電氣安全防雷與接地

本章首先介紹過(guò)電壓和雷電的有關(guān)概念以及防雷設(shè)備和防雷措施，然后介紹接地的有關(guān)概念及電氣裝置的接地和接地電阻，然后講述接地裝置的裝設(shè)、計(jì)算以及低壓配電系統(tǒng)的接地故障保護(hù)和等電位聯(lián)接，最后講述電氣平安和觸電急救的有關(guān)知識(shí)。第8章電氣平安、防雷與接地精選ppt第8章電氣平安、防雷與接地8.1電氣設(shè)備的接地過(guò)電壓與防雷電氣平安與觸電急救8.28.3精選ppt8.1過(guò)電壓與防雷

過(guò)電壓是指在電氣線路或電氣設(shè)備上出現(xiàn)的超過(guò)正常工作要求的電壓?？煞譃橥獠窟^(guò)電壓〔大氣過(guò)電壓〕和內(nèi)部過(guò)電壓兩大類。8.1.1過(guò)電壓及雷電的有關(guān)概念

1、大氣過(guò)電壓大氣過(guò)電壓是由于電力系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備或建筑物遭受來(lái)自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過(guò)電壓。雷電過(guò)電壓產(chǎn)生的雷電沖擊波，其電壓幅值可高達(dá)1億伏，其電流幅值可高達(dá)幾十萬(wàn)安，供電系統(tǒng)的危害極大。〔1〕雷電的形成雷電是帶有電荷的“雷云〞之間或雷云對(duì)大地之間產(chǎn)生急劇放電的一種自然現(xiàn)象。據(jù)觀測(cè)，在地面上產(chǎn)生雷擊的雷云多為負(fù)雷云。當(dāng)空中的雷云靠近大地時(shí)，雷云與大地之間形成一個(gè)很大的雷電場(chǎng)。由于靜電感應(yīng)作用，使地面出現(xiàn)雷云的電荷極性相反的電荷。當(dāng)兩者在某一方位的電場(chǎng)強(qiáng)度到達(dá)25～30kV／cm時(shí)，雷云就會(huì)開(kāi)始向這一方位放電，形成一個(gè)導(dǎo)電的空氣通道，稱為雷電先導(dǎo)。先導(dǎo)相通道中的正、負(fù)電荷強(qiáng)烈吸引中和而產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電流，并伴有強(qiáng)烈的雷鳴電閃。這就是直擊雷的主放電階段，時(shí)間一般約50～100μs。

精選ppt〔2〕直接雷擊雷電直接擊中電氣設(shè)備或線路，其過(guò)電壓引起強(qiáng)大的雷電流通過(guò)這些物體放電入地，產(chǎn)生破壞性極大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，還有電磁脈沖和閃絡(luò)放電?！?〕間接雷擊雷電未直接擊中電力系統(tǒng)中的任何局部而是由雷對(duì)設(shè)備、線或其他物體的靜電感應(yīng)所產(chǎn)生的過(guò)電壓。〔4〕雷電波侵入雷電過(guò)電壓還有一種是由于架空線路或金屬管道遭受直接或間接雷擊而引起的過(guò)電壓波，沿線路或管道侵入變配電所，這稱為雷電波侵入或高電位侵入。據(jù)統(tǒng)計(jì)，其事故占整個(gè)雷害事故的50％～70％，因此對(duì)雷電波侵入的防護(hù)應(yīng)予以足夠的重視。架空線路在附近出現(xiàn)對(duì)地雷擊時(shí)極易產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓。當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線路上方時(shí)，線路上由于靜電感應(yīng)而積聚大量異性的束縛電荷，當(dāng)雷云對(duì)地或其他雷云放電后，線路上的束縛電荷被釋放而形成自由電荷，向線路兩端泄放，形成電位很高的過(guò)電壓波，對(duì)供電系統(tǒng)危害也很大。精選ppt雷云對(duì)大地放電(直擊雷)示意圖架空線路上的感應(yīng)過(guò)電壓

精選ppt2、雷電的有關(guān)概念雷電流的幅值和陡度雷電流：是指流入雷擊點(diǎn)的電流，它是一個(gè)幅值很大、陡度很高的沖擊波電流，雷電流的陡度越大，產(chǎn)生的過(guò)電壓越高。年平均雷暴日數(shù)：凡有雷電活動(dòng)的日子，包括看到雷閃和聽(tīng)到雷聲，都稱為雷暴日。年平均雷暴日數(shù)不超過(guò)15天的地區(qū)，稱為少雷區(qū)；超過(guò)40天的地區(qū)，稱為多雷區(qū)。3、內(nèi)部過(guò)電壓內(nèi)部過(guò)電壓是由于電力系統(tǒng)內(nèi)的開(kāi)關(guān)操作、發(fā)生故障或其他原因，使系統(tǒng)的工作狀態(tài)突然改變，從而在系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)電磁振蕩而引起的過(guò)電壓。內(nèi)部過(guò)電壓又分操作過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓等形式。一般不超過(guò)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)相電壓的3～4倍，因此對(duì)電力線路和電氣設(shè)備絕緣的威脅不是很大。精選ppt8.1.2防雷設(shè)備1、避雷針、避雷線、避雷帶和避雷網(wǎng)避雷針一般采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管制成。它通常安裝在電桿(支柱)或構(gòu)架、建筑物上，它的下端要經(jīng)引下線與接地裝置連接。避雷針實(shí)質(zhì)上是引雷針，它把雷電流引入地下，從而保護(hù)了線路、設(shè)備及建筑物等。單支避雷針的保護(hù)范圍，以它能防護(hù)直擊雷的空間來(lái)表示。如以下圖所示。單支避雷針的保護(hù)范圍(滾球法)→精選ppt避雷線〔又稱為架空地線〕：一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線，架設(shè)在架空電力線路的上方，避雷線的功能和原理與避雷針根本相同。避雷帶和避雷網(wǎng)主要用來(lái)保護(hù)建筑物特別是高層建筑物免遭直擊雷和感應(yīng)雷。2、避雷器防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿線路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)，如下圖。當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過(guò)電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過(guò)電壓對(duì)大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣。精選ppt〔1〕閥式避雷器

閥式避雷器由火花間隙和閥片組成，裝在密封的瓷套管內(nèi)?；鸹ㄩg隙用銅片沖制而成，每對(duì)間隙用云母墊圈隔開(kāi)，在雷電過(guò)電壓作用下，火花間隙被擊穿放電。閥片具有非線性特性，正常電壓下其電阻很大，而過(guò)電壓下其電阻就變得很小，如右圖所示。

閥式避雷器的組成部件及特性a)單元火花間隙b)閥片c)閥電阻特性曲線

閥式避雷器還有一種磁吹磁式避雷器，內(nèi)部附有磁吹裝置來(lái)加速火花間隙中電弧的熄滅，從而可進(jìn)一步降低殘壓。專用來(lái)保護(hù)重要的或絕緣較為薄弱的設(shè)備。

精選ppt〔2〕管型避雷器它由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙等三局部組成，如下圖。1產(chǎn)氣管，2內(nèi)部電極，3外部電極，s1內(nèi)部間隙，s2外部間隙

排氣式避雷器具有簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、殘壓很小的優(yōu)點(diǎn)，但它動(dòng)作時(shí)有電弧和氣體從管中噴出，因此它只適于室外架空?qǐng)鏊饕羌芸站€路上。

〔3〕保護(hù)間隙保護(hù)間隙又稱角型避雷器或羊角避雷器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，但保護(hù)性能較差，保護(hù)間隙只用于室外且負(fù)荷不重要的線路上。

a)雙支柱瓷瓶單間隙b)單支柱瓷瓶單間隙C)雙支柱瓷瓶雙間隙

精選ppt〔4〕金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器最常見(jiàn)的一種是無(wú)火花間隙只有壓敏電阻片的避雷器。壓敏電阻片具有理想的閥電阻特性。另一種是有火花間隙、且有金屬氧化物電阻片的避雷器，其結(jié)構(gòu)與普通閥式避雷器類似，比普通閥式避雷器更優(yōu)異的保護(hù)性能，是更新?lián)Q代產(chǎn)品。

精選ppt8.1.3防雷措施1、架空線路的防雷措施架設(shè)避雷線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(hù)線裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)加裝避雷器2、變配電所的防雷措施

裝設(shè)避雷針高壓側(cè)裝設(shè)避雷器低壓側(cè)裝設(shè)避雷器3、高壓電動(dòng)機(jī)的防雷措施采用FCD型磁吹閥式避雷器，或采用具有串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器。4、建筑物的防雷措施建筑物防雷根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)，按防雷要求采取措施。精選ppt

8.2電氣裝置的接地8.2.1接地的有關(guān)概念1、接地和接地裝置電氣設(shè)備的某局部與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體或接地極。專門(mén)為接地而人為裝設(shè)的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土根底等，稱為自然接地體。接地線與接地體的組合，稱為接地裝置。由假設(shè)干接地體在大地中相互用接地線連接起來(lái)的一個(gè)整體，稱為接地網(wǎng)，如右圖所示。1接地體，2接地干線，3接地支線，4電氣設(shè)備

精選ppt2、接地電流和對(duì)地電壓當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，電流就通過(guò)接地體向大地作半球形散開(kāi)，稱為接地電流。

在距單根接地體或接地故障點(diǎn)約20m的地方，散流電阻已趨近于零，即其電位趨近于零，稱為電氣上的“地〞或“大地〞。電氣設(shè)備的接地局部，如接地的外殼和接地體等，與零電位的“地〞之間的電位差，就稱為接地局部的對(duì)地電壓。3、接觸電壓和跨步電壓接觸電壓：電氣設(shè)備的絕緣損壞時(shí)，在身體可同時(shí)觸及的兩局部之間出現(xiàn)的電位差。例如人站在發(fā)生接地故障的電氣設(shè)備旁邊，手觸及設(shè)備的金屬外殼，那么人手與腳之間所呈現(xiàn)的電位差，即為接觸電壓。

跨步電壓：在接地故障點(diǎn)附近行走時(shí)，兩腳之間出現(xiàn)的電位差，越靠近接地故障點(diǎn)或跨步越大，跨步電壓越大。離接地故障點(diǎn)達(dá)20m時(shí)，跨步電壓為零。

精選ppt接觸電壓和跨步電壓

4、工作接地、保護(hù)接地和重復(fù)接地工作接地：為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備到達(dá)正常工作要求而進(jìn)行的一種接地，例如電源中性點(diǎn)的接地、防雷裝置的接地等。保護(hù)接地：為保障人身平安、防止間接觸電而將設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部接地。精選ppt保護(hù)接地的型式有兩種：①設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部經(jīng)各自的接地線(PE線)直接接地。②設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部經(jīng)公共的PE線或經(jīng)PEN線接地，這種接地習(xí)慣稱為“保護(hù)接零〞。保護(hù)接地作用的說(shuō)明

精選ppt必須注意：同一低壓配電系統(tǒng)中，不能有的采取保護(hù)接地，有的又采取保護(hù)接零，否那么當(dāng)采取保護(hù)接地的設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)，采取保護(hù)接零的設(shè)備外露可導(dǎo)電局部將帶上危險(xiǎn)的電壓。精選ppt重復(fù)接地：在TN系統(tǒng)中，為確保公共PE線或PEN線平安可靠，除在電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外，還應(yīng)在PE線或PEN線的以下地方進(jìn)行重復(fù)接地：①在架空線路終端及沿線每lkm處；②電纜和架空線引入車(chē)間或大型建筑物處。如果不重復(fù)接地，那么在PE線或PEN線斷線且有設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)，接在斷線后面的所有設(shè)備外露可導(dǎo)電局部都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對(duì)地電壓，如圖a所示，這是很危險(xiǎn)的。如果進(jìn)行了重復(fù)接地，如圖b所示，那么在發(fā)生同樣故障時(shí)，斷線后面的設(shè)備外露可導(dǎo)電局部的對(duì)地電壓大大降低。精選ppt8.2.2電氣裝置的接地和接地電阻1、電氣裝置應(yīng)接地或接零的金屬局部電機(jī)、變壓器、電器、攜帶式或移動(dòng)式用電器具等的金屬底座和外殼。電氣設(shè)備的傳動(dòng)裝置。戶內(nèi)外配電裝置的金屬或鋼筋混凝土構(gòu)架以及靠近帶電局部的金屬遮欄和金屬門(mén)。配電、控制、保護(hù)用的屏(柜、箱)及操作臺(tái)等的金屬柜架和底座。電纜的金屬護(hù)層、可觸及的電纜金屬保護(hù)管和穿線的鋼管。電纜橋架、支架和井架。2、接地電阻及其要求接地電阻：接地體的流散電阻與接地線和接地體電阻的總和。由于接地線和接地體的電阻相對(duì)很小，因此接地電阻可認(rèn)為就是接地體的流散電阻。工頻接地電阻：工頻(50Hz)接地電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻。沖擊接地電阻：雷電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻。精選ppt按規(guī)定應(yīng)滿足的條件為：在接地電流通過(guò)保護(hù)接地時(shí)產(chǎn)生的對(duì)地電壓不應(yīng)高于平安特低電壓50V。因此保護(hù)接地電阻應(yīng)為≤如果漏電保護(hù)斷路器的動(dòng)作電流取30mA(平安電流值)，那么≤50／0.03=1667Ω，一般取≤100Ω，以確保平安。8.2.3接地裝置的裝設(shè)1、利用自然接地體可作為自然接地體的有：與大地有可靠連接的建筑物的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋、行車(chē)的鋼軌、埋地的非可燃可爆的金屬管道及埋地敷設(shè)的不少于兩根的電纜金屬外皮等。利用自然接地體時(shí)，一定要保證良好的電氣連接。2、人工接地體的裝設(shè)人工接地體有垂直埋設(shè)的和水平埋設(shè)的根本結(jié)構(gòu)型式，如圖8—13所示。最常用的垂直接地體為直徑50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管。為了減少外界溫度變化對(duì)流散電阻的影響，埋人地下的接地體，其頂面埋設(shè)深度不宜小于0.6m。精選ppta)垂直埋設(shè)的棒形接地體b)水平埋設(shè)的帶形接地體

當(dāng)土壤電阻率偏高時(shí)，為降低接地裝置的接地電阻，可采用以下措施：采用多支線外引接地裝置，深埋式接地體，局部地進(jìn)行土壤置換及化學(xué)處理。8.2.4接地裝置的計(jì)算與測(cè)試人工接地體工頻接地電阻的計(jì)算、自然接地體工頻接地電阻的計(jì)算等，見(jiàn)規(guī)程規(guī)定。

用電壓表、電流表和功率表(三表法)測(cè)量接地電阻

1被測(cè)接地體,2電壓極,3電流極

=U/I=P/I2=U2/P精選ppt采用接地電阻測(cè)試儀測(cè)量接地電阻1被測(cè)接地體，2電壓極，3電流極

搖測(cè)時(shí)，先將測(cè)試儀的“倍率標(biāo)尺〞開(kāi)關(guān)置于較大倍率檔。然后慢慢旋轉(zhuǎn)搖柄，同時(shí)調(diào)整“測(cè)量標(biāo)度盤(pán)〞，使指針指零(中線)；接著加快轉(zhuǎn)速到達(dá)每分鐘約120轉(zhuǎn)，并同時(shí)調(diào)整“測(cè)量標(biāo)度盤(pán)〞，使指針指零(中線)。這時(shí)“測(cè)量標(biāo)度盤(pán)〞所指示標(biāo)度值乘以“倍率標(biāo)尺〞的倍率即為所測(cè)接地電阻值。8.2.5低壓配電系統(tǒng)的接故障和等電位聯(lián)接1、漏電斷路器的根本結(jié)構(gòu)和原理漏電斷路器有電壓動(dòng)作型和電流動(dòng)作型兩種，但通常都采用電流動(dòng)作型，如右圖所示。

精選ppt2、等電位聯(lián)結(jié)電流動(dòng)作型漏電斷路器工作原理如下：漏電斷路器由零序電流互感器TAN、放大器A和低壓斷路器QF(內(nèi)含脫扣器YR)等三局部組成。設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，主電路三相電流相量和為零，因此零序電流互感器TAN的鐵心中沒(méi)有磁通，其二次側(cè)沒(méi)有輸出電流。如果設(shè)備發(fā)生漏電或單相接地故障時(shí)，由于三相電流的相量和不為零，零序電流互感器TAN的鐵心中產(chǎn)生零序磁通，二次側(cè)有輸出電流，經(jīng)放大器A放大后，通入脫扣器YR，可使斷路器QF跳閘，從而切除故障電路和設(shè)備。漏電保護(hù)動(dòng)作電流一般為30mA。等電位聯(lián)結(jié)：是使電氣裝置各外露可導(dǎo)電局部和裝置外可導(dǎo)電局部電位根本相等的一種電氣聯(lián)結(jié)。其作用在于降低接觸電壓，以保障保人身平安。如以下圖所示。總等電位聯(lián)結(jié)(MEB)和局部等電位聯(lián)結(jié)(LEB)

精選ppt8.3電氣平安與觸電急救8.3.1電氣平安的一般措施保證電氣平安的一般措施如下：1、加強(qiáng)電氣平安教育，樹(shù)立“平安第一〞的觀點(diǎn)。2、嚴(yán)格執(zhí)行平安工作規(guī)程。如工作人員與帶電設(shè)備的平安距離不得小于表2、3、4的規(guī)定。表2工作人員工作中正?；顒?dòng)范圍與帶電設(shè)備的平安距離

電壓等級(jí)／kV≤10(13.8)20～35

44

60～110

154

220

330

安全距離／m

0.35

O.60

0.90

1.50

2.00

3.00

4.00表3進(jìn)行地電位帶電作業(yè)時(shí)人身與帶電體間的平安距離

電壓等級(jí)／kV

10

35

66

110

220

330

安全距離／m

0.4

0.6

O.7

1.01.8(1.6)

2.6表4等電位作業(yè)人員對(duì)鄰相導(dǎo)線的平安距離

電壓等級(jí)／kV

10

35

66

110

220

330

安全距離／m

0.6

0.8

0.9

1.4

2.5

3.5如在高壓設(shè)備上工作必須遵守的要求：填用工作票、至少應(yīng)有兩人在一起工作。精選ppt3、嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)、安裝標(biāo)準(zhǔn)。4、加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)和檢修試驗(yàn)工作。5、采用平安電壓和符合平安要求的相應(yīng)電器。6、采用電氣平安用具例如操作高壓隔離開(kāi)關(guān)和跌開(kāi)式熔斷器的絕緣鉤棒、高壓驗(yàn)電器、低壓試電筆、絕緣手套、絕緣靴、絕緣地毯、絕緣墊臺(tái)、臨時(shí)接地線及“禁止合閘，有人工作〞、“止步，高壓危險(xiǎn)!〞等標(biāo)示牌等。高壓絕緣鉤棒

1手柄，2護(hù)環(huán)，3絕緣桿，4金屬鉤

a)高壓驗(yàn)電器b)低壓試電筆

1觸頭，2氖燈，3電容器，4接地螺釘，5絕緣棒，6護(hù)環(huán)，7絕緣手柄，8炭質(zhì)電阻，9金屬掛鉤10彈簧，11觀察窗孔。

精選ppt7、普及平安用電常識(shí)如不得私拉電線、不得長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷用電、當(dāng)電線斷落在地上不可走近、如遇有人觸電，應(yīng)立即設(shè)法使觸電者脫離電源或斷開(kāi)電源，并正確進(jìn)行觸電急救。8、正確處理電氣失火事故如帶電滅火，應(yīng)使用二氧化碳(CO2)滅火器、干粉滅火器、干砂等進(jìn)行。8.3.2觸電的急救處理1、脫離電源在觸電者未脫離電源前，救護(hù)人員不得直接用手觸及觸電者。如果觸電者是觸及低壓電，應(yīng)迅速切斷電源或使用絕緣工具、枯燥木棒等不導(dǎo)電物體解脫觸電者，也可抓住觸電者枯燥而不貼身的衣服將其拖開(kāi)，可戴絕緣手套或?qū)⑹钟每菰镆挛锇鸷蠼饷撚|電者，也可站在絕緣墊上或干木板上進(jìn)行救護(hù)，最好用一只手進(jìn)行救護(hù)。如果觸電者觸及高壓帶電設(shè)備，救護(hù)人應(yīng)迅速切斷電源，或用適合該電壓級(jí)的絕緣工具(如高壓絕緣棒)解脫觸電者，救護(hù)人在搶救過(guò)程中，應(yīng)注意保持自身與周?chē)鷰щ娋植勘匾钠桨簿嚯x。

精選ppt2、急救處理當(dāng)觸電者脫離電源后，應(yīng)立即根據(jù)具體情況，迅速對(duì)癥救治，同時(shí)趕快通知醫(yī)生前來(lái)?yè)尵取?〕如果觸電者神志尚清醒，那么應(yīng)使之就地躺平，嚴(yán)密觀察，暫時(shí)不要讓其站立或走動(dòng)。2〕如果觸電者傷勢(shì)嚴(yán)重，心跳和呼吸均已停止，那么在通暢氣道后，立即同時(shí)進(jìn)行口對(duì)口(鼻)的人工呼吸和胸外按壓心臟的人工循環(huán)。如果現(xiàn)場(chǎng)僅有一人救護(hù)時(shí)，可交替進(jìn)行人工呼吸和人工循環(huán)：先胸外按壓心臟4～8次，然后口對(duì)口(鼻)吹氣2～3次，再按壓心臟4～8次，又口對(duì)口(鼻)吹氣2～3次，如此交替反復(fù)進(jìn)行。精選ppt3、人工呼吸法