工厂供电高职层次学习

书名：工厂供电作者：刘介才ISBN：978-7-111-25325-9出版社：机械工业出版社工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第1页!第八章防雷、接地及电气安全

第四节电气安全与触电急救第三节低压配电系统的接地故障保护、漏电保护和等电位联结第二节电气装置的接地节过电压与防雷返回目录工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第2页!节过电压与防雷

一、过电压及雷电的有关概念 （一）过电压的形式 1.内部过电压 2.雷电过电压 （二）雷电的形成原理 1.雷云的形成 雷电是带有电荷的“雷云”之间或“雷云”对大地或物体之间产生急剧放电的一种自然现象。 2.直击雷的形成 当空中的雷云靠近大地时，雷云与大地之间形成一个很大的雷电场。由于静电感应作用，使地面出现与雷云的电荷极性相反的电荷，如图8-1a所示。 3.雷电感应过电压的形成工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第3页!节过电压与防雷图8-1雷云对大地放电（直击雷）示意图

a)负雷云出现在大地建筑物上方时b)负雷云对建筑物顶部尖端放电时工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第4页!节过电压与防雷 （三）雷电的有关名词概念

1.雷电流的幅值和陡度 雷电流是指流入雷击点的电流，是一个幅值很大、陡度很高的冲击波电流，如图8-4所示。

图8-4雷电流的波形工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第5页!节过电压与防雷建筑物防雷类别滚球半径hr/m避雷网格尺寸/m类防雷建筑物

30第二类防雷建筑物

45第三类防雷建筑物

60表8-1按建筑物防雷类别确定滚球半径和避雷网格尺寸（据GB50057-1994）工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第6页!节过电压与防雷

1.阀式避雷器 阀式避雷器(valve-typelightningarrester，文字符号FV)，又称为阀型避雷器，主要由火花间隙和阀片组成，装在密封的瓷套管内。火花间隙用铜片冲制而成。每对间隙用厚0.5～1mm的云母垫圈隔开，如图8-9a所示。正常情况下，火花间隙能阻断工频电流通过，但在雷电过电压作用下，火花间隙被击穿放电。阀片是用陶料粘固的电工用金刚砂（碳化硅）颗粒制成的，如图8-9b所示。这种阀片具有非线性电阻特性。正常电压时，阀片电阻很大，而过电压时，阀片电阻则变得很小，如图8-9c的特性曲线所示。 阀式避雷器中火花间隙和阀片的多少，与其工作电压高低成比例。高压阀式避雷器串联很多单元火花间隙，目的是将长弧分割成多段短弧，以加速电弧的熄灭。但阀电阻的限流作用是加速电弧熄灭的主要因素。

工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第7页!节过电压与防雷 2.排气式避雷器 排气式避雷器（expulsion-typelightningarrester，文字符号FE），通称管型避雷器，由产气管、内部间隙和外部间隙等三部分组成，如图8-11所示。

图8-11排气式避雷器1-产气管2-内部棒形电极3-环形电极s1-内部间隙s2-外部间隙工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第8页!节过电压与防雷图8-12保护间隙a)双支持绝缘子单间隙b)单支持绝缘子单间隙

c)双支持绝缘子双间隙s-保护间隙s1-主间隙s2-辅助间隙工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第9页!节过电压与防雷 三、电气装置的防雷 （一）架空线路的防雷措施 （1）架设避雷线 （2）提高线路本身的绝缘水平 （3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线。对于中性点不接地系统的3～10kV架空线路，可在其三角形排列的顶线绝缘子上装设保护间隙，如图8-14所示。

图8-14顶线绝缘子附加保护间隙1-绝缘子2-架空导线3-保护间隙4-接地引下线5-电杆工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第10页!节过电压与防雷图8-15变配电所对雷电波侵入的防护a)3～10kV架空和电缆进线b)35kV架空和电缆进线FV-阀式避雷器FE-排气式避雷器FMO-金属氧化物避雷器工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第11页!节过电压与防雷 五、建筑物电子信息系统的防雷 （一）建筑物雷电电磁脉冲防护区的划分 按GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》规定，建筑物雷电防护区(lightningprotectionzone,缩写LPZ)的划分，如图8-17所示。图8-17建筑物雷电防护区（LPZ）的划分工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第12页!节过电压与防雷 1.等电位联结与共用接地系统要求 2.屏蔽及合理布线要求 （1）电子信息系统设备机房的屏蔽应符合下列规定： （2）线缆屏蔽应符合下列规定： （3）线缆敷设应符合下列规定： 1）电子信息系统线缆主干线的金属线槽宜敷设在电气竖井内。 2）电子信息系统线缆与其他管线的间距应符合表8-3的规定。 3）布置电子信息系统信号线缆的路径走向时，应尽量减小由线缆本身形成的感应环路面积。 4）电子信息系统线缆与电力电缆的间距应符合表8-4的规定。工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第13页!节过电压与防雷类别与电子信息系统信号线缆接近情况最小净距/㎜

380V

电力电缆容量小于2kVA与信号线缆平行敷设

150有一方在接地的金属线槽或钢管中

70双方都在接地的金属线槽或钢管中

10

380V

电力电缆容量

2～5kVA与信号线缆平行敷设

300有一方在接地的金属线槽或钢管中

150双方都在接地的金属线槽或钢管中

80

380V

电力电缆容量大于5VA与信号线缆平行敷设

600有一方在接地的金属线槽或钢管中

300双方都在接地的金属线槽或钢管中

150表8-4电子信息系统线缆与电力电缆的净距（据GB50343-2004）工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第14页!节过电压与防雷图8-19TN-C-S系统中SPD的装设

1-进线电源箱2-配电盘3-接地母线4-电涌保护器（SPD）

5-SPD的接地连接（5a或5b）6-被保护设备7-PE线与N线的连接端子板

F-保护SPD的熔断器或断路器、漏电保护器（RCD）工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第15页!

第二节电气装置的接地

一、接地的有关概念 （一）接地和接地装置 接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分接地干线和接地支线，如图8-22所示。

图8-22接地网示意图1-接地体2-接地干线3-接地支线4-电气设备工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第16页!

第二节电气装置的接地

（三）接触电压和跨步电压 1.接触电压 接触电压（touchvoltage）是指设备的绝缘损坏时，在身体可触及的两部分之间出现的电位差，例如人站在发生接地故障的设备旁边，手触及设备的金属外壳，则人手与脚之间所呈现的电位差，即为接触电压，如图8-24中的Utou。 2.跨步电压 跨步电压（stepvoltage）是指在接地故障点附近行走时，两脚之间所出现的电位差，如图8-24中的Ustep。 （四）工作接地、保护接地和重复接地 1.工作接地 2.保护接地与接零工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第17页!

第二节电气装置的接地

3.重复接地 （1）在架空线路终端及沿线每隔1km处； （2）电缆和架空线引入车间和其他建筑物处。

二、电气装置的接地及其接地电阻 （一）电气装置应该接地或接零的金属部分 （二）电气装置可不接地或不接零的金属部分 （三）接地电阻及其要求工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第18页!

第二节电气装置的接地

（三）防雷装置的接地装置要求 四、接地装置的计算 （一）人工接地体工频接地电阻的计算 （二）自然接地体工频接地电阻的计算 （三）冲击接地电阻的计算 按GB50057-1994规定，冲击接地电阻按下式计算： 式中RE为工频接地电阻；α为换算系数，为RE与Rsh的比值，由图8-33确定。 图8-33中的l：对单根接地体，为其实际长度；对有分支线的接地体，为其最长分支线的长度（参看图8-34）；对环形接地网，为其周长的一半。如果le＜l时，则取le=l，即α=1，亦即。工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第19页!第三节低压配电系统的接地故障保护、漏电保护和等电位联结

一、低压配电系统的接地故障保护 （一）TN系统中的接地故障保护 （二）TT系统中的接地故障保护 （三）IT系统中的接地故障保护 二、低压配电系统的漏电电流保护 （一）漏电保护器的功能与原理 漏电保护器又称“剩余电流保护器”（IEC标准名称，英文为Residualcurrentprotectivedevice，简称RCD），它是在规定条件下，当漏电电流（剩余电流）达到或超过规定值时能自动断开电路的一种保护电器。它用来对低压配电系统中的漏电和接地故障进行安全防护，防止发生人身触电事故及因接地电弧引发的火灾。 电流动作的电磁脱扣型漏电保护器的原理接线图如图8-35所示。工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第20页!第三节低压配电系统的接地故障保护、漏电保护和等电位联结 （二）漏电保护器的分类 （1）漏电保护开关 （2）漏电断路器 （3）漏电继电器 （4）漏电保护插座。漏电保护器按极数分，有单极2线、双极2线、3极3线、3极4线和4极4线等多种型式，其在低压配电线路中的接线如图8-37所示。 （三）漏电保护器的装设场所与要求 1.漏电保护器（RCD）的装设场所 2.PE线和PEN线不得穿过RCD的零序电流互感器铁心 3.RCD负荷侧的N线与PE线不能接反 4.装设RCD时，不同回路不应共用一根N线 5.低压配电系统中多级RCD的装设要求

工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第21页!第三节低压配电系统的接地故障保护、漏电保护和等电位联结 三、低压配电系统的等电位联结 （一）等电位联结的功能与类别 1.总等电位联结（MEB） 总等电位联结是在建筑物进线处，将PE线或PEN线与电气装置接地干线、建筑物内的各种金属管道如水管、煤气管、采暖空调管道等以及建筑物的金属构件等，都接向总等电位联结端子，使它们都具有基本相等的电位，如图8-43中的MEB。图8-43总等电位联结（MEB）和局部等电位联结（LEB）工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第22页!第四节电气安全与触电急救

一、电气安全的有关概念 （一）电流对人体的作用 （二）安全电流及其有关因素 安全电流是人体触电后的最大摆脱电流。由图8-44所示安全曲线也可以看出，如果通过人体的电流不超过30mA·s时，对人身肌体不会有损伤，不致引起心室颤动或器质性损伤。图8-44IEC提出的人体触电时间和通过人体电流（50Hz）对人身肌体反应的曲线①-人体无反应区②-人体一般无病理生理反应区③-人体一般无心室纤维性颤动和器质性损伤区④-人体可能发生心室纤维性颤动区工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第23页!第四节电气安全与触电急救 （四）直接触电防护和间接触电防护 二、电气安全的一般措施 1.加强电气安全教育 2.严格执行安全工作规程 3.严格遵循设计、安装规范 4.加强运行维护和检修试验工作 5.采用安全电压及符合安全要求的相应电器 6.按规定使用电气安全用具电气安全用具分基本安全用具和辅助安全用具两类： （1）基本安全用具 （2）辅助安全用具 7.普及安全用电常识 8.正确处理电气失火事故 工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第24页!节过电压与防雷 当强大的雷电流沿着导体如接地引下线泄放入地时，由于雷电流具有很大的幅值和陡度，因此在它周围产生强大的电磁场。如果附近有一开口的金属环，如图8-3所示，则将在该金属环的开口（间隙）处感生相当大的电动势而产生火花放电。这对存放有易燃易爆物品的建筑物是十分危险的。图8-3开口金属环上的电磁感应过电压工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第25页!节过电压与防雷 2.年平均雷暴日数 3.年预计雷击次数 4.雷电电磁脉冲 二、防雷设备 （一）接闪器 1.避雷针 所谓“滚球法”（roll-bollmethod），就是选择一个半径为（滚球半径）的球体，按需要防护直击雷的部位滚动，如果球体只接触到避雷针（线）或避雷针（线）与地面，而不触及需要保护的部位，则该部位就在避雷针（线）的保护范围之内。滚球半径按建筑物的防雷类别不同而取不同值，如表8-1所示。工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第26页!节过电压与防雷 2.避雷线 3.避雷带和避雷网 （二）避雷器 避雷器应与被保护设备并联，且安装在被保护设备的电源侧，如图8-8所示。

图8-8避雷器的连接工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第27页!节过电压与防雷图8-9阀式避雷器的组成部件及其特性曲线a)单元火花间隙b)阀电阻片c)阀电阻特性曲线工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第28页!节过电压与防雷 排气式（管型）避雷器全型号的表示和含义如下：

3.保护间隙 保护间隙（protectivegap，文字符号FG）又称角型避雷器，其结构如图8-12所示。它简单经济，维护方便，但保护性能差，灭弧能力小，容易造成接地或短路故障，使线路停电。因此对于装有保护间隙的线路，一般也宜装设自动重合闸装置，以提高供电可靠性。工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第29页!节过电压与防雷 4.金属氧化物避雷器 金属氧化物避雷器（metal-oxidearrester，文字符号FMO）按有无火花间隙分两种类型，最常见的一种是没有火花间隙只有压敏电阻片的避雷器。压敏电阻片是由氧化锌或氧化铋等金属氧化物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，具有理想的阀电阻特性。 金属氧化物避雷器全型号的表示和含义如下： 5.电涌保护器工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第30页!节过电压与防雷 （4）装设自动重合闸装置 （5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器 （二）变配电所的防雷措施 （1）装设避雷针 （2）装设避雷线处于峡谷地区的变配电所，可利用避雷线来防护直击雷。在35kV及以上的变配电所架空进线上，架设1～2km的避雷线，以消除一段进线上的雷击闪络，避免其引起的雷电侵入波对变配电所电气装置的危害。 （3）装设避雷器用来防止雷电侵入波对变配电所电气装置特别是对主变压器的危害。图8-15是变配电所对雷电波侵入防护的接线图。

（三）高压电动机的防雷措施工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第31页!节过电压与防雷 四、建筑物的防雷 （一）建筑物的防雷类别 1.类防雷建筑物 2.第二类防雷建筑物 3.第三类防雷建筑物 （二）建筑物的防雷措施 1.类防雷建筑物的防雷措施 2.第二类防雷建筑物的防雷措施 3.第三类防雷建筑物的防雷措施工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第32页!节过电压与防雷 （二）电子信息系统防雷电电磁脉冲的措施 建筑物电子信息系统的防雷，包括对雷电电磁脉冲的防护，必须将外部防雷措施与内部防雷措施协调统一，按工程整体要求进行全面规划，做到安全可靠、技术先进、经济合理。 建筑物电子信息系统的综合防雷系统，如图8-18所示。图8-18建筑物电子信息系统综合防雷系统工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第33页!节过电压与防雷

其他管线线缆与其他管线净距最小平行净距/㎜最小交叉净距/㎜防雷引下线

1000

300保护地线

50

20给水管

150

20压缩空气管

150

20热力管（不包封）

500

500热力管（包封）

300

300煤气管

300

20表8-3电子信息系统线缆与其他管线的净距（据GB50343-2004）工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第34页!节过电压与防雷 5）电子信息系统线缆与配电箱、变电室、电梯机房、空调机房之间的最小净距宜符合表8-5的规定。 3.电子信息系统的电源线路中电涌保护器（SPD）的装设要求 （1）TN系统中电涌保护器（SPD）的装设要求电子信息系统设备由TN系统供电时，配电线路通常采用TN-C-S系统的接地型式，在三根相线与PE之间装设SPD，如图8-19所示。

名称最小间距/m名称最小间距/m配电箱

1.00电梯机房2.00变电室

2.00空调机房2.00表8-5电子信息系统线缆与电气设备之间的净距（据GB50343-2004）工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第35页!节过电压与防雷 （2）TT系统中电涌保护器（SPD）的装设要求 （3）IT系统中电涌保护器（SPD）的装设要求。IT系统中SPD的装设，如图8-21所示。

图8-21IT系统中SPD的装设1-进线电源箱2-配电盘3-接地母线4-电涌保护器（SPD）5-SPD的接地连接（5a或5b）6-被保护设备7-漏电保护器（RCD）

F-保护SPD的熔断器或断路器、漏电保护器（RCD）返回本章目录工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第36页!

第二节电气装置的接地

（二）接地电流和对地电压

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第二节电气装置的接地

图8-24接触电压和跨步电压说明图

Utou-接触电压Ustep-跨步电压工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第38页!

第二节电气装置的接地

三、接地装置的装设 （一）自然接地体的利用 （二）人工接地体的装设 人工接地体有垂直埋设和水平埋设两种，如图8-27所示。图8-27人工接地体a)垂直埋设的管形或棒形接地体b)水平埋设的带形接地体工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第39页!

第二节电气装置的接地

图8-33确定换算系数的计算曲线图8-34接地体的长度l和有效长度lea)单根水平接地体b)末端接垂直接地体的单根水平接地体c)多根水平接地体（l1≤l）

d)接多根垂直接地体的多根水平接地体（l1≤l，l2≤l，l3≤l）返回本章目录工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第40页!第三节低压配电系统的接地故障保护、漏电保护和等电位联结图8-35电流动作的电磁脱扣型漏电保护器原理接线图

TAN-零序电流互感器YA-极化电磁铁QF-断路器YR-自由脱扣机构工厂供电高职层次学习共45页，您现在浏览的是第41页!第三节低压配电系统的接地故障保护、漏电保护和等电位联结