第8章(供配電工程)

1、制作制作 孫麗華孫麗華第八章第八章 防雷、接地與電氣安全防雷、接地與電氣安全供供 配配 電電 工工 程程 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院2第八章第八章 防雷、接地與電氣安全防雷、接地與電氣安全n8.3 電氣安全電氣安全n8.1 過電壓與防雷過電壓與防雷n8.2 電氣裝置的接地電氣裝置的接地 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院38.1 過電壓與防雷過電壓與防雷 1內部過電壓內部過電壓一、過電壓的形式一、過電壓的形式操作過電壓：操作過電壓：因開關操作、負荷劇變、系統(tǒng)故障等原因而因開關操作、負荷劇變、系統(tǒng)故障等原因而引起的過電壓。引起的

2、過電壓。諧振過電壓：諧振過電壓：因電感、電容等參數(shù)在特殊情況下發(fā)生諧振因電感、電容等參數(shù)在特殊情況下發(fā)生諧振而引起的過電壓。而引起的過電壓。2外部過電壓外部過電壓 外部過電壓又稱雷電過電壓或大氣過電壓，它是由于外部過電壓又稱雷電過電壓或大氣過電壓，它是由于電力系統(tǒng)的導線或電氣設備受到直接雷擊或雷電感應而引電力系統(tǒng)的導線或電氣設備受到直接雷擊或雷電感應而引起的過電壓。起的過電壓。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院4二、雷電的基本知識二、雷電的基本知識v主放電階段：主放電階段：電流很大，高達幾電流很大，高達幾百千安，但持續(xù)時間極短，一般只百千安，但持續(xù)時間極短，一般

3、只有有 50100s。v余輝放電階段：余輝放電階段：電流較小，約幾電流較小，約幾百安，持續(xù)時間約為百安，持續(xù)時間約為0.030.15s。1. 雷電現(xiàn)象：雷云放電的過程稱為雷電現(xiàn)象。雷電現(xiàn)象：雷云放電的過程稱為雷電現(xiàn)象。雷云雷云雷電先導雷電先導迎雷先導迎雷先導主放電階段主放電階段 余輝階段余輝階段 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院52. 雷電流的特性雷電流的特性n雷電流波形（圖雷電流波形（圖8-1）波頭：波頭：指雷電流從零上升到最大幅值這一部分，一般只有指雷電流從零上升到最大幅值這一部分，一般只有14s；波尾：波尾：指雷電流從最大幅值指雷電流從最大幅值開始，下降到

4、二分之一幅值所開始，下降到二分之一幅值所經(jīng)歷的時間，約數(shù)十微妙。經(jīng)歷的時間，約數(shù)十微妙。n雷電流的陡度：指雷電流在雷電流的陡度：指雷電流在波頭部分上升的速度，即波頭部分上升的速度，即 tidd圖圖8-1 雷電流波形圖雷電流波形圖 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院63. 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備、線路、建筑物等物體。雷電直接擊中電氣設備、線路、建筑物等物體。感應雷：感應雷：由雷電對線路、設備或其他物體的靜電感應或電由雷電對線路、設備或其他物體的靜電感應或電磁感應而引起的過電壓。磁感應而引起的過電壓。感應雷的形成

5、過程如圖感應雷的形成過程如圖8-2所示。所示。雷電波侵入：雷電波侵入：架空架空線路遭到直接雷擊或線路遭到直接雷擊或感應雷而產(chǎn)生的高電感應雷而產(chǎn)生的高電位雷電波，沿架空線位雷電波，沿架空線侵入變電所或其他建侵入變電所或其他建筑物而造成危險。筑物而造成危險。圖圖8-2 架空線路上的感應過電壓架空線路上的感應過電壓 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院74雷電活動強度及直擊雷的規(guī)律雷電活動強度及直擊雷的規(guī)律n雷暴日：一天中只要出現(xiàn)過雷電活動（包括看到雷閃和聽雷暴日：一天中只要出現(xiàn)過雷電活動（包括看到雷閃和聽到雷聲），就算一個雷暴日。到雷聲），就算一個雷暴日。年平均雷暴日不

6、足年平均雷暴日不足15日的地區(qū)為少雷區(qū)；日的地區(qū)為少雷區(qū)；年平均雷暴日超過年平均雷暴日超過40日的地區(qū)為多雷區(qū)；日的地區(qū)為多雷區(qū)；年平均雷暴日超過年平均雷暴日超過90日的地區(qū)為雷電活動特別強烈地區(qū)。日的地區(qū)為雷電活動特別強烈地區(qū)。 我國各地區(qū)的雷暴日數(shù)如表我國各地區(qū)的雷暴日數(shù)如表8-1所示。所示。表表8-1 我國各地區(qū)的年平均雷暴日我國各地區(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以下以下長江以南北緯長江以南北緯23線以北線以北4080左右左右東北地區(qū)東北地區(qū)30左右左右長江以南北緯長江以南北緯23線以南線以南80以上以上華北和中部地區(qū)

7、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 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院8n雷電活動的規(guī)律雷電活動的規(guī)律 熱而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)雷暴多，且山區(qū)大于熱而潮濕的地區(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。平原，平原大于沙漠，陸地大于湖海。雷擊區(qū)的形成與地質結構（即土壤電阻率）、地面上的雷擊區(qū)的形成與地質結構（即土壤電阻率）、地面上的設施情況及地理條件等因素有關。設施情況及地理條件等因素有關。土壤電阻率小的地方易遭受雷擊；土壤電阻率小的地方易遭受雷擊；在不同電阻率的土壤交界處易遭受雷擊；在

8、不同電阻率的土壤交界處易遭受雷擊；山的東坡、南坡較山的北坡、西坡易遭受雷擊；山的東坡、南坡較山的北坡、西坡易遭受雷擊；山岳地區(qū)易遭受雷擊。山岳地區(qū)易遭受雷擊。建筑物的雷擊部位與建筑物的高度、長度及屋頂坡度等建筑物的雷擊部位與建筑物的高度、長度及屋頂坡度等因素有關。因素有關。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院95雷電的危害雷電的危害雷電流的熱效應可燒斷導線和燒毀電力設備；雷電流的熱效應可燒斷導線和燒毀電力設備；雷電流的機械效應產(chǎn)生的電動力可摧毀設備、桿塔和建雷電流的機械效應產(chǎn)生的電動力可摧毀設備、桿塔和建筑，傷害人畜；筑，傷害人畜；雷電流的電磁效應可產(chǎn)生過電壓，擊

9、穿電氣設備絕緣，雷電流的電磁效應可產(chǎn)生過電壓，擊穿電氣設備絕緣，甚至引起火災爆炸，造成人身傷亡；甚至引起火災爆炸，造成人身傷亡；雷電的閃絡放電可燒壞絕緣子，使斷路器跳閘或引起火雷電的閃絡放電可燒壞絕緣子，使斷路器跳閘或引起火災，造成大面積停電。災，造成大面積停電。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院10三、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組成。防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。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體，常用的是接受雷電流的金屬導體，常用的有避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)（帶）三種類型。有避雷針

10、、避雷線和避雷網(wǎng)（帶）三種類型。u引下線：引下線：應保證雷電流通過時不致熔化，一般用直徑不小應保證雷電流通過時不致熔化，一般用直徑不小于于10mm的圓鋼或截面不小于的圓鋼或截面不小于80mm2的扁鋼制成。的扁鋼制成。u接地裝置：接地裝置：埋在地下的接地導線和接地體的總稱。埋在地下的接地導線和接地體的總稱。1. 避雷針避雷針 避雷針避雷針通常采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。通常采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。 針長針長1m以下時，圓鋼直徑不小于以下時，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；針長針長12m時，圓鋼直徑不小于時，圓鋼直徑不小于16mm，鋼管直徑不小于，鋼

11、管直徑不小于25mm。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院11p當避雷針高度當避雷針高度hhr時：時：n單支避雷針的保護范圍（單支避雷針的保護范圍（圖圖8-3） 避雷針的保護范圍，以它能夠防護直擊雷的保護空間避雷針的保護范圍，以它能夠防護直擊雷的保護空間來表示，可按來表示，可按“滾球法滾球法”來確定。來確定。 所謂所謂“滾球法滾球法”，就是選擇一個半徑為，就是選擇一個半徑為hr（滾球半徑滾球半徑）的球體，沿需要防護直擊雷的部位滾動。如果球體只接觸的球體，沿需要防護直擊雷的部位滾動。如果球體只接觸到避雷針（線）與地面，而不觸及需要保護的部位，則該到避雷針（線）與地面

12、，而不觸及需要保護的部位，則該部位就在避雷針（線）的保護范圍之內。部位就在避雷針（線）的保護范圍之內。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。以避雷針的針尖為圓心、以避雷針的針尖為圓心、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。兩點。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院12)2()2(xrxrxhhhhhhr避雷針在地面上的保護避雷針在地面上的保護半徑為：半徑為：)2(0hhhrr圖圖8-3 單支避雷針的保護范圍單支避雷針的保護范圍與地面相切。從該弧線起與地面相切。從該弧線起到地面為止的整個錐形空到地面為

13、止的整個錐形空間，就是避雷針的保護范間，就是避雷針的保護范圍。圍。以以A、B為圓心、為圓心、hr 為半徑作弧線，該弧線與針尖相交并為半徑作弧線，該弧線與針尖相交并避雷針在避雷針在hx 高度的水平高度的水平面上的保護半徑為：面上的保護半徑為： 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院13p當避雷針高度當避雷針高度h hr時：時： 在避雷針上取高度為在避雷針上取高度為hr的一點代替避雷針的針尖作為圓的一點代替避雷針的針尖作為圓心，其余的作法與心，其余的作法與hhr 時相同。時相同。 建筑物的防雷級別是根據(jù)其重要性、使用性質以及發(fā)建筑物的防雷級別是根據(jù)其重要性、使用性質以及發(fā)

14、生雷擊事故的可能性和造成后果來劃分的，共分為三級：生雷擊事故的可能性和造成后果來劃分的，共分為三級：一級防雷建筑物：一級防雷建筑物：指具有特別重要用途的建筑物，如國指具有特別重要用途的建筑物，如國家級會堂、辦公建筑、檔案館、大型博展建筑、大型鐵路家級會堂、辦公建筑、檔案館、大型博展建筑、大型鐵路客運站、國際型航空港、國賓館、國際港口客運站；國家客運站、國際型航空港、國賓館、國際港口客運站；國家級重點文物保護建筑物以及高度超過級重點文物保護建筑物以及高度超過100m的建筑物等。的建筑物等。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院14二級防雷建筑物二級防雷建筑物，是指重要

15、的或人員密集的大型建筑物，是指重要的或人員密集的大型建筑物，如省部級辦公樓、會堂、博展、體育、交通、通訊、廣播如省部級辦公樓、會堂、博展、體育、交通、通訊、廣播等建筑物；省級重點文物保護建筑物；高度超過等建筑物；省級重點文物保護建筑物；高度超過50m的建筑的建筑物以及大型計算中心和裝有重要電子設備的建筑物。物以及大型計算中心和裝有重要電子設備的建筑物。三級防雷建筑物三級防雷建筑物，是指預計年雷擊次數(shù)大于或等于，是指預計年雷擊次數(shù)大于或等于0.05，或經(jīng)過調查確認需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于或經(jīng)過調查確認需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑群邊緣高度超過建筑群邊緣高度超過20m的建筑

16、物；高度為的建筑物；高度為15m及以上的煙及以上的煙囪、水塔等孤立建筑物等。囪、水塔等孤立建筑物等。例例8-1: 某廠一座高某廠一座高30m的水塔旁邊，建有一鍋爐房（的水塔旁邊，建有一鍋爐房（圖圖8-4），水塔上面安裝一支），水塔上面安裝一支2m高的避雷針，試問該避雷針能高的避雷針，試問該避雷針能否保護這一鍋爐房？否保護這一鍋爐房？ 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院15n雙支等高避雷針的保護范圍（雙支等高避雷針的保護范圍（圖圖8-5） 在在hhr的情況下，當?shù)那闆r下，當D 時，各按單支避雷針時，各按單支避雷針的方法確定；當?shù)姆椒ù_定；當D 時，按下述方法確定：時

17、，按下述方法確定：)2(2hhhr)2(2hhhr圖圖8-4 例例8-1避雷針的保護范圍避雷針的保護范圍解：解： m,32m2m30hm8xhm13.23) 8602(8)32602(32xrm13.23m68.185)810(22rm60rh查表查表8-2得得 因此，因此，避雷針的保護半徑為避雷針的保護半徑為： 8m高度上最遠一角距離避雷針的水平高度上最遠一角距離避雷針的水平距離為：距離為： 能保護。能保護。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院16ABCD外的保護范圍，按單支避雷針所規(guī)定的方法確定。外的保護范圍，按單支避雷針所規(guī)定的方法確定。C、D點位于兩針間的

18、垂直平分線上。在地面每側的最小點位于兩針間的垂直平分線上。在地面每側的最小保護寬度應按下式計算：保護寬度應按下式計算：DOCOb0在在AOB軸線上，軸線上，A、B間的保護范圍上邊線按間的保護范圍上邊線按下式確定：下式確定：2222)(XDhhhhrrx22)2(Dhhhr圖圖8-5 雙支等高避雷針的保護范圍雙支等高避雷針的保護范圍 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院17兩針間兩針間ABCD內的保護范圍，內的保護范圍，ACO、BCO、ADO、BDO各部分是類同的。各部分是類同的。 以以ACO部分的保護范圍為例，按以下方法確定：部分的保護范圍為例，按以下方法確定： 在

19、在hx和和C點所處的垂直平面上，以點所處的垂直平面上，以hx作為假想避雷針，按作為假想避雷針，按單支避雷針所規(guī)定的方法確定（單支避雷針所規(guī)定的方法確定（見剖面見剖面）。）。2. 避雷線避雷線 避雷線一般采用截面不小于避雷線一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線。的鍍鋅鋼絞線。 單根避雷線的保護范圍，當避雷線高度單根避雷線的保護范圍，當避雷線高度h2hr時，無保護時，無保護范圍。當避雷線高度范圍。當避雷線高度h2hr時，按下列方法確定（時，按下列方法確定（圖圖8-6）：）： 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院18在距地面在距地面 hr處作一平行于地面的平行線。處作

20、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，交于平行線的為半徑作弧線，交于平行線的A、B兩點。兩點。圖圖8-6 單根避雷線的保護范圍單根避雷線的保護范圍a）當）當2hrhhr時時 b）當）當h2hr時時 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院19以以A、B為圓心、為圓心、hr為半徑作弧線，該兩弧線相交或相切，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雷線的并與地面相切。從該弧線起到地面止為避雷線的保護范圍保護范圍。當當2hr hhr 時，保護范圍最高點的高度時，保護范圍最高點的高度h0按下式計算：按下式計算：

21、 hhhr 20避雷線在避雷線在hx高度的水平面上的高度的水平面上的保護寬度保護寬度bx按下式計算：按下式計算：)2()2(xrxrxhhhhhhb3. 避雷帶和避雷網(wǎng)避雷帶和避雷網(wǎng) 避雷帶和避雷網(wǎng)主要用于保護高層建筑免遭雷擊，通常避雷帶和避雷網(wǎng)主要用于保護高層建筑免遭雷擊，通常采用圓鋼或扁鋼焊接而成，并沿房屋邊緣或屋頂敷設。采用圓鋼或扁鋼焊接而成，并沿房屋邊緣或屋頂敷設。 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，厚度不小于，厚度不小于4 mm。當。當煙囪上采用避雷環(huán)時，圓鋼直徑不小于煙囪上采用避雷環(huán)時，圓鋼直徑不小于12 mm，扁鋼截面不小

22、于，扁鋼截面不小于100mm2，厚度，厚度不小于不小于4 mm。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院20四、供配電系統(tǒng)的防雷措施四、供配電系統(tǒng)的防雷措施1. 架空線路的防雷措施架空線路的防雷措施架設避雷線；架設避雷線；提高線路本身的絕緣水平；提高線路本身的絕緣水平； 利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線；利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線； 裝設自動重合閘；裝設自動重合閘； 加強對絕緣薄弱點的保護。加強對絕緣薄弱點的保護。 2. 變配電所的防雷措施變配電所的防雷措施u直擊雷的防護措施直擊雷的防護措施 變電所應按一級防雷建筑物的標準進行防雷設計。變電所應按一級防雷建筑

23、物的標準進行防雷設計。變電所內的設備和建筑物通常采用獨立避雷針或避雷線進變電所內的設備和建筑物通常采用獨立避雷針或避雷線進行直擊雷防護行直擊雷防護 。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院21u“反擊反擊”現(xiàn)象：當避雷針（線）與附近設施之間的絕緣現(xiàn)象：當避雷針（線）與附近設施之間的絕緣距離不夠時，兩者之間會發(fā)生強烈的放電現(xiàn)象，這種情況距離不夠時，兩者之間會發(fā)生強烈的放電現(xiàn)象，這種情況稱為稱為“反擊反擊”。 為了防止反擊事故的發(fā)生，避雷針（線）與附近其他為了防止反擊事故的發(fā)生，避雷針（線）與附近其他金屬導體之間必須保持足夠的安全距離。金屬導體之間必須保持足夠的安全距離

24、。獨立避雷針（線）及其引下線與其他獨立避雷針（線）及其引下線與其他金屬物體在空氣中的安全距離應滿足：金屬物體在空氣中的安全距離應滿足： xshhR1 . 03 . 0safS 式中，式中，Rsh為獨立避雷針（線）的沖擊接為獨立避雷針（線）的沖擊接地電阻地電阻；hx為被保護物的高度。為被保護物的高度。Ssaf一般不應小于一般不應小于5m。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院22獨立避雷針（線）的接地體與變電所接地網(wǎng)間的獨立避雷針（線）的接地體與變電所接地網(wǎng)間的最小地最小地中距離中距離應滿足：應滿足：ESshR3 . 0 SE一般不應小于一般不應小于3m 。2雷電侵入

25、波的防護措施雷電侵入波的防護措施 變電所對于雷電侵入波的過電壓保護是利用閥型避雷器變電所對于雷電侵入波的過電壓保護是利用閥型避雷器以及與閥型避雷器相配合的進線段保護。以及與閥型避雷器相配合的進線段保護。 u35110 kV變電所的防雷保護方案（變電所的防雷保護方案（圖圖8-7）u對于容量較小的對于容量較小的35kV變電所，可根據(jù)其重要性和雷電活變電所，可根據(jù)其重要性和雷電活動情況，酌情簡化進線保護措施；對于有電纜進線段的架動情況，酌情簡化進線保護措施；對于有電纜進線段的架空線路，避雷器應裝設在電纜頭附近，其接地端應和電纜空線路，避雷器應裝設在電纜頭附近，其接地端應和電纜金屬外皮相連。金屬外皮相

26、連。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院23在變電所在變電所12km進進線段架設避雷線，既線段架設避雷線，既可防護直擊雷，還可可防護直擊雷，還可以使感應雷過電壓產(chǎn)以使感應雷過電壓產(chǎn)生在生在12km以外。以外。為了降低雷電侵入波的幅為了降低雷電侵入波的幅值，在該線路進線段的首值，在該線路進線段的首端應裝設一組管型避雷器端應裝設一組管型避雷器FA1，且其工頻接地電阻，且其工頻接地電阻不宜超過不宜超過10。 在靠近隔離開關或斷路器在靠近隔離開關或斷路器QF2處裝設一組管型避雷器處裝設一組管型避雷器FA2，以防止線路上的雷電，以防止線路上的雷電波侵入到隔離開關或斷路器波侵

27、入到隔離開關或斷路器開路處時，由于反射而形成開路處時，由于反射而形成兩倍侵入波幅值的電壓，損兩倍侵入波幅值的電壓，損壞隔離開關或斷路器。壞隔離開關或斷路器。母線上裝設閥型避雷母線上裝設閥型避雷器器FA3，主要用于保護，主要用于保護變壓器、電壓互感器變壓器、電壓互感器等所有高壓電氣設備。等所有高壓電氣設備。圖圖8-7 35110 kV變電所的進線保護方案變電所的進線保護方案 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院248.2 電氣裝置的接地電氣裝置的接地一、接地的有關概念一、接地的有關概念1接地裝置接地裝置接地：接地：電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接。電氣設備的

28、某部分與大地之間做良好的電氣連接。接地體：接地體：直接與大地接觸的金屬導體。直接與大地接觸的金屬導體。接地線：接地線：連接接地體與電氣設備接地部分的金屬導體。連接接地體與電氣設備接地部分的金屬導體。接地裝置：接地裝置：接地體與接地線接地體與接地線的總和，稱為接地裝置。的總和，稱為接地裝置。接地網(wǎng)：接地網(wǎng)：由若干個接地體在由若干個接地體在大地中相互用接地線連接起大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網(wǎng)，來的一個整體，稱為接地網(wǎng)，如圖如圖8-8所示。所示。圖圖8-8 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電氣設備電氣設備 2022-4-6河北科技

29、大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院252地和對地電壓地和對地電壓 當電氣設備發(fā)生接地故障時，當電氣設備發(fā)生接地故障時，接地電流接地電流IE通過接地體向大地作半通過接地體向大地作半球形散開，如圖球形散開，如圖8-9所示。所示。 電氣設備的接地部分與零電位電氣設備的接地部分與零電位地之間的電位差，稱為接地部分的地之間的電位差，稱為接地部分的對地電壓，用對地電壓，用UE表示。表示。 實踐證明：實踐證明：在距接地體在距接地體20m以外的以外的地方，散流電阻已趨近于零，也即地方，散流電阻已趨近于零，也即電位趨近于零。該電位等于零的地電位趨近于零。該電位等于零的地方稱為電氣上的方稱為電氣上的“地地”

30、或或“大地大地”。 圖圖8-9 接地電流和對地電壓分布圖接地電流和對地電壓分布圖 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院263. 接觸電壓和跨步電壓（圖接觸電壓和跨步電壓（圖8-10）接觸電壓：接觸電壓：當電氣設備發(fā)生接地故障時，人體觸及的電氣當電氣設備發(fā)生接地故障時，人體觸及的電氣設備和大地上任意兩點之間的電位差，稱為接觸電壓設備和大地上任意兩點之間的電位差，稱為接觸電壓Utou ?？绮诫妷海嚎绮诫妷海喝嗽谌嗽诮拥毓收宵c附近行接地故障點附近行走時，兩腳之間的走時，兩腳之間的電位差，稱為跨步電位差，稱為跨步電壓電壓Ustep 。圖圖8-10 接觸電壓和跨步電壓接觸電壓

31、和跨步電壓 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院274. 接地電阻接地電阻流散電阻：流散電阻：接地體的對地電壓與通過接地體流入地中的接地體的對地電壓與通過接地體流入地中的電流之比，稱為流散電阻。電流之比，稱為流散電阻。接地電阻：接地電阻：電氣設備接地部分的對地電壓與接地電流之電氣設備接地部分的對地電壓與接地電流之比，稱為接地裝置的接地電阻。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)接地裝置所呈現(xiàn)的接工頻接地電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻，稱為工頻接地電阻，用地電阻，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

32、流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的電阻，稱雷電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的電阻，稱為沖擊接地電阻，用為沖擊接地電阻，用Rsh表示。表示。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院28二、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)運行的需要，人為地將電力系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)運行的需要，人為地將電力系統(tǒng)中性點或電氣設備的某一部分進行接地。中性點或電氣設備的某一部分進行接地。p保護接地：保護接地：為保證人身安全、防止觸電事故，將電氣設備為保證人身安全、防止觸電事故，將電氣設備的外露可導電部分與地作良好的連接。的外露可導電部分與地作良好的連接。 TN系統(tǒng)：系統(tǒng)： TN系統(tǒng)的電源中性點直

33、接接地，并引出有中性系統(tǒng)的電源中性點直接接地，并引出有中性線（線（N線）、保護線（線）、保護線（PE線）或保護中性線（線）或保護中性線（PEN線），電線），電氣設備的外露可導電部分與氣設備的外露可導電部分與PE線或線或PEN線相連。線相連。 TN-C系統(tǒng)：系統(tǒng)：系統(tǒng)中系統(tǒng)中N線與線與PE線合為一根線合為一根PEN線，所有設備線，所有設備的外露可導電部分均接的外露可導電部分均接PEN線，如圖線，如圖8-11a所示。所示。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院29 TN-S系統(tǒng)：系統(tǒng)：系統(tǒng)中的系統(tǒng)中的N線與線與PE線完全分開，所有設備的外線完全分開，所有設備的外露可導電

34、部分均接露可導電部分均接PE線，如圖線，如圖8-11b所示。所示。TN-C-S系統(tǒng)：系統(tǒng)：系統(tǒng)中前面線系統(tǒng)中前面線路采用路采用TN-C系統(tǒng)，而后面線路系統(tǒng)，而后面線路部分或全部采用部分或全部采用TN-S系統(tǒng)，所系統(tǒng)，所有設備的外露可導電部分接有設備的外露可導電部分接PEN線或線或PE線，如圖線，如圖8-11c所示。所示。圖圖8-11 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) 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院30TT系統(tǒng)：系統(tǒng)：TT系統(tǒng)的電源電源中性點直接接地，系統(tǒng)中電氣系統(tǒng)的電源電源中性點直接接地，系統(tǒng)中電氣設

35、備的外露可導電部分均經(jīng)各自的設備的外露可導電部分均經(jīng)各自的PE線分別直接接地，如圖線分別直接接地，如圖8-12所示。所示。IT系統(tǒng)：系統(tǒng)： IT系統(tǒng)的電源系統(tǒng)的中性點不接地或經(jīng)高阻抗系統(tǒng)的電源系統(tǒng)的中性點不接地或經(jīng)高阻抗（約（約1000）接地，系統(tǒng)中電氣設備的外露可導電部分均經(jīng)各）接地，系統(tǒng)中電氣設備的外露可導電部分均經(jīng)各自的自的PE線分別直接接地，如圖線分別直接接地，如圖8-13所示。所示。 圖圖8-12 TT系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖圖圖8-13 IT系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院31p重復接地：重復接地：在在TN系統(tǒng)中，為了避免系統(tǒng)中，為

36、了避免PE線或線或PEN線斷開時線斷開時系統(tǒng)失去保護作用，除在電源中性點必須采用工作接地外，系統(tǒng)失去保護作用，除在電源中性點必須采用工作接地外，PE線或線或PEN線還應在下列地方重復接地：線還應在下列地方重復接地： 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。 重復接地的作用可用重復接地的作用可用圖圖8-14說明。說明。 若沒有采取重復接地，當發(fā)生若沒有采取重復接地，當發(fā)生PE線或線或PEN線斷線，且在線斷線，且在斷線的后面又有設備發(fā)生一相碰殼時，接在斷線后面的所有斷線的后面又有設備發(fā)生

37、一相碰殼時，接在斷線后面的所有設備外殼上都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對地電壓，這是很危險設備外殼上都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對地電壓，這是很危險的。采取重復接地后，發(fā)生同樣故障時，設備外殼的對地電的。采取重復接地后，發(fā)生同樣故障時，設備外殼的對地電壓降低了，危險程度也大大降低了。壓降低了，危險程度也大大降低了。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院32 因此應盡量避免因此應盡量避免PE線和線和PEN線的斷線事故，在線的斷線事故，在PE線和線和PEN線是一般不線是一般不允許裝設開關或熔斷器允許裝設開關或熔斷器。EERR2UUEERER 2UEU 若若 ，則，則 。實際上，由于。

38、實際上，由于 ，所，所以以 ，對人還是有危險的。，對人還是有危險的。 圖圖8-14 重復接地的作用說明重復接地的作用說明a）無重復接地）無重復接地 b）有重復接地）有重復接地 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院33三、接地裝置的裝設三、接地裝置的裝設p自然接地體：自然接地體：凡是與大地有可靠接觸的金屬導體，如埋入凡是與大地有可靠接觸的金屬導體，如埋入地下的金屬管道、建筑物的鋼結構和鋼筋、行車的鋼軌、電地下的金屬管道、建筑物的鋼結構和鋼筋、行車的鋼軌、電纜金屬外皮等都可作為自然接地體。纜金屬外皮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

39、鋼等鋼材制成。采用鋼管、圓鋼、角鋼、扁鋼等鋼材制成。 垂直埋設的接地體：用垂直埋設的接地體：用3850mm的鋼管或的鋼管或40 40 4mm50505mm的角鋼。的角鋼。水平埋設的接地體：用水平埋設的接地體：用16mm的圓管或的圓管或404mm的扁鋼。的扁鋼。接地線：用接地線：用204mm404mm的扁鋼。的扁鋼。說明：說明：接地裝置由多根接地體組成，這些接地體可成排布置，也可接地裝置由多根接地體組成，這些接地體可成排布置，也可以環(huán)形布置。每根接地體長以環(huán)形布置。每根接地體長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，將各接地體打入地中后，用圓鋼或扁鋼連成一體。各接地體打

40、入地中后，用圓鋼或扁鋼連成一體。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院34p接地網(wǎng)的布置：接地網(wǎng)的布置：應使接地裝置附近的電位分布盡可能均勻，應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，保證人身安全。以降低接觸電壓和跨步電壓，保證人身安全。 電力系統(tǒng)不同接地裝置的接地電阻允許值電力系統(tǒng)不同接地裝置的接地電阻允許值見書中表見書中表8-3。四、接地電阻的計算四、接地電阻的計算1工頻接地電阻的計算工頻接地電阻的計算u自然接地體接地電阻的計算：可查閱有關設計手冊。自然接地體接地電阻的計算：可查閱有關設計手冊。u人工接地體接地電阻的計算人工接地體接地電阻的

41、計算單根垂直接地體的接地電阻：單根垂直接地體的接地電阻： 3 . 0)1(ERn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當有當有n根垂直接地體并聯(lián)時，根垂直接地體并聯(lián)時，考慮屏蔽效應影響，引入考慮屏蔽效應影響，引入利用系數(shù)利用系數(shù)；考慮水平接地考慮水平接地體的作用，垂直接地體可體的作用，垂直接地體可減少減少10%。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院35EERRn)1(9 . 02接地裝置的設計計算接地裝置的設計計算按設計規(guī)范要求確定所設計變電所的接地電阻允許值按設計規(guī)范要求確定所設計變電所的接地電阻允許值（查表（查表8

42、-3）；）；實測或估算可以利用的自然接地體的接地電阻實測或估算可以利用的自然接地體的接地電阻RE(nat)；計算需要裝設的人工接地體的接地電阻計算需要裝設的人工接地體的接地電阻RE(man)； EnatEEnatEmanERRRRR)()()(根據(jù)設計經(jīng)驗，初步擬訂接地體埋設方案，并試選接地根據(jù)設計經(jīng)驗，初步擬訂接地體埋設方案，并試選接地體和連接導線尺寸體和連接導線尺寸;計算單根接地體的接地電阻計算單根接地體的接地電阻RE(1); 按下式計算接地體的數(shù)量按下式計算接地體的數(shù)量n: 例例8-2 (P195) 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院363. 降低土壤電阻率

43、的措施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、泉眼、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低的地方，水溝、河邊、水庫邊、大樹下等土壤電阻率較低的地方，或者敷設水下接地網(wǎng)，以降低接地電阻?；蛘叻笤O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，可用深如果地下較深處的土壤電阻率較低，可用深埋式接地體。埋式接地體。換土法：換土法：用電阻率較低的土壤（如粘土、黑土等）替換原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，置換范圍在接地體周圍有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周

44、圍0.5m以內和以內和接地體的接地體的1/3處。處?；瘜W處理法：化學處理法：在接地體周圍加入低電阻率的減阻劑來增加在接地體周圍加入低電阻率的減阻劑來增加土壤的導電性，從而降低其接地電阻。土壤的導電性，從而降低其接地電阻。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院37五、低壓配電系統(tǒng)的等電位聯(lián)結五、低壓配電系統(tǒng)的等電位聯(lián)結u等電位聯(lián)結：是使建筑物電氣裝置的各外露可導電部分與等電位聯(lián)結：是使建筑物電氣裝置的各外露可導電部分與電氣裝置外的其他金屬可導電部分電位基本相等的一種電氣電氣裝置外的其他金屬可導電部分電位基本相等的一種電氣連接。連接。u采取等電位聯(lián)結后，可以降低接觸電壓

45、，保障人身安全。采取等電位聯(lián)結后，可以降低接觸電壓，保障人身安全。 總等電位聯(lián)結（總等電位聯(lián)結（MEB）：在建筑物進線處，將）：在建筑物進線處，將PE線或線或PEN線與電氣裝置接地干線、建筑物內的各種金屬管道以線與電氣裝置接地干線、建筑物內的各種金屬管道以及建筑物的金屬構件等，都接向總等電位連接端子板，使及建筑物的金屬構件等，都接向總等電位連接端子板，使他們都具有基本相等的電位。他們都具有基本相等的電位。局部等電位聯(lián)結（局部等電位聯(lián)結（LEB）：又稱輔助等電位聯(lián)結，是在）：又稱輔助等電位聯(lián)結，是在遠離總等電位聯(lián)結處、非常潮濕、有腐蝕性物質、觸電危遠離總等電位聯(lián)結處、非常潮濕、有腐蝕性物質、觸電

46、危險性大的局部范圍內進行的等電位聯(lián)結，以作為總等電位險性大的局部范圍內進行的等電位聯(lián)結，以作為總等電位聯(lián)結的一種補充。聯(lián)結的一種補充。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院38圖圖8-15 總等電位聯(lián)結（總等電位聯(lián)結（MEB）和局部等電位聯(lián)結（）和局部等電位聯(lián)結（LEB） 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院39等電位聯(lián)結導線的選擇等電位聯(lián)結導線的選擇總等電位聯(lián)結主母線的截面，不應小于裝置中最大總等電位聯(lián)結主母線的截面，不應小于裝置中最大PE線線截面的一半，且不得小于截面的一半，且不得小于6 mm2。如果采用銅導線，其截面。如果采用銅導線

47、，其截面可不超過可不超過25 mm2。連接兩個外露可導電部分的局部等電位線，其截面不應連接兩個外露可導電部分的局部等電位線，其截面不應小于接至該兩個外露可導電部分的較小小于接至該兩個外露可導電部分的較小PE線的截面。線的截面。連接裝置外露可導電部分與裝置外可導電部分的局部等連接裝置外露可導電部分與裝置外可導電部分的局部等電位聯(lián)結線，其截面不應小于相應電位聯(lián)結線，其截面不應小于相應PE線截面的一半。線截面的一半。PE線、線、PEN線和等電位聯(lián)結線以及引至接地裝置的接地線和等電位聯(lián)結線以及引至接地裝置的接地干線等，在安裝竣工后，均應檢測其接地是否良好，絕不干線等，在安裝竣工后，均應檢測其接地是否良

48、好，絕不允許有接觸不良現(xiàn)象。允許有接觸不良現(xiàn)象。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院40六、漏電保護器的基本結構和原理六、漏電保護器的基本結構和原理圖圖8-16 漏電保護器工作原理示意圖漏電保護器工作原理示意圖正常情況下，通過正常情況下，通過TAN一次一次側的三相電流相量和等于零，側的三相電流相量和等于零，TAN的鐵心中沒有磁通，其的鐵心中沒有磁通，其二次側沒有電流輸出。當被二次側沒有電流輸出。當被保護電路發(fā)生漏電或有人觸保護電路發(fā)生漏電或有人觸電時，由于漏電電流的存在，電時，由于漏電電流的存在，通過通過TAN一次側的三相電流一次側的三相電流相量不等于零，相量不等

49、于零，TAN中產(chǎn)生中產(chǎn)生零序磁通，其二次側有電流零序磁通，其二次側有電流輸出，經(jīng)放大器放大后，驅輸出，經(jīng)放大器放大后，驅動低壓斷路器動低壓斷路器QF的脫扣線圈的脫扣線圈YR，使斷路器，使斷路器QF自動跳閘。自動跳閘。 圖圖8-16是電流動作型漏電斷路器的工作原理示意圖。是電流動作型漏電斷路器的工作原理示意圖。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院418.3 電氣安全電氣安全 一、電氣安全的有關概念一、電氣安全的有關概念n電流對人體的作用電流對人體的作用傷害程度與電流大小的關系：傷害程度與電流大小的關系：通過人體的電流愈大，人體通過人體的電流愈大，人體的生理反應愈明顯

50、，傷害愈嚴重。的生理反應愈明顯，傷害愈嚴重。感知電流：感知電流：指電流通過人體時可引起感覺的最小電流。感指電流通過人體時可引起感覺的最小電流。感知電流值與時間因素無關。知電流值與時間因素無關。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大電流。指人在觸電后能夠自行擺脫帶電體的最大電流。擺脫電流值也與時間無關。擺脫電流值也與時間無關。室顫電流：室顫電流：指引起心室顫動的最小電流。室顫電流與電流指引起心室顫動的最小電流。室顫電流與電流持續(xù)時間關系密切。持續(xù)時間關系密切。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院42 圖圖8-17是國際電工委員會（是國際電工委員會（

51、IEC）提出的人體觸電時間）提出的人體觸電時間和通過人體電流（和通過人體電流（50Hz）對人身肌體反應的曲線。）對人身肌體反應的曲線。 我國一般采用我國一般采用30mA（50Hz）作）作為安全電流值，但為安全電流值，但其觸電時間不得超其觸電時間不得超過過1s，因此這安全，因此這安全電流值也稱為電流值也稱為30mAs。圖圖8-17 人體觸電時間和通過人體電流對人身肌體反應的曲線人體觸電時間和通過人體電流對人身肌體反應的曲線傷害程度與電流持續(xù)時間的關系：傷害程度與電流持續(xù)時間的關系：通過人體電流的持續(xù)時通過人體電流的持續(xù)時間愈長，愈容易引起心室顫動，危險性就愈大。間愈長，愈容易引起心室顫動，危險性就愈大。 2022-4-6河北科技大學電氣信息學院河北科技大學電氣信息學院43傷害程度與電流通經(jīng)的關系：傷害程度與電流通經(jīng)的關系： 電流通過心臟會引起心室顫動，電流較大時會使心臟停電流通過心臟會引起心室顫動，電流較大時會使心臟停止跳動；止跳動；電流通過中樞神經(jīng)，會引起中樞神經(jīng)嚴重失調而導致死電流通