接地與等電位

1、工業(yè)與民用電氣安全工業(yè)與民用電氣安全西南民族大學(xué)西南民族大學(xué)Southwest University for Nationalities第二章第二章 接地和等電位措施接地和等電位措施電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮1內(nèi)容內(nèi)容接地的基本要求接地的基本要求1常用電氣設(shè)備的接地常用電氣設(shè)備的接地2接地系統(tǒng)的敷設(shè)接地系統(tǒng)的敷設(shè)3電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮2接地和等電位接地和等電位v接地接地 電力系統(tǒng)和電氣裝置的中性點(diǎn)、電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分和裝置外導(dǎo)電部分經(jīng)由導(dǎo)體與大地相連，稱為“接地”。 接地的目的是使人可能接觸到的導(dǎo)電部分基

2、本降低到接近地電位，這樣當(dāng)發(fā)生電氣故障時(shí)，即使這些導(dǎo)電部分帶電，因其電位與人體所站立處的大地電位基本接近，可以減少電擊危險(xiǎn)；同時(shí)電力系統(tǒng)接地后還可以穩(wěn)定運(yùn)行。 電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮3接地和等電位接地和等電位v等電位等電位 等電位是將外露導(dǎo)電部分、裝置外導(dǎo)電部分適當(dāng)?shù)剡B接起來，即使有故障電流流過，人所能接觸到的兩個(gè)導(dǎo)體基本是等電位，這就避免了電擊的危險(xiǎn)。 如在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，用導(dǎo)體組成接地網(wǎng)，使其等電位，則成為等電位接地網(wǎng)，在網(wǎng)內(nèi)不存在危險(xiǎn)的電位差。 電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮4接地的基本要求接地的基本要求v接觸電壓和跨步電壓接觸電壓和跨步電壓 電流流入大地

3、的電位分布 電氣裝置的帶電部分由于絕緣損傷或其他原因與對(duì)地不絕緣的導(dǎo)電部分（例如外露導(dǎo)電部分或裝置外導(dǎo)電部分）意外地連接或帶電部分直接碰地，稱為接地故障。 圖21 入地電流疏散圖電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮5接地的基本要求接地的基本要求v接觸電壓和跨步電壓接觸電壓和跨步電壓 接觸電動(dòng)勢(shì)和接觸電壓 接觸電動(dòng)勢(shì)是當(dāng)接地電流流經(jīng)接地裝置時(shí)，在地上離電力設(shè)備水平距離0.8m，沿設(shè)備外殼或構(gòu)架垂直距離1.8m處的電位差。 故障時(shí)由接地電流流經(jīng)接地極的接地電阻形成的電動(dòng)勢(shì)為En，人站立處的電動(dòng)勢(shì)為Em，則接觸電動(dòng)勢(shì)為En與Em的電位差EJ。如人體的電阻為Rm，人一只腳接觸的地面電阻為Rp。

4、因?yàn)榻佑|電壓UJ是人體所承受的電壓；此時(shí)兩腳等于并聯(lián)合成電阻為Rp/2，則接觸電動(dòng)勢(shì)與接觸電壓的關(guān)系式如下：JmpmJURRRE2電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮6接地的基本要求接地的基本要求v接觸電壓和跨步電壓接觸電壓和跨步電壓 跨步電動(dòng)勢(shì)和跨步電壓 跨步電動(dòng)勢(shì)是當(dāng)故障時(shí)接地電流流經(jīng)接地裝置所形成的電位分布曲線上兩腳所處的電位差。 一只腳的電位為En，另一只腳的電位為Eh，則跨步電動(dòng)勢(shì)Ek為置En和Eh之電位差。如人遠(yuǎn)離接地極，兩腳之間的電位差減少，跨步電動(dòng)勢(shì)也相應(yīng)減少?？绮诫妷篣k為人體的兩腳接觸地面不同兩點(diǎn)所承受的電壓。因?yàn)榇藭r(shí)兩只腳接觸的地面電阻等于串聯(lián)，合成電阻為2Rp，

5、則跨步電動(dòng)勢(shì)和跨步電壓的關(guān)系式如下：kmpmkURRRE2電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮7接地的基本要求接地的基本要求v接地系統(tǒng)的組成接地系統(tǒng)的組成 接地系統(tǒng)是將電氣裝置的外露導(dǎo)電部分通過導(dǎo)電體與大地相連接的系統(tǒng)，一般由下列幾部分或其中一部分組成。圖22 典型接地系統(tǒng)圖接地板T與大地緊密接觸并與大地形成電氣連接的一個(gè)或一組導(dǎo)電體稱為接地極。 與接地極相連，只起接地作用的導(dǎo)體稱為接地線連接保護(hù)線、接地線、等電位聯(lián)結(jié)線等用以接地的多個(gè)端子的組合，稱為總接地端將外露導(dǎo)電部分M、裝置外導(dǎo)電部分C、總接地端子B、接地極T、電源接地點(diǎn)或人工中性點(diǎn)中任何部分連接起來的導(dǎo)體稱為保護(hù)線，用于電擊保

6、護(hù)。接地極與接地線總稱為接地裝置電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮8接地的基本要求接地的基本要求v低壓交流電力系統(tǒng)的接地方式低壓交流電力系統(tǒng)的接地方式 低壓交流電力系統(tǒng)的接地方式是以系統(tǒng)及其所連接的電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地狀況而分類的，其表示方法如下：S：表示N線和PE線分開C：表示N線和PE線分開T：表示外露導(dǎo)電部分對(duì)地直接電氣連接，與電力系統(tǒng)的任何接地點(diǎn)無關(guān)N：表示外露導(dǎo)電部分與電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接電氣連接T：表示電力系統(tǒng)一點(diǎn)（通常是中性點(diǎn)）直接接地I：表示電力系統(tǒng)所有帶電部分與地絕緣或一點(diǎn)經(jīng)阻抗接地電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮9接地的基本要求接地的基本要求v低

7、壓交流電力系統(tǒng)的接地方式低壓交流電力系統(tǒng)的接地方式 TN系統(tǒng) 指電力系統(tǒng)一點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分用保護(hù)線與該點(diǎn)相連。按照N線和PE線的組合情況，分為以下三種 (1)TNS系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的N線與PE線是分開的。 (2)TNC系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的N線與PE線合并成PEN線。 (3)TNCS系統(tǒng)。系統(tǒng)近電源端的N線與PE線合并成PEN線，然后N線和PE線分開，分開后再也不能合并。 TT系統(tǒng) 指電力系統(tǒng)有一個(gè)直接接地點(diǎn)，電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分接至電氣上與電力系統(tǒng)的接地點(diǎn)無關(guān)的接地體。電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮10接地的基本要求接地的基本要求v低壓交流電力系統(tǒng)的接地方式低壓

8、交流電力系統(tǒng)的接地方式 IT系統(tǒng) 指電力系統(tǒng)的帶電部分與大地絕緣，或其中一點(diǎn)（通常為中性點(diǎn)）經(jīng)阻抗與大地相連。電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分是接地的。電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮11接地的基本要求接地的基本要求v接地的分類接地的分類 功能性接地 工作接地。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需要進(jìn)行的接地，例如中性點(diǎn)接地，這個(gè)接地系統(tǒng)通常有電流通過。 邏輯接地。造成一個(gè)等電位點(diǎn)或等電位面作為電子電路的基準(zhǔn)電位，僅是邏輯上的接地，不一定是大地零電位。 電磁適應(yīng)性接地。為防止寄生電容回授或形成噪聲電壓而進(jìn)行的屏蔽接地。電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮12接地的基本要求接地的基本要求v接地的分類接地

9、的分類 保護(hù)性接地 外露導(dǎo)電部分接地。將電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分進(jìn)行接地，使其處于地電位，一旦電氣設(shè)備帶電部分的絕緣損壞時(shí)，可以減輕或消除電擊危害。通常外露導(dǎo)電部分就是電氣設(shè)備的金屬外殼，所以這種接地也稱為外殼接地。 裝置外導(dǎo)電部分接地。將非電氣設(shè)備的導(dǎo)電部分。例如機(jī)械設(shè)備的外殼、建筑物的金屬結(jié)構(gòu)、金屬管線等進(jìn)行接地或連接到接地干線或相互連接進(jìn)行等電位措施，以減少電擊的危害。 防雷接地。為了消除或減輕雷電危害而將雷電電流導(dǎo)入大地的接地。 防靜電接地。將靜電導(dǎo)入大地防止其危害的接地。此外，作為保護(hù)接地的補(bǔ)充，將電力系統(tǒng)多處接地，例如架空線在進(jìn)入建筑物處進(jìn)行的接地，稱為重復(fù)接地，用以減輕電擊危險(xiǎn)。電

10、氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮13接地的基本要求接地的基本要求v接地的分類接地的分類 各類接地的兼容性 彼此靠近的各類接地建議用一個(gè)共同的接地裝置。只有在距離接地點(diǎn)或碰殼點(diǎn)20m以外的地方，不同接地類別的接地裝置分開裝設(shè)才有意義，如果相距不到20m，采用兩個(gè)或更多的接地裝置，則當(dāng)用電設(shè)備接地時(shí)，接地電流在地中所產(chǎn)生的電位相互影響，達(dá)不到降低接觸電壓或跨步電壓的要求。如果將彼此靠近的各類接地連接在一個(gè)接地裝置上，彼此地電位相差很少，所受到的影響要小很多。電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮14接地的基本要求接地的基本要求v接地和不接地的范圍接地和不接地的范圍 需要保護(hù)接地的范

11、圍 下列設(shè)備的外露導(dǎo)電部分，除有特殊規(guī)定者外，一般都需要通過PE線進(jìn)行接地： 電機(jī)、變壓器、電器、攜帶式及移動(dòng)式用電器具、照明燈具等的金屬底座和外殼； 不需要保護(hù)接地的范圍 電氣設(shè)備的下列金屬部分，除有特殊要求者外，一般都不需要保護(hù)接地： 在木質(zhì)、瀝青等不良導(dǎo)電地面的干燥房間內(nèi)，交流額定電壓380V及以下、直流額定電壓220V及以下的電氣設(shè)備外殼，且維修人員不可能同時(shí)觸及接地物件時(shí)；電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮15常用電氣設(shè)備的接地常用電氣設(shè)備的接地v固定式電氣設(shè)備的接地固定式電氣設(shè)備的接地 電氣設(shè)備的接地隨所連接的系統(tǒng)不同，所要求的接地電阻也不相同。接地電阻是接地設(shè)施的電壓與

12、接地極流入大地的電流之比。 固定式電氣設(shè)備所要求的接地電阻值根據(jù)所連接線路電壓的不同而各異。 在工業(yè)和民用建筑物內(nèi)，固定式電氣設(shè)備分布較廣，且常為不熟悉電氣人員所接觸，因此在接地電阻選用時(shí)，應(yīng)以電擊保護(hù)為主。電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮16常用電氣設(shè)備的接地常用電氣設(shè)備的接地v移動(dòng)式電氣設(shè)備的接地移動(dòng)式電氣設(shè)備的接地 移動(dòng)式設(shè)備一般有移動(dòng)把手，工作時(shí)要求經(jīng)常移動(dòng)，絕緣部分容易損壞，且難于進(jìn)行等電位措施。 移動(dòng)設(shè)備又在露天作業(yè)，條件嚴(yán)酷，因此比較危險(xiǎn)。 當(dāng)移動(dòng)設(shè)備附近有自然接地極且其接地電阻值可以符合要求時(shí)則首先利用自然接地極，如自然接地體的接地電阻值不符合要求，則采用人工接地極

13、。由于移動(dòng)式電氣設(shè)備經(jīng)常移動(dòng)，建議采用裝配式接地極，便于移動(dòng)和重復(fù)利用。電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮17常用電氣設(shè)備的接地常用電氣設(shè)備的接地v攜帶式電氣設(shè)備的接地?cái)y帶式電氣設(shè)備的接地 攜帶式電氣設(shè)備包括工業(yè)用電動(dòng)工具、實(shí)驗(yàn)室用的攜帶型電氣設(shè)備和民用家用電器中的可攜帶電氣設(shè)備。這些設(shè)備大都用軟線連接到插座上，所以也稱軟線設(shè)備。 不熟悉電氣的人員經(jīng)常接觸，設(shè)備經(jīng)常移動(dòng)并經(jīng)常受到振動(dòng)，設(shè)備的絕緣容易損傷，軟線也容易損壞。 攜帶式電氣設(shè)備必須有專用的PE線，如由TN接地方式系統(tǒng)供電，其電源插座必須接自TN-S或TN-C-S系統(tǒng)。 攜帶式電氣設(shè)備的電源插座上應(yīng)有專用的接地觸頭，插頭的結(jié)構(gòu)

14、應(yīng)做到避免將帶電觸頭誤作接地觸頭用。電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮18常用電氣設(shè)備的接地常用電氣設(shè)備的接地v直流電氣設(shè)備的接地直流電氣設(shè)備的接地 在工業(yè)和民用建筑中，直流電氣設(shè)備比較少，一般采用中性線絕緣方式。 大型電解槽的泄漏電流比較大，而且零電位經(jīng)常自中間電解槽移向負(fù)極，如果將中間電解槽接地，泄漏電流增加很大，不僅使導(dǎo)線發(fā)熱，而且增加大量的泄漏電流損失，所以一般不接地，而采用加強(qiáng)絕緣的方法。 與地構(gòu)成閉合回路且經(jīng)常通過電流的接地線，應(yīng)采取絕緣措施。 不經(jīng)常流過直流電流的接地體和接地線的選用，與交流電力設(shè)備相同。電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮19接地系統(tǒng)的敷設(shè)接地

15、系統(tǒng)的敷設(shè)v接地極的安裝和連接接地極的安裝和連接 自然接地極的連接：凡可以作為自然接地極的金屬件，在其與接地線連接的表面部需要刮拭干凈，連接好接地線后，在連接處涂以瀝青。 人工接地極的安裝：人工接地極與建筑物的距離不小于3m，埋深不少于0.6m，埋設(shè)后的回填土不能夾有石塊、垃圾或建筑材料。 垂直接地極 水平接地極電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮20接地系統(tǒng)的敷設(shè)接地系統(tǒng)的敷設(shè)v接地線的敷設(shè)和保護(hù)接地線的敷設(shè)和保護(hù) 接地線的敷設(shè) 接地線可以明敷也可以地下敷設(shè)。地下敷設(shè)的要求與上述水平接地極相同。 接地線的保護(hù) 接地線應(yīng)防止機(jī)械損傷和化學(xué)府蝕；與公路、鐵路或管道交叉及其他可能使接地極遭

16、受機(jī)械損傷之處，均用鋼管或角鋼等加以保護(hù)。接地線穿過墻壁時(shí)應(yīng)通過明孔、鋼管或其他保護(hù)套。 接地線引入室內(nèi)的安裝 接地線引入建筑物內(nèi)后，必須用螺栓與室內(nèi)接地線連接，此處作為斷接卡子，以便測量接地極的接地電阻。接地線穿墻處可用套管。穿墻后，孔洞用水泥抹光；也可不用套管。電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮電氣信息工程學(xué)院陳亦鮮21接地系統(tǒng)的敷設(shè)接地系統(tǒng)的敷設(shè)v接地線的敷設(shè)和保護(hù)接地線的敷設(shè)和保護(hù) 接地線的連接 接地線采用焊接或螺栓連接的方法與水平接地極相同。 利用穿線鋼管作為接地線 鋼管連接處應(yīng)有可靠的電氣連接。明敷鋼管可采用擰緊的管接頭或跨接線連接。暗敷鋼管則在管接頭兩側(cè)焊接跨接線。 利用裝置外導(dǎo)電部分作為接地線 根據(jù)不同的導(dǎo)電部分采用不同的連接方法