接地與電氣安全

接地與電氣安全第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一第12章接地12.1接地概述12.2接地裝置12.3接地電阻的計算和測量12.4低壓配電系統(tǒng)接地方式12.5電氣安全及防護第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一12.1接地概述1．定義電氣設(shè)備的某個部分與大地之間作良好的電氣聯(lián)接稱為接地。與大地土壤直接接觸的金屬導(dǎo)體或金屬導(dǎo)體組稱為接地體：聯(lián)接電氣設(shè)備應(yīng)接地部分與接地體的金屬導(dǎo)體稱為接地線；接地體和接地線統(tǒng)稱為接地裝置。電氣設(shè)備接地的目的主要是保護人身和設(shè)備的安全，所有電氣設(shè)備應(yīng)按規(guī)定進行可靠接地。第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一2．接地的分類按接地的作用分有保護接地和工作接地兩種。（1）為了保證人身安全，避免發(fā)生人體觸電事故，將電氣設(shè)備的金屬外殼與接地裝置聯(lián)接的方式稱為保護接地。當(dāng)人體觸及到外殼已帶電的電氣設(shè)備時，由于接地體的接觸電阻遠(yuǎn)小于人體電阻，絕大部分電流經(jīng)接地體進入大地，只有很小部分流過人體，不致對人的生命造成危害。（2）為了保證電氣設(shè)備在正常和事故情況下可靠的工作而進行的接地稱為工作接地，如中性點直接接地和間接接地以及零線的重復(fù)接地、防雷接地等都是工作接地。12.1接地概述第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一12.1接地概述3．接地的作用

防止人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運行。第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一1.接地裝置的構(gòu)成

接地裝置由接地體和接地線兩部分構(gòu)成。接地體分為水平接地體和垂直接地體。垂直接地體通常采用直徑50mm，長2～2.5m的鋼管或50×50×5mm，長2.5m的角鋼，打入地中與大地直接相連。水平接地體一般采用扁鋼或角鋼，將垂直接地體連接起來。連接于接地體與電氣設(shè)備金屬外殼之間的金屬導(dǎo)線，稱為接地線。接地線通常采用25×4mm或40×4mm的扁鋼或直徑16mm的圓鋼。12.2接地裝置第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一2.接地裝置的散流效應(yīng)

當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時，電流經(jīng)接地裝置是以半球面形狀向大地散開的，稱為散流效應(yīng)。在距接地體20m左右處，散流電阻趨近于零，該處電位也接近于零，稱為電氣上的“地”。

12.2接地裝置第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一圖12.2對地電壓、接觸電壓和跨步電壓3.接觸電壓與跨步電壓

由于接地裝置散流效應(yīng)，當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生單相碰殼或接地故障時，在接地點周圍的地面就會有對地電位分布。電氣設(shè)備的接地部分與20m外的零電位之間的電位差U1，稱為接地部分的“對地電壓”。此時，若人站在該設(shè)備旁，手接觸到設(shè)備外殼，則人手與腳之間呈現(xiàn)出的電位差U2稱為“接觸電壓”。跨步電壓是指在接地故障點附近行走，兩腳之間所出現(xiàn)的電位差。12.2接地裝置第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一4．對接地電阻的要求接地電阻是指接地體的散流電阻與接地線和接地體電阻的總和。表12.1 接地電阻的允許值電力裝置所在電力系統(tǒng)接地電阻允許值（Ω）1000V以上的中性點接地系統(tǒng)RE≤0.5Ω1000V以上的中性點不接地系統(tǒng)RE≤250V/IE≤10Ω1000V以下中性點不接地系統(tǒng)RE≤4Ω1000V以下中性點直接接地系統(tǒng)RE≤4Ω12.2接地裝置第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一5．接地裝置的布置

接地網(wǎng)的布置形式有外引式和回路式。外引式將接地體引出戶外某處集中埋于地下，該方式安裝方便，且較經(jīng)濟，但接地體附近地面電位分布不均，跨步電壓較大，廠房內(nèi)接觸電壓較大；另外，接地網(wǎng)的連接可靠性也較差?；芈肥绞菍⒔拥伢w圍繞設(shè)備或建筑物四周打入地中，它使地面電位分布均勻，減小跨步電壓，同時抬高了地面電位，減少了接觸電壓，安全性好，連接可靠。因此，變電所中常采用回路式接地裝置。12.2接地裝置第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一12.2接地裝置第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一12.3接地電阻的計算和測量1．接地電阻接地的電氣設(shè)備通過接地裝置和大地之間的電阻稱為接地電阻，包含五個部分：（1）電氣設(shè)備和接地線的接觸電阻。（2）接地線本身的電阻。（3）接地體本身的電阻。（4）接地體和大地的接觸電阻。（5）大地的電阻。第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一不同的電氣設(shè)備對接地電阻有不同的要求：（1）大接地短路電流系統(tǒng)R≤0.5Ω（2）容量在100kVA以上的變壓器或發(fā)電機R≤4Ω（3）閥型避雷器R≤5Ω（4）低壓線路金屬桿、水泥桿及煙囪的接地R≤30Ω

準(zhǔn)確數(shù)字參照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求12.3接地電阻的計算和測量第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一2．裝設(shè)接地裝置的要求（1）接地線一般用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼。（2）接地體用鍍鋅鋼管或角鋼。鋼管直徑為50mm，管壁厚不小于3.5mm，長度2～3m。角鋼以50mm×50mm×5mm為宜。（3）接地體的頂端距地面0.5～0.8m，以避開凍土層，鋼管或角鋼的根數(shù)視接地體周圍的土壤電阻率而定，一般不少于兩根，每根的間距為3～5m（4）接地體距建筑物的距離在1.5m以上，與獨立避雷針接地體的距離大于3m。（5）接地線與接地體的聯(lián)接應(yīng)使用搭接焊。12.3接地電阻的計算和測量第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一3．降低土壤電阻率的方法（1）改變接地體周圍的土壤結(jié)構(gòu):在接地體周圍的土壤2～3m范圍內(nèi)，摻入不容于水的、有良好吸水性的物質(zhì)，如木炭、礦渣等，可使電阻率降低到原來的1/5～1/10。2）用食鹽、木炭降低土壤電阻率:用食鹽、木炭分層夯實。木炭和細(xì)摻勻為一層，約10～15cm厚，再鋪2～3cm的食鹽，共5～8層。鋪好后打入接地體。此法可使電阻率降至原來的1/3～1/5。3）用長效化學(xué)降阻劑:此法可使土壤電阻率降至原來的40%。12.3接地電阻的計算和測量第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一4.接地電阻測試檢查:電氣設(shè)備的接地電阻應(yīng)在每年的春、秋兩季雨水較少時各測試一次，確保接地合格。一般采用專門儀表（如ZC-8接地電阻測試儀）測試，也可采用電流表-電壓表法測試。另外檢查的內(nèi)容有：（1）聯(lián)接螺栓是否松動、銹蝕。（2）地面以下的接地線、接地體的腐蝕情況，是否脫焊。（3）地面的接地線有無損傷、斷裂、腐蝕等。12.3接地電阻的計算和測量第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)保護接地的實現(xiàn)方式低壓配電系統(tǒng)接地方式又可以分為IT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)以及TT系統(tǒng)。1．IT系統(tǒng)在中性點不接地的三相三線制低壓系統(tǒng)中，將電氣設(shè)備正常情況下不帶電的外露可導(dǎo)電部分（金屬外殼和構(gòu)架等）與接地體之間作很好的金屬連接，稱為IT系統(tǒng)。

12.4低壓配電系統(tǒng)接地方式第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一12.4低壓配電系統(tǒng)接地方式如果電氣設(shè)備的外殼未接地，當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生一相碰殼而使其外殼帶電時，人體觸及外殼，則電流經(jīng)人體而構(gòu)成通路，造成觸電危險。

如果設(shè)備外殼接地，則由于人體電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接地電阻，即使人體觸及外殼，流經(jīng)人體的電流較小，沒有多大危險。第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一2．TN系統(tǒng)

TN系統(tǒng)適用于中性點接地的三相四線制的低壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)將電氣設(shè)備的金屬外殼經(jīng)公共的保護線（PE線，protectiveearthing）或保護中性線（PEN線，又稱零線）與系統(tǒng)中性點相連接地。12.4低壓配電系統(tǒng)接地方式當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生一相碰殼時，短路電流經(jīng)外殼和零線構(gòu)成回路，回路中相線、零線和設(shè)備外殼阻抗很小，短路電流很大，令線路上的熔斷器迅速熔斷，切除故障。

第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一TN系統(tǒng)根據(jù)保護線與中線的組合形式分為TN－C系統(tǒng)、TN－S系統(tǒng)和TN－C－S系統(tǒng)。12.4低壓配電系統(tǒng)接地方式第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一3．TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)適用于中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)，電氣設(shè)備的金屬外殼均各自單獨接地，該接地點與系統(tǒng)接地點無關(guān)。當(dāng)發(fā)生接地故障時，故障點對地電壓將為110V，通過人體的電流將達0.1～0.2A，顯然不能保證人身安全。因此，TT系統(tǒng)中應(yīng)該裝設(shè)漏電保護裝置。

12.4低壓配電系統(tǒng)接地方式第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一4．重復(fù)接地在TN系統(tǒng)中，當(dāng)PE線或PEN線斷線且有設(shè)備發(fā)生單相碰殼時，接在斷線處后面的設(shè)備外殼上出現(xiàn)接近于相電壓的對地電壓，存在觸電危險。因此，為了進一步提高安全可靠性，除系統(tǒng)中性點進行工作接地外，還必須在以下地點重復(fù)接地。(1)架空線路末端及沿線每隔1km處；(2)電纜和架空線引入車間和大型建筑物處。

12.4低壓配電系統(tǒng)接地方式第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一1．安全電流

（1）感知電流引起人體感知的最小電流。感知電流一般不會對人體造成什么傷害。

（2）擺脫電流人觸電后，尚能靠自身擺脫的最大電流。一般認(rèn)為人體的平均擺脫電流為15mA，考慮在各種條件下不致有電擊危險的安全電流，以5mA為宜。

（3）致命電流在很短的時間內(nèi)危及人生命的最小電流。當(dāng)流經(jīng)人體的電流達到50mA以上時就會引起心室顫動，有生命危險；到100mA以上，足以在極短的時間內(nèi)致人死亡。12.5電氣安全及防護第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一12.5電氣安全及防護電流對人體的影響電流（mA）通電時間人體反應(yīng)交流電源（50Hz）直流電源0~0.5連續(xù)無感覺無感覺0.5~5連續(xù)有麻刺、疼痛感、無抽搐無感覺5~10幾分鐘內(nèi)痙攣、劇痛，尚可擺脫電源針刺、壓迫及灼熱感10~30幾分鐘內(nèi)迅速麻痹，呼吸困難，不自主壓痛，刺痛，灼熱強烈、抽搐30~50幾秒到幾分鐘內(nèi)心跳不規(guī)則、昏迷、強烈痙攣感覺強烈、劇痛痙攣50~100超過3秒心室顫動、呼吸麻痹、心跳停止跳動劇痛，強烈痙攣、呼吸困難或麻痹第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一2．安全電壓

發(fā)生觸電事故時，流經(jīng)人體的電流大小是由加在人體的接觸電電壓和人體的阻抗大小共同決定的。（1）人體電阻人體電阻主要由電流通過人體的路徑、接觸電壓大小、電流持續(xù)時間、電源頻率、皮膚潮濕程度、接觸面積、施加的壓力、溫度等因素決定。人體電阻由兩部分組成：即皮膚電阻和人體內(nèi)電阻，其中表皮電阻占主要部分。（2）安全電壓針對不同的應(yīng)用場合制定了相應(yīng)的安全電壓等級，以保證“絕對”的安全。表11-6為我國的各種安全電壓等級。12.5電氣安全及防護第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一12.5電氣安全及防護我國的安全電壓等級應(yīng)用場合安全電壓（V）交流直流一般正常環(huán)境50120接觸面積＞1cm2接觸時間＞1s3370特殊環(huán)境安全等級42，36，24，12，6第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一3．觸電保護所謂觸電，即當(dāng)人體接觸帶電體時，會有電流流過人體。觸電會對人體造成傷害：一是電擊，同時還會破壞人體內(nèi)部組織，影響呼吸系統(tǒng)、心臟及神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能，嚴(yán)重時將危及生命；一種是電傷，當(dāng)較大電流流經(jīng)人體時，由于電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和機械效應(yīng)使人體觸電部位造成灼傷、烙傷和皮膚金屬化等。高空作業(yè)時，由于觸電事故使作業(yè)人員從高空跌落，還會造成摔傷等二次傷害。12.5電氣安全及防護第27頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一防觸電保護措施

①直接觸電防護對電氣設(shè)備進行絕緣、墊絕緣墊、操作員穿絕緣鞋