电气安全接地与防雷未修改.pptx
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1、黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X内容提要:内容提要:本章概述供电系统的保护接地与防雷保护。本章概述供电系统的保护接地与防雷保护。第8章 供电系统的保护接地与防雷第一节第一节 工厂工厂 供电系统的保护接地供电系统的保护接地第二节第二节 防雷保护防雷保护黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X 一、电流对人体的危害一、电流对人体的危害 电流对人体的伤害程度与通过人体电流的强度、持续时间、频率、路径及人体健康状况等因素有关。电流大小不同,引起人体的生理、病理效应不同。我国规定触电时间不超过ls的安全电流为安全电流为30mA(50Hz)。一般情况下通过人体的工频电流超过50mA时,心脏就会停止
2、跳动,发生昏迷,并出现致命的电烧伤。工频lOOmA电流通过人体时,很快使人致命。图图5-1 是人体触电时间是人体触电时间与通过人体电流对人与通过人体电流对人身机体反应的曲线身机体反应的曲线 黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X 二、接地和接地装置二、接地和接地装置 1 1接地的基本概念接地的基本概念 电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接,称为接地。电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接,称为接地。接地装置是由接地体和接地线两部分组成的。接地装置是由接地体和接地线两部分组成的。埋入地中并直接与大地接触的金属导体,称为接地体或接地极。埋入地中并直接与大地接触的金属导体,称为接地体或接
3、地极。接地体与电气设备的金属外壳之间的连接线,称为接地线。接地体与电气设备的金属外壳之间的连接线,称为接地线。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。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。2 2接地装置的构成接地装置的构成 接地装置是由接地极接地装置是由接地极 (埋入地中并与大地接触的金属导体埋入地中并与大地接触的金属导体)和接地线和接地线 (电气装置、电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分)所组成。由若干接地极在大地中相所组成。由若干接地极在大地中相互连接而组成的总体,称为接地网。互连接
4、而组成的总体,称为接地网。黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X 接地电流、对地电压及接地电流电接地电流、对地电压及接地电流电位分布曲线位分布曲线 当电气设备发生接地故障时,电当电气设备发生接地故障时,电流就通过接地体向大地作半球形散开,流就通过接地体向大地作半球形散开,这一电流称为接地电流这一电流称为接地电流IE。试验表明,在距单根接地体或接试验表明,在距单根接地体或接地故障点地故障点20m左右的地方,实际上散左右的地方,实际上散流电阻已趋近于零,电位为零的地方,流电阻已趋近于零,电位为零的地方,称为电气上的称为电气上的“地地”或或“大地大地”。电。电气设备的接地部分与零电位的气设备的接地
5、部分与零电位的“地地”(大地)之间的电位差,就称为接(大地)之间的电位差,就称为接地部分的对地电压,如图中的地部分的对地电压,如图中的UE。3 3接地装置的散流效应接地装置的散流效应 跨步电压和接触电压示意图跨步电压和接触电压示意图 接触电压接触电压是指设备的绝缘损坏时,是指设备的绝缘损坏时,在身体可同时触及的两部分之间出现在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差。的电位差。跨步电压跨步电压是指在故障点附近行走,是指在故障点附近行走,两脚之间出现的电位差两脚之间出现的电位差 黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X4 4接地电阻的组成及电力系统对接地电阻的要求接地电阻的组成及电力系统对接地电阻
6、的要求 a)土土壤壤电电阻阻:土壤电阻的大小用土壤电阻率表示。土壤电阻率就是 的正立方体土壤的电阻值。b)接接地地线线:自然接地线包括建筑物的金属结构,生产用的金属构架如吊车轨道、配电装置外壳,布线的钢管,电缆外皮以及非可燃和爆炸危险的工业管道等。c)接接地地极极 :自然接地极主要有:地下水管道,非可燃、非爆炸性液、气金属管道;建筑物和构筑物的金属结构和电缆外皮。(2 2)电力系统对)电力系统对接地电阻的要求接地电阻的要求电力系统在不同情况下对接地电阻的要求是不同的。具体内容见表电力系统在不同情况下对接地电阻的要求是不同的。具体内容见表5-3(1)决定接地电阻的因素)决定接地电阻的因素 黑龙江
7、大学机电工程学院工厂供电电子课件X5 5工频接地电阻的计算工频接地电阻的计算 (1)人工接地极工频接地电阻的计算人工接地极工频接地电阻的计算 不同类型的单个接地极的接地电阻计算公式,在设计手册中均有介绍,读者可根据需要参考有关设计手册。在实际的供电系统设计中,往往单个接地极的接地电阻不能满足某些系统对接地电阻的要求,因此,必须将数根接地极进行并联成组。人工接地极(以钢管为例)单根电阻()接地极的根数 接地极组的利用系数,根据接地极布置情况,根数及其间距而定;设计时可查阅相关设计手册 人工接地极组的总电阻值()黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X组合接地极是用扁钢连接的 长度为z的扁钢考虑利
8、用系数时的电阻值()。长度为z的扁钢,未考虑利用系数影响前的电阻值()。扁钢的利用系数。设计时可查阅相关设计手册。人工接地网的总接地电阻 人工接地极组的总电阻为 钢管数扁钢 6 6.冲击接地电阻的计算冲击接地电阻的计算 冲击接地电阻 冲击接地电阻()接地体的冲击系数 工频接地电阻()黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X 三、保护接地三、保护接地 为保证人体触及意外带电的电气设备时的人身安全,而将电气设备的金属外壳进行接地即为保护接地(又称安全接地)依据低压配电系统的对地关系、电气设备(或装置)的外露可导电部分的对地关系以及整个系统的中性线(neutral wire,简写N线)与保护线(pr
9、otective wire,简写PE线)的组合情况,低压配电系统接地型式有IT系统、TT系统和T N系统(包括TN-C、TN-S、TN-C-S系统)共5种。1 1、IT系统系统 电电源源小小电电流流接接地地系系统统的的保保护护接接地地方方式式,电电气气设设备备的的不不带带电电金金属属部部分分直直接接经经接接地地体体接地接地 电气设备的保护接地(电气设备的保护接地(IT系统)系统)黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X2 2、TT系统系统 配配电电系系统统的的中中性性线线N引引出出,但但电电气气设设备备的的不不带带电电金金属属部部分分经经各各自自的的接接地装置直接接地地装置直接接地 TT系统系
10、统 3 3、TN系统系统 TN系统系统 黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件XTN系统系统TNC系统系统TNS系统系统TNCS系统系统整个系统的中性线N与保护线PE是合在一起的,电气设备不带电金属部分与之相连。配电线路中性线N与保护线PE分开,电气设备的金属外壳接在保护线PE上。TN-C和TN-S系统的综合,电气设备大部分采用TN-C系统接线,在设备有特殊要求场合局部采用专设保护线接成TN-S形式 四、共同接地与重复接地四、共同接地与重复接地 1、共同接地、共同接地 要想用简单可靠的方法保证安全,就应当采取共同接地的方式(见图5-9)。这样就可以将两相分别接地短路变成相间短路,迅速使保护装置
11、动作。图5-9 共同接地 黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X 2、重复接地、重复接地 同一低压系统中,不能有的采取保护接地,有的又采取保护接零,否则当同一低压系统中,不能有的采取保护接地,有的又采取保护接零,否则当采取保护接地的设备发生单相接地故障时,采取保护接零的设备外露可导电部采取保护接地的设备发生单相接地故障时,采取保护接零的设备外露可导电部分将带上危险的电压。中性点不接地系统中的设备不允许采用保护接零。因为分将带上危险的电压。中性点不接地系统中的设备不允许采用保护接零。因为任一设备发生碰壳时都将使所有设备外壳上出现近于相电压的对地电压,这是任一设备发生碰壳时都将使所有设备外壳上出
12、现近于相电压的对地电压,这是十分危险的。在中性线上不允许安装熔断器和开关,以防中性线断线,失去保十分危险的。在中性线上不允许安装熔断器和开关,以防中性线断线,失去保护接零的作用,为安全起见,中性线还必须实行重复接地,以保证接零保护的护接零的作用,为安全起见,中性线还必须实行重复接地,以保证接零保护的可靠性。可靠性。黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X在中性点直接接地在中性点直接接地的低压电力网中采用的低压电力网中采用接零时,将零线上的接零时,将零线上的一点或多点再次与大一点或多点再次与大地作金属性连接,称地作金属性连接,称为为重复接地重复接地。重复接地可在系统中发生碰壳短路时降低零线的对地
13、电压,重复接地可在系统中发生碰壳短路时降低零线的对地电压,减轻触电的危险。当采用保护接零而零线断裂时,如果在断减轻触电的危险。当采用保护接零而零线断裂时,如果在断线后的电力设备有一相碰壳,则后面的零线会带上相电压,线后的电力设备有一相碰壳,则后面的零线会带上相电压,造成危险。采用了重复接地后,接在断裂处后面的所有电气造成危险。采用了重复接地后,接在断裂处后面的所有电气设备外壳上的对地电压设备外壳上的对地电压U UE E U U,危险程度大大降低,危险程度大大降低,五、漏电保护器的应用五、漏电保护器的应用 漏电保护漏电保护(又称剩余电流保护)是从泄漏电流,人体触电等非金属性单相接地故障考虑,用来
14、保护人身及设备安全的一种保护方式。漏电保护器的类型按其工作原理可分为电压动作型、电流动作型、电压电流动作型、交流脉冲型和直流动作型等。由于电流动作型的检测特性较好,既可作全系统的总保护,也可作各干线、支线的分级保护,所以是目前应用较为普遍的一种。电流动作型漏电保护器主要由零序电流互感器、脱扣机构及主开关组成。零序电流互感器是一个检测元件,可以安装在变压器中性点与接地板之间,构成全网总保护,也可安装在干线或分支线上,构成干线或分支线保护。如图5-13所示。图5-13 电流动作型漏电保护器工作原理图 a)全网总保护 b)支干线保护 黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X干线或分支线回路的漏电保护
15、工作原理可用图5-14来说明。图5-14 干线回路漏电保护工作原理 (1)漏电保护用于TN系统中,从使用漏电保护装置的地点起,TNC系统应改用TNS系统,即保护线不再用作中性线,使整体成为TNCS系统。(2)漏电保护应用于TT系统中,可以降低对设备接地电阻值的要求。但是装设漏电保护和不装漏电保护的设备不能共用一个接地装置。黑龙江大学机电工程学院工厂供电电子课件X第二节第二节 防雷保护防雷保护 过电压过电压内部过电压内部过电压 外部过电压外部过电压(雷电过电压(雷电过电压)直击雷击直击雷击感应雷击感应雷击 雷电波侵入雷电波侵入 一、过电压与雷电的有关概念一、过电压与雷电的有关概念(一)过电压的形
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