電氣安全工程第3章.ppt

間接接觸電擊防護(hù),安全工程學(xué)院,接地基本概念，保護(hù)接地定義，IT系統(tǒng)的安全原理，保護(hù)接地應(yīng)用及接地電阻的確定，絕緣監(jiān)測(cè)及過(guò)壓保護(hù)。 TT系統(tǒng)的概念,安全原理以及應(yīng)用。 TN系統(tǒng)安全原理及類別，TN系統(tǒng)速斷和限壓要求，保護(hù)接零應(yīng)用范圍，重復(fù)接地概念、作用、應(yīng)用和接地電阻的確定，速斷保護(hù)元件。 保護(hù)導(dǎo)體的組成，保護(hù)導(dǎo)體的截面積，等電位聯(lián)結(jié)，相零回路阻抗測(cè)量; 自然接地體和人工接地體，接地線，降低接地電阻的方法，接地測(cè)量，接地裝置的檢查和維護(hù)。,重點(diǎn)難點(diǎn),防止間接接觸電擊的技術(shù)措施： 保護(hù)接地（基本技術(shù)措施） 保護(hù)接零（基本技術(shù)措施） 加強(qiáng)絕緣 電氣隔離 不導(dǎo)電環(huán)境 等電位聯(lián)結(jié) 特低電壓 漏電保護(hù)器,一、保護(hù)接地（IT系統(tǒng)）,保護(hù)接地是最古老的電氣安全措施。 保護(hù)接地是防止間接接觸電擊的基本安全技術(shù)措施,1、接地的基本概念,接地分類 接地電流和接地短路電流 流散電阻和接地電阻 對(duì)地電壓和對(duì)地電壓曲線 接觸電動(dòng)勢(shì)和接觸電壓 跨步電動(dòng)勢(shì)和跨步電壓,1. 接地分類 （1）正常接地和故障接地。 （2）正常接地又有工作接地和安全接地之分。工作接地是指正常情況下有電流流過(guò)，利用大地代替導(dǎo)線的接地，以及正常情況下沒(méi)有或只有很小不平衡電流流過(guò)，用以維持系統(tǒng)安全運(yùn)行的接地。安全接地是正常情況下沒(méi)有電流流過(guò)的起防止事故作用的接地，如防止觸電的保護(hù)接地、防雷接地等。故障接地是指帶電體與大地之間的意外連接，如接地短路等。,2. 接地電流和接地短路電流 凡從接地點(diǎn)流入地下的電流即屬于接地電流。系統(tǒng)一相接地可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生短路，這時(shí)的接地電流叫做接地短路電流，如0.4kV 系統(tǒng)中的單相接地短路電流。在高壓系統(tǒng)中，接地短路電流可能很大，接到電流500A 及以下的稱小接地短路電流系統(tǒng)；接地短路電流大于 500A 的稱大接地短系統(tǒng)。,3. 流散電阻和接地電阻 接地電流入地下后自接地體向四周流散這個(gè)自接地體向四周流散的電流叫做流散電流。流散電流在土壤中遇到的全部電阻叫做流散電阻。 接地電阻是接地體的流散電阻與接地線的電阻之和。接地線的電阻一般很小，可忽略不計(jì)，因此，在絕大多數(shù)情況下可以認(rèn)為流散電阻就是接地電阻。,4. 對(duì)地電壓和對(duì)地電壓曲線 對(duì)地電壓就是帶電體與電位為零的大地之間的電位差。顯然，對(duì)地電壓等于接地電流和接地電阻的乘積。 如果用曲線來(lái)表示接地體及其周?chē)鼽c(diǎn)的對(duì)地電壓，這種曲線就叫做對(duì)地電壓曲線。,5. 接觸電動(dòng)勢(shì)和接觸電壓 接觸電動(dòng)勢(shì)是指接地電流自接地體流散，在大地表面形成不同電位時(shí)，設(shè)備外殼與水平距離 0.8m 處之間的電位差。 接觸電壓是指加于人體某兩點(diǎn)之間的電壓,6.跨步電動(dòng)勢(shì)和跨步電壓 跨步電動(dòng)勢(shì)是指地面上水平距離為 0.8m( 人的跨距 ) 的兩點(diǎn)之間的電位差。 跨步電壓是指人站在流過(guò)電流的地面上,加于人的兩腳之間的電壓,保護(hù)原理（適用于各種不接地網(wǎng)） RE與RP （人體電阻） 呈并聯(lián)關(guān)系，且RE / RP RE REZ， UP （人體電壓）在安全范圍內(nèi)。,2、 IT 系統(tǒng)的安全原理,2、 IT 系統(tǒng)的安全原理,人體承受的電壓和流過(guò)人體的電流分別為,Up=,=,Ip=,式中：U 相電壓； Up,Ip 人體電壓和人體電流； Rp 人體電阻； Z 各相對(duì)地絕緣阻抗。,3、保護(hù)接地的應(yīng)用范圍,各種不接地配電電網(wǎng) 保護(hù)接地適用于各種不接地配電網(wǎng)，包括交流不接地配電網(wǎng)和直流不接地配電網(wǎng)，也包括低壓不接地配電網(wǎng)和高壓不接地配電網(wǎng)。在這類配電網(wǎng)中，凡由于絕緣損壞或其他原因而可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分，除另有規(guī)定外，均應(yīng)接地。,3、保護(hù)接地的應(yīng)用范圍,它們主要包括： (1) 電機(jī)、變壓器、電器、攜帶式或移動(dòng)式用電器具的金屬底座和外殼； (2) 電氣設(shè)備的傳動(dòng)裝置； (3) 屋內(nèi)外配電裝置的金屬或鋼筋混凝土構(gòu)架，以及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門(mén)； (4) 配電、控制、保護(hù)用的屏 ( 柜、箱 ) 及操作臺(tái)等的金屬框架和底座；,3、保護(hù)接地的應(yīng)用范圍,(5) 交、直流電力電纜的金屬接頭盒、終端頭和膨脹器的金屬外殼和電纜的金屬護(hù)層，可觸及的金屬保護(hù)管和穿線的鋼管； (6) 電纜橋架、支架和井架； (7) 裝有避雷線的電力線路桿塔； (8) 裝在配電線路桿上的電力設(shè)備； (9) 在非瀝青地面的居民區(qū)內(nèi)，無(wú)避雷線的小接地短路電流架空電力線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿塔；,3、保護(hù)接地的應(yīng)用范圍,(10) 電除塵器的構(gòu)架； (11) 封閉母線的外殼及其他裸露的金屬部分； (12) 六氟化硫封閉式組合電器和箱式變電站的金屬箱體； (13) 電熱設(shè)備的金屬外殼； (14) 控制電纜的金屬護(hù)層。,3、保護(hù)接地的應(yīng)用范圍,電氣設(shè)備的某些金屬部分 電氣設(shè)備下列金屬部分，除另有規(guī)定外，可不接地： (1) 在木質(zhì)、瀝青等不良導(dǎo)電地面，無(wú)裸露接地導(dǎo)體的干燥的房間內(nèi)，交流額定電壓 380 V 及以下，直流額定電壓 440V 及以下的電氣設(shè)備的金屬外殼；但當(dāng)有可能同時(shí)觸及上述電氣設(shè)備外殼和已接地的其他物體時(shí)，則仍應(yīng)接地； (2) 在干燥場(chǎng)所，交流額定電壓 127V 及其以下，直流額定電壓 110V 及其以下的電氣設(shè)備的外殼；,3、保護(hù)接地的應(yīng)用范圍,(3) 安裝在配電屏、控制屏和配電裝置上的電氣測(cè)量?jī)x表、繼電器和其他低壓電器等的外殼，以及當(dāng)發(fā)生絕緣損壞時(shí)不會(huì)在支持物上引起危險(xiǎn)電壓的絕緣子的金屬底座等； (4) 安裝在已接地金屬框架上的設(shè)備，如穿墻套管等 ( 但應(yīng)保證設(shè)備底座與金屬框架接觸良好 )； (5) 額定電壓 220V 及其以下的蓄電池室內(nèi)的金屬支架；,3、保護(hù)接地的應(yīng)用范圍,(6) 由發(fā)電廠、變電所和工業(yè)企業(yè)區(qū)域內(nèi)引出的鐵路軌道； (7) 與已接地的機(jī)床、機(jī)座之間有可靠電氣接觸的電動(dòng)機(jī)和電器的外殼。 此外，木結(jié)構(gòu)或術(shù)桿塔上方的電氣設(shè)備的金屬外殼一般也不必接地。,4、接地電阻的確定,(1)低壓設(shè)備接地電阻 (2)高壓設(shè)備接地電阻 (3) 架空線路和電纜線路的接地電阻,5、絕緣監(jiān)視,低壓配電網(wǎng)絕緣監(jiān)視,5、絕緣監(jiān)視,高壓配電網(wǎng)絕緣監(jiān)視,6、過(guò)電壓的防護(hù),由于外部原因造成的有雷擊過(guò)電壓、電磁感應(yīng)過(guò)電壓和靜電感應(yīng)過(guò)電壓； 由內(nèi)部原因造成的有操作過(guò)電壓、諧振過(guò)電壓以及來(lái)自變壓器高壓側(cè)的過(guò)渡電壓或感應(yīng)電壓。,6、過(guò)電壓的防護(hù),為了減輕過(guò)電壓的危險(xiǎn)均在不接地低壓配電網(wǎng)中，可把低壓配電網(wǎng)的中性點(diǎn)或者一相經(jīng)擊穿保險(xiǎn)器接地。 擊穿保險(xiǎn)器主要由兩片黃銅電極夾以帶小孔的云母片組成，其擊穿電壓大多不超過(guò)額定電壓的 2 倍。正常情況下，擊穿保險(xiǎn)器處在絕緣狀態(tài)，配電系統(tǒng)不接地；當(dāng)過(guò)電壓產(chǎn)生時(shí)，云母片帶孔部分的空氣隙被擊穿，故障電流經(jīng)接地裝置流入大地。這個(gè)電流即高壓系統(tǒng)的接地短路電流，它可能引起高壓系統(tǒng)過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障，斷開(kāi)電源。,6、過(guò)電壓的防護(hù),如果這個(gè)電流不大，不足以引起保護(hù)裝置動(dòng)作，則可以通過(guò)選定適當(dāng)?shù)慕拥仉娮柚悼刂频蛪合到y(tǒng)電壓升高不超過(guò)120 V。通常情況下，R E 4 。 正常情況下，擊穿保險(xiǎn)器必須保絕緣良好。否則，不接地配電網(wǎng)變成接地配電網(wǎng)，用電設(shè)備上的保護(hù)接地將不足以保證安全。,6、過(guò)電壓的防護(hù),因此，對(duì)擊穿保險(xiǎn)器的狀態(tài)應(yīng)經(jīng)常檢查，或者接入兩只相同的高內(nèi)阻電壓表進(jìn)行監(jiān)視。正常時(shí)，兩只電壓表的讀數(shù)各為相電壓的一半。如果擊穿保險(xiǎn)帶內(nèi)部短路，一只電壓表的讀數(shù)降低至零；而另一只電壓表的讀數(shù)上升至相電壓。必要時(shí)，防護(hù)裝置應(yīng)當(dāng)設(shè)置監(jiān)視擊穿保險(xiǎn)器絕緣的聲、光雙重報(bào)警信號(hào)。為了不降低系統(tǒng)保護(hù)接地的可靠性，監(jiān)視裝置應(yīng)具有很高的內(nèi)阻。,二、保護(hù)接地（TT系統(tǒng)）,TT 方式是指將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護(hù)系統(tǒng)，稱為保護(hù)接地系統(tǒng)。第一個(gè)符號(hào) T 表示電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地；第二個(gè)符號(hào) T 表示負(fù)載設(shè)備外露不與帶電體相接的金屬導(dǎo)電部分與大地直接聯(lián)接，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。在 TT 系統(tǒng)中負(fù)載的所有接地均稱為保護(hù)接地.,二、保護(hù)接地（TT系統(tǒng)）,TT 系統(tǒng)的特點(diǎn)如下。 1 ）當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電（相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電）時(shí)，由于有接地保護(hù)，可以大大減少觸電的危險(xiǎn)性。但是，低壓斷路器（自動(dòng)開(kāi)關(guān)）不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對(duì)地電壓高于安全電壓，屬于危險(xiǎn)電壓。 2 ）當(dāng)漏電電流比較小時(shí)，即使有熔斷器也不一定能熔斷，所以還需要漏電保護(hù)器作保護(hù)，困此 TT 系統(tǒng)難以推廣。 3 ） TT 系統(tǒng)接地裝置耗用鋼材多，而且難以回收、費(fèi)工時(shí)、費(fèi)料。,1、 TT 系統(tǒng)的原理,1、 TT 系統(tǒng)的原理,這種配電網(wǎng)的額定供電電壓為 0.23/0.4kV ( 相電壓為 0.23kV, 線電壓為 0.4kV), 額定用電電壓為 220/380V( 相電壓為 220V,線電壓為 380V)。220V 用于照明設(shè)備和單相設(shè)備，380V 用于動(dòng)力設(shè)備。,1、 TT 系統(tǒng)的原理,接地的配電網(wǎng)中發(fā)生單相電擊時(shí)，人體承受的電壓接近相電壓。也就是說(shuō)，在接地的配電網(wǎng)中，如果電氣設(shè)備沒(méi)有采取任何防止間接接觸電擊的措施，則漏電時(shí)觸及該設(shè)備的人所承受的接觸電壓可能接近相電壓，其危險(xiǎn)性大于不接地的配電網(wǎng)中單相電擊的危險(xiǎn)性。,2、 TT 系統(tǒng)的應(yīng)用,采用TT系統(tǒng)時(shí)，被保護(hù)設(shè)備的所有外露導(dǎo)電部分均應(yīng)同接向接地體的保護(hù)導(dǎo)體連接起來(lái)；采用TT系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)保證在允許故障持續(xù)時(shí)間內(nèi)漏電設(shè)備的故障對(duì)地電壓不超過(guò)某一限值，即 UE=IEREUL,在環(huán)境干燥或略微潮濕、皮膚干燥、地面電阻率高的狀態(tài)下，UL 不得超 過(guò) 50V； 在環(huán)境潮濕、皮膚潮濕、地面電阻率低的狀態(tài)下，UL 不得超過(guò) 25V。 故障最大持續(xù)時(shí)間原則上不得超過(guò) 5s。,三、保護(hù)接零（TN系統(tǒng)）,TN系統(tǒng)中的字母N表示電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分與配電網(wǎng)中性點(diǎn)之間金屬性的連接，亦即與配電網(wǎng)保護(hù)零線(保護(hù)導(dǎo)體)的緊密連接。這種做法就是保護(hù)接零?；蛘哒f(shuō)TN系統(tǒng)就是配電網(wǎng)低壓中性點(diǎn)直接接地,電氣設(shè)備接零的保護(hù)接零系統(tǒng)。,1、 TN系統(tǒng)的安全原理及類別,TN系統(tǒng)中的字母N表示電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分與配電網(wǎng)中性點(diǎn)之間金屬性的連接，亦即與配電網(wǎng)保護(hù)零線(保護(hù)導(dǎo)體)的緊密連接。這種做法就是保護(hù)接零?；蛘哒f(shuō)TN系統(tǒng)就是配電網(wǎng)低壓中性點(diǎn)直接接地,電氣設(shè)備接零的保護(hù)接零系統(tǒng)。,1、 TN系統(tǒng)的安全原理及類別,1、 TN系統(tǒng)的安全原理及類別,U 配電網(wǎng)相電壓； ZL 相線阻抗； ZPE 保護(hù)零線阻抗； ZE 回路中電器元件阻抗； ZT 變壓器計(jì)算阻抗.,1、 TN系統(tǒng)的安全原理及類別,2、保護(hù)接零的應(yīng)用范圍,保護(hù)接零用于中性點(diǎn)直接接地的 220/380V 三相四線配電網(wǎng)。在這種配電網(wǎng)中，接地保護(hù)方式(TT系統(tǒng))難以保證安全,不能輕易采用。在這種系統(tǒng)中，凡因絕緣損壞而可現(xiàn)危險(xiǎn)對(duì)地電壓的金屬部分均應(yīng)接零。要求接零和不要求接零的設(shè)備和部位與保護(hù)接地的要求大致相同。,2、保護(hù)接零的應(yīng)用范圍,TN-S 系統(tǒng)可用于有爆炸危險(xiǎn)、火災(zāi)危險(xiǎn)性較大或安全要求較高的場(chǎng)所，宜用于獨(dú)立附設(shè)變電站的車(chē)間。 TN-C-S 系統(tǒng)宜用于廠內(nèi)設(shè)有總變電站，廠內(nèi)低壓配電的場(chǎng)所及民用樓房。 TN-C 系統(tǒng)可用于無(wú)爆炸危險(xiǎn)、火災(zāi)危險(xiǎn)性不大、用電設(shè)備較少、用電線路簡(jiǎn)單且安全條件較好的場(chǎng)所。,2、保護(hù)接零的應(yīng)用范圍,UE=URE/（RNRE） UN=UUE=URN/（RNRE）,2、保護(hù)接零的應(yīng)用范圍,這時(shí)的故障電流不太大，不一定能促使短路保護(hù)元件動(dòng)作而切斷電源，危險(xiǎn)狀態(tài)將在大范圍內(nèi)持續(xù)存在。 除非接地的設(shè)備或區(qū)段裝有快速切斷故障的保護(hù)裝置,否則，不得在TN系統(tǒng)中混用 TT 方式。,2、保護(hù)接零的應(yīng)用范圍,這時(shí)的故障電流不太大，不一定能促使短路保護(hù)元件動(dòng)作而切斷電源，危險(xiǎn)狀態(tài)將在大范圍內(nèi)持續(xù)存在。 除非接地的設(shè)備或區(qū)段裝有快速切斷故障的保護(hù)裝置,否則，不得在TN系統(tǒng)中混用 TT 方式。,3、工作接地,工作接地是指在正常和事故情況下,為了保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行,在電力系統(tǒng)中某點(diǎn)進(jìn)行的接地叫工作接地.如變壓器的中性點(diǎn)接地,互感器中性點(diǎn)接地,和兩線一地系統(tǒng)的一相接地都屬于工作接地,3、工作接地,(1)降低人體的接觸電壓。在中性點(diǎn)對(duì)地絕緣的系統(tǒng)中，當(dāng)一相接地，而人體又觸及另一相時(shí)，人體將受到線電壓，但對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，人體受到的為相電壓。 (2)迅速切斷故障設(shè)備。在中性點(diǎn)絕緣的系統(tǒng)中，一相接地時(shí)，接地電流僅為電容電流和泄漏電流，數(shù)值很小，不足以使保護(hù)裝置動(dòng)作以切斷故障設(shè)備。在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，發(fā)生碰地時(shí)將引起單相接地短路，能使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作以切斷故障。 (3)減輕高壓竄人低壓的危險(xiǎn)。,3、工作接地,(3)減輕高壓竄人低壓的危險(xiǎn)。 （4）故障容易被檢測(cè)，故障點(diǎn)也比較容易確定。,3、工作接地,當(dāng)配電網(wǎng)一相故障接地時(shí)，如沒(méi)有工作接地，另兩相對(duì)地電壓將上升到接近線電壓甚至更高一些；如有工作接地，在線電壓為04kV的配電網(wǎng)中，一般可限制中性線對(duì)地電壓不超過(guò)50V，而非故障相對(duì)地電壓不超過(guò)250V。在10kV不接地系統(tǒng)中，如低壓沒(méi)有工作接地，當(dāng)高、低壓故障短接時(shí)，低壓系統(tǒng)的對(duì)地電壓將上升為5 800V右；如低壓邊有工作接地，一般可限制低壓系統(tǒng)對(duì)地電壓升高不得超過(guò)120V。,4、速斷保護(hù)元件,接零系統(tǒng)中的速斷保護(hù)元件是短路保護(hù)元件或剩余電流保護(hù) ( 漏電保護(hù) ) 元件 。 常見(jiàn)短路保護(hù)元件是熔斷器和低壓斷路器的電磁式過(guò)電流脫扣器。,4、速斷保護(hù)元件,應(yīng)嚴(yán)格控制保護(hù)元件的動(dòng)作電流。在不致錯(cuò)誤切斷線路、不影響正常工作的前提下，保護(hù)元件的動(dòng)作電流越小越好。 為了不影響線路正常工作，保護(hù)元件應(yīng)能躲過(guò)線路上的最大沖擊電流而不動(dòng)作。 斷路器動(dòng)作很快，應(yīng)要求其瞬時(shí) ( 或短延時(shí) ) 動(dòng)作過(guò)電流脫扣器的整定電流大于線路上的峰值電流。,4、速斷保護(hù)元件,如中性線不能被相線上的保護(hù)元件保護(hù)，可在中性線上裝設(shè)保護(hù)元件。但其動(dòng)作應(yīng)當(dāng)只能斷開(kāi)相線或同時(shí)斷開(kāi)相