電氣安全工程課程課件一四

電氣安全工程

(1.5)

1第一章電氣安全基礎

第五節(jié)電網安全性分析

按照電壓等級｛高壓電網、低壓電網｝按電流種類｛交流電網、直流電網｝按相數｛三相電網、單相電網｝按用途｛動力電網、照明電網和專用電網｝按運行方式｛不接地電網、直接接地電網和經阻抗接地電網｝接地電網和不接地電網對出現(xiàn)的各種電氣故障防護能力是不相同的。本節(jié)將重點討論這兩種低壓電網的安全特征。2一、接地電網1.單相觸電的危險性如下圖所示,電網的中性點直接接地。即電網的低壓工作接地。正是由于中性線是通過工作接地與零電位的大地連在一起的，這時中性線可稱作零線。

工作接地:在電力系統(tǒng)電氣裝置中，為運行需要所設的接地。也稱系統(tǒng)接地。3一、接地電網圖1-4接地電網中的單相觸電4一、接地電網

當人體單相觸電時，電流經人體、鞋、大地以及電網的工作接地構成回路，人體承受的接觸電壓和流過人體的電流分別為：Ur=Rr×U/(Ro+Rd+Rr+Rs)Ir=U/(Ro+Rd+Rr+Rs)式中:U：電網相電壓;Ro：工作接地電阻;Rd：人腳下的土壤流散電阻;Rs：鞋的電阻;Rr：人體的電阻5一、接地電網

由于Ro、Rd遠小于Rr和Rs，則：Ur≈Rr×U/(Rr+Rs)Ir≈U/(Rr+Rs)Rr有一定的范圍，觸電的危險性主要決定于Rs的大小。例如：U=220V，Rr=2000Ω，Rs=20000Ω，則Ur≈20V，Ir≈10mA。6一、接地電網

但當人沒有穿鞋或鞋的絕緣完全被破壞時，則Ur≈220V，Ir≈110mA。

結論：接地電網的單相觸電的危險性較大。7一、接地電網2、抑制過電壓的能力

過電壓是指一切對電氣設備或電氣線路絕緣有危害的電壓升高。過電壓分可為外部過電壓和內部過電壓。外部過電壓主要有雷擊過電壓、雷電感應過電壓、電磁感應過電壓和靜電感應過電壓等；內部過電壓主要有操作過電壓和變壓器高壓侵入低壓等。8一、接地電網

下面以變壓器高壓侵入低壓為例來分析接地電網的安全性。若變壓器為Y/Yo-12接法，高壓10kV，低壓0.4kV，變壓器高壓侵入低壓及其各相電壓矢量圖如下圖（P57）所示：9一、接地電網10一、接地電網

盡管高壓相線對地電壓將近為5800V，但當高壓側意外與低壓側發(fā)生短路時由于10kV是不接地電網，單相接地電流Iad不超過20～30A，如能控制RN≤4Ω，即可限制低壓中性點對地電壓UN不超過80～120V。由電壓矢量圖求得各相對地電壓，L1相和L2相為269～299伏、L3相為140～100V。11一、接地電網

結論：由于接地電阻?。ㄒ话鉘N≤4Ω），接地電網可大大地抑制過電壓，減輕了觸電的危險性，同時由于控制了各導體間產生過大的電位差，也減輕了由放電火花所造成的火災的危險性。但是，該故障還是會影響到電氣設備的正常運行，應及時排除。12一、接地電網3、系統(tǒng)間的影響有些設備或供電線路系統(tǒng)采用了自然接地體，或者由于兩系統(tǒng)的接地裝置相距過近，當一個系統(tǒng)發(fā)生接地故障，可能另一個系統(tǒng)的中性線意外帶電。結論：接地電網系統(tǒng)間存在影響。13一、接地電網

原因：（1）兩系統(tǒng)間的接地裝置相距過近，接地電流的流散產生影響。（2）兩系統(tǒng)共用接地裝置或兩接地裝置間存在某些電氣聯(lián)接產生影響。措施：

施工中采取適當的間距和隔離措施，外系統(tǒng)的影響是可以控制或消除的。14一、接地電網4、一相接地的危險性如下圖（P57）所示，接地電網一相故障接地時，接地電流Id經故障接地電阻Rd和工作接地電阻RN構成回路。15一、接地電網16一、接地電網

由電壓矢量圖可知，各相對地電壓都發(fā)生了變化，并可用下列計算式表達：17一、接地電網

只要RN≤4Ω，就可以把中性線對地電壓Ud

限制在50V以下；沒有接地的兩相對地電壓雖有所升高，但一般不會超過250V。因此，在接地電網中，只要保持良好的工作接地，即可抑制各相對地電壓過分的波動。

18一、接地電網結論：（1）只要保證工作接地RN≤4Ω，中性點對地電壓Ud

將被抑制，各相對地電壓變化不大，觸電的危險性增加不多；（2）由于故障接地電流Id

較大，一相接地故障易被檢測出來，便于采用常規(guī)保護器件，使故障狀態(tài)時間縮短；（3）雖然觸電的危險性增加不大，但由于三相電壓的不平衡，也將危及到電氣設備的正常運行，應及時排除故障。19二、不接地電網單相觸電的危險性在不接地電網中，單相觸電時流過人體的電流只能通過電網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阻應抗，可視為絕緣電阻與分布電容的并聯(lián)(如下圖所示）。

20二、三不接三地電三網21二、三不接三地電三網設各相三對地三絕緣三阻抗三對稱，即Z1=Z2=Z3=Z三，則運三用戴三維南定理可以三得出如圖所三示的等值三電路。人體三承受三的電三壓和三流過三人體三流：22二、三不接三地電三網例題：設電三網各三相對三地電三壓均三為22三0V三,各相三對地三絕緣三電阻三均可三視為三無限三大，各相三對地三電容三均為0.三55μF三，人體三電阻三為20三00Ω，試判三斷單三相觸三電的三危險三性。Ir==23二、三不接三地電三網單相三觸電三的危三險性結論三：不接三地電三網單相三觸電三的危三險性比接三地電三網要三小，三但不接地三電網三中單三相觸三電也有三致命三的危三險。24二、三不接三地電三網2.抑制三過電三壓的三能力25二、三不接三地電三網設變壓三器為10三/0三.4kV的變三壓器、采用Y/三Y-三12接法，則低壓中性點三對地三電壓UNO升高三到將三近58三00V，由電三壓矢量圖三可知，UL1略高三于5三80三0V，三UL2=UL3略低三于58三00V，這將三給低三壓系三統(tǒng)的三安全三運行三造成三極大三的威三脅。26二、三不接三地電三網2.抑制三過電三壓的三能力結論三：不接三地電三網抑制三過電三壓的三能力差，三因此三，不三接地三電網三中應三該有三有效三的過三電壓三保護三措施三。27二、三不接三地電三網3.三系統(tǒng)三間的三影響不接三地電三網不三會在三地下三產生三有害三的雜三散電三流；三外系三統(tǒng)的三接地三故障三也不三會導三致不三接地三電網三的工三作導三體意三外帶三電。三但是三，地三面上三其它三電氣三系統(tǒng)三的靜三電感三應或三電磁三感應三，均三可能三在不三接地三電網三上產三生較三高的三感應三過電三壓。28二、三不接三地電三網3.三系統(tǒng)三間的三影響結論三：（1三）不三接地三電網三不會三在地三下產三生有三害的三雜散三電流三。（2三）外三系統(tǒng)三的接三地故三障也三不會三導致三不接三地電三網的三工作三導體三意外三帶電三。（3三）不三接地三系統(tǒng)三對地三面上三其它三系統(tǒng)三可能三在不三接地三電網三上產三生較三高的三感應三過電三壓的三抑制三能力三是比三較弱三的。29二、三不接三地電三網4.三一三相接三地的三危險三性30二、三不接三地電三網不接三地電三網一相接三地時（圖α)，電流三只能三沿另三兩相三對地三絕緣三阻抗三成回三路，并按三下式三計算：31二、三不接三地電三網因為三絕緣三阻抗Z很大，接地電三流Id受到三限制三而很三小。例如，當U=三22三0三V，三Rd=1三00三Ω、絕緣三電阻0.三5MΩ三、分布三電容0.三6μF時，按上三式展三開計算，可求三得Id=1三24mA。這時，各對三地電三壓分三別為32二、三不接三地電三網33二、三