防雷接地系統(tǒng)講解

1、電力工程基礎(chǔ)電力工程基礎(chǔ)制作制作 孫麗華孫麗華第第9章章 防雷、接地與電氣安全防雷、接地與電氣安全2022-3-7河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院1河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院22022-3-7第第9章章 防雷、接地與電氣安全防雷、接地與電氣安全n9.1 過電壓與防雷n9.2 電氣裝置的接地n9.3 電氣安全河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院32022-3-79.1 過電壓與防雷過電壓與防雷 內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓一、過電壓的形式一、過電壓的形式操作過電壓操作過電壓諧振過電壓諧振過電壓外部過電壓外部過電壓過電壓過電壓二、雷電的基本知識(shí)二、雷電的基

2、本知識(shí)1. 雷電現(xiàn)象雷電現(xiàn)象雷云雷云雷電先導(dǎo)雷電先導(dǎo)迎雷先導(dǎo)迎雷先導(dǎo)主放電階段主放電階段 余輝階段余輝階段(雷電過電壓雷電過電壓)河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院42022-3-72. 雷電流的特性雷電流的特性n雷電流波形雷電流波形圖圖9-1 雷電流波形圖雷電流波形圖n雷電流的陡度：指雷電流的陡度：指雷電流在波頭部分上雷電流在波頭部分上升的速度，即升的速度，即 tiddv主放電階段：主放電階段：電流很大，高達(dá)幾百千安，但持續(xù)電流很大，高達(dá)幾百千安，但持續(xù)時(shí)間極短，一般只有時(shí)間極短，一般只有 50100s。v余輝放電階段：余輝放電階段：電流較小，約幾百安，持續(xù)時(shí)間電流較小，約幾百

3、安，持續(xù)時(shí)間約為約為0.030.15s。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院52022-3-7圖圖9-2 架空線路上的感應(yīng)過電壓架空線路上的感應(yīng)過電壓3. 雷電過電壓的基本形式雷電過電壓的基本形式 直擊雷：直擊雷：雷電直接擊中電氣設(shè)備、線路、建筑物雷電直接擊中電氣設(shè)備、線路、建筑物等物體。等物體。感應(yīng)雷：感應(yīng)雷：由雷電對(duì)線路、設(shè)備或其他物體的靜電由雷電對(duì)線路、設(shè)備或其他物體的靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)而引起的過電壓。感應(yīng)或電磁感應(yīng)而引起的過電壓。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院62022-3-7雷電波侵入：雷電波侵入：架空線路遭到直接雷擊或感應(yīng)雷而架空線路遭到直接雷擊或感應(yīng)

4、雷而產(chǎn)生的高電位雷電波，沿架空線侵入變電所或其他產(chǎn)生的高電位雷電波，沿架空線侵入變電所或其他建筑物而造成危險(xiǎn)。建筑物而造成危險(xiǎn)。4雷電活動(dòng)強(qiáng)度及直擊雷的規(guī)律雷電活動(dòng)強(qiáng)度及直擊雷的規(guī)律n雷暴日：一天中只要出現(xiàn)過雷電活動(dòng)（包括看到雷暴日：一天中只要出現(xiàn)過雷電活動(dòng)（包括看到雷閃和聽到雷聲），就算一個(gè)雷暴日。雷閃和聽到雷聲），就算一個(gè)雷暴日。表表9-1 我國(guó)各地區(qū)的年平均雷暴日我國(guó)各地區(qū)的年平均雷暴日地區(qū)地區(qū)年平均雷暴日年平均雷暴日地區(qū)地區(qū)年平均雷暴日年平均雷暴日西北地區(qū)西北地區(qū)20以下以下長(zhǎng)江以南北緯長(zhǎng)江以南北緯23線以北線以北4080左右左右東北地區(qū)東北地區(qū)30左右左右長(zhǎng)江以南北緯長(zhǎng)江以南北緯23

5、線以南線以南80以上以上華北和中部地區(qū)華北和中部地區(qū)4045左右左右海南島、雷洲半島海南島、雷洲半島120130左右左右我國(guó)各地區(qū)的雷暴日數(shù)如表我國(guó)各地區(qū)的雷暴日數(shù)如表9-1所示。所示。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院72022-3-7n雷電活動(dòng)的規(guī)律雷電活動(dòng)的規(guī)律 熱而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)雷暴多，且山熱而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)雷暴多，且山區(qū)大于平原，平原大于沙漠，陸地大于湖海。區(qū)大于平原，平原大于沙漠，陸地大于湖海。雷擊區(qū)的形成與地質(zhì)結(jié)構(gòu)（即土壤電阻率）、地雷擊區(qū)的形成與地質(zhì)結(jié)構(gòu)（即土壤電阻率）、地面上的設(shè)施情況及地理?xiàng)l件等因素有關(guān)。面上的設(shè)施情況及地理?xiàng)l件等因素有

6、關(guān)。建筑物的雷擊部位與建筑物的高度、長(zhǎng)度及屋頂建筑物的雷擊部位與建筑物的高度、長(zhǎng)度及屋頂坡度等因素有關(guān)。坡度等因素有關(guān)。5雷電的危害雷電的危害雷電流的熱效應(yīng)可燒斷導(dǎo)線和燒毀電力設(shè)備；雷電流的熱效應(yīng)可燒斷導(dǎo)線和燒毀電力設(shè)備；雷電流的機(jī)械效應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)力可摧毀設(shè)備、桿雷電流的機(jī)械效應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)力可摧毀設(shè)備、桿塔和建筑，傷害人畜；塔和建筑，傷害人畜；河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院82022-3-7雷電流的電磁效應(yīng)可產(chǎn)生過電壓，擊穿電氣設(shè)備雷電流的電磁效應(yīng)可產(chǎn)生過電壓，擊穿電氣設(shè)備絕緣，甚至引起火災(zāi)爆炸，造成人身傷亡；絕緣，甚至引起火災(zāi)爆炸，造成人身傷亡；雷電的閃絡(luò)放電可燒壞絕緣子，

7、使斷路器跳閘或雷電的閃絡(luò)放電可燒壞絕緣子，使斷路器跳閘或引起火災(zāi)，造成大面積停電。引起火災(zāi)，造成大面積停電。三、防雷裝置三、防雷裝置 防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。組成。u接閃器（受雷裝置）：接閃器（受雷裝置）：是接受雷電流的金屬導(dǎo)體，是接受雷電流的金屬導(dǎo)體，常用的有避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)（帶）三種類型。常用的有避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)（帶）三種類型。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院92022-3-71. 避雷針避雷針 避雷針通常采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。避雷針通常采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。 u引下線：引下線：應(yīng)

8、保證雷電流通過時(shí)不致熔化，一般用應(yīng)保證雷電流通過時(shí)不致熔化，一般用直徑不小于直徑不小于10mm的圓鋼或截面不小于的圓鋼或截面不小于80mm2的扁的扁鋼制成。鋼制成。u接地裝置：接地裝置：埋在地下的接地導(dǎo)線和接地體的總稱。埋在地下的接地導(dǎo)線和接地體的總稱。 避雷針的保護(hù)范圍，以它能夠防護(hù)直擊雷的保避雷針的保護(hù)范圍，以它能夠防護(hù)直擊雷的保護(hù)空間來表示，可按護(hù)空間來表示，可按“滾球法滾球法”來確定。來確定。針長(zhǎng)針長(zhǎng)1m以下時(shí)，圓鋼直徑不小于以下時(shí)，圓鋼直徑不小于12 mm，鋼管直徑不小于，鋼管直徑不小于20 mm；針長(zhǎng)針長(zhǎng)12m時(shí)，圓鋼直徑不小于時(shí)，圓鋼直徑不小于16mm，鋼管直徑不小于，鋼管直徑不

9、小于25mm。 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院102022-3-7滾球法：選擇一個(gè)半徑為滾球法：選擇一個(gè)半徑為hr（滾球半徑）的球體，沿需要防（滾球半徑）的球體，沿需要防護(hù)直擊雷的部位滾動(dòng)。如果球體只接觸到避雷針（線）與地護(hù)直擊雷的部位滾動(dòng)。如果球體只接觸到避雷針（線）與地面，而不觸及需要保護(hù)的部位，則該部位就在避雷針（線）面，而不觸及需要保護(hù)的部位，則該部位就在避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)。的保護(hù)范圍之內(nèi)。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院112022-3-7p避雷針高度避雷針高度hhr時(shí)：時(shí)：n單支避雷針的保護(hù)范圍單支避雷針的保護(hù)范圍在距地面在距地面 hr處作

10、一平處作一平行于地面的平行線。行于地面的平行線。以避雷針的針尖為圓以避雷針的針尖為圓心、心、hr為半徑作弧線，為半徑作弧線，交平行線于交平行線于A、B兩點(diǎn)。兩點(diǎn)。以以A、B為圓心、為圓心、hr 為為半徑作弧線，該弧線與半徑作弧線，該弧線與針尖相交并與地面相切。針尖相交并與地面相切。圖圖9-3 單支避雷針的保護(hù)范圍單支避雷針的保護(hù)范圍河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院122022-3-7)2()2(xrxrxhhhhhhr避雷針在地面上的保護(hù)半徑為：避雷針在地面上的保護(hù)半徑為：)2(0hhhrr避雷針在避雷針在hx 高度的水平面上的保護(hù)半徑為：高度的水平面上的保護(hù)半徑為：p當(dāng)避雷針

11、高度當(dāng)避雷針高度h hr時(shí)：時(shí)： 在避雷針上取高度為在避雷針上取高度為hr的一點(diǎn)代替避雷針的針尖的一點(diǎn)代替避雷針的針尖作為圓心，其余的作法與作為圓心，其余的作法與hhr 時(shí)相同。時(shí)相同。 建筑物的防雷級(jí)別是根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)建筑物的防雷級(jí)別是根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)以及發(fā)生雷擊事故的可能性和造成后果來劃分的，以及發(fā)生雷擊事故的可能性和造成后果來劃分的，共分為三級(jí)。共分為三級(jí)。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院132022-3-7例例9-1（P301）如圖，試問該避雷針能否保護(hù)這一）如圖，試問該避雷針能否保護(hù)這一鍋爐房？鍋爐房？ 圖圖9-4 例例9-1避雷針的保護(hù)范圍避雷針的保護(hù)

12、范圍解：解： m,32m2m30hm8xhm13.23) 8602(8)32602(32xrm13.23m68.185)810(22rm60rh查表查表9-2得得 因此，避雷針的保護(hù)半徑為：因此，避雷針的保護(hù)半徑為： 8m高度上最遠(yuǎn)一角距離避雷針高度上最遠(yuǎn)一角距離避雷針的水平距離為：的水平距離為： 能保護(hù)。能保護(hù)。 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院142022-3-7n雙支等高避雷針的保護(hù)范圍雙支等高避雷針的保護(hù)范圍 在在hhr的情況下，當(dāng)?shù)那闆r下，當(dāng)D 時(shí)，各按時(shí)，各按單支避雷針的方法確定；當(dāng)單支避雷針的方法確定；當(dāng)D 時(shí)，時(shí)，按下述方法確定：按下述方法確定：)2(2hhhr

13、)2(2hhhr圖圖9-5 雙支等高避雷針的保護(hù)范圍雙支等高避雷針的保護(hù)范圍ABCD外的保護(hù)范圍，外的保護(hù)范圍，按單支避雷針?biāo)?guī)定的按單支避雷針?biāo)?guī)定的方法確定。方法確定。C、D點(diǎn)位于兩針間的點(diǎn)位于兩針間的垂直平分線上。在地面垂直平分線上。在地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度應(yīng)每側(cè)的最小保護(hù)寬度應(yīng)按下式計(jì)算：按下式計(jì)算：河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院152022-3-7DOCOb0在在AOB軸線上，軸線上，A、B間的保護(hù)范圍上邊線按下間的保護(hù)范圍上邊線按下式確定：式確定：2222)(XDhhhhrrx22)2(Dhhhr兩針間兩針間ABCD內(nèi)的保護(hù)范圍，內(nèi)的保護(hù)范圍，ACO、BCO、AD

14、O、BDO各部分是類同的。各部分是類同的。 以以ACO部分的保護(hù)范圍為例，按以下方法確定：部分的保護(hù)范圍為例，按以下方法確定： 在在hx和和C點(diǎn)所處的垂直平面上，以點(diǎn)所處的垂直平面上，以hx作為假想避雷作為假想避雷針，按單支避雷針?biāo)?guī)定的方法確定（見剖面）。針，按單支避雷針?biāo)?guī)定的方法確定（見剖面）。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院162022-3-72. 避雷線避雷線 ：用截面不小于：用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線。的鍍鋅鋼絞線。 單根避雷線的保護(hù)范圍，當(dāng)避雷線高度單根避雷線的保護(hù)范圍，當(dāng)避雷線高度h2hr時(shí)，無時(shí)，無保護(hù)范圍。當(dāng)避雷線高度保護(hù)范圍。當(dāng)避雷線高度h2hr時(shí)

15、，按下列方法確定：時(shí)，按下列方法確定： 圖圖9-6 單根避雷線的保護(hù)范圍單根避雷線的保護(hù)范圍a）當(dāng)）當(dāng)2hrhhr時(shí)時(shí) b）當(dāng)）當(dāng)h2hr時(shí)時(shí)河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院172022-3-7在距地面在距地面 hr處作一平行于地面的平行線。處作一平行于地面的平行線。以避雷線尖為圓心、以避雷線尖為圓心、hr為半徑作弧線，交于平行線為半徑作弧線，交于平行線的的A、B兩點(diǎn)。兩點(diǎn)。以以A、B為圓心、為圓心、hr為半徑作弧線，該兩弧線相交為半徑作弧線，該兩弧線相交或相切，并與地面相切。從該弧線起到地面止為避或相切，并與地面相切。從該弧線起到地面止為避雷線的保護(hù)范圍。雷線的保護(hù)范圍。當(dāng)當(dāng)

16、2hr hhr 時(shí)，保護(hù)范圍最高點(diǎn)的高度時(shí)，保護(hù)范圍最高點(diǎn)的高度h0為為:hhhr 20避雷線在避雷線在hx高度的水平面上的保護(hù)寬度高度的水平面上的保護(hù)寬度bx為：為：)2()2(xrxrxhhhhhhb河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院182022-3-73. 避雷帶和避雷網(wǎng)避雷帶和避雷網(wǎng) 避雷帶和避雷網(wǎng)主要用于保護(hù)高層建筑免遭雷避雷帶和避雷網(wǎng)主要用于保護(hù)高層建筑免遭雷擊，通常采用圓鋼或扁鋼焊接而成，并沿房屋邊緣擊，通常采用圓鋼或扁鋼焊接而成，并沿房屋邊緣或屋頂敷設(shè)?；蛭蓓敺笤O(shè)。 注意：注意：圓鋼直徑不小于圓鋼直徑不小于8 mm，扁鋼截面不小于，扁鋼截面不小于48mm2，厚，厚

17、度不小于度不小于4 mm。當(dāng)煙囪上采用避雷環(huán)時(shí)，圓鋼直徑不小于。當(dāng)煙囪上采用避雷環(huán)時(shí)，圓鋼直徑不小于12 mm，扁鋼截面不小于，扁鋼截面不小于100mm2，厚度不小于，厚度不小于4 mm。四、變電所的防雷保護(hù)四、變電所的防雷保護(hù)1直擊雷的防護(hù)措施直擊雷的防護(hù)措施u 變電所應(yīng)按一級(jí)防雷建筑物的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)。變電所應(yīng)按一級(jí)防雷建筑物的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院192022-3-7u變電所內(nèi)的設(shè)備和建筑物通常采用獨(dú)立避雷針或變電所內(nèi)的設(shè)備和建筑物通常采用獨(dú)立避雷針或避雷線進(jìn)行直擊雷防護(hù)避雷線進(jìn)行直擊雷防護(hù) 。u“反擊反擊”現(xiàn)象：當(dāng)避雷針（線）與附近設(shè)施之間

18、現(xiàn)象：當(dāng)避雷針（線）與附近設(shè)施之間的絕緣距離不夠時(shí)，兩者之間會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的放電現(xiàn)的絕緣距離不夠時(shí)，兩者之間會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象。象。獨(dú)立避雷針（線）及其引下線獨(dú)立避雷針（線）及其引下線與其他金屬物體在空氣中的安與其他金屬物體在空氣中的安全距離應(yīng)滿足：全距離應(yīng)滿足： xshhR1 . 03 . 0safS Ssaf一般不應(yīng)小于一般不應(yīng)小于5m。獨(dú)立避雷針（線）獨(dú)立避雷針（線）的沖擊接地電阻的沖擊接地電阻河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院202022-3-7獨(dú)立避雷針（線）的接地體與變電所接地網(wǎng)間的獨(dú)立避雷針（線）的接地體與變電所接地網(wǎng)間的最小地中距離應(yīng)滿足：最小地中距離應(yīng)滿足：ESs

19、hR3 . 0 SE一般不應(yīng)小于一般不應(yīng)小于3m 。2雷電侵入波的防護(hù)措施雷電侵入波的防護(hù)措施u35110 kV變電所的防雷保護(hù)方案（圖變電所的防雷保護(hù)方案（圖9-7）u對(duì)于容量較小的對(duì)于容量較小的35kV變電所，可根據(jù)其重要性和變電所，可根據(jù)其重要性和雷電活動(dòng)情況，酌情簡(jiǎn)化進(jìn)線保護(hù)措施；對(duì)于有電雷電活動(dòng)情況，酌情簡(jiǎn)化進(jìn)線保護(hù)措施；對(duì)于有電纜進(jìn)線段的架空線路，避雷器應(yīng)裝設(shè)在電纜頭附近，纜進(jìn)線段的架空線路，避雷器應(yīng)裝設(shè)在電纜頭附近，其接地端應(yīng)和電纜金屬外皮相連。其接地端應(yīng)和電纜金屬外皮相連。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院212022-3-7圖圖9-7 35110 kV變電所的進(jìn)

20、線保護(hù)方案變電所的進(jìn)線保護(hù)方案既可防護(hù)直擊雷，還既可防護(hù)直擊雷，還可以使感應(yīng)雷過電壓可以使感應(yīng)雷過電壓產(chǎn)生在產(chǎn)生在12km以外以外為了降低雷電侵入波為了降低雷電侵入波的幅值，且其工頻接的幅值，且其工頻接地電阻不宜超過地電阻不宜超過10防止線路上的雷電波侵入防止線路上的雷電波侵入到隔離開關(guān)或斷路器開路到隔離開關(guān)或斷路器開路處時(shí)，由于反射而形成兩處時(shí)，由于反射而形成兩倍侵入波幅值的電壓，損倍侵入波幅值的電壓，損壞隔離開關(guān)或斷路器壞隔離開關(guān)或斷路器用于保護(hù)變壓器、用于保護(hù)變壓器、電壓互感器等所有電壓互感器等所有高壓電氣設(shè)備高壓電氣設(shè)備河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院222022-3-

21、79.2 電氣裝置的接地電氣裝置的接地一、接地的有關(guān)概念一、接地的有關(guān)概念1接地裝置接地裝置接地：接地：電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接。氣連接。接地體：接地體：直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體。直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體。接地線：接地線：連接接地體與電氣設(shè)備接地部分的金屬連接接地體與電氣設(shè)備接地部分的金屬導(dǎo)體。導(dǎo)體。接地裝置：接地裝置：接地體與接地線的總和。接地體與接地線的總和。接地網(wǎng)：接地網(wǎng)：由若干個(gè)接地體在大地中相互用接地線由若干個(gè)接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個(gè)整體。連接起來的一個(gè)整體。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院2320

22、22-3-7圖圖9-8 接地網(wǎng)示意圖接地網(wǎng)示意圖1接地體接地體 2接地干線接地干線 3接地支線接地支線 4電氣設(shè)備電氣設(shè)備2地和對(duì)地電壓地和對(duì)地電壓 當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，接地電流當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，接地電流IE通過通過接地體向大地作半球形散開（圖接地體向大地作半球形散開（圖9-9）。）。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院242022-3-7 電氣設(shè)備的接地部分電氣設(shè)備的接地部分與零電位地之間的電位差，與零電位地之間的電位差，稱為接地部分的對(duì)地電壓，稱為接地部分的對(duì)地電壓，用用UE表示。表示。 實(shí)踐證明：實(shí)踐證明：在距接地體在距接地體20m以外的地方，散流電阻已趨以外的

23、地方，散流電阻已趨近于零，也即電位趨近于零。近于零，也即電位趨近于零。該電位等于零的地方稱為電該電位等于零的地方稱為電氣上的氣上的“地地”或或“大地大地”。 圖圖9-9 接地電流和對(duì)地電壓分布圖接地電流和對(duì)地電壓分布圖河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院252022-3-73. 接觸電壓和跨步電壓接觸電壓和跨步電壓接觸電壓：接觸電壓：當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，人體觸當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，人體觸及的電氣設(shè)備和大地上任意兩點(diǎn)之間的電位差，稱及的電氣設(shè)備和大地上任意兩點(diǎn)之間的電位差，稱為接觸電壓為接觸電壓Utou ?？绮诫妷海嚎绮诫妷海喝巳嗽诮拥毓收宵c(diǎn)附在接地故障點(diǎn)附近行走時(shí)，兩腳近

24、行走時(shí)，兩腳之間的電位差，之間的電位差，稱為跨步電壓稱為跨步電壓Ustep 。圖圖9-10 接觸電壓和跨步電壓接觸電壓和跨步電壓河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院262022-3-74. 接地電阻接地電阻流散電阻：流散電阻：接地體的對(duì)地電壓與通過接地體流入接地體的對(duì)地電壓與通過接地體流入地中的電流之比，稱為流散電阻。地中的電流之比，稱為流散電阻。接地電阻：接地電阻：電氣設(shè)備接地部分的對(duì)地電壓與接地電氣設(shè)備接地部分的對(duì)地電壓與接地電流之比，稱為接地裝置的接地電阻。電流之比，稱為接地裝置的接地電阻。工頻接地電阻：工頻接地電阻：工頻接地電流流經(jīng)接地裝置所呈工頻接地電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)

25、的接地電阻，稱為工頻接地電阻，用現(xiàn)的接地電阻，稱為工頻接地電阻，用RE表示；表示；沖擊接地電阻：沖擊接地電阻：雷電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的電雷電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的電阻，稱為沖擊接地電阻，用阻，稱為沖擊接地電阻，用Rsh表示。表示。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院272022-3-7二、接地的類型二、接地的類型p工作接地：工作接地：根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要，人為地將根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要，人為地將電力系統(tǒng)中性點(diǎn)或電氣設(shè)備的某一部分進(jìn)行接地。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)或電氣設(shè)備的某一部分進(jìn)行接地。p保護(hù)接地：保護(hù)接地：為保證人身安全、防止觸電事故，將為保證人身安全、防止觸電事故，將電氣設(shè)備的外

26、露可導(dǎo)電部分與地作良好的連接。電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與地作良好的連接。 TN系統(tǒng)：系統(tǒng)： TN系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)直接接地，并引系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)直接接地，并引出有中性線（出有中性線（N線）、保護(hù)線（線）、保護(hù)線（PE線）或保護(hù)中性線）或保護(hù)中性線（線（PEN線），電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與線），電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與PE線或線或PEN線相連。線相連。 TN-C系統(tǒng)：系統(tǒng)：N線與線與PE線合為一根線合為一根PEN線，所有設(shè)線，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接備的外露可導(dǎo)電部分均接PEN線（圖線（圖9-11a）。）。 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院282022-3-7 TN-S系統(tǒng)

27、：系統(tǒng)：N線與線與PE線線完全分開，所有設(shè)備的外完全分開，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接露可導(dǎo)電部分均接PE線線（圖（圖9-11b）。）。TN-C-S系統(tǒng)：系統(tǒng)：前面線路前面線路采用采用TN-C系統(tǒng)，后面線路系統(tǒng)，后面線路部分或全部采用部分或全部采用TN-S系統(tǒng)，系統(tǒng)，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分接分接PEN線或線或PE線（圖線（圖9-11c）。）。圖圖9-11 TN系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖a）TN-C系統(tǒng)系統(tǒng) b）TN-S系統(tǒng)系統(tǒng) c）TN-C-S系統(tǒng)系統(tǒng)河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院292022-3-7TT系統(tǒng)：系統(tǒng)：TT系統(tǒng)系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)直接接的電源中性點(diǎn)

28、直接接地，電氣設(shè)備的外露地，電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的PE線分別直接接地。線分別直接接地。IT系統(tǒng)：系統(tǒng)： IT系統(tǒng)的系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)不接地或電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地，電氣經(jīng)高阻抗接地，電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的分經(jīng)各自的PE線分別線分別直接接地。直接接地。 圖圖9-12 TT系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖圖圖9-13 IT系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院302022-3-7p重復(fù)接地：重復(fù)接地：在在TN系統(tǒng)中，為了避免系統(tǒng)中，為了避免PE線或線或PEN線斷開時(shí)系統(tǒng)失去保護(hù)作用，除在電源中性點(diǎn)必須線斷開時(shí)系統(tǒng)失去保

29、護(hù)作用，除在電源中性點(diǎn)必須采用工作接地外，采用工作接地外，PE線或線或PEN線還應(yīng)在下列地方重線還應(yīng)在下列地方重復(fù)接地：復(fù)接地： 在架空線路末端及沿線每隔在架空線路末端及沿線每隔1 km處；處；在電纜和架空線路引入車間或其它大型建筑物處。在電纜和架空線路引入車間或其它大型建筑物處。 重復(fù)接地的作用可用圖重復(fù)接地的作用可用圖9-14說明。說明。 采取重復(fù)接地后，當(dāng)發(fā)生采取重復(fù)接地后，當(dāng)發(fā)生PE線或線或PEN線斷線，設(shè)線斷線，設(shè)備外殼上的對(duì)地電壓為：備外殼上的對(duì)地電壓為： EEEEERRURIU2U仍有危險(xiǎn)！仍有危險(xiǎn)！河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院312022-3-7圖圖9-14

30、 重復(fù)接地的作用說明重復(fù)接地的作用說明a）無重復(fù)接地）無重復(fù)接地 b）有重復(fù)接地）有重復(fù)接地 為此，應(yīng)盡量避免為此，應(yīng)盡量避免PE線和線和PEN線的斷線事故，線的斷線事故，在在PE線和線和PEN線是一般不線是一般不允許裝設(shè)開關(guān)或熔斷器允許裝設(shè)開關(guān)或熔斷器。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院322022-3-7三、接地裝置的裝設(shè)三、接地裝置的裝設(shè)p自然接地體：自然接地體：與大地有可靠接觸的金屬導(dǎo)體，如與大地有可靠接觸的金屬導(dǎo)體，如埋入地下的金屬管道、建筑物的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋、行埋入地下的金屬管道、建筑物的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋、行車的鋼軌、電纜金屬外皮等都可作為自然接地體。車的鋼軌、電纜金屬外皮

31、等都可作為自然接地體。p人工接地體：人工接地體：采用鋼管、圓鋼、角鋼、扁鋼等鋼采用鋼管、圓鋼、角鋼、扁鋼等鋼材制成。材制成。 垂直埋設(shè)的接地體：用垂直埋設(shè)的接地體：用3850mm的鋼管或的鋼管或40 40 4mm50505mm的角鋼。的角鋼。水平埋設(shè)的接地體：用水平埋設(shè)的接地體：用16mm的圓管或的圓管或404mm的的扁鋼。扁鋼。接地線：用接地線：用204mm404mm的扁鋼。的扁鋼。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院332022-3-7p接地網(wǎng)的布置：接地網(wǎng)的布置：應(yīng)使接地裝置附近的電位分布盡應(yīng)使接地裝置附近的電位分布盡可能均勻，以降低接觸電壓和跨步電壓，保證人身可能均勻，以降

32、低接觸電壓和跨步電壓，保證人身安全。安全。 說明：說明：接地裝置由多根接地體組成，可成排布置，也可以環(huán)接地裝置由多根接地體組成，可成排布置，也可以環(huán)形布置。每根接地體長(zhǎng)形布置。每根接地體長(zhǎng)2.5m左右，接地體之間的距離約左右，接地體之間的距離約5m，將各接地體打入地中后，用圓鋼或扁鋼連成一體。將各接地體打入地中后，用圓鋼或扁鋼連成一體。四、接地電阻的計(jì)算四、接地電阻的計(jì)算u地電阻的最大允許值：見書中表地電阻的最大允許值：見書中表9-4。u自然接地體接地電阻的計(jì)算：可查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手自然接地體接地電阻的計(jì)算：可查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。冊(cè)。u人工接地體接地電阻的計(jì)算人工接地體接地電阻的計(jì)算河北科技大學(xué)電氣

33、信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院342022-3-7單根垂直接地體的接地電阻：?jiǎn)胃怪苯拥伢w的接地電阻： KRE)1(n根并聯(lián)垂直接地體的接地電阻：根并聯(lián)垂直接地體的接地電阻： nRREE)1(9 . 0若若RE為允許最大值，則垂直接地體的根數(shù)為允許最大值，則垂直接地體的根數(shù)n為為 ： EERRn)1(9 . 0式中，式中，為接地體的利用系數(shù)為接地體的利用系數(shù)。說明：說明：當(dāng)有當(dāng)有n根垂直接地體并聯(lián)時(shí)，考慮屏蔽效應(yīng)影響，引入利根垂直接地體并聯(lián)時(shí)，考慮屏蔽效應(yīng)影響，引入利用系數(shù)用系數(shù)；考慮水平接地體的作用，垂直接地體可減少；考慮水平接地體的作用，垂直接地體可減少10%。 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院

34、河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院352022-3-7五、降低土壤電阻率的措施五、降低土壤電阻率的措施采用外引式接地裝置：采用外引式接地裝置：將接地體引至附近的水井、將接地體引至附近的水井、泉眼、水溝、河邊、水庫邊、大樹下等土壤電阻率較泉眼、水溝、河邊、水庫邊、大樹下等土壤電阻率較低的地方，或者敷設(shè)水下接地網(wǎng)，以降低接地電阻。低的地方，或者敷設(shè)水下接地網(wǎng)，以降低接地電阻。深埋地極法：深埋地極法：如果地下較深處的土壤電阻率較低，如果地下較深處的土壤電阻率較低，可用深埋式接地體?？捎蒙盥袷浇拥伢w。換土法：換土法：用電阻率較低的土壤（如粘土、黑土等）用電阻率較低的土壤（如粘土、黑土等）替換原有電阻率較高的土壤

35、，置換范圍在接地體周圍替換原有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周圍0.5m以內(nèi)和接地體的以內(nèi)和接地體的1/3處。處?；瘜W(xué)處理法：化學(xué)處理法：在接地體周圍加入低電阻率的減阻劑在接地體周圍加入低電阻率的減阻劑來增加土壤的導(dǎo)電性，從而降低其接地電阻。來增加土壤的導(dǎo)電性，從而降低其接地電阻。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院362022-3-79.3 電氣安全電氣安全 一、電氣安全的有關(guān)概念一、電氣安全的有關(guān)概念n電流對(duì)人體的作用電流對(duì)人體的作用傷害程度與電流大小的關(guān)系：傷害程度與電流大小的關(guān)系：通過人體的電流愈通過人體的電流愈大，人體的生理反應(yīng)愈明顯，傷害愈嚴(yán)重。大，人體的生理反應(yīng)愈

36、明顯，傷害愈嚴(yán)重。感知電流：感知電流：指電流通過人體時(shí)可引起感覺的最小電指電流通過人體時(shí)可引起感覺的最小電流。感知電流值與時(shí)間因素?zé)o關(guān)。流。感知電流值與時(shí)間因素?zé)o關(guān)。擺脫電流：擺脫電流：指人在觸電后能夠自行擺脫帶電體的最指人在觸電后能夠自行擺脫帶電體的最大電流。擺脫電流值也與時(shí)間無關(guān)。大電流。擺脫電流值也與時(shí)間無關(guān)。室顫電流：室顫電流：指引起心室顫動(dòng)的最小電流。室顫電流指引起心室顫動(dòng)的最小電流。室顫電流與電流持續(xù)時(shí)間關(guān)系密切。與電流持續(xù)時(shí)間關(guān)系密切。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院372022-3-7 圖圖9-15是國(guó)際電工委員會(huì)（是國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）提出的人體觸）提出的

37、人體觸電時(shí)間和通過人體電流對(duì)人身肌體反應(yīng)的曲線。電時(shí)間和通過人體電流對(duì)人身肌體反應(yīng)的曲線。圖圖9-15 人體觸電時(shí)間和通過人體電流對(duì)人身肌體反應(yīng)的曲線人體觸電時(shí)間和通過人體電流對(duì)人身肌體反應(yīng)的曲線河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院382022-3-7傷害程度與電流持續(xù)時(shí)間的關(guān)系：傷害程度與電流持續(xù)時(shí)間的關(guān)系：通過人體電流通過人體電流的持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)，愈容易引起心室顫動(dòng)，危險(xiǎn)性就的持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)，愈容易引起心室顫動(dòng)，危險(xiǎn)性就愈大。愈大。 我國(guó)一般采用我國(guó)一般采用30mA（50Hz）作為安全電流值，）作為安全電流值，但其觸電時(shí)間不得超過但其觸電時(shí)間不得超過1s，因此這安全電流值也稱，因此

38、這安全電流值也稱為為30mAs。傷害程度與電流通經(jīng)的關(guān)系：傷害程度與電流通經(jīng)的關(guān)系： 電流通過心臟會(huì)引起心室顫動(dòng)，電流較大時(shí)會(huì)使電流通過心臟會(huì)引起心室顫動(dòng)，電流較大時(shí)會(huì)使心臟停止跳動(dòng)；心臟停止跳動(dòng)；電流通過中樞神經(jīng)，會(huì)引起中樞神經(jīng)嚴(yán)重失調(diào)而電流通過中樞神經(jīng)，會(huì)引起中樞神經(jīng)嚴(yán)重失調(diào)而導(dǎo)致死亡；導(dǎo)致死亡；河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院392022-3-7電流通過頭部會(huì)使人昏迷，電流較大時(shí)會(huì)對(duì)腦組電流通過頭部會(huì)使人昏迷，電流較大時(shí)會(huì)對(duì)腦組織產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p壞而導(dǎo)致死亡；織產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p壞而導(dǎo)致死亡；電流通過脊髓會(huì)使人癱瘓等。電流通過脊髓會(huì)使人癱瘓等。傷害程度與電流種類的關(guān)系：傷害程度與電流種

39、類的關(guān)系：直流電流、交流電直流電流、交流電流、高頻電流、靜電電荷以及特殊波形電流對(duì)人體流、高頻電流、靜電電荷以及特殊波形電流對(duì)人體都有傷害作用，通常以都有傷害作用，通常以5060Hz的工頻電流對(duì)人體的工頻電流對(duì)人體的危害最為嚴(yán)重。的危害最為嚴(yán)重。 n人體電阻：人體電阻包括體內(nèi)電阻和皮膚電阻。人體電阻：人體電阻包括體內(nèi)電阻和皮膚電阻。體內(nèi)電阻約體內(nèi)電阻約500，與接觸電壓有關(guān)。皮膚電阻較，與接觸電壓有關(guān)。皮膚電阻較大，集中在角質(zhì)層，正常時(shí)可達(dá)大，集中在角質(zhì)層，正常時(shí)可達(dá) 。 541010河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院402022-3-7皮膚的潮濕、多汗、有損傷等會(huì)降低人體電阻；

40、皮膚的潮濕、多汗、有損傷等會(huì)降低人體電阻；通過電流加大，通電時(shí)間加長(zhǎng)，會(huì)增加發(fā)熱出汗，通過電流加大，通電時(shí)間加長(zhǎng)，會(huì)增加發(fā)熱出汗，也會(huì)降低人體電阻；也會(huì)降低人體電阻；接觸電壓增高，會(huì)擊穿角質(zhì)層，也會(huì)降低人體電阻。接觸電壓增高，會(huì)擊穿角質(zhì)層，也會(huì)降低人體電阻。一般情況下，人體電阻可按一般情況下，人體電阻可按10002000考慮?？紤]。n安全電壓：是指不致使人直接致死或致殘的電壓。安全電壓：是指不致使人直接致死或致殘的電壓。它取決于人體允許的電流和人體電阻。它取決于人體允許的電流和人體電阻。 我國(guó)規(guī)定的安全電壓等級(jí)為：我國(guó)規(guī)定的安全電壓等級(jí)為：42V、36V、24V、12V和和6V。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院412022-3-7 在一般的正常環(huán)境條件下，通常稱交流在一般的正常環(huán)境條件下，通常稱交流50V電電壓為可允許持續(xù)接觸的壓為可允許持續(xù)接觸的“安全特低電壓安全特低電壓”。 凡手提照明燈、在危險(xiǎn)環(huán)境和特別危險(xiǎn)環(huán)境中使凡手提照明燈、在危險(xiǎn)環(huán)境和特別危險(xiǎn)環(huán)境中使用攜帶式電動(dòng)工具，如無特殊安全結(jié)構(gòu)或安全措施，用攜帶式電動(dòng)工具，如無特殊安