第八章 防雷、接地与电气安全

*1/22第八章防雷、接地与电气安全教学目的1．了解：电气安全与触电急救。

2．理解并掌握：过电压与防雷；电气装置的接地。重点过电压与防雷；电气装置的接地。难点防雷与接地。电气工程基础（工厂供电）*2/22第一节过电压与防雷

一、过电压及雷电的有关概念（一）过电压的形式过电压（over-voltage）：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。

按过电压产生的原因不同，可分为内部过电压（internalover-voltage）和雷电过电压（lightningover-voltage）两大类。

1．内部过电压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）*3/22生故障等原因，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、振荡而引起的过电压。又分操作过电压和谐振过电压。操作过电压：出现断续性接地电弧而引起的过电压。谐振过电压：系统中的参数（R、L、C）在不利的组合下发生谐振而引起的过电压，如T铁心饱和而引起的铁磁谐振过电压。内部过电压≤（3~4）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很大。电气工程基础（工厂供电）*4/222．雷电过电压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。雷电冲击波高达1亿伏，电流高达几十万安培，危害极大。雷电过电压的两种基本形式：（1）直接雷击雷电直击物体→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，directlightningflash）（2）间接雷击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（lightninginduction）。电气工程基础（工厂供电）*5/22

此外，过电压波，高电位侵入或雷电波侵入。50~70%。（二）雷电形成原理

“雷云”之间或“雷云”与大地或物体之间，雷击场，雷电先导、迎雷先导，主放电阶段50~100μs，余辉放电阶段0.03~0.15s。架空线易感应过电压，高压线几十万伏，低压线几万伏。开口金属环火花放电，应闭合。电气工程基础（工厂供电）*6/22

（三）雷电有关名词概念

1．雷电流的幅值和陡度

2．年平均雷暴日数

3．年预计雷次数雷云对大地放电(直击雷)示意图

架空线路上的感应过电压

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二、防雷设备

（一）接闪器（receivelightningdevice）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。（二）避雷器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。并联，电源侧；火花间隙击穿→放电。

1.阀式避雷器（valve-typelightningarrester）

2.排气式避雷器

3.保护间隙（protectivegap）

4.金属氧化物避雷器电气工程基础（工厂供电）*8/22

三、防雷措施

（一）架空线的防雷措施

1．避雷线，66kV及以上，全线；35kV，只在进出变配电所的一段线路上；10kV及以下，不用。

2．↑线路本身的绝缘水平，10kV及以下。

3．△排列，顶线兼作防雷保护线。

4．ARD，0.5s。

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．避雷针；

2．避雷线；

3．避雷器。电气工程基础（工厂供电）*9/22

（三）高压电动机的防雷措施不能FS，FZ，可FC；100~150mcable处FS，排气式避雷器，FC并C。（四）建筑物的防雷类别及其防雷措施

1．类别第一类防雷建筑物：有爆炸物→巨大危害。第二类防雷建筑物：有爆炸物→不致巨大危害。第三类防雷建筑物。

2．建筑物易受雷击部位屋角、屋脊、屋檐等，接闪器、避雷带（网）。电气工程基础（工厂供电）*10/223．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①防直击雷，3m，10Ω；②防雷电感应；③防雷电波侵入。（2）第二类防雷建筑物的防雷措施同上三种措施。（侧击）（3）第三类防雷建筑物的防雷措施①防直雷（侧击）；②防雷电感应；③防雷电波侵入。电气工程基础（工厂供电）*11/22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连接接地体（极）自然接地体接地线接地装置接地网电气工程基础（工厂供电）*12/22

（二）接地电流和对地电压接地电流：向大地作半球形散开，IE。电气上的“地”或“大地”：20m，散流电阻已趋近于零，电位为零的地方。对地电压：电气设备的接地部分，如外壳等与零电位的“地”（或“大地”）之间的电位差。（三）接触电压和跨步电压

1．接触电压：Utou

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。电气工程基础（工厂供电）*13/222．跨步电压：Ustep

指在接地故障点附近行走时，两脚之间所出现的电位差。20m，跨步电压为零，越近接地点及跨步越长，Ustep越大。接触电压和跨步电压

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（四）工作接地、保护接地和重复接地

1．工作接地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、防雷装置的接地等。

2．保护接地与接零保护接地：为保障人身安全，防止间接触电而将设备的外露可导电部分接地。两种型式：（1）各自PE线直接接地（外壳），如TT、IT中设备的外壳接地。（2）公共PE线，TN-S系统中或PEN线，“保护接零”。电气工程基础（工厂供电）*15/223．重复接地在TN系统中，为确保公共PE线或PEN线安全可靠，除在电源中性点进行工作接地外，还应在PE线或PEN线的下列地点重复接地：（1）架空线线路终端及沿线每隔1km处；（2）进线处（车间、其他建筑）。

保护接地作用的说明电气工程基础（工厂供电）*16/22电气工程基础（工厂供电）*17/22

二、电气装置的接地及其接地电阻三、接地装置的计算

变电所建筑四周，2~3m，一圈Φ=50mm、长2.5m钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40×4mm2的扁钢焊接相连。四、接地装置的装设与布置（一）自然接地体的作用

自然接地体：①地下管道，不包括可燃和有爆炸物质的管道；②金属井管；③地基、钢轨等；④其他金属管、桩等。电气工程基础（工厂供电）*18/22

（二）人工接地体的装设垂直接地体，Φ=50mm，长2.5m钢管。接地网的布置：分布均匀，Utou、Ustep↓闭合。五、低压配电系统的接地故障保护和等电位联结接地故障：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PE线或PEN线以及相线与设备的外露可导电部分之间的短路。危害：TN系统，IE大，（）；

TT与IT系统，IE小，Ustep大。电气工程基础（工厂供电）*19/22

漏电断路器（residualcurrentcircuitbreaker-），又称漏电保护器或剩余电流保护器（RCD），通常为电流动作型。TAN，向量和不为零，I2→A→YR（QF），30mA。

等电位联结：降低接触电压，确保人身安全。总等电位联结：MEB，mainequipotentialbonding，进线处。局部等电位联结：LEB，localizedequipotentialbonding，辅助等电位联结。电气工程基础（工厂供电）*20/22第三节电气安全与触电急救

安全电流：人体触电后的最大摆脱电流（let-gocurrent），30mA（50HZ）。因素：（1）触电时间（＞0.2s）；（2）电流性质，（50~60HZ）危害最为严重；（3）电流路径，一手到另一手对人最为危害；（4）体重和健康状况。

安全电压：不致使人直接致死或致残的电压。50V。（1700Ω×30mA≈50V）直接触电防护：栅栏、罩等。电气工程基础（工厂供电）*21/22

间接触电防护：保护接地等。急救：叫醒，禁止摇动头部，平躺，松，“心肺复苏法”。

CO2灭火器（干冰灭火器，