第七章防雷,接地和電氣安全

第七章防雷，接地和電氣安全第一節(jié)防雷一，雷電的形成和危害1.雷電的形成太陽——水蒸發(fā)——上升的水蒸氣形成雷云——雷云與大地凸出物相互接近到一定距離時(shí),將會(huì)發(fā)生激烈放電

——出現(xiàn)強(qiáng)烈閃光（閃電）——空氣受熱急劇膨脹,隨之發(fā)生爆炸的轟鳴聲（雷鳴）2.雷電的危害熱性質(zhì)的破壞作用：巨大的雷電流通過導(dǎo)體,在極短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量熱能,易金屬熔化飛濺造成火災(zāi)和爆炸事故。機(jī)械性質(zhì)的破壞作用：當(dāng)雷電通過被擊物時(shí),在被擊物縫隙中的氣體劇烈膨脹,縫隙中的水分劇烈蒸發(fā),致使被擊物破壞或爆炸。電性質(zhì)的破壞作用：雷電引起：a.直擊雷遭受直擊雷擊時(shí)產(chǎn)生的過電壓b.感應(yīng)雷雷電對(duì)設(shè)備、線路或其它物體的靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)所引起的過電壓。c.雷電侵入波在導(dǎo)線上感應(yīng)產(chǎn)生的沖擊電壓波，它沿著導(dǎo)線以光速向兩側(cè)流動(dòng)，故又稱為過電壓行波。過電壓和電流成為造成損壞電氣設(shè)備的絕緣,燒斷電線或劈裂等事故。二.防雷保護(hù)裝置1.避雷針避雷針一般采用鍍鋅圓鋼（針長(zhǎng)1m以下時(shí)，直徑不小于12mm；針長(zhǎng)1～2m時(shí)，直徑不小于16mm），或鍍鋅鋼管（針長(zhǎng)1m以下時(shí)，直徑不小于20mm，針長(zhǎng)1～2m時(shí)，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。

避雷針的功能實(shí)質(zhì)是引雷作用。它能對(duì)雷電場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)附加電場(chǎng)（該附加電場(chǎng)是由于雷云對(duì)避雷針產(chǎn)生靜電感應(yīng)引起的），使雷電場(chǎng)畸變，從而改變雷云放電的通道。雷云經(jīng)避雷針、引下線和接地裝置，泄放到大地中去，使被保護(hù)物免受直擊雷擊。hx為被保護(hù)物高度，單位m；ha（ha=h-hx）為避雷針的有效高度，單位m；p為高度影響系數(shù)，當(dāng)h≤30m時(shí)，p=1；當(dāng)30m＜h≤120m時(shí)，避雷針的保護(hù)范圍，以它能夠防護(hù)直擊雷的空間來表示。單支避雷針的保護(hù)范圍，應(yīng)按下列方法確定：避雷線是用來保護(hù)架空電力線路和露天配電裝置免受直擊雷的裝置架設(shè)在架空線或建筑物上面。由懸掛在空中的接地導(dǎo)線、接地引下線和接地體等組成，既架空又接地，故稱“架空地線”。作用和避雷針一樣，將雷電引向自身，并安全導(dǎo)入大地。避雷線一般用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼鉸線。二避雷線單根避雷線的保護(hù)范圍：由避雷線向下作與其垂直面成25°角的兩個(gè)斜面，在高度h/2處轉(zhuǎn)折與地面上離避雷線水平距離為h的直線相連的平面，合起來構(gòu)成屋脊式的保護(hù)范圍。保護(hù)寬度rx可按下式計(jì)算：三.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他建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。它一般接于各段母線與架空線的進(jìn)出口處，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)，與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)。

避雷器的類型有保護(hù)間隙，管式避雷器、閥式避雷器、金屬氧化物避雷器等。圖

避雷器的連接

（1）保護(hù)間隙角形保護(hù)間隙（羊角避雷器）a)雙支持絕緣子單間隙b)單支持絕緣子單間隙c)雙支持絕緣子雙間隙s-保護(hù)間隙s1-主間隙s2-輔助間隙保護(hù)間隙的結(jié)構(gòu)保護(hù)間隙又稱角型避雷器或羊角避雷器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，但保護(hù)性能較差，保護(hù)間隙只用于室外且負(fù)荷不重要的線路上。保護(hù)間隙工作原理這種角形保護(hù)間隙又稱羊角避雷器。其中一個(gè)電極接于線路，另一個(gè)電極接地。當(dāng)線路侵入雷電波引起過電壓時(shí)，間隙擊穿放電，將雷電流泄入大地。為了防止間隙被外物（如鳥、獸、樹枝等）短接而造成短路故障，通常在其接地引下線中還串接一個(gè)輔助間隙S2，如圖所示。這樣即使主間隙被物短接，也不致造成接地短路。ABCs2s1s1s1主間隙輔助間隙架空線路（2）管型避雷器

管型避雷器由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙三部分組成。而產(chǎn)氣管由纖維、有機(jī)玻璃或塑料組成。它是一種滅弧能力很強(qiáng)的保護(hù)間隙。

管型避雷器結(jié)構(gòu)示意圖1-產(chǎn)氣管2-棒形電極3-環(huán)形電極4-接地支座5-管口6-線路s1-外部間隙s2-內(nèi)部間隙管型避雷器結(jié)構(gòu)管型避雷器工作原理當(dāng)沿線侵入的雷電波幅值超過管型避雷器的擊穿電壓時(shí)，內(nèi)、外間隙同時(shí)放電，內(nèi)部間隙的放電電弧使管內(nèi)溫度迅速升高，管子內(nèi)壁的纖維質(zhì)分解出大量高壓氣體，由環(huán)形電極端面的管口5噴出，形成強(qiáng)烈縱吹，使電弧在電流第一次過零時(shí)就熄滅。這時(shí)外部間隙的空氣迅速恢復(fù)了正常絕緣，使管型避雷器與供電系統(tǒng)隔離。熄弧過程僅為0.01s。（3）閥式避雷器

閥式避雷器，主要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)間隙用厚0.5～1mm的云母墊圈隔開。正常情況下，火花間隙能阻斷工頻電流通過，但在雷電過電壓作用下，火花間隙被擊穿放電。閥片是用陶料粘固的電工用金剛砂（碳化硅）顆粒制成的。這種閥片具有非線性電阻特性。正常電壓時(shí)，閥片電阻很大，而過電壓時(shí)，閥片電阻則變得很小。能使雷電流順暢地向大地泄放。當(dāng)雷電過電壓消失、線路上恢復(fù)工頻電壓時(shí)，閥片電阻又變得很大，使火花間隙的電弧熄滅、絕緣恢復(fù)而切斷工頻續(xù)流，從而恢復(fù)線路的正常運(yùn)行。閥式避雷器中火花間隙和閥片的多少，與其工作電壓高低成比例。高壓閥式避雷器串聯(lián)很多單元火花間隙，目的是將長(zhǎng)弧分割成多段短弧，以加速電弧的熄滅。但閥電阻的限流作用是加速電弧熄滅的主要因素。圖a和b分別是FS4-10型高壓閥式避雷器和FS-0.38型低壓閥式避雷器的結(jié)構(gòu)圖。

圖高低壓普通閥式避雷器a)FS4-10型b)FS-0.38型1-上接線端子2-火花間隙3-云母墊圈4-瓷套管5-閥電阻片6-下接線端子雷電危害方式一、接地和接地裝置

1、接地的有關(guān)概念電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體或接地極。專門為接地而人為裝設(shè)的接地體，稱為人工接地體。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基礎(chǔ)等，稱為自然接地體。接地線與接地體的組合，稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個(gè)整體，稱為接地網(wǎng)。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

第二節(jié)電氣設(shè)備的接地2．接地裝置的散流效應(yīng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，電流經(jīng)接地裝置流入大地并作半球形散開，這一電流稱接地電流。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，稱為電氣上的“地”或“大地”。

電氣設(shè)備接地部分，如接地的外殼和接地體等，與零電位的“大地”之間的電位差，稱對(duì)地電壓，如圖9-19中的UE。（1）接地電流和對(duì)地電壓電氣設(shè)備的絕緣損壞時(shí)，在身體可同時(shí)觸及的兩部分之間出現(xiàn)的電位差。例如人站在發(fā)生接地故障的電氣設(shè)備旁邊，手觸及設(shè)備的金屬外殼，則人手與腳之間所呈現(xiàn)的電位差，即為接觸電壓（2）、接觸電壓和跨步電壓

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。接地的種類

接地工作接地保護(hù)接地重復(fù)接地二、電氣設(shè)備的接地種類1.工作接地為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備達(dá)到正常工作要求而必須進(jìn)行的一種接地，例如電源中性點(diǎn)（或經(jīng)消弧線圈）的接地、防雷裝置的接地等。各種工作接地有各自的功能！2.保護(hù)接地：為了保障人身安全，將電力設(shè)備正常情況不帶電的外殼與接地體之間作良好的金屬連接，稱為保護(hù)接地。保護(hù)接地作用的說明（在小電流接地系統(tǒng)中）如圖皮，設(shè)溝備外剛殼未黨接地匹時(shí)，脅當(dāng)絕借緣損沃壞后濱，人誰觸及臂外殼盾即與劍故障逐相對(duì)掉地電蝴壓接野觸，該是相么當(dāng)危養(yǎng)險(xiǎn)的悶。有了掃保護(hù)擦接地候后，焰則在祥發(fā)生儉故障謎時(shí)設(shè)餓備外拖殼上靈的對(duì)魂地電佳壓將轎為：式中堤，潔為鐮單相舍接地杯電流壇；廈為哭接地筋裝置酒的接天地電朋阻。當(dāng)人戒觸及皆設(shè)備御外殼探時(shí)，似接地將電流棋將同倆時(shí)沿痰著接田地體乖和人碌體兩歸條通忠路流集過，葡流過披人體免的電芳流為乓：式中悟，篩為扛人體火的電名阻；銹為接讀地裝棵置的腰接地座電阻螺。結(jié)論勾：接牽地裝香置的菊接地粉電阻雞越坦小，跡流過磁人體海的電榨流就匙越小前。只罰要適日當(dāng)?shù)膵疬x擇挖，即靈可降叔低或醫(yī)免除數(shù)人的聯(lián)觸電攻危險(xiǎn)湖。接地悔電阻4~跌10ΩTN系統(tǒng)TN－C系統(tǒng)TN－S系統(tǒng)TN－C－S系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的中性線N與保護(hù)線PE是合在一起的，電氣設(shè)備不帶電金屬部分與之相連。配電線路中性線N與保護(hù)線PE分開，電氣設(shè)備的金屬外殼接在保護(hù)線PE上。

TN-C和TN-S系統(tǒng)的綜合，電氣設(shè)備大部分采用TN-C系統(tǒng)接線，在設(shè)備有特殊要求場(chǎng)合局部采用專設(shè)保護(hù)線接成TN-S形式1.族TN系統(tǒng)對(duì)低乳壓TN系統(tǒng)佩，由壺于其狼中所柏有設(shè)互備的葛外露汪可導(dǎo)舅電部躬分均盤接公嬸共PE線或PE再N線，丑是采悶取保護(hù)湊接零，因蕉此不祝存在朱保護(hù)僵接地勇電阻慘問題慎。2.田T競(jìng)T系統(tǒng)配電貨系統(tǒng)延的中咐性線N引出先，但主電氣扛設(shè)備辱的不番帶電疾金屬蝕部分難經(jīng)各盈自的繡接地英裝置么直接努接地莖。圖8.證19受T罰T系統(tǒng)3.捕I看T系統(tǒng)電源鞋小電破流接揪地系船統(tǒng)的凳保護(hù)冊(cè)接地低方式薄，電溪?dú)庠O(shè)照備的士不帶倍電金醬屬部搬分直梁接經(jīng)答接地農(nóng)體接未地做。圖8.鐵20電氣貸設(shè)備梁的保繳護(hù)接膀地（IT系統(tǒng)脂）4.重復(fù)雙接地在中匙性點(diǎn)尊直接指接地京的低幅壓電神力網(wǎng)未中采桂用接裝零時(shí)曉，將俗零線鼓上的察一點(diǎn)孔或多殖點(diǎn)再指次與庭大地增作金犧屬性返連接旱，稱甜為重復(fù)醫(yī)接地。重復(fù)蹦接地智可在筒系統(tǒng)綠中發(fā)株生碰然殼短江路時(shí)艱降低橋零線挎的對(duì)貫地電奸壓，角減輕步觸電首的危排險(xiǎn)。必須根注意：同尚一低家壓配將電系愉統(tǒng)中厲，不渴能有繩的采鐵取保慣護(hù)接逮地，樹有的途又采何取保麻護(hù)接財(cái)零，坦否則脅當(dāng)采滋取保仔護(hù)接而地的東設(shè)備些發(fā)生偷單相點(diǎn)接地后故障脫時(shí)，采取乏保護(hù)娛接零奔的設(shè)弊備外漆露可續(xù)導(dǎo)電助部分苗將帶撕上危閱險(xiǎn)的促電壓，如虎上圖胸所示等。故障使設(shè)備儉對(duì)地浩電壓窮：系統(tǒng)革中性達(dá)點(diǎn)對(duì)遙地電輔壓：第三葡節(jié)閥電蠅氣安梢全與腥防護(hù)自學(xué)第四尚節(jié)澤靜斑電防牲護(hù)一.工業(yè)舉靜電剃的產(chǎn)清生與滴危害1.產(chǎn)生舉靜電姿的內(nèi)時(shí)因（1）物凱質(zhì)溢上出功師不同物質(zhì)偉都是仰由分鼓子組痰成，答分子幣是由圣原子年組成昨，原跟子中披有帶度負(fù)電療的電子和帶駁正電挖荷的質(zhì)子組成爪。在正毛常狀宮況下曬，一況個(gè)原員子的質(zhì)子普數(shù)與電子色數(shù)量相同技，正負(fù)淋平衡，所同以對(duì)饞外表農(nóng)現(xiàn)出圖不帶束電的溉現(xiàn)象禾。任何搭兩種狼固體蓋物質(zhì)秩，當(dāng)竟兩者料作相掙距小帝于2.指5納弟米的緊陜密接毫觸時(shí)復(fù)，在把接觸齒界面茫上會(huì)閃產(chǎn)生呀電子信轉(zhuǎn)移消現(xiàn)象長(zhǎng)，這車是由劉于各巖種物相質(zhì)溢網(wǎng)出功罰的不字同的遺緣故料。兩砍物質(zhì)土相接偏觸時(shí)拒，溢信出功良較小羅的一餐方失洲去電傾子帶羨正電胡，而初另一巴方就抖獲得傻電子繼帶負(fù)頂電。（2）物渾質(zhì)的頃電阻爸率不春同。電阻繪率高純的物比體，濤其導(dǎo)爺電性巾能差債，帶康電層僑中的前電子宵移動(dòng)礦較困黃難，業(yè)構(gòu)成盞了靜欠電荷起的集拼聚條雙件。（3）物先質(zhì)的顫介電燙常數(shù)襪（電惱容率蛙）不余同。在具謊體配認(rèn)置條柄件下普，物恐體的挑電容奪與電棉阻結(jié)等合起叢來決月定了易靜電蠅的消唱散規(guī)陶律。芹如果煌液體皂的介刻電常他數(shù)大批于20，并謝以連遲續(xù)性寸存在咐及接廣地，奴一般希說來梯，無槐論是悉運(yùn)輸月還是爹儲(chǔ)存疲都不丹可能致積累蟲靜電鍋。2.產(chǎn)生核靜電桂的外給因1．涉緊密販的接陪觸和督迅速壞的分糧離任何遞物體欣的表朱面都我是不膨光滑脖的，鐮所謂客的接岡觸是嘩多點(diǎn)融接觸焦，當(dāng)甚接觸面距離創(chuàng)小于2.瞧5納聞米時(shí)，如就有油電子夸轉(zhuǎn)移憤，即樸形成流雙電鍵層。們?nèi)舴譄熾x得歐足夠暢快，果物體幕就帶頭電。2．附學(xué)著帶獸電。某種宏極性通的離悔子或迫帶電翠粉塵柳附著故到與五地絕洋緣的見固體膛上，沒能使取該固我體帶出上靜征電或抽改變葡其帶咳電狀綢況。3．感扣應(yīng)起喇電。在工牙業(yè)生夢(mèng)產(chǎn)中歌，存陳在帶泥靜電捧物體旋能使差附近俗不相透連的間導(dǎo)體進(jìn)帶電故的現(xiàn)伸象。4．極俯化起闖電。絕緣肆體在豪靜電性場(chǎng)內(nèi)牙，其未內(nèi)部點(diǎn)和表屑面能熊出現(xiàn)毅電荷假，是躬極化免作用四的結(jié)適果。5.流動(dòng)浩帶電流體赴與管嫁道的社摩擦6．噴陣出帶經(jīng)電。粉體勾、液的體和慚氣體俱從截闖面很辭小的辦開口熊噴出胞時(shí)，哲這些董流動(dòng)柜的物撞體與墳噴口雷激烈頓的摩結(jié)擦，紛同時(shí)汪流體葬分子瘡之間等又相千互碰煙撞，備會(huì)產(chǎn)束生大覆量的蹲靜電秩。7．飛鋸沫帶嶄電。噴在篩空間肌的液風(fēng)體，仁由于角擴(kuò)散蛇和分挨離，豬出現(xiàn)螞了許堵多小塊滴組錄成的債新的睛液面木，產(chǎn)匹生靜望電。20比08年2月18日16日晚10點(diǎn)半賀，四梅川溫末江和況寧街殊景陽萄巷37號(hào)院鏈里傳艘出一賀聲巨冠響。44歲的碰楊云陵出門孔查看肢自制穴氫氣湯瓶的稈情況欣，剛典走出獲家門踢，爆陡炸突漢然發(fā)襯生了喉，楊還云當(dāng)像場(chǎng)身亡季。溫江震安監(jiān)米局工影作人劈燕員分愉析：日是楊煤云身鋸上所襲穿腈腰綸衣眠服產(chǎn)吵生靜偉電，趟引燃矮了泄們漏的佩氫氣灣導(dǎo)致垮慘劇少發(fā)生膨。案例衣服姨靜電蓮引爆魄自制斧氫氣陽臺(tái)肝上被晉炸壞趟的天個(gè)花板3.靜電妻的危剛害20藝07歲年1看2月咬6日糞上午穴，蘭斗州四查名男扭子在賺用高壓既水槍對(duì)油極罐車愈罐體辛內(nèi)的靠殘液城進(jìn)行障清洗咸時(shí)，礦使罐弟體內(nèi)腰殘余擴(kuò)的烈劫化油鍵（一郊種工京業(yè)添業(yè)加劑續(xù)）產(chǎn)坑生靜憑電，校導(dǎo)致技整個(gè)苦車體謊突然確發(fā)生賢爆炸豪起火其，三閑名男材子被既炸傷鞭，一俗名正炸在罐途內(nèi)清沒洗的聚男子殊被燒主傷。案例靜電引發(fā)油罐車爆炸（1）控杏制靜輛電的脅產(chǎn)生:靜電乞是由勾于摩預(yù)擦和膜感應(yīng)先產(chǎn)生冒的，衡控制敗靜電悉的產(chǎn)票生應(yīng)命從這爺兩方燭面入綁手，a)操作裳靜電磨敏感敲器件摧時(shí)，憐不要秩作無菜意義唐的運(yùn)錫動(dòng)、筑摩擦途、接愿觸；b)工位腸上不敗要存狗放不蔑必要幅的絕盈緣體家，如漸紙片稠、塑姜料杯挨、塑戰(zhàn)料袋帳等；c)設(shè)備紹接地蛋良好蟻；d)遠(yuǎn)離呢強(qiáng)電違場(chǎng)（>2腫,0儉00味V)羞30嗓0m泄m以上；e)用抗惕靜電兼（An均ti星st有at帥ic槐o苦r橡Lo柏w潑ch據(jù)ar豎gi決ng）材維料或用同達(dá)種材筑料包蠢裝f)靜電錦屏蔽（２殊）控林制靜制電的欲消散靜電戶產(chǎn)生握難以乘控制圍，一放旦產(chǎn)團(tuán)生靜鮮電就是要以胸適當(dāng)總速度嫂泄放區(qū)掉。維可用星兩種事方法模消散匠電荷農(nóng)：泄列漏法郊與復(fù)局合中舅和法故。二.靜電瓣的防碼護(hù)１）蛛泄漏深法通過壯以下箭設(shè)施閘可將熟靜電娃向大徹地泄容放。a)地線隱：＜何１oh谷m(走AC),將靜檢電荷蹤蝶導(dǎo)入鞏大地們；b)防靜布電地國板／冊(cè)漆：兔＜109oh蹈m(顧105~1撥09),將人混體或悼物體弊上靜司電導(dǎo)最入地穗線，嶺必須聽接地哄良好執(zhí)；c)防靜漿電桌奪墊：謠＜109oh爭(zhēng)m旺(1勿0