电力基础知识

1、一、石油设施电气装置场所分类场所分类是根据易燃气体或蒸气存在的可能性决定的。类场所是易燃气体或蒸气存在或可能存在于空气中，其数量足以产生爆炸或引燃混合物的场所。类1区：在该场所中1、易燃气体或蒸气的可引燃浓度在正常工作条件下存在。2、这种气体或蒸气的可引燃浓度因修理、维修操作或因泄漏而经常（频繁）存在。3、设备故障或工艺误操作会释放出可引燃浓度的易燃气体或蒸气，同时也会引起电气设备故障而成为引火源。 此类场所通常包括：挥发性易燃液体或液化的易燃气体从一个容器输送到另一个容器；应用易挥发溶剂的室内区域；含有易挥发性液体开口罐的场所；易燃气体易积聚，或挥发性易燃液体停放或积存而又通风不良的场所；室

2、内制冷机的区域，其中挥发性易燃物质被存储在开口的盖封不严的，或易于破裂的容器内；在正常工作的过程中易燃气体或蒸气的可引燃浓度易于出现的所有其他场所。类2区：在该场所中1、挥发性易燃液体或气体被处理、加工或应用，但这种液体、蒸气或气体通常限制在密闭容器或系统中，仅当这种容器或系统偶然断裂或设备异常工作时才逸出。2、气体或蒸气的可燃浓度通常用正压通风来避免，当通风设备损坏或工作异常时才形成可引燃的浓度。3、与类1区相邻的场所（且无密封挡板隔离），可引燃浓度的气体或蒸气有机会流通进入，除非采用净化的空气进行正压通风来防止这种流通，还需配备有效的通风故障防护措施。 这种类别通常包括下列场所：采用挥发性

3、易燃液体、气体或蒸气，但只有在万一发生故障或发生某些异常工作条件时才会形成可燃的场所。在确定这一区域范围时，要考虑偶然逸出可燃气体数量、通风的充分性（自然通风或人工通风）、涉及的总面积以及与爆炸或火灾有关的工业记录等诸因素。二、开关、控制器、保护器1、高压开关高压开关主要包括高压断路器、高压负荷开关和高压隔离开关。高压开关用以完成电路的转换，有较大的危险性。（1）高压断路器高压断路器是高压开关设备中最重要、最复杂的开关设备。高压断路器有强有力的灭弧装置。既能在正常情况下接通和分断负荷电流，又能借助继电保护装置在故障情况下切断过载电流和短路电流。 断路器分断电路时，如电弧及时熄灭，不但断路器本身

4、可能受到严重损坏，还可能迅速发展为弧光短路，导致更为严重的事故。按照灭弧介质和灭弧方式，高压断路器可分为少油断路器、多油断路器、真空断路器、六氟化硫断路器、压缩空气断路器、固体产气断路器和磁吹断路器。高压断路器必须与高压隔离开关串联使用，由断路器接通和分断电流，由隔离开关隔断电源。因此，切断电路时必须先拉开断路器后拉开隔离开关：接通电路时必须先合上隔离开关后合上断路器。为确保断路器与隔离开关之间的正确操作顺序，除严格执行操作制度外，10 kV系统中常安装机械式或电磁式联锁装置。 油断路器是有爆炸危险的设备。为了防止断路器爆炸，应根据额定电压、额定电流和额定开断电流等参数正确选用断路器，并应保持

5、断路器在正常的运行状态。运行中断路器的操作机构、传动机构、控制回路、控制电源应保持良好。(2)高压隔离开关高压隔离开关简称刀闸。隔离开关没有专门的灭弧装置，不能用来接通和分断负荷电流，更不能用来切断短路电流。隔离开关主要用来隔断电源。以保证检修和倒闸操作的安全。 隔离开关安装应当牢固。电气连接应当紧密、接触良好；遇铜、铝导体连接须采用铜铝过渡接头。隔离开关不能带负荷操。拉闸、合闸前应检查与之串联安装的断路器是否在分闸位置。 (3)高压负荷并关高压负荷开关有比较简单的灭弧装置，用来接通和断开负荷电流。负荷开关必须与有高分断能力的高压熔断器配合使用，由熔断器切断短路电流。高压负荷开关的安装要求与高

6、压隔离开关相似。高压负荷开关分断负荷电流时，有强电弧产生。因此，其前方不得有可燃物。 2、低压控制电器 低压控制电器主要用来接通、断开线路和用来控制电气设备。包括刀开关、低压断路器、减压起动器、电磁起动器等电器。 (1)控制电器一般安全要求 电压、电流、断流容量，操作频率、温升等运行参数符合要求。 结构型式与使用的环境条件相适应。 灭弧装置(包括灭孤罩、灭弧触头，灭孤用绝缘板)完好。 触头接触表面光洁，接触紧密，并有足够的接触压力；各极触头应当同时动作。 防护完善、门(或盖)上的联锁装置可靠、外壳、手柄、漆层无变形和损伤。 安装合理、牢固；操作方便，且能防止自行合闸：一般情况下，电源线应接在固

7、定触头上。 正常时不带电的金属部分接地(或接零)良好。 绝缘电阻符合要求。(2)刀开关 刀开关是手动开关。包括胶盖刀开关，石板刀开关、铁壳开关、转扳开关、组合开关等。 刀开关没有或只有极为简单的灭弧装置，不能切断短路电流。因此，刀开关下方应装有熔体或熔断器。对于容量较大的线路，刀开关须与有切断短路电流能力的其他开关串联使用。 用刀开关操作异步电动机及其他有冲击电流的动力负荷时，刀开关的额定电流应大于负荷电流的3倍，并应该在刀开关上方另装一组熔断器。刀开关所配用熔断器和熔体的额定电流不得大于开关的额定电流。 (3)低压断路器 低压断路器是具有很强的灭弧能力的低压开关。低压断路器的合闸由人工操作；

8、分闸可由人工操作，也可在故障情况下自动分闸。 低压断路器瞬时动作过电流脱扣器用于短路保护，其动作电流的调整范围多为额定电流的4-10倍。其整定电流应大于线路上可能出现的峰值电流，并应线路末端单相短路电流的23。长延时动作过电流脱扣器应按照线路计算负荷电流或电动机额定电流整定，因用于过载保护。 运行中的低压断路器的机构应保持灵活、各部应保持干净。触头磨损超过原来厚度的1/3时，应予更换。应定期检查各脱扣器的整定值。 (4)接触器 接触器是电磁起动器的核心元件。 接触器的额定电流应按电动机的额定电流和工作状态来选择。接触器的额定电流应选为电动机的额定电流的1.3-2倍。工作繁重者应取较大的倍数。

9、对运行中接触器应注意以下问题： 工作电流不应超过额定电流，温度不得过高，分合指示应与接触器的实际状态相符，连接和安装应牢固，机构应灵活，接地或接零应良好，接触器运行环境应无有害因素。 触头应接触良好、紧密，不得过热；主触头和辅助触头不得有有变形和烧伤痕迹；触头应有足够的压力和开距；主触头同时性应良好；灭弧罩不得松动、缺损。 声音不得过大；铁心应吸合良好；短路环不应脱落或损坏；铁心固定螺栓不得松动：吸引线圈不得过热：绝缘电阻必须合格。 3、低压保护电器 保护电器主要用来获取、转换和传递信号，并通过其他电器对电路实现控制。熔断器和热继电器是最常见的属于低压保护电器。 (1)熔断器 熔断器有管式熔断

10、器、插式熔断器、螺塞式熔断器等多种型式。管式熔断器有两种，一种是纤维材料管，由纤维材料分解大量气体灭弧；一种是陶瓷管，管内填充石英砂，由石英砂冷却和熄灭电弧。管式熔断器和螺塞式熔断器都是封闭式结构，电弧不容易与外界接触，适用范围较广。管式熔断器多用于大容量的线路。螺塞式熔断器和插式熔断器用于中、小容量线路。 熔断器熔体的热容量很小，动作很快，宜于用作短路保护元件。在照明线路及其他没有冲击载荷的线路中，熔断器也可可用作过载保护元件。 熔断器的防护形式应满足生产环境的要求；其额定电压符合线路电压；其额定电流满足安全条件和工作条件的要求，其极限分断电流大于线路上可能出现的最大故障电流。 同一熔断器可

11、以配用几种不同规格的熔体，但熔体的额定电流不得超过熔断器的额定电流。熔断器各接触部位应接触良好。爆炸危险的环境不得装设电弧可能与周围介质接触的熔断器；一般环境也必须考虑防止电弧飞出的措施。不得轻易改变熔体的规格，不得使用不明规格的熔体。 (2)热继电器热继电器也是利用电流的热效应制成的。它主要由热元件、双金属片、控制触头等组成。热继电器的热容量较大，动作不快，只用于过载保护。热元件的额定电流原则上按电动机时额定电流选取：对于过载能力较低的电动机，如果起动条件允许，可按其额定电流的60-80选取：对于工作繁重的电动机，可按其额定电流的110-125选取。对于照明线路，可按负荷电流的085-1倍选

12、取。三、电火花和电弧1、电火花 电火花是电极间的击穿放电，大量电火花汇集起来既构成电弧。电弧温度高达8000。电火花和电弧不仅能引起可燃物燃烧，还能使金属熔化、飞溅，构成二次引燃源。 电火花分为工作火花和事故火花。工作火花指电气设备正常工作或正常操作过程中会产生电火花。例如，刀开关、断路器、接触器、控制器接通和断开线路时会产生电火花：插销拔出或插入时的火花；直流电动机的电刷与换向器的滑动接触处、绕线式异步电动机的电刷与滑环的滑动接触处也会产生电火花等。 事故火花是线路或设备发生故障时出现的火花，包括短路、漏电、松动、接地、断线、分离时形成的及变压器、多油断路器等高压电气设备绝缘表面发生的闪络等

13、。 事故火花还包括由外部原因产生的雷电火花、静电火花、电磁感应火花等。2、电弧（1）电弧现象电力系统中的发电机、变压器及线路等，在正常情况下，由于检修或改变运行方式，需要将他们接入或退出。在发生故障时，必须能迅速切断故障部分，使电力系统恢复正常运行。为此，电力系统中必须装设一些开关电器，如断路器、隔离开关、熔断器、接触器等。当用断路器切断有电流的线路时，如果触头间的电压大于10-20伏，电流大予80100毫安，在切断电路的瞬间，触头间会产生强烈的白光，这种白光称为电弧此时触头虽已分开，但由于触头间存在电弧，电路则仍处于通路状态。待触头分开到足够长的距离，电弧熄灭后，电路才算真正断开。电弧是高压

14、断路器断开过程中不可避免的现象。电弧是一种气体游离放电现象，电弧放电有以下的主要特征。1）电弧的能量集中、温度很高、亮度很强。10千伏少油断路器断开20千安的电流时，电弧功率高达一万千瓦以上。这样大的能量几乎全部变成热能，造成电弧及其附近区域介质的极强烈的物理和化学变化。 2) 2)电弧由三个部分组成，即阴极区、阳极区和弧柱区。如图3-1所示。在电弧的阴极和阳极上，温度常超过金属气化点。在电弧孳生点，温度最高通常有明亮的极斑，称为阴极斑或阳极斑。弧柱就是在阴极、阳极之间明亮的的光柱，弧柱的温度达六、七千度到一万度以上，弧柱的直径很小，一般只有几毫米到几厘米。在弧柱周围温度较低、亮度明显减弱的部

15、分称为弧焰。电流几乎都从弧柱内流过。电弧内的温度Th及电流密度的分布情况如图3-2，dh为弧柱直径，d1为弧焰直径。弧焰图31 电弧图32 电弧温度Th及电流密度分布3)电弧的气体放电是自持放电，维持电弧稳定燃烧的电压很低。在大气中一厘米长直流电弧的弧柱只有1530伏，在变压器油中也不过100-200伏。 4)电弧是一束游离的气体，质量极轻，容易变形。在气体和液体的流动作用下，或在电动力的作用下，电弧能迅速移动、仲长或弯曲。 如果电弧长久不熄就会烧坏触头附近的绝缘，并延长了短路时间。甚至使断路器内的压力不断增加，引起油断路器的爆炸。（2）弧的形成当断路器的触头刚分开时，由于触头间的距离很小，其

16、间电压即使只有几百伏甚至几十伏，但电场强度却很大。在阴极表面，由于热电子发射或强电场发射产生的自由电子，在这个强电场的作用下，逐渐加速运动，在弧隙中不断与气体原子碰撞，使中性原子产生碰撞游离，因而弧隙中自由电子的数量不断增加。同时，电子与原子互相碰撞，电子的动能传递给气体原子，使弧隙中气体温度显著增加。同时，电子与原子互相碰撞，电子的动能传递给原子，使弧隙中气体温度显著增加。当温度超过几千度时，弧隙中热游离的主要因素。在这两种游离的作用下，触头间有大量自由电子，于是原来绝缘的气体间隙就变成了导电的通道，使介质击穿而形成电弧。 （3）灭弧方法1）利用气体吹动电弧灭弧利用气体吹动电弧的方法可分为纵

17、吹和横吹两种。这是利用压缩空气注入弧道，使电弧受到强烈的冷却和拉长，而将电弧熄灭。图3-8(a)为纵向吹动自弧。当触头分开后，触头问的电弧受到压缩空气的猛烈吹拂，使弧柱强烈冷却，触头间的介质电强度得到迅速恢复，从而熄灭电弧。 图3-8(b)为横向吹动电弧。在气流的横向吹动作用下，使电弧的长度和表面积增大，加强了冷却和去游离作用，灭弧效果好。 图3-8(c)为有绝缘灭孤栅的横向吹动电弧。电弧在横向吹动作用下，进入绝缘灭弧栅，大大增加了电弧长度和表面积，同时，使电弧与固体介质紧密接触，电弧的去游离过程更加强烈，灭弧效果更好。 在油断路器中，是利用绝缘油在电弧高温作用下分解出来的气体吹动电弧，气体中

18、含有7080的氢气，氢气具有良好的灭弧性能，并利用灭弧室各种不同的结构形式，促使气体纵吹或横吹灭弧。2）采用多断口灭弧高压断路器的触头常制成每相有两个或多个串联的断口，如图3-9所示。每相断口数目的增多，将一个电弧分割成多个串联电弧，每个断口上的电弧电压降低，电弧易于熄灭，因而提高灭弧性能。 高压断路器的触头常制成每相有两个或多个串联的断口，如图3-9所示。每相断口数日的增多，将一个电弧分割成多个串联电弧，每个断口上的电弧电压降低，电弧易于熄灭，因而提高灭弧性能。 l一固定触头，2一可动触头，3一电弧，4一滑动触头 5一触头的横担,6一绝缘杆，7一载流连接条3）利用固体介质的狭缝或狭沟灭弧电弧

19、与固体介质紧密接触时，固体介质在电弧高温的作用下分解而产生气体，狭缝或狭沟中的气体受热膨胀压力增大，同时附着在固体介质表面的带电质点强烈复合，使去游离的效果显著。 4）将长电弧分成几个短电弧灭弧这种方法常用于低压开关电器中，如图3-10所示。在触头间发生的电弧，进入与电弧垂直放置的金属片栅内，将一个长电弧分成一串短电弧。在交流电路中，当电流过零值时，r所有短弧同时熄灭，每一短电弧相应的阴极立刻恢复到150250伏的介电强度，若所 有阴极的介电强度的总和，大于触头上的外加电压时，电弧就不再重燃。 若用于直流电路时，则利用短电弧上的阴极和阳极电压降灭弧。适当选择金属栅片的数目，使所有短电弧的阴极和

20、阳极电压降均总和，大于触头上的外加电压时，电弧就迅速熄灭。 为了使电弧迅速进入栅内，可以利用磁吹动，如图3-10(b)所示，灭弧栅片是有缺口的钢片，电弧则在自己的磁通作用下，由位置A移向位置B。 (a) (b)图3-10将长电弧分成几个短也弧 (a)金属片灭弧栅，(b)缺口钢片 1一静触头；2一动触头；3一栅片四、危险物质和危险环境1、危险物质 爆炸危险物质分为以下三类： I类：矿井甲烷： II类：爆炸性气体、蒸气、薄雾： 类：爆炸性粉尘、纤维。 爆炸性气体、蒸气按引燃温度分为6组(表110)。爆炸性粉尘、纤维按引燃温度分为3组(表111)。表110 气体、蒸气、薄雾按引燃温度分组 组别 T1

21、 T2 T3 T4 T5 T6引燃温度()T >450 450>T>300 300>T>20 200>T>135135>T>100100>T>85表11 1 粉尘、纤维按引燃温度分组 组 别 Tll T12 T13 引燃温度() T>270 270> T >200 200> T>140 爆炸性气体、蒸气按最小点燃电流比和最大试验安全间隙分为IIA级、IIB级、IIC级。爆炸性粉尘、纤维按其导电性和爆炸性分为A级和B级。2、危险环境 （1）气体、蒸气爆炸危险环境 1)0区指正常运行时连续出现或长时间出

22、现或短时间频繁出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。除了装有危险物质的封闭空间，如密闭的容器、贮油罐等内部气体空间外，很少存在O区。 2)1区指正常运行时可能出现(预计周期性出现或偶然出现)爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。 3)2区指正常运行时不出现j即使出现也只可能是短时间偶然出现爆炸性气体、蒸汽或薄雾的区域。 （2）粉尘、纤维爆炸危险环境 1)10区指正常运行时连续或长时间或短时间频繁出现爆炸性粉尘、纤维的区域。 2)ll区指正常运行时不出现，仅在不正常运行时短时间偶然出现爆炸性粉尘、纤维的区域。 （3）火灾危险环境 火灾危险环境分为21区、22区和23区，分别是有可燃液体、有可燃粉体或纤维和有

23、可燃固体存在的火灾危险环境。五、电气防爆1、防爆型电气设备类型防爆型电气设备有隔爆型(标志：d)、增安型(标志：e)、充油型(标志o)、充砂型(标志：q)、本质安全型(标志：i)、正压型(标志：p)、无火花型(标志：n)和特殊型(标志：s)设备。例如dBT4是隔爆型、B级、T4组的防爆型电气设备。2、危险环境的电气设备选型应根据电气设备安装环境的类型和等级、电气设备的种类选用防爆型电气设备。所选用的防爆电气设备的级别和组别不应低于该环境内爆炸性混合物的级别和组别。下列三个表格是典型的选用例子。表1-12 气体、蒸气危险环境电气设备选型爆炸危险环境区别电气设备类别0区 1区 2区本质安全本质安全

24、隔爆正压充油增安本质安全隔爆正压充油增安无火花型鼠笼型感应电动机OOoOOO开关、断路器Oo熔断器O控制开关及按钮oOoOOoO操作箱、柜oOoo固定式灯ooO移动式灯o表1-13 粉尘、纤维危险环境电气设备选型爆炸危险环境区别 电气设备类别10区11区 尘密 正压 充油 尘密 正压 IP65 IP54 配电装置 O O 电动机鼠笼型 O o O带电刷 。固定安装 o o o o电器和仪表移动式 O o O携带式 O O 照明灯具 O O六、互感器1、电流互感器、电压互感器电流互感器：把电路中的大电流变为小电流的电气设备，称为电流互感器。电流互感器的一次侧绕组串接在一次电路中，二次侧额定电流一

25、般设计成5A或1A。所以一次侧绕组匝数少于二次侧绕组匝数。二次侧绕组与测量仪表或继电器的电流线圈相串联。电流互感器是电力系统中供测量和保护用的重要设备。电压互感器：将高电压变为低电压的电气设备称为电压互感器。电压互感器的一次侧绕组并接在高压电路中，将高电压变为低电压，二次侧额定电压一般为100V，所以一次侧绕组匝数大于二次侧绕组匝数，二次侧绕组与测量仪表或继电器的电压线圈并联。电压互感器是电力系统中供测量和保护用的重要设备。电流互感器测量误差原因：测量误差就是电流互感器的二次输出量与其归算到二次侧的一次输入量的大小不相等、幅角不相同所造成的差值。因此测量误差分为数值（变比）误差和相位（角度）误

26、差两种。产生测量误差的原因包括电流互感器本身和运行使用条件两个方面：（1）电流互感器本身造成的测量误差是由于电流互感器有励磁电流存在。励磁电流是输入电流的一部分，它不传变到二次侧，故形成了变比误差。励磁电流除在铁心中产生磁通外，还产生铁心损耗，包括涡流损失和磁滞损失。励磁电流所流经的励磁支路是一具呈电感性的支路，励磁电流与二次输出量不同相位，这是造成角度误差的主要原因。（2）运行和使用中造成的测量误差则是电流互感器铁心饱和和二次负载过大所致。2、不同型号变压器性能比较10kV级S7系列电力变压器技术数据型号额定容量（kVA）额定电压空载损耗（W）负载损耗(W)油（kg）总体（kg）高压低压S7

27、30/103010、6.3、60.415080080295S750/10501901150105400S763/10632201400125480S780/10802701650135560S7100/101003202000165645S7125/101253702450170695S7160/101604602850185820S7200/1020054034002351010S7250/1025064040002651110S7315/1031576048002951310S7400/1040092058003651585S7500/10500108069003951820S7630/1

28、0630130081005452385S7800/10800154099006552950S71000/1010001800116008503685S71250/10125022001380010004340S71600/1016002650165001100507010kV级S9-M系列低损耗全密闭电力变压器技术数据型号额定容量（kVA）冷却方式空载损耗（W）负载损耗(W)油（kg）总体（kg）S9-M-315/10F315油浸自冷67036502301350S9-M-400/10F40080043002701560S9-M-500/10F50096051003001760S9-M-630/

29、10F630120062004002320S9-M-800/10F800140075004502750S9-M-1000/10F10001700103005003260S9-M-1250/10F12501950128005503460S9-M-1600/10F16002400145006504150S9-M-2000/10F200025201780011706090S9-M-2500/10F250029702070013606920S11-M·R系列卷铁芯全密封配电变压器技术数据型号额定容量（kVA）空载损耗（W）负载损耗(W)油（kg）总体（kg）S11-M·R-3030

30、9559085335S11-M·R-5050130860100430S11-M·R-63631401030110495S11-M·R-80801751240120550S11-M·R-1001002001480135590S11-M·R-1251252351780150700S11-M·R-1601602802180170810S11-M·R-2002003352580190960S11-M·R-25025039030302201150S11-M·R-31531547036302501325S11-M&#

31、183;R-40040056042803201610S11-M·R-50050067051303351830S11-M·R-63063080561804502285七、接地保护电气设备的保护接地是用来防止危及人身安全的触电。人体的触电，除了是人与带电部分过份接近或直接接触外，还可能是人接触到平时不处在电压下，但由于绝缘损坏而呈现电压的电气设备的金属结构和外壳。 为了防止人在第一种情况下触电，对平时处在电压下的电气装置应设遮栏，并保证各种通道有一定的宽度。 对于第二种情况，是将电气装置中平时不处在电压下，但可能因绝缘损坏而呈现电压的所有部分接地。因为这种接地是保护人身安全的，

32、故称为保护接地或安全接地。 在一部分电气装置中，除需要进行保护接地外，还需要进行工作接地。所谓工作接地，就是为了保证电力系统在正常情况和事故情况下能够可靠地工作，而将电力系统中某一点进行接地，例如变压器中性点的接地，避雷针和避雷器的接地等。电气装置必须接地的部分与地作良好的连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体。电气设备接地部分与接地体连接用的金属导体，称为接地线。接地体和接地线总称为接地装置。（一）电气装置的一般要求1、一般要求（1）按照电气装置的要求，保护性和功能性接地设施可以采用共同的或分开的接地系统。当采用共同的接地系统，应首先满足保护性接地的各项要求。（2）每

33、套建筑物内的电气装置在电源进线处，应设置总接地端子（接地母线）以连接保护干线、接地线和功能性接地线（若需要时），并用等电位联结干线分别与装置外导电部分，如给水干管、煤气干管、采暖通风干管以及建筑物的金属构件相连接。（3）交流电力设备应充分利用自然接地设施接地，但应校验其热稳定，不合格者除外。金属水管只有在得到所属部门同意且非唯一的接地极（即必须还有其它接地设施）时方可利用。（4）人工接地设施首先推荐在直接与大地接触的建筑物外墙基础内底部埋置环形水平接地。如果基础底部有橡胶或塑料密封层，则可在其底下的混凝土垫层内埋置，而密封层上部的钢筋混凝土中的钢筋宜利用其作等电位联结。2、35kV及以下变电所

34、的接地设施（1）对于屋内变电所，若利用建筑物功能钢筋混凝土基础内部钢筋体作接地体，且接地电阻又满足要求时，可不另设人工接地极。（2）变电所的接地系统，除可利用自然接地设施外，若还需设置人工接地设施时，首先推荐利用基础槽底部在混凝土内或垫层内埋置环形水平接地体。用于变电所露天部分电气装置的人工接地网应以水平接地极为主，其外缘应闭合。杆上配电变压器的接地极宜敷设成闭合环形。（3）35kV变电所的接地网，应在地下与进线避雷线的接地体相连，以降低变电所接地网的接地电阻值。连接线埋设长度不应小于15m，连接处应便于分开以便测量变电所的接地电阻值。（4）356kV小接地短路电流系统发生单相接地故障时，一般

35、不迅速切除故障，此时变电所及电气设备的接地设施的接触电压不应大于50V。3、架空线路杆塔的接地系统（1）在土壤电阻率100·m的潮湿地区，可利用铁塔和钢筋混凝土电杆的自然接地，不必另设接地极，但变电所的进线段除外。在居民区，如自然接地电阻值符合要求，可不另设人工接地极。（2）在100300·m的地区，除利用铁塔和钢筋混凝土电杆的自然接地外，还应设置人工接地，其埋深不宜小于0.60.8m。在3002000·m的地区，一般采用水平敷设的接地极，其埋深不宜小于0.5m。敷设在耕地中的接地极，埋深应在耕作深度以下。（3）在2000·m的地区，可采用68根总长度不

36、超过500m的放射行接地极，或连续伸长形接地极；放射形接地极可采用长短结合的方式。接地极埋深不宜小于0.3m。（4）居民区和水田中的接地极，宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。（5）在土壤电阻率较高的地区，当采用放射形接地体时，如杆塔基础附近有土壤电阻率较低的地带，可部分采用外引式接地。 4、接地装置的敷设 在敷设接地装置时，应首先利用自然接地体。可以作为自然接地体的有，敷设在地下的供水管道和其它金属管道，但输送液体或气体燃料的管道除外，建筑物与地连接的金属结构；水工建筑物的金属桩；建筑物的钢筋混凝土基础等。自然接地体的接地电阻应由实际测量确定。 当无自然接地体可利用时，对接地装置所要求的接地电阻值

37、，是靠人工接地体来得到的。人工接地体是采用垂直埋入地中的钢管或角钢，其长度为23米，钢管的外径为4860毫米，管壁厚度不小于35毫米，角钢的厚度不小于4毫米，钢管或角钢埋入地中时，其上端离地面的深度为O4-15米。在一般的土壤内，一根钢管或角钢的垂直接地体，其接地电阻为2050欧。 埋入地中的几根钢管或角钢由扁钢互相连接起来，扁钢敷设在地下的深度不少于O3米，并与钢管或角钢的上端焊接。这种用扁钢连接起来的钢管或角钢组成的复杂接地网，是发电厂和变电所中接地体的主要类型。 在土质坚硬(岩土)的地区，如果不能垂直埋入钢管或角钢时，则可用平放的扁、钢或圆钢等作为主要接地体，敷设深度应不小于O8米。考虑

38、到抗腐蚀的要求，圆钢的直径应不小于8毫米，扃钢的厚度不小于4毫米，它们的横截面积不小于48平方毫米。 为了降低发电厂和变电所区域内的接触电位差和跨距电位差，应使配电装置区域内的电位分布尽可能均匀。为了这一目的，在配电装置区域内，适当的布置钢管角钢和扁钢等，形成环形接地网。 屋内接地网是采用敷设在电气设备所在房屋每一层内的接地干线组成，屋内各层接地干线用几条上下联系的导线相互连接。屋内接地网应在几个地点与接地体连接。接地干线采用扁钢或圆钢，扁钢的厚度不小于3毫米，截面积应不小于24平方毫米，圆钢的直径应不小于5毫米。 接地线应尽最利用金属结构、钢筋混凝土构件的钢筋、钢管等。接地线相互之间及与接地

39、体之间的连接，均应采用焊接。电气装置中的每一接地元件，应采用单独的接地线与接地体或接地干线棚连接。几个接地元件不可串联连接在一个接地线中。 接地线与电气设备的外壳连接时，可采用螺栓连接或焊接。5、IT 系统的安全原理图 3-2a 所示的在不接地配电网中，当一相碰壳时，接地电流 IE 通过人体和配电网对地绝缘阻抗构成回路。如各相对地绝缘阻抗对称，即 Z1=Z2=Z3=Z，则运用戴维南定理可以比较简单地求出人体承受的电压和流经人体的电流。运用戴维南定理可以得出图 3-2b 所示的等值电路。等值电路中的电动势为网络二端开路，即没有人触电时该相对地电压。因为对称，该电压即相电压 U，该阻抗即 Z/3。

40、 图3-2 IT系统安全原理 (a) 示意图 (b) 等效电路图 ( 图中虚线为有保护接地的情况)接地电阻的确定从保护接地的原理可以知道，保护接地的基本原理是限制漏电设备外壳对地电压在安全限值 UL 以内， 即漏电设备对地电压 UE=IEREUL 。各种保护接地的接地电阻就是根据这个原则来确定的。1. 低压设备接地电阻在 380V 不接地低压系统中，单相接地电流很小，为限制设备漏电时外壳对地电压不超过安全范围，一般要求保护接地电阻 RE 4 。当配电变压器或发电机的容量不超过 100 kVA 时，由于配电网分布范围很小，单相故障接地电流更小 , 可以放宽对接地电阻的要求，取 RE 10。2.

41、高压设备接地电阻(1) 小接地短路电流系统。如果高压设备与低压设备共用接地装置，要求设备对地电压不超过 120V，其接地电阻为 RE (3.7)式中： RE 接地电阻 , ；IE 接地电流 ,A 。如果高压设备单独装设接地装置，设备对地电压可放宽至 250V，其接地电阻为 RE （3.8）小接地短路电流系统高压设备的保护接地电阻除应满足式 (3.7) 和式 (3.8) 的要求外，还不应超过 10。以上两个式子中的 IE 为配电网的单相接地电流，应根据配电网的特征计算和确定。(2) 大接地短路电流系统。在大接地短路电流系统中，由于接地短电流很大，很难限制设备对地电压不超过某一范围，而是靠线路上的

42、速断保护装置切除接地故障。要求其接地电阻为RE （3.9）但当接地短路电流 IE>400OA 时，可采用RE 0.5 3. 架空线路和电缆线路的接地电阻小接地挥路电流系统中，无避雷线的高压电力线路在居民区的钢筋混凝土杆宜接地，金属杆塔应接地，其接地电阻不宜超过 30。中性点直接接地的低压系统的架空线路和高、低压共杆架设的架空线路，其钢筋混凝土杆的铁横担和金属杆应与零线连接，钢筋混凝土的钢筋宜与零线连接。与零线连接的电杆可不另做接地。沥青路面上的高、低压线路的钢筋混凝土和金属杆塔以及已有运行经验的地区，可不另设人工接地装置，钢筋混凝土的钢筋、铁横担和金属杆塔，也可不与零线连接。三相三芯电力

43、电缆两端的金属外皮均应接地。变电所电力电缆的金属外皮可利用主接地网接地。与架空线路连接的单芯电力电缆进线段，首端金属外皮应接地。如果在负荷电流下，末端金属外皮上的感应电压超过 60V，末端宜经过接地器或间隙接地。在高土壤电阻率地区接地电阻难以达到要求数值时，接地电阻允许值可以适当提高。例如，低压设备接地电阻允许达到 1030 ，小接地短路电流系统中高压设备接地电阻允许达到 30，发电厂和区域变电站的接地电阻允许达到 15 等。6、 TT 系统的原理我国绝大部分地面企业的低压配电网都采用星形接法的低压中性点直接接地的三相四线配电网，如图 3-7 所示。这不仅是因为这种配电网能提供一组线电压和一组

44、相电压，便于动力和照明由同一台变压器供电，而且还在于这种配电网具有较好的过电压防护性能，且一相故障接地时单相电击的危险性较小，故障接地点比较容易检测等优点。低压中性点的接地常叫做工作接地，中性点引出的导线叫做中性线。由于中性线是通过工作接地与大地连在一起的，因而中性线也叫做零线。这种配电网的额定供电电压为 0.23/0.4kV ( 相电压为 0.23kV, 线电压为 0.4kV), 额定用电电压为 220/380V( 相电压为 220V,线电压为 380V)。220V 用于照明设备和单相设备，380V 用于动力设备。接地的配电网中发生单相电击时，人体承受的电压接近相电压。也就是说，在接地的配电

45、网中，如果电气设备没有采取任何防止间接接触电击的措施，则漏电时触及该设备的人所承受的接触电压可能接近相电压，其危险性大于不接地的配电网中单相电击的危险性。图3-7 TT 系统图 3-7 所示为设备外壳采取接地措施的情况。这种做法类似不接地配电网中的保护接地，但由于电源中性点是直接接地的，而与 IT 系统有本质区别。这种配电防护系统称为 TT 系统。第一个字母 T 表示电源是直接接地的。这时，如有一相漏电，则故障电流主要经接地电阻R E 和工作接地电阻 R N 构成回路。漏电设备对地电压和零线对地电压分别为UE= （3.16）UN= （3.17）(3.28)式中 :U 配电网相电压 ;Rp 人体

46、电阻。一般情况下，RNRp，RERp 。可简化为 UE （3.18）UN （3.19）显然，U E +U N = U,且 UE/UN =RE/RN。与没有接地相比较，漏电设备上对地电压有所降低，但零线上却产生了对地电压。而且，由于RE和RN同在一个数量级。二者都可能远远超过安全电压，人触及漏电设备或触及零线都可能受到致命的电击。另一方面，由于故障电流主要经RE和RN构成回路，如不计及带电体与外壳之间的过渡电阻，其大小为IE （3.20）由于RE和RN都是欧姆级的电阻，因此，IE 不可能太大。这种情况下，一般的过电流保护装置不起作用，不能及时切断电源，使故障长时间延续下去。例如，当 RE =RN

47、=4 时，故障电流只有27.5A，能与之相适应的过电流保护装置是十分有限的。正因为如此，一般情况下不能采用TT系统。除非采用其他防止间接接触电击的措施确有困难，且土壤电阻率较低的情况下，才可考虑采用 TT 系统。而且在这种情况下，还必须同时采取快速切除接地故障的自动保护装置或其他防止电击的措施，并保证零线没有电击的危险。6、TN 系统TN系统即保护接零系统。由于保护接零和保护接地都是防止间接接触电击的安全措施，做法上又存在一些相似之处，因此，有些人没有严格区分这两种措施,不能鉴别某些不妥当的说法和做法。 “保护接零 ”一词在我国已经得到普及。这一名词有利于明确区分不接地配电网中的保护接地，还有

48、利于区分中性线和零线，有利于区分工作零线和保护零线，有其独特的科学性。TN系统的安全原理及类别TN系统中的字母N表示电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点之间金属性的连接，亦即与配电网保护零线(保护导体)的紧密连接。这种做法就是保护接零。或者说TN系统就是配电网低压中性点直接接地,电气设备接零的保护接零系统。图3-8 保护接零原理（a）原理图 （b）等效电路保护接零的原理如图 3-8 所示。当某相带电部分碰连设备外壳 ( 即外露导电部分 ) 时，通过设备外壳形成该相对零线的单相短路，短路电流 ISS能促使线路上的短路保护元件迅速动作，从而把故障部分设备断开电源，消除电击危险。在三相

49、四线配电网中，应当区别工作零线和保护零线。前者即中性线，用 N 表示；后者即保护导体，用 PE 表示。如果一根线既是工作零线又是保护零线，则用 PEN 表示。TN 系统分为 TN-S,TN-C-S,TN-C 三种方式 , 如图 3-9 所示。 TN-S 系统的保护零线是与工作零线完全分开的；TN-C-S 系统干线部分的前一部分保护零线是与工作零线共用的；TN-C 系统的干线部分保护零线是与工作零线完全共用的。图3-9 TN 系统（a）TN-S 系统（b）TN-C-S 系统（c）TN-C 系统八、防雷1、露天装设有爆炸危险的钢封闭气罐的防雷露天装设有爆炸危险的钢封闭气罐和工艺装置，当其壁厚不小于

50、4m时，一般不装接闪器，但不接地（对湿式氢气储罐钟罩顶应有可靠接地），且接地点不应少于2处，两接地点间距离不宜大于30m，冲击接地电阻不应大于30。2、水塔的防雷利用水塔顶上周围铁栅栏作为接闪器，或装设环行避雷带保护水塔边缘，并在塔顶中心装一根1.5m高的避雷针。冲击接地电阻不大于30，引下线一般不少于2根，间距不大于30m。若水塔周长和高度均不超过40m可只设一根引下线，另一根可利用铁爬梯作引下线。钢筋混凝土结构的水塔，可利用结构钢筋作引下线，接地体宜敷设成环形。3、变、配电所的过电压保护防直击雷保护（1）变电所的屋外配电装置应装设防直击雷保护装置。对已在相邻高建筑物保护范围内设备，可不装防

51、直击雷的保护装置。配电装置室如需设防直击保护装置，当屋顶上有金属结构时，将金属部分接地；当屋顶为钢筋混凝土结构时，将其焊接成网接地；当结构为非导电的屋顶时，采用避雷网保护，网格尺寸为（810）m×（810）m，每隔1020设引下线接地。引下线处应设集中接地装置并连接至接地网。（2）35kV及以下的屋外高压配电装置宜采用独立避雷针或避雷线保护。避雷针、避雷线宜设独立的接地装置，接地电阻不宜超过10。当有困难时，该接地装置可与主接地网连接，但从避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下高压设备与主接地网的地下连接点之间，接地体的长度不得小于15m。装有避雷针、避雷线的构架上的照明灯电源

52、线，必须采用直接埋地的带金属外皮的电缆或穿入金属管中的导线，当电缆外皮或金属埋地长度在10m以上时，才允许与35kV及以下配电装置的接地网及低压配电装置相连接。独立避雷针不应设在人员经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或建筑物的出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施或敷设砾石或沥青地面。（3）装在构架上的避雷针应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。装有避雷针的构架上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度；但在空气污秽地区，如有困难，空气中距离可按非污秽区标准绝缘子串的长度确定。装在构架（不包括变压器门型架构）上的避雷针与主接地网的地下接线点至变压器接地线与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。（4）35kV配电装置，在土壤电阻率不大于500·m的地区，允许将线路的避雷线引接到出现门型架构上，但应装设集中接地装置。在土壤电阻率大于500·m的地区，避雷线应架设到