防雷接地和電氣安全

防雷接地和電氣安全二.防雷保護裝置1.避雷針避雷針一般采用鍍鋅圓鋼（針長1m以下時，直徑不小于12mm；針長1～2m時，直徑不小于16mm），或鍍鋅鋼管（針長1m以下時，直徑不小于20mm，針長1～2m時，直徑不小于25mm）制成。它通常安裝在電桿、構架或建筑物上。它的下端通過引下線與接地裝置可靠連接，如圖所示。

避雷針的功能實質是引雷作用。它能對雷電場產生一個附加電場（該附加電場是由于雷云對避雷針產生靜電感應引起的），使雷電場畸變，從而改變雷云放電的通道。雷云經避雷針、引下線和接地裝置，泄放到大地中去，使被保護物免受直擊雷擊。第2頁,共30頁，2024年2月25日，星期天hx為被保護物高度，單位m；ha（ha=h-hx）為避雷針的有效高度，單位m；p為高度影響系數(shù)，當h≤30m時，p=1；當30m＜h≤120m時，避雷針的保護范圍，以它能夠防護直擊雷的空間來表示。單支避雷針的保護范圍，應按下列方法確定：第3頁,共30頁，2024年2月25日，星期天避雷線是用來保護架空電力線路和露天配電裝置免受直擊雷的裝置架設在架空線或建筑物上面。由懸掛在空中的接地導線、接地引下線和接地體等組成，既架空又接地，故稱“架空地線”。作用和避雷針一樣，將雷電引向自身，并安全導入大地。避雷線一般用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼鉸線。二避雷線單根避雷線的保護范圍：由避雷線向下作與其垂直面成25°角的兩個斜面，在高度h/2處轉折與地面上離避雷線水平距離為h的直線相連的平面，合起來構成屋脊式的保護范圍。保護寬度rx可按下式計算：第4頁,共30頁，2024年2月25日，星期天三.避雷器避雷器是用來防止雷電產生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其他建筑物內，以免危及被保護設備的絕緣。它一般接于各段母線與架空線的進出口處，裝在被保護設備的電源側，與被保護設備并聯(lián)。

避雷器的類型有保護間隙，管式避雷器、閥式避雷器、金屬氧化物避雷器等。圖

避雷器的連接

第5頁,共30頁，2024年2月25日，星期天（1）保護間隙角形保護間隙（羊角避雷器）a)雙支持絕緣子單間隙b)單支持絕緣子單間隙c)雙支持絕緣子雙間隙s-保護間隙s1-主間隙s2-輔助間隙保護間隙的結構保護間隙又稱角型避雷器或羊角避雷器，結構簡單，維修方便，但保護性能較差，保護間隙只用于室外且負荷不重要的線路上。第6頁,共30頁，2024年2月25日，星期天保護間隙工作原理這種角形保護間隙又稱羊角避雷器。其中一個電極接于線路，另一個電極接地。當線路侵入雷電波引起過電壓時，間隙擊穿放電，將雷電流泄入大地。為了防止間隙被外物（如鳥、獸、樹枝等）短接而造成短路故障，通常在其接地引下線中還串接一個輔助間隙S2，如圖所示。這樣即使主間隙被物短接，也不致造成接地短路。ABCs2s1s1s1主間隙輔助間隙架空線路第7頁,共30頁，2024年2月25日，星期天（2）管型避雷器

管型避雷器由產氣管、內部間隙和外部間隙三部分組成。而產氣管由纖維、有機玻璃或塑料組成。它是一種滅弧能力很強的保護間隙。

管型避雷器結構示意圖1-產氣管2-棒形電極3-環(huán)形電極4-接地支座5-管口6-線路s1-外部間隙s2-內部間隙管型避雷器結構管型避雷器工作原理當沿線侵入的雷電波幅值超過管型避雷器的擊穿電壓時，內、外間隙同時放電，內部間隙的放電電弧使管內溫度迅速升高，管子內壁的纖維質分解出大量高壓氣體，由環(huán)形電極端面的管口5噴出，形成強烈縱吹，使電弧在電流第一次過零時就熄滅。這時外部間隙的空氣迅速恢復了正常絕緣，使管型避雷器與供電系統(tǒng)隔離。熄弧過程僅為0.01s。第8頁,共30頁，2024年2月25日，星期天（3）閥式避雷器

閥式避雷器，主要由火花間隙和閥片組成，裝在密封的瓷套管內?；鸹ㄩg隙用銅片沖制而成。每對間隙用厚0.5～1mm的云母墊圈隔開。正常情況下，火花間隙能阻斷工頻電流通過，但在雷電過電壓作用下，火花間隙被擊穿放電。閥片是用陶料粘固的電工用金剛砂（碳化硅）顆粒制成的。這種閥片具有非線性電阻特性。正常電壓時，閥片電阻很大，而過電壓時，閥片電阻則變得很小。能使雷電流順暢地向大地泄放。當雷電過電壓消失、線路上恢復工頻電壓時，閥片電阻又變得很大，使火花間隙的電弧熄滅、絕緣恢復而切斷工頻續(xù)流，從而恢復線路的正常運行。閥式避雷器中火花間隙和閥片的多少，與其工作電壓高低成比例。高壓閥式避雷器串聯(lián)很多單元火花間隙，目的是將長弧分割成多段短弧，以加速電弧的熄滅。但閥電阻的限流作用是加速電弧熄滅的主要因素。圖a和b分別是FS4-10型高壓閥式避雷器和FS-0.38型低壓閥式避雷器的結構圖。

圖高低壓普通閥式避雷器a)FS4-10型b)FS-0.38型1-上接線端子2-火花間隙3-云母墊圈4-瓷套管5-閥電阻片6-下接線端子第9頁,共30頁，2024年2月25日，星期天雷電危害方式第10頁,共30頁，2024年2月25日，星期天一、接地和接地裝置

1、接地的有關概念電氣設備的某部分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體，稱為接地體或接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，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件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等，稱為自然接地體。接地線與接地體的組合，稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網。如右圖所示。1接地體，2接地干線，3接地支線，4電氣設備

第二節(jié)電氣設備的接地第11頁,共30頁，2024年2月25日，星期天2．接地裝置的散流效應電氣設備發(fā)生接地故障時，電流經接地裝置流入大地并作半球形散開，這一電流稱接地電流。在距單根接地體或接地故障點約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”。

電氣設備接地部分，如接地的外殼和接地體等，與零電位的“大地”之間的電位差，稱對地電壓，如圖9-19中的UE。（1）接地電流和對地電壓第12頁,共30頁，2024年2月25日，星期天電氣設備的絕緣損壞時，在身體可同時觸及的兩部分之間出現(xiàn)的電位差。例如人站在發(fā)生接地故障的電氣設備旁邊，手觸及設備的金屬外殼，則人手與腳之間所呈現(xiàn)的電位差，即為接觸電壓（2）、接觸電壓和跨步電壓

跨步電壓：在接地故障點附近行走時，兩腳之間出現(xiàn)的電位差，越靠近接地故障點或跨步越大，跨步電壓越大。離接地故障點達20m時，跨步電壓為零。第13頁,共30頁，2024年2月25日，星期天接地的種類

接地工作接地保護接地重復接地二、電氣設備的接地種類第14頁,共30頁，2024年2月25日，星期天1.工作接地為保證電力系統(tǒng)和電氣設備達到正常工作要求而必須進行的一種接地，例如電源中性點（或經消弧線圈）的接地、防雷裝置的接地等。各種工作接地有各自的功能！2.保護接地：為了保障人身安全，將電力設備正常情況不帶電的外殼與接地體之間作良好的金屬連接，稱為保護接地。保護接地作用的說明（在小電流接地系統(tǒng)中）第15頁,共30頁，2024年2月25日，星期天如圖，設備外殼未接地時，當絕緣損壞后，人觸及外殼即與故障相對地電壓接觸，是相當危險的。有了保護接地后，則在發(fā)生故障時設備外殼上的對地電壓將為：式中，為單相接地電流；為接地裝置的接地電阻。當人觸及設備外殼時，接地電流將同時沿著接地體和人體兩條通路流過，流過人體的電流為：式中，為人體的電阻；為接地裝置的接地電阻。結論：接地裝置的接地電阻越小，流過人體的電流就越小。只要適當?shù)倪x擇，即可降低或免除人的觸電危險。接地電阻4~10Ω第16頁,共30頁，2024年2月25日，星期天TN系統(tǒng)TN－C系統(tǒng)TN－S系統(tǒng)TN－C－S系統(tǒng)整個系統(tǒng)的中性線N與保護線PE是合在一起的，電氣設備不帶電金屬部分與之相連。配電線路中性線N與保護線PE分開，電氣設備的金屬外殼接在保護線PE上。

TN-C和TN-S系統(tǒng)的綜合，電氣設備大部分采用TN-C系統(tǒng)接線，在設備有特殊要求場合局部采用專設保護線接成TN-S形式

1.TN系統(tǒng)

對低壓TN系統(tǒng)，由于其中所有設備的外露可導電部分均接公共PE線或PEN線，是采取保護接零，因此不存在保護接地電阻問題。第17頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共30頁，2024年2月25日，星期天

2.TT系統(tǒng)

配電系統(tǒng)的中性線N引出，但電氣設備的不帶電金屬部分經各自的接地裝置直接接地。圖8.19TT系統(tǒng)第19頁,共30頁，2024年2月25日，星期天

3.IT系統(tǒng)

電源小電流接地系統(tǒng)的保護接地方式，電氣設備的不帶電金屬部分直接經接地體接地。圖8.20電氣設備的保護接地（IT系統(tǒng)）第20頁,共30頁，2024年2月25日，星期天4.重復接地

在中性點直接接地的低壓電力網中采用接零時，將零線上的一點或多點再次與大地作金屬性連接，稱為重復接地。重復接地可在系統(tǒng)中發(fā)生碰殼短路時降低零線的對地電壓，減輕觸電的危險。第21頁,共30頁，2024年2月25日，星期天必須注意：同一低壓配電系統(tǒng)中，不能有的采取保護接地，有的又采取保護接零，否則當采取保護接地的設備發(fā)生單相接地故障時，采取保護接零的設備外露可導電部分將帶上危險的電壓，如上圖所示。故障設備對地電壓：系統(tǒng)中性點對地電壓：第22頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)電氣安全與防護自學第23頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)靜電防護一.工業(yè)靜電的產生與危害1.產生靜電的內因（1）物質溢出功不同物質都是由分子組成，分子是由原子組成，原子中有帶負電的電子和帶正電荷的質子組成。在正常狀況下，一個原子的質子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負平衡，所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。任何兩種固體物質，當兩者作相距小于2.5納米的緊密接觸時，在接觸界面上會產生電子轉移現(xiàn)象，這是由于各種物質溢出功的不同的緣故。兩物質相接觸時，溢出功較小的一方失去電子帶正電，而另一方就獲得電子帶負電。（2）物質的電阻率不同。電阻率高的物體，其導電性能差，帶電層中的電子移動較困難，構成了靜電荷的集聚條件。（3）物質的介電常數(shù)（電容率）不同。在具體配置條件下，物體的電容與電阻結合起來決定了靜電的消散規(guī)律。如果液體的介電常數(shù)大于20，并以連續(xù)性存在及接地，一般說來，無論是運輸還是儲存都不可能積累靜電。第24頁,共30頁，2024年2月25日，星期天2.產生靜電的外因1．緊密的接觸和迅速的分離任何物體的表面都是不光滑的，所謂的接觸是多點接觸，當接觸距離小于2.5納米時，就有電子轉移，即形成雙電層。若分離得足夠快，物體就帶電。2．附著帶電。某種極性的離子或帶電粉塵附著到與地絕緣的固體上，能使該固體帶上靜電或改變其帶電狀況。3．感應起電。在工業(yè)生產中，存在帶靜電物體能使附近不相連的導體帶電的現(xiàn)象。4．極化起電。絕緣體在靜電場內，其內部和表面能出現(xiàn)電荷，是極化作用的結果。5.流動帶電流體與管道的摩擦6．噴出帶電。粉體、液體和氣體從截面很小的開口噴出時，這些流動的物體與噴口激烈的摩擦，同時流體分子之間又相互碰撞，會產生大量的靜電。7．飛沫帶電。噴在空間的液體，由于擴散和分離，出現(xiàn)了許多小滴組成的新的液面，產生靜電。第25頁,共30頁，2024年2月25日，星期天2008年2月18日16日晚10點半，四川溫江和寧街景陽巷37號院里傳出一聲巨響。44歲的楊云出門查看自制氫氣瓶的情況，剛走出家門，爆炸突然發(fā)生了，楊云當場身亡。溫江安監(jiān)局工作人員分析：是楊云身上所穿腈綸衣服產生靜電，引燃了泄漏的氫氣導致慘劇發(fā)生。案例衣服靜電引爆自制氫氣陽臺上被炸壞的天花板3.靜電的危害第26頁,共30頁，2024年2月25日，星期天2007年12月6日上午，蘭州四名男子在用高壓水槍對油罐車罐體內的殘液進行清洗時，使罐體內殘余的烈化油（一種工業(yè)添加劑）產生靜電，導致整個車體突然發(fā)生爆炸起火，三名男子被炸傷，一名正在罐內清洗的男子被燒傷。案例靜電引發(fā)油罐車爆炸第27頁,共30頁，2024年2月25日，星期天（1）控制靜電的產生:

靜電是由于摩擦和感應產生的，控制靜電的產生應從這兩方面入手，

a)操作靜電敏感器件時，不要作無意義的運動、摩擦、接觸；

b)工位上不要存放不必要的絕緣體，如紙片、塑料杯、塑料袋等；

c)設備接地良好；

d)遠離強電場（>2,000V)300mm以上；

e)用抗靜電（AntistaticorLowcharging）材料或 同種材料包裝

f)靜電屏蔽（２）控制靜電的消散靜電產生難以控制，一旦產生靜電就要以適當速度泄放掉?？捎脙煞N方法消散電荷：泄漏法與復合中和法。二.靜電的防護第28頁,共30頁，2024年2月25日，星期天

１）泄漏法 通過以下設施可將