接地与电气安全

接地与电气安全第1页，共29页，2023年，2月20日，星期一第12章接地12.1接地概述12.2接地装置12.3接地电阻的计算和测量12.4低压配电系统接地方式12.5电气安全及防护第2页，共29页，2023年，2月20日，星期一12.1接地概述1．定义电气设备的某个部分与大地之间作良好的电气联接称为接地。与大地土壤直接接触的金属导体或金属导体组称为接地体：联接电气设备应接地部分与接地体的金属导体称为接地线；接地体和接地线统称为接地装置。电气设备接地的目的主要是保护人身和设备的安全，所有电气设备应按规定进行可靠接地。第3页，共29页，2023年，2月20日，星期一2．接地的分类按接地的作用分有保护接地和工作接地两种。（1）为了保证人身安全，避免发生人体触电事故，将电气设备的金属外壳与接地装置联接的方式称为保护接地。当人体触及到外壳已带电的电气设备时，由于接地体的接触电阻远小于人体电阻，绝大部分电流经接地体进入大地，只有很小部分流过人体，不致对人的生命造成危害。（2）为了保证电气设备在正常和事故情况下可靠的工作而进行的接地称为工作接地，如中性点直接接地和间接接地以及零线的重复接地、防雷接地等都是工作接地。12.1接地概述第4页，共29页，2023年，2月20日，星期一12.1接地概述3．接地的作用

防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、防止静电损害和保障电力系统正常运行。第5页，共29页，2023年，2月20日，星期一1.接地装置的构成

接地装置由接地体和接地线两部分构成。接地体分为水平接地体和垂直接地体。垂直接地体通常采用直径50mm，长2～2.5m的钢管或50×50×5mm，长2.5m的角钢，打入地中与大地直接相连。水平接地体一般采用扁钢或角钢，将垂直接地体连接起来。连接于接地体与电气设备金属外壳之间的金属导线，称为接地线。接地线通常采用25×4mm或40×4mm的扁钢或直径16mm的圆钢。12.2接地装置第6页，共29页，2023年，2月20日，星期一2.接地装置的散流效应

当电气设备发生接地故障时，电流经接地装置是以半球面形状向大地散开的，称为散流效应。在距接地体20m左右处，散流电阻趋近于零，该处电位也接近于零，称为电气上的“地”。

12.2接地装置第7页，共29页，2023年，2月20日，星期一图12.2对地电压、接触电压和跨步电压3.接触电压与跨步电压

由于接地装置散流效应，当电气设备发生单相碰壳或接地故障时，在接地点周围的地面就会有对地电位分布。电气设备的接地部分与20m外的零电位之间的电位差U1，称为接地部分的“对地电压”。此时，若人站在该设备旁，手接触到设备外壳，则人手与脚之间呈现出的电位差U2称为“接触电压”。跨步电压是指在接地故障点附近行走，两脚之间所出现的电位差。12.2接地装置第8页，共29页，2023年，2月20日，星期一4．对接地电阻的要求接地电阻是指接地体的散流电阻与接地线和接地体电阻的总和。表12.1 接地电阻的允许值电力装置所在电力系统接地电阻允许值（Ω）1000V以上的中性点接地系统RE≤0.5Ω1000V以上的中性点不接地系统RE≤250V/IE≤10Ω1000V以下中性点不接地系统RE≤4Ω1000V以下中性点直接接地系统RE≤4Ω12.2接地装置第9页，共29页，2023年，2月20日，星期一5．接地装置的布置

接地网的布置形式有外引式和回路式。外引式将接地体引出户外某处集中埋于地下，该方式安装方便，且较经济，但接地体附近地面电位分布不均，跨步电压较大，厂房内接触电压较大；另外，接地网的连接可靠性也较差。回路式是将接地体围绕设备或建筑物四周打入地中，它使地面电位分布均匀，减小跨步电压，同时抬高了地面电位，减少了接触电压，安全性好，连接可靠。因此，变电所中常采用回路式接地装置。12.2接地装置第10页，共29页，2023年，2月20日，星期一12.2接地装置第11页，共29页，2023年，2月20日，星期一12.3接地电阻的计算和测量1．接地电阻接地的电气设备通过接地装置和大地之间的电阻称为接地电阻，包含五个部分：（1）电气设备和接地线的接触电阻。（2）接地线本身的电阻。（3）接地体本身的电阻。（4）接地体和大地的接触电阻。（5）大地的电阻。第12页，共29页，2023年，2月20日，星期一不同的电气设备对接地电阻有不同的要求：（1）大接地短路电流系统R≤0.5Ω（2）容量在100kVA以上的变压器或发电机R≤4Ω（3）阀型避雷器R≤5Ω（4）低压线路金属杆、水泥杆及烟囱的接地R≤30Ω

准确数字参照相关技术规范要求12.3接地电阻的计算和测量第13页，共29页，2023年，2月20日，星期一2．装设接地装置的要求（1）接地线一般用40mm×4mm的镀锌扁钢。（2）接地体用镀锌钢管或角钢。钢管直径为50mm，管壁厚不小于3.5mm，长度2～3m。角钢以50mm×50mm×5mm为宜。（3）接地体的顶端距地面0.5～0.8m，以避开冻土层，钢管或角钢的根数视接地体周围的土壤电阻率而定，一般不少于两根，每根的间距为3～5m（4）接地体距建筑物的距离在1.5m以上，与独立避雷针接地体的距离大于3m。（5）接地线与接地体的联接应使用搭接焊。12.3接地电阻的计算和测量第14页，共29页，2023年，2月20日，星期一3．降低土壤电阻率的方法（1）改变接地体周围的土壤结构:在接地体周围的土壤2～3m范围内，掺入不容于水的、有良好吸水性的物质，如木炭、矿渣等，可使电阻率降低到原来的1/5～1/10。2）用食盐、木炭降低土壤电阻率:用食盐、木炭分层夯实。木炭和细掺匀为一层，约10～15cm厚，再铺2～3cm的食盐，共5～8层。铺好后打入接地体。此法可使电阻率降至原来的1/3～1/5。3）用长效化学降阻剂:此法可使土壤电阻率降至原来的40%。12.3接地电阻的计算和测量第15页，共29页，2023年，2月20日，星期一4.接地电阻测试检查:电气设备的接地电阻应在每年的春、秋两季雨水较少时各测试一次，确保接地合格。一般采用专门仪表（如ZC-8接地电阻测试仪）测试，也可采用电流表-电压表法测试。另外检查的内容有：（1）联接螺栓是否松动、锈蚀。（2）地面以下的接地线、接地体的腐蚀情况，是否脱焊。（3）地面的接地线有无损伤、断裂、腐蚀等。12.3接地电阻的计算和测量第16页，共29页，2023年，2月20日，星期一根据保护接地的实现方式低压配电系统接地方式又可以分为IT系统、TN系统以及TT系统。1．IT系统在中性点不接地的三相三线制低压系统中，将电气设备正常情况下不带电的外露可导电部分（金属外壳和构架等）与接地体之间作很好的金属连接，称为IT系统。

12.4低压配电系统接地方式第17页，共29页，2023年，2月20日，星期一12.4低压配电系统接地方式如果电气设备的外壳未接地，当电气设备发生一相碰壳而使其外壳带电时，人体触及外壳，则电流经人体而构成通路，造成触电危险。

如果设备外壳接地，则由于人体电阻远远大于接地电阻，即使人体触及外壳，流经人体的电流较小，没有多大危险。第18页，共29页，2023年，2月20日，星期一2．TN系统

TN系统适用于中性点接地的三相四线制的低压系统，该系统将电气设备的金属外壳经公共的保护线（PE线，protectiveearthing）或保护中性线（PEN线，又称零线）与系统中性点相连接地。12.4低压配电系统接地方式当电气设备发生一相碰壳时，短路电流经外壳和零线构成回路，回路中相线、零线和设备外壳阻抗很小，短路电流很大，令线路上的熔断器迅速熔断，切除故障。

第19页，共29页，2023年，2月20日，星期一TN系统根据保护线与中线的组合形式分为TN－C系统、TN－S系统和TN－C－S系统。12.4低压配电系统接地方式第20页，共29页，2023年，2月20日，星期一3．TT系统TT系统适用于中性点直接接地的三相四线制系统，电气设备的金属外壳均各自单独接地，该接地点与系统接地点无关。当发生接地故障时，故障点对地电压将为110V，通过人体的电流将达0.1～0.2A，显然不能保证人身安全。因此，TT系统中应该装设漏电保护装置。

12.4低压配电系统接地方式第21页，共29页，2023年，2月20日，星期一4．重复接地在TN系统中，当PE线或PEN线断线且有设备发生单相碰壳时，接在断线处后面的设备外壳上出现接近于相电压的对地电压，存在触电危险。因此，为了进一步提高安全可靠性，除系统中性点进行工作接地外，还必须在以下地点重复接地。(1)架空线路末端及沿线每隔1km处；(2)电缆和架空线引入车间和大型建筑物处。

12.4低压配电系统接地方式第22页，共29页，2023年，2月20日，星期一1．安全电流

（1）感知电流引起人体感知的最小电流。感知电流一般不会对人体造成什么伤害。

（2）摆脱电流人触电后，尚能靠自身摆脱的最大电流。一般认为人体的平均摆脱电流为15mA，考虑在各种条件下不致有电击危险的安全电流，以5mA为宜。

（3）致命电流在很短的时间内危及人生命的最小电流。当流经人体的电流达到50mA以上时就会引起心室颤动，有生命危险；到100mA以上，足以在极短的时间内致人死亡。12.5电气安全及防护第23页，共29页，2023年，2月20日，星期一12.5电气安全及防护电流对人体的影响电流（mA）通电时间人体反应交流电源（50Hz）直流电源0~0.5连续无感觉无感觉0.5~5连续有麻刺、疼痛感、无抽搐无感觉5~10几分钟内痉挛、剧痛，尚可摆脱电源针刺、压迫及灼热感10~30几分钟内迅速麻痹，呼吸困难，不自主压痛，刺痛，灼热强烈、抽搐30~50几秒到几分钟内心跳不规则、昏迷、强烈痉挛感觉强烈、剧痛痉挛50~100超过3秒心室颤动、呼吸麻痹、心跳停止跳动剧痛，强烈痉挛、呼吸困难或麻痹第24页，共29页，2023年，2月20日，星期一2．安全电压

发生触电事故时，流经人体的电流大小是由加在人体的接触电电压和人体的阻抗大小共同决定的。（1）人体电阻人体电阻主要由电流通过人体的路径、接触电压大小、电流持续时间、电源频率、皮肤潮湿程度、接触面积、施加的压力、温度等因素决定。人体电阻由两部分组成：即皮肤电阻和人体内电阻，其中表皮电阻占主要部分。（2）安全电压针对不同的应用场合制定了相应的安全电压等级，以保证“绝对”的安全。表11-6为我国的各种安全电压等级。12.5电气安全及防护第25页，共29页，2023年，2月20日，星期一12.5电气安全及防护我国的安全电压等级应用场合安全电压（V）交流直流一般正常环境50120接触面积＞1cm2接触时间＞1s3370特殊环境安全等级42，36，24，12，6第26页，共29页，2023年，2月20日，星期一3．触电保护所谓触电，即当人体接触带电体时，会有电流流过人体。触电会对人体造成伤害：一是电击，同时还会破坏人体内部组织，影响呼吸系统、心脏及神经系统的正常功能，严重时将危及生命；一种是电伤，当较大电流流经人体时，由于电流的热效应、化学效应和机械效应使人体触电部位造成灼伤、烙伤和皮肤金属化等。高空作业时，由于触电事故使作业人员从高空跌落，还会造成摔伤等二次伤害。12.5电气安全及防护第27页，共29页，2023年，2月20日，星期一防触电保护措施

①直接触电防护对电气设备进行绝缘、垫绝缘垫、操作员穿绝缘鞋