IT系統(tǒng)的安全原理(圖文)

1、安全技術(shù)IT系統(tǒng)的安全原理(圖文) 間接接觸電擊即電氣設(shè)備消失故障(如漏電故障)時發(fā)生的電擊。愛護接地，愛護接零、加強絕緣、電氣隔離、不導(dǎo)電環(huán)境、等電位聯(lián)結(jié)、平安電壓和漏電愛護都是防間接接觸電擊的技術(shù)措施。其中，愛護接地和愛護接零是防止間接接觸電擊的基本技術(shù)。 接地和接零 IT 系 統(tǒng) IT系統(tǒng)即愛護接地系統(tǒng)，愛護接地是應(yīng)用最廣泛的平安措施之一，不論是溝通設(shè)備還是直流設(shè)備，不論是高壓設(shè)備還是低壓設(shè)備，都采納愛護接地作為必需的平安技術(shù)措施。 一、接地的基本概念 接地，就是將設(shè)備的某一部位經(jīng)接地裝置與大地緊密連接起來。 1.接地分類 接地分為臨時接地和固定接地兩種。臨時接地又包含檢修接地和故障接地

2、。固定接地又分為工作接地和平安接地，平安接地包含愛護接地、防雷接地、防靜電接地、屏蔽接地等。工作接地是指為維持電力系統(tǒng)正常運行而在變壓器或發(fā)電機中性點的接地。 2.接地電流和接地短路電流 凡從接地點流入地下的電流即為接地電流。系統(tǒng)一相接地可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生短路，這時的接地電流叫做接地短路電流。在高壓系統(tǒng)中，接地短路電流可能很大，接地短路電流在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 流散電阻是接地電流在土壤中遇到的全部電阻。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，可忽視不計，因此，在絕大多數(shù)狀況下可以認

3、為流散電阻就是接地電阻。 4. 對地電壓和對地電壓曲線 對地電壓就是帶電體與電位為零的大地之間的電位差。明顯，對地電壓等于接地電流和接地電阻的乘積：Ud=RdId。電流通過接地體向大地作半球形流散，與半球面積對應(yīng)的土壤電阻隨著遠離接地體而快速減小，在離開接地體20m以外，電流不再產(chǎn)生電壓降。電氣工程上通常說的"地'就是這里的地。假如用曲線來表示接地體及其四周各點的對地電壓，這種曲線就叫做對地電壓曲線。下圖所示的是單一接地體的對地電壓曲線。 5.接觸電壓 接觸電壓是指加于人體某兩點之間的電壓，如上圖所示。 6.跨步電壓 跨步電壓是指人站在流過電流的地面上,加于人的兩腳(人的跨距

4、按0.8m計)之間的電壓，如上圖中的Uw1和Uw2。 二、 IT系統(tǒng)的平安原理 在不接地配電網(wǎng)中，當一相碰殼時，接地電流IE通過人體和配電網(wǎng)對地絕緣阻抗構(gòu)成回路。如各相對地絕緣阻抗對稱，即 Z1=Z2=Z3=Z，則運用戴維南定理可以比較簡潔地求出人體承受的電壓和流經(jīng)人體的電流。 運用戴維南定理可以得出圖b所示的等值電路。等值電路中的電動勢為網(wǎng)絡(luò)二端開路，即沒有人觸電時該相對地電壓。由于對稱，該電壓即相電壓U，該阻抗即Z/3。 依據(jù)等值電路，不難求得人體承受的電壓和流過人體的電流分別為： 式中 :U 相電壓; Up,Ip人體電壓和人體電流;Rp 人體電阻; Z 各相對地絕緣阻抗。 對于對地絕緣電

5、阻較低，對地分布電容又很小的狀況，由于絕緣阻抗中的容抗比電阻大得多，可以不考慮電容。這時，可簡化為下面兩式 ，求得人體電壓和人體電流分別為： 對于對地分布電容較大，對地絕緣電阻很高的的狀況，由于絕緣阻抗中的電阻比容抗大得多，可以不考慮電阻。這時，也可簡化復(fù)數(shù)運算，求得人體電壓和人體電流分別為: 由左各式不難知道，在不接地配電網(wǎng)中，單相電擊的危急性打算于配電網(wǎng)電壓、配電網(wǎng)對地絕緣電阻和人體電阻等因素。一般狀況下RERp，漏電設(shè)備故障對地電壓(即人體可能承受低壓的極限)可表示為 由于RE|Z|，所以漏電設(shè)備故障對地電壓大大降低。只要適當掌握RE的大小，即可限制該故障電壓在平安范圍之內(nèi)。例如，在前面

6、第一章第四節(jié)的例題中流過人體的電流就是在沒有愛護接地狀況下得到的，其大小為 79.2mA，如有愛護接地，且接地電阻RE=4，則人體電流減小為2.3mA 。 由此可見，故障狀況下可能呈現(xiàn)危急對地電壓的金屬部分經(jīng)接地線、接地體同大地緊密地連接起來，把故障電壓限制在平安范圍以內(nèi)的做法就稱為愛護接地。在不接地配電網(wǎng)中采納接地愛護的系統(tǒng)稱為IT系統(tǒng)。字母I表示配電網(wǎng)不接地或經(jīng)高阻抗接地，字母T表示電氣設(shè)備外殼接地。 只有在不接地配電網(wǎng)中，由于其對地絕緣阻抗較高，單相接地電流較小，才有可能通過愛護接地把漏電設(shè)備故障對地電壓限制在平安范圍之內(nèi)。 三、愛護接地的應(yīng)用范圍 1. 各種不接地配電網(wǎng) 愛護接地適用于

7、各種不接地配電網(wǎng)。在這類配電網(wǎng)中，凡由于絕緣損壞或其他緣由而可能呈現(xiàn)危急電壓的金屬部分，除另有規(guī)定外均應(yīng)接地。它們主要包括： (1) 電機、變壓器、電器、攜帶式或移動式用電器具的金屬底座和外殼; (2) 電氣設(shè)備的傳動裝置; (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; (4) 配電、掌握、愛護用的屏(柜、箱)及操作臺等的金屬框架和底座; (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層，可觸及的金屬愛護管和穿線的鋼管; (6) 裝有避雷線的電力線路桿塔; (7) 裝在配電線路桿上的電力設(shè)備; (8) 在非瀝青地面的居民區(qū)內(nèi)，

8、無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等。 2. 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，無暴露接地導(dǎo)體的干燥的房間內(nèi)，溝通額定電壓380V及以下，直流額定電壓440V及以下的電氣設(shè)備的金屬外殼;但當有可能同時觸及上述電氣設(shè)備外殼和已接地的其他物體時，則仍應(yīng)接地; (2) 在干燥場所，溝通額定電壓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) 安裝在配電屏、掌握屏和配電裝置上的電氣測量儀表、繼電器和其他低壓電器等的外殼，以及當發(fā)生絕緣損壞時不會在支持物上引起危急電壓的絕緣子的金

9、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; (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) 與已接地的機床、機座之間有牢靠電氣接觸的電動機和電器的外殼。 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。 四、接地電阻的確定 愛護接地的原理是限制漏電設(shè)備外殼對地電壓在平安限值UL以內(nèi),即漏電設(shè)備對地電壓UE=IEREUL。各種愛護接地電阻就是依據(jù)這個原則來確定的。 1. 低壓設(shè)備接地電阻 在380V不接地低壓系統(tǒng)中，單相接地電流很小，為限制設(shè)備漏電時

10、外殼對地電壓不超過平安范圍，一般要求愛護接地電阻RE4。當配電變壓器或發(fā)電機的容量不超過100kVA時，可取RE10。 2. 高壓設(shè)備接地電阻 (1) 小接地短路電流系統(tǒng) 假如高壓設(shè)備與低壓設(shè)備共用接地裝置，要求設(shè)備對地電壓不超過120V，其接地電阻為 RE120/IE10 式中 : RE 接地電阻, IE 單相接地電流,A。 假如高壓設(shè)備單獨裝設(shè)接地裝置，設(shè)備對地電壓可放寬至250V，其接地電阻為 RE250/IE10 (2) 大接地短路電流系統(tǒng) 在大接地短路電流系統(tǒng)中，由于按地短電流很大，很難限制設(shè)備對地電壓不超過某一范圍，而是靠線路上的速斷愛護裝置切除接地故障。要求其接地電阻為: RE2

11、000/IE 但當接地短路電流IE400OA時，可采納RE0.5 3. 架空線路和電纜線路的接地電阻 無避雷線的高壓電力線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿的接地電阻RE30。低壓電力線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿的接地電阻RE1030。三相三芯電力電纜兩端的金屬外皮均應(yīng)接地。 五、絕緣監(jiān)視 在不接地配電網(wǎng)中，發(fā)生一相故障接地時，其他兩相對地電壓上升，可能接近相電壓，這會增加絕緣的負擔、增加觸電的危急。而且，不接地配電網(wǎng)中一相接地的接地電流很小，線路和設(shè)備還能連續(xù)工作，故障可能長時間存在。這對平安是特別不利的。因此，在不接地配電網(wǎng)中，需要對配電網(wǎng)進行絕緣監(jiān)視，并設(shè)置聲光報警信號。下圖左為低壓絕緣監(jiān)視，右

12、圖為高壓絕緣監(jiān)視 用三支電壓表分別在線路三相和接地裝置之間。電壓表的要求如下： 三只電壓表的規(guī)格相同 電壓表量程選擇適當。 選用高內(nèi)阻的電壓表。 以上監(jiān)視方法對一相接地故障很敏感，但其缺點： 三相絕緣同時降低故障無反應(yīng)。 三相絕緣在平安范圍內(nèi)，但相差較大時，會消失誤信號。 在低壓配電網(wǎng)中，為了比較精確地檢測配電網(wǎng)對地絕緣狀況，可以借用專用方法測量絕緣阻抗。下左圖表示一種無源測量裝置的基本線路。右圖表示有源測量裝置的基本線路。 無源測量裝置的基本線路 有源測量裝置的基本線路 六、過電壓的防護 由第一章第四節(jié)的分析可知，不接地配電網(wǎng)，由于配電網(wǎng)與大地之間沒有直接的電氣連接，在意外狀況下可能會使整個低壓系統(tǒng)產(chǎn)生很高的過電壓，將給低壓系統(tǒng)的平安運行造成極大的威逼。 不接地低壓配電網(wǎng)中性點接