第八章防雷、接地与电气安全

1、University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*1/22第八章第八章 防雷、接地与电气安全防雷、接地与电气安全教学目的教学目的1了解：了解：电气安全与触电急救。电气安全与触电急救。 2理解并掌握：理解并掌握：过电压与防雷；电过电压与防雷；电气装置的接地。气装置的接地。 重重 点点 过电压与防雷；电气装置的接地。过电压与防雷；电气装置的接地。 难难 点点防雷与接地。防雷与接地。 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Tech

2、nology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*2/22第一节第一节 过电压与防雷过电压与防雷 一、过电压及雷电的有关概念一、过电压及雷电的有关概念 （一）（一）过电压的形式过电压的形式 过电压（过电压（over-voltage）：是指电气线路或电气）：是指电气线路或电气设备上出现的超过正常工作电压要求的电压。设备上出现的超过正常工作电压要求的电压。 按过电压产生的原因不同按过电压产生的原因不同，可分为内部过电压，可分为内部过电压（internal over-voltage）和雷电过电压（）和雷电过电压（lightning over-volt

3、age）两大类。）两大类。 1内部过电压内部过电压 由于电力系统本身的开关操作、负荷剧变或发由于电力系统本身的开关操作、负荷剧变或发电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*3/22生生故障等原因，使系统的工作状态突然改变，从而故障等原因，使系统的工作状态突然改变，从而在系统内部出现电磁能量转换、振荡而引起的过电在系统内部出现电磁能量转换、振荡而引起的过电压。压。 又分又分操作过电压和谐振过电压操作过电压和谐振过电压。 操作过电压

4、：出现断续性接地电弧而引起的过操作过电压：出现断续性接地电弧而引起的过电压。电压。 谐振过电压：系统中的参数（谐振过电压：系统中的参数（R、L、C）在不）在不利的组合下发生谐振而引起的过电压，如利的组合下发生谐振而引起的过电压，如T铁心饱铁心饱和而引起的铁磁谐振过电压。和而引起的铁磁谐振过电压。 内部过电压内部过电压（34）系统正常运行时相对地的）系统正常运行时相对地的额定电压，对电力系统和电气设备绝缘的威胁不是额定电压，对电力系统和电气设备绝缘的威胁不是很大。很大。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Lia

5、oning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*4/22 2雷电过电压雷电过电压 由于电力系统中的设备、线路或建（构）筑物由于电力系统中的设备、线路或建（构）筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电冲击波高达雷电冲击波高达1亿伏，电流高达几十万安培亿伏，电流高达几十万安培，危害，危害极大。极大。 雷电过电压的两种基本形式：雷电过电压的两种基本形式： （1）直接雷击）直接雷击 雷电直击物体雷电直击物体如地，极大的热效应、机械力如地，极大的热效应、机械力效应，电磁脉冲和闪络放电。（直击雷，效应，电磁脉冲和闪

6、络放电。（直击雷，direct lightning flash） （2）间接雷击）间接雷击 雷电的静电感应或电磁感应所产生的过电压，雷电的静电感应或电磁感应所产生的过电压，又称感应雷或雷电感应（又称感应雷或雷电感应（lightning induction）。）。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*5/22 此外，过电压波，高电位侵入或雷电波侵入。此外，过电压波，高电位侵入或雷电波侵入。5070%。 （二）雷电形成原理（二）雷

7、电形成原理 “雷云雷云”之间或之间或“雷云雷云”与大地或物体之间，与大地或物体之间，雷 击 场 ， 雷 电 先 导 、 迎 雷 先 导 ， 主 放 电 阶 段雷 击 场 ， 雷 电 先 导 、 迎 雷 先 导 ， 主 放 电 阶 段50100s，余辉放电阶段，余辉放电阶段0.030.15s。 架空线易感应过电压，高压线几十万伏，低压架空线易感应过电压，高压线几十万伏，低压线几万伏。线几万伏。 开口金属环火花放电，应闭合。开口金属环火花放电，应闭合。 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德

8、博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*6/22 （三）雷电有关名词概念（三）雷电有关名词概念 1雷电流的幅值和陡度雷电流的幅值和陡度 2年平均雷暴日数年平均雷暴日数 3年预计雷次数年预计雷次数雷云对大地放电雷云对大地放电( (直击雷直击雷) )示意图示意图 架空线路上的感应过电压架空线路上的感应过电压 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*7/22 二、防雷设备二、防雷设备 （一）接闪器（一）接闪器 （

9、receive lightning device） 接受直接雷击（蕾闪）的金属物体：避雷针、接受直接雷击（蕾闪）的金属物体：避雷针、避雷线（架空地线）、避雷带、避雷网。避雷线（架空地线）、避雷带、避雷网。 （二）避雷器（二）避雷器 用来防止雷电过电压波沿线路侵入变配电所或用来防止雷电过电压波沿线路侵入变配电所或其他建筑物，以免危及被保护设备的绝缘。其他建筑物，以免危及被保护设备的绝缘。 并联，电源侧；火花间隙击穿并联，电源侧；火花间隙击穿放电。放电。 1.阀式避雷器（阀式避雷器（valve-type lightning arrester） 2.排气式避雷器排气式避雷器 3.保护间隙（保护间隙（

10、protective gap） 4.金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*8/22 三、防雷措施三、防雷措施 （一）架空线的防雷措施（一）架空线的防雷措施 1避雷线，避雷线，66kV及以上，全线；及以上，全线；35kV，只在，只在进出变配电所的一段线路上；进出变配电所的一段线路上；10kV及以下，不用。及以下，不用。 2线路本身的绝缘水平，线路本身的绝缘水平，10kV及以下。及以下。 3排列，顶

11、线兼作防雷保护线。排列，顶线兼作防雷保护线。 4ARD，0.5s。 5个别绝缘薄弱地点加装避雷器。个别绝缘薄弱地点加装避雷器。 （二）变配电所的防雷措施（二）变配电所的防雷措施 1避雷针；避雷针； 2避雷线；避雷线； 3避雷器。避雷器。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*9/22 （三）高压电动机的防雷措施（三）高压电动机的防雷措施 不能不能FS，FZ，可，可FC；100150m cable处处FS，排气式避雷器，排气式避雷

12、器，FC并并C。 （四）建筑物的防雷类别及其防雷措施（四）建筑物的防雷类别及其防雷措施 1类别类别 第一类防雷建筑物：有爆炸物第一类防雷建筑物：有爆炸物巨大危害。巨大危害。 第二类防雷建筑物：有爆炸物第二类防雷建筑物：有爆炸物不致巨大危害。不致巨大危害。 第三类防雷建筑物。第三类防雷建筑物。 2建筑物易受雷击部位建筑物易受雷击部位 屋角、屋脊、屋檐等，接闪器、避雷带（网）。屋角、屋脊、屋檐等，接闪器、避雷带（网）。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤

13、奋向上 求实创新求实创新*10/22 3各类防雷建筑物的防雷措施各类防雷建筑物的防雷措施 （1）第一类防雷建筑物的防雷措施）第一类防雷建筑物的防雷措施 防直击雷，防直击雷，3m，10；防雷电感应；防；防雷电感应；防雷电波侵入。雷电波侵入。 （2）第二类防雷建筑物的防雷措施）第二类防雷建筑物的防雷措施 同上三种措施。（侧击）同上三种措施。（侧击） （3）第三类防雷建筑物的防雷措施）第三类防雷建筑物的防雷措施 防直雷（侧击）；防雷电感应；防雷电防直雷（侧击）；防雷电感应；防雷电波侵入。波侵入。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Tec

14、hnology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*11/22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 （一）接地和接地装置（一）接地和接地装置 接地连接接地连接 接地体（极）接地体（极） 自然接地体自然接地体 接地线接地线 接地装置接地装置 接地网接地网电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*12/22 （二）接地电流和对地电压（二）接地

15、电流和对地电压 接地电流：向大地作半球形散开，接地电流：向大地作半球形散开，IE。 电气上的电气上的“地地”或或“大地大地”：20m，散流电阻，散流电阻已趋近于零，电位为零的地方。已趋近于零，电位为零的地方。 对地电压：电气设备的接地部分，如外壳等与对地电压：电气设备的接地部分，如外壳等与零电位的零电位的“地地”（或（或“大地大地”）之间的电位差。）之间的电位差。 （三）接触电压和跨步电压三）接触电压和跨步电压 1接触电压：接触电压：Utou 指设备绝缘损坏时，在身体可触及的两部分之指设备绝缘损坏时，在身体可触及的两部分之间出现的电位差。间出现的电位差。 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（

16、工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*13/22 2跨步电压：跨步电压：Ustep 指在接地故障点附近行走时，两脚之间所出现指在接地故障点附近行走时，两脚之间所出现的电位差。的电位差。20m，跨步电压为零，跨步电压为零，越近接地点及跨越近接地点及跨步越长，步越长，Ustep越大。越大。接触电压和跨步电压接触电压和跨步电压 电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明

17、德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*14/22 （四）工作接地、保护接地和重复接地（四）工作接地、保护接地和重复接地 1工作接地工作接地 为保证电力系统和设备达到正常工作要求而进为保证电力系统和设备达到正常工作要求而进行的一种接地。例如电源中性点的接地、防雷装置行的一种接地。例如电源中性点的接地、防雷装置的接地等。的接地等。 2保护接地与接零保护接地与接零 保护接地：为保障人身安全，防止间接触电而保护接地：为保障人身安全，防止间接触电而将设备的外露可导电部分接地。将设备的外露可导电部分接地。 两种型式：两种型式： （1）各自）各自PE线直接接地（外壳），如线直接接地

18、（外壳），如TT、IT中设备的外壳接地。中设备的外壳接地。 （2）公共）公共PE线，线，TN-S系统中或系统中或PEN线，线，“保保护接零护接零”。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*15/22 3重复接地重复接地 在在TN系统中，为确保公共系统中，为确保公共PE线或线或PEN线安全线安全可靠，除在电源中性点进行工作接地外，还应在可靠，除在电源中性点进行工作接地外，还应在PE线或线或PEN线的下列地点重复接地：线的下列地点重

19、复接地： （1）架空线线路终端及沿线每隔）架空线线路终端及沿线每隔1km处；处； （2）进线处（车间、其他建筑）。）进线处（车间、其他建筑）。 保护接地作用的说明保护接地作用的说明电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*16/22电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实

20、创新*17/22 二、电气装置的接地及其接地电阻二、电气装置的接地及其接地电阻 三、接地装置的计算三、接地装置的计算 变电所建筑四周，变电所建筑四周，23m，一圈，一圈=50mm、长、长2.5m钢管接地体，每隔钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用打入一根，管间用404mm2的扁钢焊接相连。的扁钢焊接相连。 四、接地装置的装设与布置四、接地装置的装设与布置 （一）自然接地体的作用（一）自然接地体的作用 自然接地体自然接地体：地下管道，不包括可燃和有爆：地下管道，不包括可燃和有爆炸物质的管道；金属井管；地基、钢轨等；炸物质的管道；金属井管；地基、钢轨等；其他金属管、桩等。其他金属管、桩等。电气工程

21、基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*18/22 （二）人工接地体的装设（二）人工接地体的装设 垂直接地体，垂直接地体，=50mm，长，长2.5m钢管。钢管。 接地网的布置：分布均匀，接地网的布置：分布均匀，Utou、Ustep闭合。闭合。 五、低压配电系统的接地故障保护和等五、低压配电系统的接地故障保护和等电位联结电位联结 接地故障：相与地或与地有联系的导电体之间接地故障：相与地或与地有联系的导电体之间的短路，包括相线与大地、相线与

22、的短路，包括相线与大地、相线与PE线或线或PEN线以线以及相线与设备的外露可导电部分之间的短路。及相线与设备的外露可导电部分之间的短路。 危害：危害：TN系统，系统，IE大，（大，（ ）；）； TT与与IT系统，系统，IE小，小，Ustep大。大。 (1)kI电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*19/22 漏电断路器（漏电断路器（residual current circuit breaker-），又称漏电保护器或剩余电流保

23、护器（），又称漏电保护器或剩余电流保护器（RCD），），通常为电流动作型。通常为电流动作型。TAN，向量和不为零，向量和不为零，I2A YR（QF），），30mA。 等电位联结等电位联结：降低接触电压，确保人身安全。：降低接触电压，确保人身安全。 总等电位联结：总等电位联结：MEB，main equipotential bonding，进线处。，进线处。 局 部 等 电 位 联 结 ：局 部 等 电 位 联 结 ： L E B ， l o c a l i z e d equipotential bonding，辅助等电位联结。，辅助等电位联结。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）U

24、niversity of Science and Technology Liaoning博学明德博学明德 经世致用经世致用勤奋向上勤奋向上 求实创新求实创新*20/22第三节第三节 电气安全与触电急救电气安全与触电急救 安全电流安全电流：人体触电后的最大摆脱电流（：人体触电后的最大摆脱电流（let-go current），），30mA（50HZ）。）。 因素：因素： （1）触电时间（）触电时间（0.2s）；）； （2）电流性质，（）电流性质，（5060HZ）危害最为严重；）危害最为严重； （3）电流路径，一手到另一手对人最为危害；）电流路径，一手到另一手对人最为危害； （4）体重和健康状况。）体重和健康状况。 安全电压安全电压：不致使人直接致死或致残的电压。：不致使人直接致死或致残的电压。50V。（。（170030mA50 V） 直接触电防护：栅栏、罩等。直接触电防护：栅栏、罩等。电气工程基础（工厂供电）电气工程基础（工厂供电）University of Science and Techno