发电厂电气部分 第9章 接地装置

第9章接地装置本章介绍接地、保护接地和保护接零、接地装置的基本概念，接地电阻的允许值及接地电阻的计算。9.1概述接地是防止人身受到电击，保障电力系统正常运行，保护线路和设备免遭损坏，预防电气火灾，防止雷击和防止静电损害的基本措施。电对人体的伤害是多方面的：电流通过人体会造成电击；电流的热效应会造成电灼伤；电流的化学效应会造成电烙印和皮肤金属化；电磁场能量对人体的辐射作用，会引起头晕、乏力、神经衰弱等症状；电火花会引起瓦斯及氢气爆炸，造成设备损坏和人身伤亡。所以，必须研究电气安全技术，采取有效措施。一、接地装置的类型1．工作接地——如变压器中性点、电压互感器中性点等的接地。2．保护接地——如电气设备的金属外壳，钢或钢筋混凝土构架、杆塔，停电检修的电路等的接地、电流互感器二次回路的一点接地。3．防雷接地——如避雷针、避雷器和线路杆塔等的接地。4．防静电接地——为防止静电对易燃油、天然气管道等的危险作用而设的接地。返回二、接地装置简述组成——接地体和接地线1）接地体——埋入地中并直接与大地接触的金属导体（1）自然接地体——指兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物内的钢筋、金属管道和设备。（2）人工接地体——指人为埋入地中的金属构件分为：垂直接地体和水平接地体。垂直接地体：钢管或角钢，垂直打入土中水平接地体：扁钢或圆钢平放埋入0.6—0.8m深地下。可按一定布置和要求，将众多的水平和垂直接地体相互连接，（联接导体一般也是水平接地体）并向设备引出接地抽头，构成接地网。2）接地线——电气设备的接地部分与接地体连接用的金属导体9.2保护接地的基本概念一、人体触电1．触电——人体的不同部分，如手脚之间、两手之间或两脚之间受到电压的作用在人体内产生电流。造成伤害，甚至危及生命安全。统计表明，多数触电事故是由于直接接触或接近电路的裸带电部分而造成的；另约有20％的事故则是由于电气设备的绝缘损坏致使金属外壳、基础构架等发生非正常带电而引发的。2．分类直接触电——可采用电气隔离，并且正确地执行电气设备安全运行的措施间接触电——加强绝缘的定期监测和维修，采用接地保护的办法，须知绝缘损坏并不都是由外部原因引发的偶然现象，任何绝缘的老化都是必然的，而老化的绝缘便随时可能出现绝缘故障。3．影响因素（1）人体电流大小——通过人体的电流越大，人体的生理反应越强烈，引起心室颤动所需的时间越短，致命的危险就越大。对于工频电流，按照电流通过人体的大小不同，可以分为三级：①感知电流。引起人的感觉的最小电流称为感知电流。实验资料表明，对于不同的人，感知电流也不同，成年男性的平均感知电流为1.1mA，成年女性的平均感知电流约为0.7mA。②摆脱电流。人体触电后能自动摆脱电源的最大电流称为摆脱电流。实验资料表明，对于不同的人，摆脱电流也不同，成年男性的平均摆脱电流约为16mA，成年女性的平均摆脱电流约为10.5mA。③致命电流。引起心室颤动的最小电流称为致命电流。（2）电流通过人体的持续时间——越长越危险电流范围电流（mA）通电时间人体生理反应00～0.5连续通电没有感觉A10.5～5连续通电开始有感觉，手指手腕等处有痛感，没有痉挛，可以摆脱带电体。A25～30数分钟以内痉挛，不能摆脱带电体，呼吸困难，血压升高，尚可忍受。A330～50数秒到数分心脏跳动不规则，昏迷，血压升高，强烈痉挛，时间过长即引起心室颤动。B150～数百低于心脏搏动周期受强烈冲击，但未发生心室颤动。超过心脏搏动周期昏迷，心室颤动，接触部分留有电流通过的痕迹。B2超过数百低于心脏搏动周期昏迷，心室颤动，接触部分留有电流通过的痕迹。超过心脏搏动周期心脏停止跳动，昏迷，可能致命。（3）电流通过人体的途径——电流通过心脏会引起心室颤动，较大的电流还会使心脏停止跳动。电流流过中枢神经，会引起中枢神经系统强烈失调而导致死亡。电流通过头部会使人昏迷，若电流较大，会对脑产生严重伤害，使人昏迷而导致死亡。因此，从左手到胸部是最危险的电流途径，从手到手或从手到脚也是很危险的电流途径。（4）电流的种类——直流电流、高频电流、冲击电流和静电电荷对人体都有伤害作用，其伤害程度较工频电流轻。电流的频率不同，对人体的伤害程度也不同。25～300HZ的交流电流对人体的伤害程度最严重。（5）人体状况。电流对人体的伤害程度与人体状况也有关系：电流对人体的作用，女性较男性敏感；小孩承受电击能力较成人低；引起心室颤动的电流与体重成正比。人体电阻不是一个常数，它与电流途径、皮肤（干燥、潮湿、破损）状况以及接触面大小有关，且作用电压的大小而变。小电压时，皮肤具有绝缘保护作用，在电压升高时皮肤将逐渐发生击穿，并增加机体电解，使人体总电阻下降。当电压低于100V时，人体的平均电阻为3000Ω，忽略站脚处地面电阻率的影响，则痉挛电压值约为3000×0.02＝60V。即，在一般条件下，触电者不需别人帮助能自行脱开60V的触电电压，避免触电死亡事故。若接触条件变坏（皮肤潮湿、接触面积加大），即使人体电阻降到1300Ω，也不至于达到50mA的使心室颤动的危险限值。故根据国际电工学会的推荐，该电压值现宜降至50V。在特殊环境中，例如水中或特别潮湿处，或金属的地面上潮湿皮肤和大面积接触的情况下，人体电阻只有几百欧姆。此时必须使用更低的安全电压规定值，例如36V、24V甚至12V。二、保护接地1．接地和接地装置接地——既将电气装置应该接地的部分通过接地装置，与大地作良好的连接。接地体——埋入地下与大地直接接触的金属导体。接地线——将接地体与电气装置中必须接地的部分连接起来的金属导体。接地装置——接地体和接地线的总和。2．保护接地的作用

CC

(a)

(b)图中电机的中性点不接地，正常工作时外壳不带电。当一相对外壳的绝缘损坏时，外壳即处在一定的电压下，若人体接触到带电的电动机外壳，就有接地电流通过人体。如果绝缘是在绕组首端损坏，则触及外壳相当于触及导体的一相，即发生了单相触电。当有保护接地时，人接触绝缘损坏的电机外壳时，接地电流将沿人体和接地装置两条通路流过，即人体电阻和接地装置电阻并联。此时通过人体的电流为：式中——接地装置的接地电阻；

——人体电阻；

——单相接地电流。由公式可以看出，接地装置的电阻愈小，通过人体的电流就愈小。通常《，《所以。因此，适当选择接地装置的接地电阻值，使通过人体的电流足够小，就可以保证人身的安全。接地电流的散流场和地面电位分布2．接触电压和跨步电压1）接触电压Uic——即人站在距设备0.8m处,手触外壳等带电部分,手脚之间所受的电压值。即Uic=Uid—U2）跨步电压Ukb——即人在接地故障区域内行走，跨出0.8m步距的两脚所受到的电位差值。即Ukb=U1—U2

式中：U1、U2为两脚落地点的地面电位。注意：当人处于电场内有麻电的感觉时，不能奔跑逃离电场，而应该单脚跳或细步离开电场。三、保护接零1.中性线2.保护线3.TN系统4.保护接零3.重复接地9.3对接地电阻值的要求

从保护接地的作用就可以知道，接地装置的接地电阻愈小，接地电压也愈小。实际上，保护接地的基本原理就是将绝缘损坏时设备外壳的对地电压，限制在安全范围内。各种保护接地装置的接地电阻规定值，就是根据该原则确定的。一、高压设备的接地电阻在高压系统中，单相接地电流或同点两相接地时入地电流大于500A的，称为大接地电流系统；500A及以下的，称为小接地电流系统。

1.大接地电流系统在大接地电流系统中，一般在单相接地时，构成单相短路，相应的继电保护动作，将故障部分迅速切除。因此，在接地装置上，只在短时间出现电压，工作人员在比较短的时间内，接触电气设备外壳的可能性很小，所以规定，当接地电流经接地装置流入大地时，接地网的电压升高不超过2000V，据此，接地电阻应满足下列要求：

式中——计算用流经接地装置的入地短路电流，A；

——接地电阻，Ω。当接地电流>4000A时，接地装置的接地电阻值不应超过0.5Ω。

2．小接地电流系统

小接地短路电流系统，一般在单相接地时，并不立即切除故障部分，允许连续运行一段时间。因此，工作人员接触带电压设备外壳的可能性较大，所以把接地电压规定的较低。对于高压设备和低压设备共用的接地装置，要求接地电压：，其接地电阻值为：但不应超过4Ω。对于高压设备单独用的接地装置，要求接地电压，其接地电阻值为：但不应超过10Ω。二、低压电气设备的接地电阻允许值