ch08防雷接地和電氣安全課件

第9章防雷、接地和電氣安全

§9.1過電壓、防雷及其設(shè)計§9.2

電氣裝置接地§9.3

靜電及其防護(hù)§9.4電氣安全與觸電急救小結(jié)§9.1過電壓、防雷及其設(shè)計9.1.1過電壓及雷電的有關(guān)概念1．雷電與過電壓防雷就是防御過電壓，過電壓是指電氣設(shè)備或線路上出現(xiàn)超過正常工作要求的電壓升高。雷電過電壓又稱大氣過電壓或外部過電壓，是指電力系統(tǒng)的設(shè)備或建（構(gòu)）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。雷電過電壓一般分為直擊雷、間接雷擊和雷電侵入波三種類型。

§9.1過電壓、防雷及其設(shè)計1）直擊雷是指雷電直接擊中電氣設(shè)備、線路或建構(gòu)筑物，其過電壓引起強(qiáng)大的雷電流通過這些物體放電入地。經(jīng)驗表明，直擊雷擊時雷電流可高達(dá)幾百千安，雷電電壓可達(dá)幾百萬伏。遭受直擊雷擊時均難免災(zāi)難性結(jié)果。因此必須采取防御措施。

2）間接雷擊又簡稱感應(yīng)雷，是雷電對設(shè)備、線路或其它物體產(chǎn)生靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)所引起的過電壓。3）雷電侵入波由于架空線路或金屬管道對雷電有傳導(dǎo)作用，當(dāng)架空線路或金屬管道遭受直擊雷或感應(yīng)雷時，雷電波就會沿著這些管線以光速向兩側(cè)流動，從而侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，產(chǎn)生很高的過電壓。據(jù)統(tǒng)計，雷電侵入波造成的雷害事故，要占所有雷害事故的50%～70%?！?.1過電壓、防雷及其設(shè)計2）感應(yīng)雷的形成感應(yīng)雷侵入建筑物雷云在線路上方時b)雷對地或其他放電時開口金屬環(huán)上的雷電感應(yīng)過電壓

§9.1過電壓、防雷及其設(shè)計9-4避雷針結(jié)構(gòu)示意圖1-避雷針2-引下線3-接地裝置圖9-5避雷器裝置示意圖1-架空線路2-避雷器3-接地體4-電力變壓器9.1.2防雷設(shè)計1．防雷裝置防雷裝置是接閃器、避雷器、引下線和接地裝置等的總和。如圖所示為不同的防雷裝置的設(shè)置組合。§9.1過電壓、防雷及其設(shè)計（1）接閃器是專門用來接受直擊雷的金屬物體。接閃的金屬桿稱為避雷針；接閃的金屬線稱為避雷線，或稱為架空地線；接閃的金屬帶、網(wǎng)稱為避雷帶、避雷網(wǎng)。1）避雷針避雷針常用在屋面較小建筑物、構(gòu)筑物上，有些室外低矮的大型設(shè)備附近，一般在地面上設(shè)置獨(dú)立的避雷針。避雷針一般采用鍍鋅圓鋼（針長1m以下時，直徑不小于12mm；針長1～2m時，直徑不小于16mm），或鍍鋅鋼管（針長1m以下時，直徑不小于20mm，針長1～2m時，直徑不小于25mm）制成。它通常安裝在電桿、構(gòu)架或建筑物上。它的下端通過引下線與接地裝置可靠連接，如圖所示。

避雷針引下線斷接卡子（測試點(diǎn)）接地體接地線§9.1過電壓、防雷及其設(shè)計3）避雷網(wǎng)和避雷帶避雷帶（網(wǎng)）常設(shè)置在屋面較大的建筑物上，沿建筑物易受雷擊的部位（如屋脊、屋角等）裝設(shè)成閉合的環(huán)形（網(wǎng)格形狀）導(dǎo)體，用來保護(hù)建筑物免遭直擊雷擊和感應(yīng)雷擊。每棟建筑至少要有2根引下線與接地裝置可靠地連接。

避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用圓鋼和扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。圓鋼直徑不小于8mm，扁鋼截面不小于50mm2，其厚度不小于4mm。避雷網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)尺寸要求應(yīng)符合下表的規(guī)定?！?.1過電壓、防雷及其設(shè)計表9-1按建筑物防雷類別確定滾球半徑和避雷網(wǎng)格尺寸建筑物防雷類別滾球半徑（）避雷網(wǎng)格尺寸（）（不大于）第一類防雷建筑物30≤5×5或6×4第二類防雷建筑物45≤10×10或12×8第三類防雷建筑物60≤20×20或24×16§9.1過電壓、防雷及其設(shè)計（2）引下線是將接閃器接到的雷電流可靠引入接地體泄放電流的通道。引下線的材料多采用鍍鋅扁鋼或圓鋼，優(yōu)先采用圓鋼，其尺寸要求與避雷帶（網(wǎng)）相同。圖為利用柱筋作為引下線時，并在柱筋上設(shè)置接地電阻測試點(diǎn)。引下線引下線測試點(diǎn)§9.1過電壓、防雷及其設(shè)計（3）避雷器避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣，如圖所示。

避雷器主要有閥式避雷器、排氣式避雷器、角型避雷器和金屬氧化物避雷器等幾種。

§9.1過電壓、防雷及其設(shè)計9.1.3雷的防御1、直擊雷的防御

防御直擊雷的方法：（1）裝設(shè)獨(dú)立的避雷針；（2）在建筑物上裝設(shè)避雷針；（3）在架空線路上架設(shè)避雷線；（4）在建筑物屋面鋪設(shè)避雷帶或避雷網(wǎng)。

所有防雷裝置都須有可靠的引下線與合格的接地裝置相焊連。除獨(dú)立的避雷針外，建筑物上的防雷引下線應(yīng)不少于兩根。為保證安全，防直擊雷的獨(dú)立避雷針的接地裝置與被保護(hù)物（如建筑物和配電裝置）及其接地裝置之間應(yīng)有一定的安全距離。1）獨(dú)立避雷針及其引下線與被保護(hù)物在空氣中的水平間距s0，一般不小于5m；2）獨(dú)立避雷針的接地裝置與被保護(hù)物主接地網(wǎng)在地下的水平距離SE，一般不小于3m。

§9.1過電壓、防雷及其設(shè)計2、感應(yīng)雷的防御防御感應(yīng)雷的方法如下：（1）在建筑物屋面沿周邊裝設(shè)避雷帶，每隔20米左右引出接地線一根。（2）建筑物內(nèi)所有金屬物如設(shè)備外殼、管道、構(gòu)架等均應(yīng)接地，混凝土內(nèi)的鋼筋應(yīng)綁扎或焊成閉合回路。（3）將突出屋面的金屬物接地；（4）對凈距離小于100mm的平行敷設(shè)的長金屬管道，每隔20～30米用金屬線跨接，避免因感應(yīng)過電壓而產(chǎn)生火花。

2、接地電流與對地電壓1）接地電流：電氣設(shè)備發(fā)生故障時，電流通過接地體向大地做半球形散開，此現(xiàn)象稱為散流現(xiàn)象，電流IE稱為接地電流。2）散流電阻：接地體與零電位的“大地”之間的電阻稱為接地體的散流電阻。接地電流流經(jīng)散流電阻時，會產(chǎn)生一個電壓，該電壓也就是電氣設(shè)備的接地部分（如接地外殼或接地體）與零電位的“大地”之間的電位差，稱之為接地部分的“對地電壓”。3）離接地體越遠(yuǎn)，呈半球形的散流表面積越大，散流電阻也就越小。試驗證明：離接地體20m處，散流電阻趨近于零。故發(fā)生接地故障時，距接地點(diǎn)半徑20m以外的范圍對人是安全的。4）根據(jù)“對地電壓”的概念，可知：因離接地體越遠(yuǎn)，散流電阻越?。ㄉ⒘靼霃皆酱螅?，則對“地”電壓就會越小，即大地的電位就越低。而離接地體20m處的大地電位趨近于零。通常，將電位為零的點(diǎn)稱為電氣上的“地”?！?.2電氣裝置接地接地電流、對地電壓及接地電位分布曲線

§9.2電氣裝置接地3．接觸電壓和跨步電壓1）接觸電壓：電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時，人站在地面上，手觸及設(shè)備帶電外殼的某一點(diǎn)，此時手到腳所站的地面上的那一點(diǎn)之間所呈現(xiàn)的電位差稱為接觸電壓Utou。2）跨步電壓：在接地故障點(diǎn)周圍行走，兩腳之間的電位差稱為跨步電壓Ustep。接觸電壓和跨步電壓

§9.2電氣裝置接地9.2.2接地裝置的裝設(shè)

1．自然接地體的利用在設(shè)計和裝設(shè)接地裝置時，首先應(yīng)考慮自然接地體的利用，以節(jié)約投資，節(jié)約鋼材。自然接地體包括：1）與大地有可靠接觸的金屬結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土基礎(chǔ)及其它類似構(gòu)筑物；2）埋設(shè)在地下的金屬管道，但不包括可燃和有爆炸物質(zhì)的管道；3）直接埋地的不少于兩根的電纜金屬外皮。利用自然接地體，一定要保證良好的電氣連接，在建筑物結(jié)構(gòu)的結(jié)合處，除已焊接者，凡用螺栓連接或其他連接時，都必須采用跨接焊接。

3、接地網(wǎng)的布置1）接地網(wǎng)的布置應(yīng)避免屏蔽效應(yīng)。當(dāng)多根接地體互相接近時，入地電流的流散將相互排擠，從而影響入地電流的流散作用，此種現(xiàn)象稱為“屏蔽效應(yīng)”。屏蔽效應(yīng)使得接地裝置的利用率下降，所以垂直接地體的間距一般不小于接地體長度的2倍，水平接地體的間距一般不宜小于5米?！?.2電氣裝置接地接地體間的電流屏蔽效應(yīng)§9.2電氣裝置接地加裝均壓帶的接地網(wǎng)

2）接地網(wǎng)的布置，應(yīng)盡量使地面的電位分布均勻，以降低接觸電壓和跨步電壓?？刹扇∫韵麓胧篴、人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，并將外緣各角做成圓弧狀；b、35kv及以上變電所的接地網(wǎng)內(nèi)應(yīng)敷設(shè)水平均壓帶；c、在經(jīng)常有人出入的走道處，采用高絕緣路面（瀝青碎石路面），或加裝帽檐式均壓帶。4、防雷裝置接地的要求

1）避雷針宜裝設(shè)獨(dú)立的接地裝置，防雷的接地裝置及避雷針引下線的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)符合GB50057-1994《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。

2）防直擊雷的接地裝置與被保護(hù)的建筑或配電裝置及其接地裝置應(yīng)保持一定的安全距離。一般來說，空氣中的安全距離為5米，地下為3米。3）為減低跨步電壓，保證人身安全，防直擊雷的人工接地體距建筑物出入口或人行道邊緣的距離不應(yīng)小于3米?！?.2電氣裝置接地1、總等電位連接：指在建筑物進(jìn)線處，將同一建筑物內(nèi)各電氣裝置外露可導(dǎo)電部分、各種金屬管道、建筑物構(gòu)件、電氣系統(tǒng)的保護(hù)接地線（PE線或PEN線）與接地干線通過總等電位連接端子板互相連接，以消除建筑物內(nèi)各導(dǎo)體間的電位差。

（建筑物進(jìn)線處）（接地干線）§9.3等電位連接2、局部等電位連接：是在遠(yuǎn)離總等電位聯(lián)結(jié)處、非常潮濕、觸電危險性大的局部范圍內(nèi)將各可導(dǎo)電部分連接，作為總等電位聯(lián)結(jié)的補(bǔ)充。

§9.3等電位連接4、等電位聯(lián)結(jié)的聯(lián)接線要求