电气安全工程课程课件一四

电气安全工程

(1.5)

1第一章电气安全基础

第五节电网安全性分析

按照电压等级｛高压电网、低压电网｝按电流种类｛交流电网、直流电网｝按相数｛三相电网、单相电网｝按用途｛动力电网、照明电网和专用电网｝按运行方式｛不接地电网、直接接地电网和经阻抗接地电网｝接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障防护能力是不相同的。本节将重点讨论这两种低压电网的安全特征。2一、接地电网1.单相触电的危险性如下图所示,电网的中性点直接接地。即电网的低压工作接地。正是由于中性线是通过工作接地与零电位的大地连在一起的，这时中性线可称作零线。

工作接地:在电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地。也称系统接地。3一、接地电网图1-4接地电网中的单相触电4一、接地电网

当人体单相触电时，电流经人体、鞋、大地以及电网的工作接地构成回路，人体承受的接触电压和流过人体的电流分别为：Ur=Rr×U/(Ro+Rd+Rr+Rs)Ir=U/(Ro+Rd+Rr+Rs)式中:U：电网相电压;Ro：工作接地电阻;Rd：人脚下的土壤流散电阻;Rs：鞋的电阻;Rr：人体的电阻5一、接地电网

由于Ro、Rd远小于Rr和Rs，则：Ur≈Rr×U/(Rr+Rs)Ir≈U/(Rr+Rs)Rr有一定的范围，触电的危险性主要决定于Rs的大小。例如：U=220V，Rr=2000Ω，Rs=20000Ω，则Ur≈20V，Ir≈10mA。6一、接地电网

但当人没有穿鞋或鞋的绝缘完全被破坏时，则Ur≈220V，Ir≈110mA。

结论：接地电网的单相触电的危险性较大。7一、接地电网2、抑制过电压的能力

过电压是指一切对电气设备或电气线路绝缘有危害的电压升高。过电压分可为外部过电压和内部过电压。外部过电压主要有雷击过电压、雷电感应过电压、电磁感应过电压和静电感应过电压等；内部过电压主要有操作过电压和变压器高压侵入低压等。8一、接地电网

下面以变压器高压侵入低压为例来分析接地电网的安全性。若变压器为Y/Yo-12接法，高压10kV，低压0.4kV，变压器高压侵入低压及其各相电压矢量图如下图（P57）所示：9一、接地电网10一、接地电网

尽管高压相线对地电压将近为5800V，但当高压侧意外与低压侧发生短路时由于10kV是不接地电网，单相接地电流Iad不超过20～30A，如能控制RN≤4Ω，即可限制低压中性点对地电压UN不超过80～120V。由电压矢量图求得各相对地电压，L1相和L2相为269～299伏、L3相为140～100V。11一、接地电网

结论：由于接地电阻小（一般RN≤4Ω），接地电网可大大地抑制过电压，减轻了触电的危险性，同时由于控制了各导体间产生过大的电位差，也减轻了由放电火花所造成的火灾的危险性。但是，该故障还是会影响到电气设备的正常运行，应及时排除。12一、接地电网3、系统间的影响有些设备或供电线路系统采用了自然接地体，或者由于两系统的接地装置相距过近，当一个系统发生接地故障，可能另一个系统的中性线意外带电。结论：接地电网系统间存在影响。13一、接地电网

原因：（1）两系统间的接地装置相距过近，接地电流的流散产生影响。（2）两系统共用接地装置或两接地装置间存在某些电气联接产生影响。措施：

施工中采取适当的间距和隔离措施，外系统的影响是可以控制或消除的。14一、接地电网4、一相接地的危险性如下图（P57）所示，接地电网一相故障接地时，接地电流Id经故障接地电阻Rd和工作接地电阻RN构成回路。15一、接地电网16一、接地电网

由电压矢量图可知，各相对地电压都发生了变化，并可用下列计算式表达：17一、接地电网

只要RN≤4Ω，就可以把中性线对地电压Ud

限制在50V以下；没有接地的两相对地电压虽有所升高，但一般不会超过250V。因此，在接地电网中，只要保持良好的工作接地，即可抑制各相对地电压过分的波动。

18一、接地电网结论：（1）只要保证工作接地RN≤4Ω，中性点对地电压Ud

将被抑制，各相对地电压变化不大，触电的危险性增加不多；（2）由于故障接地电流Id

较大，一相接地故障易被检测出来，便于采用常规保护器件，使故障状态时间缩短；（3）虽然触电的危险性增加不大，但由于三相电压的不平衡，也将危及到电气设备的正常运行，应及时排除故障。19二、不接地电网单相触电的危险性在不接地电网中，单相触电时流过人体的电流只能通过电网各相对地绝缘阻抗成回路，绝缘阻抗是各相与大地之间的等效阻应抗，可视为绝缘电阻与分布电容的并联(如下图所示）。

20二、三不接三地电三网21二、三不接三地电三网设各相三对地三绝缘三阻抗三对称，即Z1=Z2=Z3=Z三，则运三用戴三维南定理可以三得出如图所三示的等值三电路。人体三承受三的电三压和三流过三人体三流：22二、三不接三地电三网例题：设电三网各三相对三地电三压均三为22三0V三,各相三对地三绝缘三电阻三均可三视为三无限三大，各相三对地三电容三均为0.三55μF三，人体三电阻三为20三00Ω，试判三断单三相触三电的三危险三性。Ir==23二、三不接三地电三网单相三触电三的危三险性结论三：不接三地电三网单相三触电三的危三险性比接三地电三网要三小，三但不接地三电网三中单三相触三电也有三致命三的危三险。24二、三不接三地电三网2.抑制三过电三压的三能力25二、三不接三地电三网设变压三器为10三/0三.4kV的变三压器、采用Y/三Y-三12接法，则低压中性点三对地三电压UNO升高三到将三近58三00V，由电三压矢量图三可知，UL1略高三于5三80三0V，三UL2=UL3略低三于58三00V，这将三给低三压系三统的三安全三运行三造成三极大三的威三胁。26二、三不接三地电三网2.抑制三过电三压的三能力结论三：不接三地电三网抑制三过电三压的三能力差，三因此三，不三接地三电网三中应三该有三有效三的过三电压三保护三措施三。27二、三不接三地电三网3.三系统三间的三影响不接三地电三网不三会在三地下三产生三有害三的杂三散电三流；三外系三统的三接地三故障三也不三会导三致不三接地三电网三的工三作导三体意三外带三电。三但是三，地三面上三其它三电气三系统三的静三电感三应或三电磁三感应三，均三可能三在不三接地三电网三上产三生较三高的三感应三过电三压。28二、三不接三地电三网3.三系统三间的三影响结论三：（1三）不三接地三电网三不会三在地三下产三生有三害的三杂散三电流三。（2三）外三系统三的接三地故三障也三不会三导致三不接三地电三网的三工作三导体三意外三带电三。（3三）不三接地三系统三对地三面上三其它三系统三可能三在不三接地三电网三上产三生较三高的三感应三过电三压的三抑制三能力三是比三较弱三的。29二、三不接三地电三网4.三一三相接三地的三危险三性30二、三不接三地电三网不接三地电三网一相接三地时（图α)，电流三只能三沿另三两相三对地三绝缘三阻抗三成回三路，并按三下式三计算：31二、三不接三地电三网因为三绝缘三阻抗Z很大，接地电三流Id受到三限制三而很三小。例如，当U=三22三0三V，三Rd=1三00三Ω、绝缘三电阻0.三5MΩ三、分布三电容0.三6μF时，按上三式展三开计算，可求三得Id=1三24mA。这时，各对三地电三压分三别为32二、三不接三地电三网33二、三