第8章電氣安全防雷與接地

1、本章首先介紹過電壓和雷電的有關(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)、計算以及低壓配電系統(tǒng)的接地故障保護和等電位聯(lián)接，最后講述電氣安全和觸電急救的有關(guān)知識。,第8章 電氣安全、防雷與接地,第8章 電氣安全、防雷與接地,8.1,電氣設(shè)備的接地,過電壓與防雷,電氣安全與觸電急救,8.2,8.3,8.1 過電壓與防雷,過電壓是指在電氣線路或電氣設(shè)備上出現(xiàn)的超過正常工作要求的

2、電壓?？煞譃橥獠窟^電壓（大氣過電壓）和內(nèi)部過電壓兩大類。,8.1.1 過電壓及雷電的有關(guān)概念,1、大氣過電壓 大氣過電壓是由于電力系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應而引起的過電壓。雷電過電壓產(chǎn)生的雷電沖擊波，其電壓幅值可高達1億伏，其電流幅值可高達幾十萬安，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”之間或雷云對大地之間產(chǎn)生急劇放電的一種自然現(xiàn)象。據(jù)觀測，在地面上產(chǎn)生雷擊的雷云多為負雷云。

3、 當空中的雷云靠近大地時，雷云與大地之間形成一個很大的雷電場。由于靜電感應作用，使地面出現(xiàn)雷云的電荷極性相反的電荷。當兩者在某一方位的電場強度達到25～30kV／cm時，雷云就會開始向這一方位放電，形成一個導電的空氣通道，稱為雷電先導。先導相通道中的正、負電荷強烈吸引中和而產(chǎn)生強大的雷電流，并伴有強烈的雷鳴電閃。這就是直擊雷的主放電階段，時間一般約50～100μs。,,（2）直接雷擊 雷電直接擊中電氣設(shè)備或線路，其過

4、電壓引起強大的雷電流通過這些物體放電入地，產(chǎn)生破壞性極大的熱效應和機械效應，還有電磁脈沖和閃絡(luò)放電。 （3）間接雷擊 雷電未直接擊中電力系統(tǒng)中的任何部分而是由雷對設(shè)備、線或其他物體的靜電感應所產(chǎn)生的過電壓。 （4）雷電波侵入 雷電過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，其事故占整個雷害事故的50％～70％，

5、因此對雷電波侵入的防護應予以足夠的重視。 架空線路在附近出現(xiàn)對地雷擊時極易產(chǎn)生感應過電壓。當雷云出現(xiàn)在架空線路上方時，線路上由于靜電感應而積聚大量異性的束縛電荷，當雷云對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，形成電位很高的過電壓波，對供電系統(tǒng)危害也很大。,,雷云對大地放電(直擊雷)示意圖,架空線路上的感應過電壓,2、雷電的有關(guān)概念 雷電流的幅值和陡度雷電流：是指流入雷擊點的

6、電流，它是一個幅值很大、陡度很高的沖擊波電流，雷電流的陡度越大，產(chǎn)生的過電壓越高。 年平均雷暴日數(shù)：凡有雷電活動的日子，包括看到雷閃和聽到雷聲，都稱為雷暴日。年平均雷暴日數(shù)不超過15天的地區(qū)，稱為少雷區(qū)；超過40天的地區(qū)，稱為多雷區(qū)。 3、內(nèi)部過電壓 內(nèi)部過電壓是由于電力系統(tǒng)內(nèi)的開關(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電壓。 內(nèi)部過電壓又

7、分操作過電壓和諧振過電壓等形式。一般不超過系統(tǒng)正常運行時相電壓的3～4倍，因此對電力線路和電氣設(shè)備絕緣的威脅不是很大。,,8.1.2 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。避雷針實質(zhì)上是引雷針，它把雷電流引入地下，從而保護了線路、設(shè)備及建筑物等。,單支避雷針的保護范圍，以它能防護直擊雷的空間來表示。如下圖所示。,單

8、支避雷針的保護范圍(滾球法)→,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基本相同。避雷帶和避雷網(wǎng)主要用來保護建筑物特別是高層建筑物免遭直擊雷和感應雷。,2、避雷器,防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護設(shè)備的絕緣。避雷器應與被保護設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護設(shè)備的電源側(cè)，如圖所示。,當線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火

9、花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設(shè)備的絕緣。,（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，每對間隙用云母墊圈隔開，在雷電過電壓作用下，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

10、吹裝置來加速火花間隙中電弧的熄滅，從而可進一步降低殘壓。專用來保護重要的或絕緣較為薄弱的設(shè)備。,（2）管型避雷器,它由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙等三部分組成，如圖所示。,,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單經(jīng)濟、殘壓很小的優(yōu)點，但它動作時有電弧和氣體從管中噴出，因此它只適于室外架空場所，主要是架空線路上。,（3）保護間隙,保護間隙又稱角型避雷器或羊角避雷器，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，但保護性能較

11、差，保護間隙只用于室外且負荷不重要的線路上。,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,（4）金屬氧化物避雷器,金屬氧化物避雷器最常見的一種是無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)異的保護性能，是更新?lián)Q代產(chǎn)品。,8.1.3 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

12、緣水平 利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線裝設(shè)自動重合閘裝置個別絕緣薄弱地點加裝避雷器,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、高壓電動機的防雷措施 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。,8.2 電氣裝置的接地,8.2.1 接地的有關(guān)概念,

13、1、接地和接地裝置 電氣設(shè)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(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基礎(chǔ)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(wǎng)，如右圖所示。,1接地體，2接地干線，3接地支線

14、，4電氣設(shè)備,,,2、接地電流和對地電壓,當電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時，電流就通過接地體向大地作半球形散開，稱為接地電流。,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(shè)備的接地部分，如接地的外殼和接地體等，與零電位的“地”之間的電位差，就稱為接地部分的對地電壓。,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，在身體可同時觸及的兩部分之間出現(xiàn)的

15、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，則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。,,,,接觸電壓和跨步電壓,4、工作接地、保護接地和重復接地,工作接地：為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備達到正常工作要求而進行的一種接地，例如電源中性點的接地、防雷裝置的接地等。,保護接地：

16、為保障人身安全、防止間接觸電而將設(shè)備的外露可導電部分接地。,保護接地的型式有兩種：①設(shè)備的外露可導電部分經(jīng)各自的接地線(PE線)直接接地。②設(shè)備的外露可導電部分經(jīng)公共的PE線或經(jīng)PEN線接地，這種接地習慣稱為“保護接零”。,,保護接地作用的說明,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(shè)備發(fā)生單相接地故障時，采取保護接零的設(shè)備外露可導電部分將帶上危險的電壓。,重復接地：在TN系統(tǒng)中，為

17、確保公共PE線或PEN線安全可靠，除在電源中性點進行工作接地外，還應在PE線或PEN線的下列地方進行重復接地： ①在架空線路終端及沿線每lkm處；②電纜和架空線引入車間或大型建筑物處。,,如果不重復接地，則在PE線或PEN線斷線且有設(shè)備發(fā)生單相接地故障時，接在斷線后面的所有設(shè)備外露可導電部分都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對地電壓，如圖a所示，這是很危險的。如果進行了重復接地，如圖b所示，則在發(fā)生同樣故障時，斷線后面的設(shè)備外露可導電部分的對地電

18、壓大大降低。,,8.2.2 電氣裝置的接地和接地電阻,1、電氣裝置應接地或接零的金屬部分,電機、變壓器、電器、攜帶式或移動式用電器具等的金屬底座和外殼。 電氣設(shè)備的傳動裝置。 戶內(nèi)外配電裝置的金屬或鋼筋混凝土構(gòu)架以及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門。 配電、控制、保護用的屏(柜、箱)及操作臺等的金屬柜架和底座。 電纜的金屬護層、可觸及的電纜金屬保護管和穿線的鋼管。 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

19、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很小，因此接地電阻可認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。,按規(guī)定應滿足的條件為：在接地電流通過保護接地時產(chǎn)生的對地電壓不應高于安全特低電壓50V。因此保護接地電阻應為,≤,如果漏電保護斷路器的動作電流取30mA(安全電流值)，則 ≤50／0.03

20、=1667Ω ，一般取 ≤100Ω，以確保安全。,,,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，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)的基本結(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2.5m的鋼管。為了減少

21、外界溫度變化對流散電阻的影響，埋人地下的接地體，其頂面埋設(shè)深度不宜小于0.6m。,,a)垂直埋設(shè)的棒形接地體b)水平埋設(shè)的帶形接地體,當土壤電阻率偏高時，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，局部地進行土壤置換及化學處理。,8.2.4 接地裝置的計算與測試,人工接地體工頻接地電阻的計算、自然接地體工頻接地電阻的計算等，見規(guī)程規(guī)定。,用電壓表、電流表和功率表(三表法)測量接地電阻,1被測接地體,2

22、電壓極,3電流極,=U/I=P/I2=U2/P,,采用接地電阻測試儀測量接地電阻,,1被測接地體，2電壓極，3電流極,搖測時，先將測試儀的“倍率標尺”開關(guān)置于較大倍率檔。然后慢慢旋轉(zhuǎn)搖柄，同時調(diào)整“測量標度盤”，使指針指零(中線)；接著加快轉(zhuǎn)速達到每分鐘約120轉(zhuǎn)，并同時調(diào)整“測量標度盤”，使指針指零(中線)。這時“測量標度盤”所指示標度值乘以“倍率標尺”的倍率即為所測接地電阻值。,8.2.5 低壓配電系統(tǒng)的接故障和等電位聯(lián)接,1、漏電

23、斷路器的基本結(jié)構(gòu)和原理,漏電斷路器有電壓動作型和電流動作型兩種，但通常都采用電流動作型，如右圖所示。,2、等電位聯(lián)結(jié),電流動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)等三部分組成。設(shè)備正常運行時，主電路三相電流相量和為零，因此零序電流互感器TAN的鐵心中沒有磁通，其二次側(cè)沒有輸出電流。如果設(shè)備發(fā)生漏電或單相接地故障時，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)

24、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。漏電保護動作電流一般為30mA。,等電位聯(lián)結(jié)：是使電氣裝置各外露可導電部分和裝置外可導電部分電位基本相等的一種電氣聯(lián)結(jié)。其作用在于降低接觸電壓，以保障保人身安全。如下圖所示。,總等電位聯(lián)結(jié)(MEB)和局部等電位聯(lián)結(jié)(LEB),8.3 電氣安全與觸電急救,8.3.1 電氣安全的一般措施 保證電氣安全的一般措施如下： 1

25、、加強電氣安全教育，樹立“安全第一”的觀點。 2、嚴格執(zhí)行安全工作規(guī)程。 如工作人員與帶電設(shè)備的安全距離不得小于表2、3、4的規(guī)定。,表2 工作人員工作中正?；顒臃秶c帶電設(shè)備的安全距離,表3 進行地電位帶電作業(yè)時人身與帶電體間的安全距離,表4 等電位作業(yè)人員對鄰相導線的安全距離,如在高壓設(shè)備上工作必須遵守的要求：填用工作票、至少應有兩人在一起工作。,3、嚴格遵循設(shè)計、安裝規(guī)范。4、加強運行維護和檢修試驗工作。5、采用

26、安全電壓和符合安全要求的相應電器。6、采用電氣安全用具,例如操作高壓隔離開關(guān)和跌開式熔斷器的絕緣鉤棒、高壓驗電器、低壓試電筆、絕緣手套、絕緣靴、絕緣地毯、絕緣墊臺、臨時接地線及“禁止合閘，有人工作”、“止步，高壓危險!”等標示牌等。,,高壓絕緣鉤棒,1手柄，2護環(huán)，3絕緣桿，4金屬鉤,a)高壓驗電器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。,7、普

27、及安全用電常識 如不得私拉電線、不得長時間超負荷用電、當電線斷落在地上不可走近、如遇有人觸電，應立即設(shè)法使觸電者脫離電源或斷開電源，并正確進行觸電急救。 8、正確處理電氣失火事故 如帶電滅火，應使用二氧化碳(CO2)滅火器、干粉滅火器、干砂等進行。,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，應迅速切斷電源或使用絕緣工

28、具、干燥木棒等不導電物體解脫觸電者，也可抓住觸電者干燥而不貼身的衣服將其拖開，可戴絕緣手套或?qū)⑹钟酶稍镆挛锇鸷蠼饷撚|電者，也可站在絕緣墊上或干木板上進行救護，最好用一只手進行救護。如果觸電者觸及高壓帶電設(shè)備，救護人應迅速切斷電源，或用適合該電壓級的絕緣工具(如高壓絕緣棒)解脫觸電者，救護人在搶救過程中，應注意保持自身與周圍帶電部分必要的安全距離。,2、急救處理 當觸電者脫離電源后，應立即根據(jù)具體情況，迅速對癥救治，同時趕

29、快通知醫(yī)生前來搶救。 1）如果觸電者神志尚清醒，則應使之就地躺平，嚴密觀察，暫時不要讓其站立或走動。,2）如果觸電者傷勢嚴重，心跳和呼吸均已停止，則在通暢氣道后，立即同時進行口對口(鼻)的人工呼吸和胸外按壓心臟的人工循環(huán)。 如果現(xiàn)場僅有一人救護時，可交替進行人工呼吸和人工循環(huán)：先胸外按壓心臟4～8次，然后口對口(鼻)吹氣2～3次，再按壓心臟4～8次，又口對口(鼻)吹氣2～3次，如此交替反復進行。,3、人工呼吸法

30、 1)首先解開觸電者的衣服、褲帶，松開上身，使其胸部能自由擴張。 2)使觸電者仰臥，不墊枕頭，使頭先側(cè)向一邊，清除其口腔內(nèi)的血塊、假牙及其他異物。如果其舌根下陷，則應將舌頭拉出，使氣道通暢。然后將其頭部扳正，使之盡量后仰，鼻孔朝天，使氣道暢通。 3)救護人位于觸電者一側(cè)，用一只手捏緊其鼻孔，不使漏氣；用另一只手將其下頜拉向前下方，使其嘴巴張開?？稍谄渥焐仙w一層紗布，準備對其吹氣。 4)向觸電者大口吹氣，如圖a所示。

31、吹氣時，要使觸電者胸部膨脹。,5)救護人吹氣完畢后換氣時，應立即離開觸電者的嘴巴(或鼻孔)，并放松緊捏的鼻(或嘴)，讓其自由排氣，如圖b所示。按照上述操作要求反復進行，每分鐘約12次。對幼小兒童，鼻子不捏緊，可任其自由漏氣，而且吹氣不能過猛，以免肺包脹破。,,,口對口吹氣的人工呼吸法,a)貼緊吹氣b)放松換氣 →氣流方向,4、胸外按壓心臟的人工循環(huán)法,1）與人工呼吸法的要求一樣，首先使氣道暢通，在平整牢固的地面平躺下。 2）

32、救護人位于觸電者一側(cè)，最好是跨腰跪在觸電者腰部，兩手相疊(對兒童可只用一只手)，手掌根部放在心窩稍高一點的地方(掌根放在胸骨的下三分之一部位) 。 3）救護人找到觸電者的正確壓點后，自上而下垂直均衡地用力向下按壓，壓出心臟里面的血液所示。 4）按壓后，掌根迅速放松(但手掌不要離開胸部)，使觸電者胸部自動復原，心臟擴張，使血液又回到心臟，按照上述操作要求反復地進行，每分鐘約60次。 在施行心肺復蘇法(含人工呼吸