工厂供电系统的防雷和接地

1、第五章 工厂供电系统的防雷和接地 第一节 过电压与防雷第二节 电气设备防雷保护第三节 电气装置的接地第四节 电气安全第一节第一节 过电压与防雷保护过电压与防雷保护 1.1.内部过电压内部过电压一、过电压的形式一、过电压的形式操作过电压：操作过电压：因开关操作、负荷剧变、系统故障等原因而因开关操作、负荷剧变、系统故障等原因而引起的过电压。引起的过电压。谐振过电压：谐振过电压：因电感、电容等参数在特殊情况下发生谐振因电感、电容等参数在特殊情况下发生谐振而引起的过电压。而引起的过电压。2.外部过电压外部过电压 外部过电压又称雷电过电压或大气过电压，它是由于电外部过电压又称雷电过电压或大气过电压，它是

2、由于电力系统的导线或电气设备受到直接雷击或雷电感应而引起的力系统的导线或电气设备受到直接雷击或雷电感应而引起的过电压。过电压。二、雷电的基本知识二、雷电的基本知识1. 雷电现象：雷云放电的过程称为雷电现象。雷电现象：雷云放电的过程称为雷电现象。雷云雷云雷电先导雷电先导迎雷（回击）先导迎雷（回击）先导 主放电阶段主放电阶段 余辉阶段余辉阶段2. 雷电流的特性雷电流的特性n雷电流波形雷电流波形波头：波头：指雷电流从零上升到最大幅值这一部分，一般只有指雷电流从零上升到最大幅值这一部分，一般只有14s；波尾：波尾：指雷电流从最大幅值指雷电流从最大幅值开始，下降到二分之一幅值所开始，下降到二分之一幅值所

3、经历的时间，约数十微妙。经历的时间，约数十微妙。n雷电流的陡度：指雷电流在雷电流的陡度：指雷电流在波头部分上升的速度，即波头部分上升的速度，即 tidd雷电流波形图雷电流波形图3. 雷电过电压的基本形式雷电过电压的基本形式 直击雷：直击雷：雷电直接击中电气设备、线路、建筑物等物体。雷电直接击中电气设备、线路、建筑物等物体。感应雷：感应雷：由雷电对线路、设备或其他物体的静电感应或电由雷电对线路、设备或其他物体的静电感应或电磁感应而引起的过电压。磁感应而引起的过电压。感应雷的形成过程如图所示。感应雷的形成过程如图所示。雷电波侵入：雷电波侵入：架空线路架空线路遭到直接雷击或感应雷而遭到直接雷击或感应

4、雷而产生的高电位雷电波，沿产生的高电位雷电波，沿架空线侵入变电所或其他架空线侵入变电所或其他建筑物而造成危险。建筑物而造成危险。架空线路上的感应过电压架空线路上的感应过电压4. 雷电活动强度及直击雷的规律雷电活动强度及直击雷的规律n雷暴日：一天中只要出现过雷电活动（包括看到雷闪和听雷暴日：一天中只要出现过雷电活动（包括看到雷闪和听到雷声），就算一个雷暴日。到雷声），就算一个雷暴日。年平均雷暴日不足年平均雷暴日不足15日的地区为少雷区；日的地区为少雷区；年平均雷暴日超过年平均雷暴日超过40日的地区为多雷区；日的地区为多雷区；年平均雷暴日超过年平均雷暴日超过90日的地区为雷电活动特别强烈地区。日的

5、地区为雷电活动特别强烈地区。 我国各地区的雷暴日数如表所示。我国各地区的雷暴日数如表所示。表表 我国各地区的年平均雷暴日我国各地区的年平均雷暴日地区地区年平均雷暴日年平均雷暴日地区地区年平均雷暴日年平均雷暴日西北地区西北地区20以下以下长江以南北纬长江以南北纬23线以北线以北4080左右左右东北地区东北地区30左右左右长江以南北纬长江以南北纬23线以南线以南80以上以上华北和中部地区华北和中部地区4045左右左右海南岛、雷洲半岛海南岛、雷洲半岛120130左右左右n雷电活动的规律雷电活动的规律 热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷暴多，且山区大于平原，平原热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷暴多，且山

6、区大于平原，平原大于沙漠，陆地大于湖海。大于沙漠，陆地大于湖海。雷击区的形成与地质结构（即土壤电阻率）、地面上的设施情况及雷击区的形成与地质结构（即土壤电阻率）、地面上的设施情况及地理条件等因素有关。地理条件等因素有关。土壤电阻率小的地方易遭受雷击；土壤电阻率小的地方易遭受雷击；在不同电阻率的土壤交界处易遭受雷击；在不同电阻率的土壤交界处易遭受雷击；山的东坡、南坡较山的北坡、西坡易遭受雷击；山的东坡、南坡较山的北坡、西坡易遭受雷击；山岳地区易遭受雷击。山岳地区易遭受雷击。建筑物的雷击部位与建筑物的高度、长度及屋顶坡度等因素有关。建筑物的雷击部位与建筑物的高度、长度及屋顶坡度等因素有关。 5.

7、雷电的危害雷电的危害雷电流的热效应可烧断导线和烧毁电力设备；雷电流的热效应可烧断导线和烧毁电力设备；雷电流的机械效应产生的电动力可摧毁设备、杆塔和建筑，伤害人雷电流的机械效应产生的电动力可摧毁设备、杆塔和建筑，伤害人畜；畜；雷电流的电磁效应可产生过电压，击穿电气设备绝缘，甚至引起火雷电流的电磁效应可产生过电压，击穿电气设备绝缘，甚至引起火灾爆炸，造成人身伤亡；灾爆炸，造成人身伤亡；雷电的闪络放电可烧坏绝缘子，使断路器跳闸或引起火灾，造成大雷电的闪络放电可烧坏绝缘子，使断路器跳闸或引起火灾，造成大面积停电。面积停电。（1 1）建筑物的防雷级别是根据其重要性、使用性质以及发生雷击事故）建筑物的防雷

8、级别是根据其重要性、使用性质以及发生雷击事故的可能性和造成后果来划分的，共分为三级：的可能性和造成后果来划分的，共分为三级：一级防雷建筑物：一级防雷建筑物：指具有特别重要用途的建筑物，如国家级会堂、办指具有特别重要用途的建筑物，如国家级会堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑、大型铁路客运站、国际型航空港、公建筑、档案馆、大型博展建筑、大型铁路客运站、国际型航空港、国宾馆、国际港口客运站；国家级重点文物保护建筑物以及高度超过国宾馆、国际港口客运站；国家级重点文物保护建筑物以及高度超过100m的建筑物等。的建筑物等。二级防雷建筑物二级防雷建筑物，是指重要的或人员密集的大型建筑物，如省部级办，是指重要

9、的或人员密集的大型建筑物，如省部级办公楼、会堂、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑物；省级重点文物公楼、会堂、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑物；省级重点文物保护建筑物；高度超过保护建筑物；高度超过50m的建筑物以及大型计算中心和装有重要电子的建筑物以及大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。设备的建筑物。6. 6. 建筑物防雷分类及防雷要求建筑物防雷分类及防雷要求第一类防雷建筑。应有防直接雷、感应雷和雷电侵入波措施。第一类防雷建筑。应有防直接雷、感应雷和雷电侵入波措施。第二类防雷建筑。应有防直接雷和雷电侵入波措施，有爆炸危险的第二类防雷建筑。应有防直接雷和雷电侵入波措施，有爆炸危险的也应有

10、防感应雷措施。也应有防感应雷措施。第三类建筑物。应有防直接雷和雷电侵入波措施第三类建筑物。应有防直接雷和雷电侵入波措施三级防雷建筑物三级防雷建筑物，是指预计年雷击次数大于或等于，是指预计年雷击次数大于或等于0.05，或经过调查，或经过调查确认需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过确认需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物；高度为的建筑物；高度为15m及以上的烟囱、水塔等孤立建筑物等。及以上的烟囱、水塔等孤立建筑物等。（2）防雷要求）防雷要求 防雷装置防雷装置大电流（直击雷）大电流（直击雷）防雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。防雷装置由接闪

11、器、引下线和接地装置三部分组成。u接闪器（受雷装置）：接闪器（受雷装置）：是接受雷电流的金属导体，常用的是接受雷电流的金属导体，常用的有避雷针、避雷线和避雷网（带）三种类型。有避雷针、避雷线和避雷网（带）三种类型。u引下线：引下线：应保证雷电流通过时不致熔化，一般用直径不小应保证雷电流通过时不致熔化，一般用直径不小于于10mm的圆钢或截面不小于的圆钢或截面不小于80mm2的扁钢制成。的扁钢制成。u接地装置：接地装置：埋在地下的接地导线和接地体的总称。埋在地下的接地导线和接地体的总称。1) 避雷针避雷针 避雷针通常采用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。避雷针通常采用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。 针长针

12、长1m以下时，圆钢直径不小于以下时，圆钢直径不小于12 mm，钢管直径不小于，钢管直径不小于20 mm；针长针长12m时，圆钢直径不小于时，圆钢直径不小于16mm，钢管直径不小于，钢管直径不小于25mm。 建筑物防雷类别建筑物防雷类别滚球半径滚球半径hr（m）避雷网格尺寸（避雷网格尺寸（m）第一类防雷建筑物第一类防雷建筑物3055或或64第二类防雷建筑物第二类防雷建筑物451010或或128第三类防雷建筑物第三类防雷建筑物602020或或2416n单支避雷针的保护范围单支避雷针的保护范围避雷针在地面上的保护半径为：避雷针在地面上的保护半径为：)2(0hhhrr单支避雷针的保护范围单支避雷针的保

13、护范围)2()2(xrxrxhhhhhhr避雷针在避雷针在hx 高度的水平面上高度的水平面上的保护半径为：的保护半径为：避雷针的保护范围避雷针的保护范围解：解： m,32m2m30hm8xhm13.23) 8602(8)32602(32xrm13.23m68.185)810(22rm60rh查表得查表得 因此，因此，避雷针避雷针在高地面在高地面8m处处的保护半径为的保护半径为： 8m高度上最远一角距离避雷针的水平距离为：高度上最远一角距离避雷针的水平距离为： 能保护。能保护。 例:某厂一座高30m的水塔旁边，建有一锅炉房，水塔上面安装一支2m高的避雷针，试问该避雷针能否保护这一锅炉房？ 例某厂

14、锅炉房烟囱高例某厂锅炉房烟囱高40m，烟囱上安装，烟囱上安装一支高一支高2m的避雷针，锅炉房（属第三类防的避雷针，锅炉房（属第三类防雷建筑物）尺寸如图，试问此避雷针能否雷建筑物）尺寸如图，试问此避雷针能否保护锅炉房。保护锅炉房。解解: :查表得滚球半径查表得滚球半径hr=60m，而避雷针顶，而避雷针顶端高度端高度h=40+2=42m，hx=8m，根据公式得，根据公式得避雷针保护半径为：避雷针保护半径为：(2)(2)42 (2 6042)8 (2 608)27.3xrxrxrhhhhhhm现锅炉房在现锅炉房在hx=8m 高度上最远屋角距离避雷针的水平距离为：高度上最远屋角距离避雷针的水平距离为：

15、 由此可见，烟囱上的避雷针能保护锅炉房。由此可见，烟囱上的避雷针能保护锅炉房。 22(12 100.5)1023.7xrmr 第二节第二节 电气装置的接地电气装置的接地 一、接地的有关概念一、接地的有关概念 1 1、接地、接地 电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。 2 2、接地电流和对地电压、接地电流和对地电压 当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，称为接地电流。 在距单根接地体或接地故障点约20m的地方，散流电阻已趋近于零，即其电位趋近于零，称为电气上的“地”或“大地”。 电气设备的接地部分，如接地的外壳和接地体等，与零电位的“地”之间的电位差，就称

16、为接地部分的对地电压。 3 3、接触电压和跨步电压、接触电压和跨步电压 接触电压：电气设备的绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差。 跨步电压：在接地故障点附近行走时，两脚之间出现的电位差。接触电压和跨步电压 接地方式可分为三类：接地方式可分为三类：电气设备的电气设备的工作接地、保护接地、防雷保护接地工作接地、保护接地、防雷保护接地三种三种 。二、二、 电气装置的接地电气装置的接地(1)(1)工作接地工作接地 工厂供电系统中，利用大地作导线或其它运行需要工厂供电系统中，利用大地作导线或其它运行需要的接地，称为工作接地。例如：电力变压器的中性点直的接地，称为工作接地。例如：电力变压

17、器的中性点直接接地或中性点经消弧线圈接地及防雷装置的接地等。接接地或中性点经消弧线圈接地及防雷装置的接地等。 (2) (2)保护接地保护接地 为了防止电气设备的绝缘受到损坏，将电气设备在正常情况下不为了防止电气设备的绝缘受到损坏，将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与大地连接，可以更确切地保证人身安全，这种接地带电的金属部分与大地连接，可以更确切地保证人身安全，这种接地称为保护接地。称为保护接地。(3)(3)防雷接地防雷接地 过电压保护装置或设备的金属结构过电压保护装置或设备的金属结构，为了传导泄雷电流而接地，为了传导泄雷电流而接地，称为防雷接地，也称为过电压保护接地。防雷接地是一种特殊的工

18、作称为防雷接地，也称为过电压保护接地。防雷接地是一种特殊的工作接地，其接地电阻的大小，直接影响过电压保护的效果。接地，其接地电阻的大小，直接影响过电压保护的效果。例如：避雷针、避雷线，避雷器的接地等。例如：避雷针、避雷线，避雷器的接地等。保护接地的型式有三种保护接地的型式有三种：设备的外露可导电部分经各自的接地线：设备的外露可导电部分经各自的接地线(PE(PE线线) )直接接地。设备的外露可导电部分经公共的直接接地。设备的外露可导电部分经公共的PEPE线接地。设备的外露线接地。设备的外露可导电部分经公共的可导电部分经公共的PENPEN线接地。线接地。 第三节第三节 电气安全与触电急救电气安全与

19、触电急救一、触电及防护一、触电及防护 1 1、电流对人体的伤害、电流对人体的伤害 （1 1）“电击电击” 当电流通过人体内部时，破坏人的心脏、神经系统、肺部的正常工作当电流通过人体内部时，破坏人的心脏、神经系统、肺部的正常工作所造成的伤害。例如所造成的伤害。例如心室纤维性颤动（心室纤颤）心室纤维性颤动（心室纤颤） （2 2）“电伤电伤” 由于电流的热效应、化学效应或机械效应对人体造成的局部伤害，包由于电流的热效应、化学效应或机械效应对人体造成的局部伤害，包括电弧烧伤、烫伤、电烙印、皮肤金属化、电气机械性伤害等。括电弧烧伤、烫伤、电烙印、皮肤金属化、电气机械性伤害等。电力系统自身的安全人员的安全

20、设备的安全 2 2、触电方式、触电方式（1 1） 单相触电单相触电ABCOCABC(a)(b)（2 2）两相触电（相间触电）两相触电（相间触电）ABCUS跨步电压20 mABC（3 3）跨步电压触电）跨步电压触电BCDD40 m以 上SOUxg2xgUR0Rd2xgU（4 4）接触电压触电）接触电压触电3 3、人体通过电流能力、人体通过电流能力 安全电流：人体触电后的最大摆脱电流。安全电流：人体触电后的最大摆脱电流。 我国一般取我国一般取30mA.s30mA.s 临界点临界点50mA.s50mA.s，100mA.s100mA.s影响安全电流的因素：影响安全电流的因素： 触电时间触电时间 电流性

21、质电流性质 电流路径电流路径 体重和健康状况体重和健康状况 1 1）将裸露带电部分包以适合的绝缘。）将裸露带电部分包以适合的绝缘。 2 2）设置遮栏或外护物以防止人体与裸露带电部分接触。）设置遮栏或外护物以防止人体与裸露带电部分接触。 3 3）设置阻挡物以防止人体无意识地触及裸露带电部分）设置阻挡物以防止人体无意识地触及裸露带电部分 （针对专业人员）。（针对专业人员）。 4 4）将裸露带电部分置于人的伸臂范围）将裸露带电部分置于人的伸臂范围(1.25(1.25米米) )以外。以外。 5 5）装设漏电保护器作为后备保护，其额定动作电流不）装设漏电保护器作为后备保护，其额定动作电流不应超过应超过3

22、0mA30mA。 （1 1）直接触电防护措施）直接触电防护措施 4 4、触电防护、触电防护4 4、触电防护、触电防护1 1）自动切断供电电源（接地故障保护）。）自动切断供电电源（接地故障保护）。2 2）采用双重绝缘或加强绝缘的电气设备（即）采用双重绝缘或加强绝缘的电气设备（即级电工级电工产品）。产品）。3 3）将有触电危险的场所绝缘，构成不导电环境。）将有触电危险的场所绝缘，构成不导电环境。4 4）采用不接地的局部等电位连接保护，或采取等电位）采用不接地的局部等电位连接保护，或采取等电位均压措施。均压措施。5 5）采用安全特低电压。）采用安全特低电压。6 6）实行电气隔离。）实行电气隔离。（2 2）间接触电防护措施）间接触