电气安全工程-3

1、第三章第三章 间接接触电击防护间接接触电击防护 3.1 IT 3.1 IT系统系统 3.2 TT 3.2 TT系统系统 3.3 TN 3.3 TN系统系统 3.4 3.4 保护导体保护导体 3.5 3.5 接地装置接地装置3.1 IT3.1 IT系统（保护接地系统）系统（保护接地系统）一、接地的基本概念一、接地的基本概念 接地：就是将设备的某一部位经接地装置与大地紧密接地：就是将设备的某一部位经接地装置与大地紧密连接起来。连接起来。1.1.接地分类（接地分类（正常接地正常接地和和故障接地故障接地） 工作接地工作接地：正常情况下有电流流过，利用大地代替导：正常情况下有电流流过，利用大地代替导线的

2、接地，以及正常情况下没有或只有很小不平衡电流流线的接地，以及正常情况下没有或只有很小不平衡电流流过，用以维持系统安全运行的接地。过，用以维持系统安全运行的接地。 安全接地安全接地：正常情况下没有电流流过的起防止事故作：正常情况下没有电流流过的起防止事故作用的接地。用的接地。 故障接地故障接地：带电体与大地之间的意外连接。：带电体与大地之间的意外连接。2.2.接地电流和接地短路电流接地电流和接地短路电流 凡从接地点流入地下的电流即属于凡从接地点流入地下的电流即属于接地电流接地电流。 系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流叫做叫做接地短路电

3、流接地短路电流。（。（在高压系统中，接地短路电流在高压系统中，接地短路电流500A500A及及以下的称小接地短路电流系统；接地短路电流大于以下的称小接地短路电流系统；接地短路电流大于500A500A的称的称大接地短路电流系统。大接地短路电流系统。）3.3.流散电阻和接地电阻流散电阻和接地电阻 接地电流入地下后自接地体向四周流散，这个自接地体接地电流入地下后自接地体向四周流散，这个自接地体向四周流散的电流叫做向四周流散的电流叫做流散电流流散电流。 流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电阻流散电阻。 接地电阻接地电阻是接地体的流散电阻与接地体的电阻之和。是接地体

4、的流散电阻与接地体的电阻之和。4.4.对地电压和对地电压曲线对地电压和对地电压曲线 电气电气 “地地”：当电气设备发生接地短路时，在距离单根：当电气设备发生接地短路时，在距离单根接地体或接地短路点接地体或接地短路点20m20m以外的地方，电位已近于零，电位以外的地方，电位已近于零，电位等于零的地方即称为电气等于零的地方即称为电气 “地地”。 对地电压对地电压：带电体与电位为零的大地之间的电位差。：带电体与电位为零的大地之间的电位差。 如果用曲线来表示接地体及其周围各点的对地电压，如果用曲线来表示接地体及其周围各点的对地电压，这种曲线就叫做这种曲线就叫做对地电压曲线对地电压曲线。5.5.接触电动

5、势和接触电压接触电动势和接触电压 接触电动势接触电动势是指接地电流自接地体流散，在大地表面是指接地电流自接地体流散，在大地表面形成不同电位时，设备外壳与水平距离形成不同电位时，设备外壳与水平距离0.8m0.8m处之间的电位处之间的电位差。差。 接触电压接触电压是指加于人体某两点之间的电压。是指加于人体某两点之间的电压。6.6.跨步电动势和跨步电压跨步电动势和跨步电压 跨步电动势跨步电动势是指地面上水平距离为是指地面上水平距离为0.8m0.8m（人的跨距）的（人的跨距）的两点之间的电位差。两点之间的电位差。 跨步电压跨步电压是指人站在流过电流的地面上，加于人的两脚是指人站在流过电流的地面上，加于

6、人的两脚之间的电压。之间的电压。二、二、ITIT系统的安全原理系统的安全原理 将在故障情况下可能呈现危险对地电压的金属部分经将在故障情况下可能呈现危险对地电压的金属部分经接地线、接地体同大地紧密地连接起来，把故障电压限制在安接地线、接地体同大地紧密地连接起来，把故障电压限制在安全范围以内的做法就称为全范围以内的做法就称为保护接地保护接地。 在不接地配电网中采用接地保护的系统即为在不接地配电网中采用接地保护的系统即为ITIT系统系统。三、保护接地的应用范围三、保护接地的应用范围保护接地适用于各种不接地配电网。保护接地适用于各种不接地配电网。四、接地电阻的确定四、接地电阻的确定五、绝缘监视五、绝缘

7、监视采用高内阻的电压表采用高内阻的电压表六、过电压的防护六、过电压的防护3.2 3.2 TTTT系统系统在接地配电网中采用在接地配电网中采用接地保护接地保护的系统。的系统。TTTT系统的原理系统的原理 一般情况下不能采用一般情况下不能采用TTTT系统。系统。除非采用其他措施确实有除非采用其他措施确实有困难，且土壤电阻率较低的情况下，才可考虑采用困难，且土壤电阻率较低的情况下，才可考虑采用TTTT系统。系统。且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且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。止电击的措施，并保证零线没有电击的危险。 TT

8、TT系统主要用于低压公用用户，即用于未装备配电变压系统主要用于低压公用用户，即用于未装备配电变压器，从外面引进低压电源的小型用户。器，从外面引进低压电源的小型用户。3.3 3.3 TNTN系统（保护接零系统）系统（保护接零系统）一、一、TNTN系统的安全原理及类别系统的安全原理及类别 在配电网低压中性点直接接地，电气设备接零的保护接在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。零系统。TN-STN-CTN-C-S二、二、TNTN系统速断和限压要求系统速断和限压要求 国家标准以额定电压为依据作了一个比较简明的规定：国家标准以额定电压为依据作了一个比较简明的规定： 对于相线对地电压对于相

9、线对地电压220V220V的的TNTN系统，手持式电气设备和移动系统，手持式电气设备和移动式电气设备末端线路或插座回路的短路保护元件应保证相、零式电气设备末端线路或插座回路的短路保护元件应保证相、零线短路持续时间不超过线短路持续时间不超过0.4s0.4s；配电线路或固定式电气设备的末；配电线路或固定式电气设备的末端线路应保证短路持续时间不超过端线路应保证短路持续时间不超过5s5s。三、保护接零的应用范围三、保护接零的应用范围 中性点直接接地的中性点直接接地的220/380220/380三相四线配电网。三相四线配电网。 TN-STN-S系统系统 有爆炸危险、火灾危险性较大或安全要求较高有爆炸危险

10、、火灾危险性较大或安全要求较高的场所，宜用于独立附设变电站的车间。的场所，宜用于独立附设变电站的车间。 TN-C-STN-C-S系统系统 宜用于厂内设有总变电站，厂内低压配电的宜用于厂内设有总变电站，厂内低压配电的场所及民用楼房。场所及民用楼房。 TN-CTN-C系统系统 可用于无爆炸危险、火灾危险性不大、用电设可用于无爆炸危险、火灾危险性不大、用电设备较少、用电线路简单且安全条件较好的场所。备较少、用电线路简单且安全条件较好的场所。四、重复接地四、重复接地 零线上除工作接地以外的其他点的再次接地。零线上除工作接地以外的其他点的再次接地。1.1.作用作用 减轻零线断开或接触不良时电击的危险性减

11、轻零线断开或接触不良时电击的危险性零线断线与不平衡负荷零线断线与不平衡负荷 降低漏电设备对地电压降低漏电设备对地电压 缩短漏电故障持续时间缩短漏电故障持续时间 改善架空线路的防雷性能改善架空线路的防雷性能2.2.重复接地的要求重复接地的要求五、工作接地五、工作接地 工作接地指配电网的一点在变压器或发电机近处的接地。工作接地指配电网的一点在变压器或发电机近处的接地。 工作接地的主要作用是工作接地的主要作用是抑制故障时配电网对地电压不致升抑制故障时配电网对地电压不致升高太多高太多，以免过分增加触电的危险性，并，以免过分增加触电的危险性，并减轻绝缘的额外负担减轻绝缘的额外负担或防止绝缘击穿或防止绝缘

12、击穿。其次，由于接地的配电网中单相接地故障电。其次，由于接地的配电网中单相接地故障电流可达到数安乃至数十安，流可达到数安乃至数十安，故障比较容易被检测，故障点也比故障比较容易被检测，故障点也比较容易确定较容易确定。3.4 3.4 保护导体保护导体相相- -零线回路检测零线回路检测 停电测量法停电测量法 不停电测量法不停电测量法 零线连续性测试零线连续性测试一、保护导体的组成保护导体包括保护接地线、保护接零线和等电位联结线。分为人工保护导体和自然保护导体。保护干线必须与电源中性点和接地体相连。保护支线应与保护干线相连。二、保护导体的截面积如规定断开时间不超过5s，保护导体最小截面应符合下列热稳定

13、要求： 3.4 3.4 保护导体保护导体tKISSSPE三、等电位联结等电位联结指保护导体与建筑物的金属结构、生产用的金属装备以及允许用作保护线的金属管道等用于其他目的的不带电导体之间的联结（包括IT系统和TT系统中各用电设备金属外壳之间的联结）。四、保护导体的安装五、相零线回路检测1.相零线回路阻抗停电测量法2.相零线回路阻抗不停电测量法3.零线连续性测试 3.5 3.5 接地装置接地装置 接地装置：是接地体（极）和接地线的总称。分类： 按接地体的结构，接地体可分为两类：即自然接地体与人工接地体。 按接地体布置的方式，又可分为两种：外引式接地体与网络式接地体两种。一、自然接地体和人工接地体一

14、、自然接地体和人工接地体 自然接地体是用于其他目的，且与土壤保持紧密接触的金属导体。人工接地体可采用钢管、角钢、圆钢或废钢铁等材料制成。 优先利用自然接地体！优先利用自然接地体！表3-1 钢制接地体和接地线的最小尺寸二、接地线二、接地线 交流电气设备应优先利用自然导体作接地线。在非爆炸危险环境，如自然接地线有足够的截面积，可不再另行敷设人工接地线。表3-2 低压电气设备外露铜、铝接地线截面积三、接地装置的安装三、接地装置的安装 安装步骤如下：1. 准备角钢；2. 准备连接角钢的扁钢，以及与室内接地干线相连的扁钢，并挖沟；3. 将角钢打入地中；4. 放扁钢入沟并将干线焊在角钢上；5. 填土，作检

15、查井；6. 测量接地电阻。图3-19 角钢接地体安装图3-20 接地干线安装（a）安装示意图 （b）支持卡子安装图 （c）接线端子图 当网络接地体外部跨步电动势大于允许数值时，应采取适当的措施。其措施主要有：1）敷设帽檐式均压条图3-21 网络式接地体图3-22 帽檐式均压条2）敷设互不连接的均压条图3-23 网络外均压条及对地电压曲线1-无均压条；2-有均压条四、接地装置的连接四、接地装置的连接 图3-24 接地装置的连接（1）-扁钢和扁钢；（2）-圆钢和圆钢；（3）-圆钢和扁钢 图3-25 接地线的连接 （a）-焊接螺丝连接；（b）-卡箍螺丝连接五、接地装置设计的条件五、接地装置设计的条件 土壤类型、土壤分层、岩层性质及深度、水源位置、静水位变化、冻土层深度、最大接地短路电流等。六、降低接地电阻的施工法六、降低接地电阻的施工法1. 高高土壤土壤电阻率地区电阻率地区(1) 外引接地法 (2) 接地体延长法 (3) 深埋法 (4) 换土法 (5) 化学处理法 这种方法是在接地周围置换或加入低电阻率的固体或液体材料，以降低流散电阻。 图