與觸電急救1．加強(qiáng)電氣平安教育，樹立“平安第一〞的觀點(diǎn)。2．嚴(yán)格執(zhí)行平安工作規(guī)程。如在高壓設(shè)備上工作必須遵守的要求，即填用工作票、至少應(yīng)有兩人在一起工作。3．嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)、安裝標(biāo)準(zhǔn)。4．加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)和檢修試驗(yàn)工作。5．采用平安電壓和符合平安要求的相應(yīng)電器。6．采用電氣平安用具7．普及平安用電常識(shí)8．正確處理電氣失火事故一、電氣平安的一般措施1、脫離電源2、急救處理

3、人工呼吸法4、胸外按壓心臟的人工循環(huán)法

二、觸電的急救處理3

第三節(jié)電氣裝置的接地

一、接地的有關(guān)概念

〔一〕接地和接地裝置1、接地：電氣設(shè)備的某局部與大地之間做良好的電氣連接。2、接地體或接地極：埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體。3、人工接地體：專門為接地而人為裝設(shè)的接地體。4、自然接地體：兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土根底等。5、接地裝置：接地線與接地體的組合。6、接地網(wǎng)：由假設(shè)干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個(gè)整體，如右圖所示。1接地體，2接地干線，3接地支線，4電氣設(shè)備

〔二〕接地電流和對(duì)地電壓1、接地電流：當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)通過接地體向大地作半球形散開的電流。2、對(duì)地電壓：電氣設(shè)備的接地局部，如接地的外殼和接地體等，與零電位的“地〞之間的電位差。3、電氣上的“地〞或“大地〞：在距單根接地體或接地故障點(diǎn)約20m的地方，散流電阻已趨近于零，即其電位趨近于零4〔三〕接觸電壓和跨步電壓1、接觸電壓：電氣設(shè)備的絕緣損壞時(shí)，在身體可同時(shí)觸及的兩局部之間出現(xiàn)的電位差。如手觸及設(shè)備的金屬外殼，那么人手與腳之間所呈現(xiàn)的電位差，即為接觸電壓。2、跨步電壓：在接地故障點(diǎn)附近行走時(shí)，兩腳之間出現(xiàn)的電位差，越靠近接地故障點(diǎn)或跨步越大，跨步電壓越大。離接地故障點(diǎn)達(dá)20m時(shí)，跨步電壓為零。接觸電壓和跨步電壓

〔四〕工作接地、保護(hù)接地和重復(fù)接地1、工作接地：為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備達(dá)正常工作要求進(jìn)行的一種接地，如電源中性點(diǎn)、防雷裝置的接地等。2、保護(hù)接地：為保障人身平安、防止間接觸電而將設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部接地。如圖下頁8—10所示。5跨步電壓6〔1〕保護(hù)接地的型式有兩種：①設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部經(jīng)各自的接地線(PE線)直接接地。②設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部經(jīng)公共的PE線或經(jīng)PEN線接地，這種接地習(xí)慣稱為“保護(hù)接零〞。圖8—10保護(hù)接地作用的說明

7〔2〕必須注意：同一低壓配電系統(tǒng)中，不能有的采取保護(hù)接地，有的又采取保護(hù)接零，否那么當(dāng)采取保護(hù)接地的設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)，采取保護(hù)接零的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分將帶上危險(xiǎn)的電壓，如以下圖8—11所示。83、重復(fù)接地:〔1〕在TN系統(tǒng)中，為確保公共PE線或PEN線平安可靠，除在電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外，還應(yīng)在PE線或PEN線的以下地方進(jìn)行重復(fù)接地：①在架空線路終端及沿線每lkm處；②電纜和架空線引入車間或大型建筑物處。〔2〕如不重復(fù)接地，在PE線或PEN線斷線且有設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)接在斷線后面的所有設(shè)備外露可導(dǎo)電局部都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對(duì)地電壓，如圖8-12a，這很危險(xiǎn)。如進(jìn)行了重復(fù)接地，如圖8-12b，那么發(fā)生同樣故障時(shí)，斷線后面的設(shè)備外露可導(dǎo)電局部的對(duì)地電壓大大降低。圖8-12重復(fù)接地的作用說明

9二、電氣裝置的接地和接地電阻

〔一〕電氣裝置應(yīng)接地或接零的金屬局部1、電機(jī)、變壓器、電器、攜帶式或移動(dòng)式用電器具的等金屬底座和外殼。

2、電氣設(shè)備的傳動(dòng)裝置。

3、戶內(nèi)外配電裝置的金屬或鋼筋混凝土構(gòu)架以及靠近帶電局部的金屬遮欄和金屬門。4、配電、控制、保護(hù)用的屏(柜、箱)及操作臺(tái)等的金屬柜架和底座。

5、電纜的金屬護(hù)層、可觸及的電纜金屬保護(hù)管和穿線的鋼管。

6、電纜橋架、支架和井架。

〔二〕接地電阻及其要求1、接地電阻：接地體的流散電阻與接地線和接地體電阻的總和。因接地線和接地體的電阻相對(duì)很小，接地電阻可是接地體的流散電阻。

2、工頻接地電阻：工頻(50Hz)接地電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻。

3、沖擊接地電阻：雷電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻。104、接地電阻按規(guī)定應(yīng)滿足的條件為：在接地電流通過保護(hù)接地時(shí)產(chǎn)生的對(duì)地電壓不應(yīng)高于平安特低電壓50V。因此保護(hù)接地電阻應(yīng)為≤如果漏電保護(hù)斷路器的動(dòng)作電流取30mA(平安電流值)，那么≤50／0.03=1667Ω，一般取≤100Ω，以確保平安。三、接地裝置的裝設(shè)

〔一〕自然接地體的利用：可作為自然接地體的有：與大地有可靠連接的建筑物的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋、行車的鋼軌、埋地的非可燃可爆的金屬管道及埋地敷設(shè)的不少于兩根的電纜金屬外皮等。利用自然接地體時(shí)，一定要保證良好的電氣連接。1、人工接地體有垂直埋設(shè)和水平埋設(shè)的根本結(jié)構(gòu)型式，如圖8-13所示。最常用的垂直接地體為直徑50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管。為了減少外界溫度變化對(duì)流散電阻的影響，埋人地下的接地體，其頂面埋設(shè)深度不宜小于0.6m?！捕橙斯そ拥伢w的裝設(shè)：11圖8-13

a)垂直埋設(shè)的棒形接地體b)水平埋設(shè)的帶形接地體

2、當(dāng)土壤電阻率偏高時(shí)，為降低接地裝置的接地電阻，可用措施：采用多支線外引接地裝置，深埋式接地體，局部地進(jìn)行土壤置換及化學(xué)處理。

四、接地裝置的計(jì)算

人工接地體工頻接地電阻的計(jì)算、自然接地體工頻接地電阻的計(jì)算等，見規(guī)程規(guī)定〔285～289頁〕。五、接地裝置的測(cè)試

〔一〕用電壓表、電流表和功率表1被測(cè)接地體,2電壓極,3電流極

=U/I=P/I2=U2/P(三表法)測(cè)量接地電阻

〔三〕防雷裝置的接地要求圖8-1812〔二〕采用接地電阻測(cè)試儀測(cè)量接地電阻圖8-211被測(cè)接地體，2電壓極，3電流極

搖測(cè)時(shí)，先將測(cè)試儀的“倍率標(biāo)尺〞開關(guān)置于較大倍率檔。然后慢慢旋轉(zhuǎn)搖柄，同時(shí)調(diào)整“測(cè)量標(biāo)度盤〞，使指針指零(中線)；接著加快轉(zhuǎn)速到達(dá)每分鐘約120轉(zhuǎn)，并同時(shí)調(diào)整“測(cè)量標(biāo)度盤〞，使指針指零(中線)。這時(shí)“測(cè)量標(biāo)度盤〞所指示標(biāo)度值乘以“倍率標(biāo)尺〞的倍率即為所測(cè)接地電阻值。六、低壓配電系統(tǒng)的接地故障保護(hù)和等電位聯(lián)結(jié)

〔一〕低壓配電系統(tǒng)的接地故障保護(hù)〔略〕〔二〕漏電斷路器的根本結(jié)構(gòu)和原理1、漏電斷路器有電壓動(dòng)作型和電流動(dòng)作型兩種，但通常都采用電流動(dòng)作型，如8-24圖所示。

132、電流動(dòng)作型漏電斷路器工作原理如下：漏電斷路器由零序電流互感器TAN、放大器A和低壓斷路器QF(內(nèi)含脫扣器YR)等三局部組成。設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，主電路三相電流相量和為零，因此零序電流互感器TAN的鐵心中沒有磁通，其二次側(cè)沒有輸出電流。如果設(shè)備發(fā)生漏電或單相接地故障時(shí)，由于三相電流的相量和不為零，零序電流互感器TAN的鐵心中產(chǎn)生零序磁通，二次側(cè)有輸出電流，經(jīng)放大器A放大后，通入脫扣器YR，可使斷路器QF跳閘，從而切除故障電路和設(shè)備。漏電保護(hù)動(dòng)作電流一般為30mA。〔三〕等電位聯(lián)結(jié)1、定義：使電氣裝置各外露可導(dǎo)電局部和裝置外可導(dǎo)電局部電位根本相等的一種電氣聯(lián)結(jié)。2、作用：降低接觸電壓保障保人身平安。8-25圖

總等電位聯(lián)結(jié)(MEB)和局部等電位聯(lián)結(jié)(LEB)

14第四節(jié)過電壓與防雷

一、過電壓及雷電

〔一〕過電壓的形式過電壓：是指在電氣線路或電氣設(shè)備上出現(xiàn)的超過正常工作要求的電壓?？煞譃閮?nèi)部過電壓和雷電過電壓兩大類。

1、內(nèi)部過電壓：是由于電力系統(tǒng)內(nèi)的開關(guān)操作、發(fā)生故障或其他原因，使系統(tǒng)工作狀態(tài)突然改變，在系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)電磁振蕩引起的過電壓。

(1)操作過電壓:系統(tǒng)中的開關(guān)操作、負(fù)荷驟變或由于故障而出現(xiàn)斷續(xù)性電弧而引起?！?〕諧振過電壓：系統(tǒng)中的電參數(shù)〔R、L、C〕在不利組合時(shí)發(fā)生諧振引起的?！?〕內(nèi)部過電壓一般不會(huì)超過系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)相電壓的3～4倍，因此對(duì)電力線路和電氣設(shè)備絕緣的威脅不是很大。2、雷電過電壓：又稱大氣過電壓或外部過電壓，它是由于電力系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓。雷電過電壓產(chǎn)生的雷電沖擊波，其電壓幅值可高達(dá)1億伏，其電流幅值可高達(dá)幾十萬安，供電系統(tǒng)的危害極大。

15(1)直接雷擊：雷電直接擊中電氣設(shè)備或線路，其過電壓引起強(qiáng)大的雷電流通過這些物體放電入地，產(chǎn)生破壞性極大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，還有電磁脈沖和閃絡(luò)放電。

(2)間接雷擊：雷電未直接擊中電力系統(tǒng)中的任何局部而是由雷對(duì)設(shè)備、線或其他物體的靜電感應(yīng)所產(chǎn)生的過電壓。3、雷電波侵入或高電位侵入：架空線路或金屬管道遭受直接或間接雷擊引起的過電壓波，沿線路或管道侵入變配電所。其事故占整個(gè)雷害事故的50％～70％，因此對(duì)雷電波侵入的防護(hù)應(yīng)重視。

〔二〕雷電的形成及概念1、雷電的形成：雷電是帶有電荷的“雷云〞之間或雷云對(duì)大地之間產(chǎn)生急劇放電的一種自然現(xiàn)象，在地面上產(chǎn)生雷擊的雷云多為負(fù)雷云?！?〕雷電場(chǎng)：空中雷云靠近大地時(shí)，雷云與大地之間形成一個(gè)很大的電場(chǎng)；由于靜電感應(yīng)作用，使地面出現(xiàn)雷云的電荷極性相反的電荷?！?〕雷電先導(dǎo)：當(dāng)雷云與大地在某一方位的電場(chǎng)強(qiáng)度到達(dá)25～30kV／cm時(shí)，雷云就會(huì)開始向這一方位放電，形成導(dǎo)電的空氣通道?！?〕迎雷先導(dǎo)：大地感應(yīng)的異性電荷集中在尖端上方，形成一個(gè)上行的雷先導(dǎo)?！?〕主放電階段：在雷電先導(dǎo)下行至地面100-300m時(shí)，上下先導(dǎo)相互接近時(shí)，正、負(fù)電荷強(qiáng)烈吸引中和而產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電流，并伴有強(qiáng)烈的雷鳴電閃。這就是直擊雷的主放電階段，時(shí)間一般約50～100μs，圖8-26。16圖8—26雷云對(duì)大地放電(直擊雷)示意圖

〔7〕雷電危害：架空線路在附近出現(xiàn)對(duì)地雷擊時(shí)極易產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線路上方時(shí)，線路上由于靜電感應(yīng)而積聚大量異性的束縛電荷，當(dāng)雷云對(duì)地或其他雷云放電后，線路上的束縛電荷被釋放而形成自由電荷，向線路兩端泄放，形成電位很高的過電壓波，對(duì)供電系統(tǒng)危害也很大。如圖8-27所示。圖8—27架空線路上的感應(yīng)過電壓

〔5〕余輝放電階段：主放電后，雷云中的剩余電荷繼續(xù)沿主放電通道向大地放電，形成的斷續(xù)雷聲?！?〕閃擊距離：雷電先導(dǎo)在主放電階段前與地面雷擊對(duì)象間的最小距離17二、防雷設(shè)備

(一)接閃器：專門用來接受直接雷擊的金屬物體。有避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)。

1、避雷針：一般采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管制成。通常安裝在電桿(支柱)或構(gòu)架、建筑物上，它的下端要經(jīng)引下線與接地裝置連接。避雷針實(shí)質(zhì)上是引雷針，它把雷電流引入地下，保護(hù)線路、設(shè)備及建筑物等。

單支避雷針的保護(hù)范圍，以它能防護(hù)直擊雷的空間來表示。如右圖所示。

單支避雷針的保護(hù)范圍(滾球法)→具體計(jì)算297頁或參閱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2、雷電的有關(guān)名詞概念

(1)雷電流的幅值和陡度雷電流：是指流入雷擊點(diǎn)的電流，它是一個(gè)幅值很大、陡度很高的沖擊波電流，雷電流的陡度越大，產(chǎn)生的過電壓越高。(2)年平均雷暴日數(shù)：凡有雷電活動(dòng)的日子，包括看到雷閃和聽到雷聲，都稱為雷暴日。年平均雷暴日數(shù)不超過15天的地區(qū)，稱為少雷區(qū)；超過40天的地區(qū)，稱為多雷區(qū)。

182、避雷線〔又稱為架空地線〕：一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線，架設(shè)在架空電力線路的上方，避雷線的功能和原理與避雷針根本相同。保護(hù)范圍：具體計(jì)算299頁或參閱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。(二)避雷器

3、避雷帶和避雷網(wǎng)主要用來保護(hù)建筑物特別是高層建筑物免遭直擊雷和感應(yīng)雷。避雷器：防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)，如下圖。

當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對(duì)大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣。

191、閥式避雷器由火花間隙和閥片組成，裝在密封的瓷套管內(nèi)?；鸹ㄩg隙用銅片沖制而成，每對(duì)間隙用云母墊