安全用电与接地课件.ppt

1、第1页，共49页。第2页，共49页。7.1.1安全电压从保护人身安全的角度来说，可以称人体持续接触而不会使人直接致死、致残的电压为安全电压。但电气安全技术所规范的安全电压是为防止触电事故而采用的特定电源供电的电压系列。这一定义的内涵有三：一是采用安全电压可防止触电事故的发生，二是安全电压必须由特定的电源供电；三是安全电压有一系列数值，并适用于一定的用电环境。根据不同的环境，正确选用相应额定值的安全电压作为供电电压，对于那些人们需要经常接触和操作的移动或携带式用电器具（如行灯、手电钻等）来说，是一项防止触电伤亡事故的重要技术措施。第3页，共49页。1.安全电压值安全电压值的规定是以通过人体的电流

2、（不超过安全电流）与人体电阻的乘积为依据的，即：（7-1）式中：US为安全电压（伏）；IS为安全电流（安）；RB为人体电阻（欧）。在理论上安全电压不是个确定数值。但是，我们仍可以在一定的条件下对安全电压值做出一般性的标准规定。例如日本电气协会技术调查委员会、国际电工委员会（IEC）制定的标准以及我国颁布的低压电路接地保护导则都对安全电压系列的上限值作出同样的规定：即人体在状态正常，手脚皮肤干燥的情况下，在接触电压后有较大危险性的场所，可取安全电流IS30毫安，人体电阻RB1700欧，相应的工频安全电压上限值伏。该导则还给出了人体处于水中和显著淋湿状态下的安全电压分别为2.5伏和25伏。BSSR

3、IU第4页，共49页。表7-1 安全电压等级及选用举例安全电压（交流有效值）选用举例额定值（伏）空载上限值（伏）4250在有触电危险的场所使用的手持式电动工具等3643在矿井、多导电粉尘等场所的行灯等2429可供某些具有人体可能偶然触及的带电体设备的选用121568表中所列安全电压空载上限值是考虑到负荷变小或空载时变压器的电压将升高，若变压器空载电压超过所规定的上限值，即使其额定电压符合规定，仍不能认为符合上述国家标准。第5页，共49页。2.安全电压的选用安全电压等级的选用必须考虑用电场所和用电器具对安全的影响。由于目前现场极少使用42伏和6伏这两个电压等级，所以，现场选用安全电压的依据是：凡

4、高度不足2.5米的照明装置、机床局部照明灯具、移动行灯、手持电动工具（如手电钻）以及潮湿场所的电气设备，其安全电压可采用36伏伏。凡工作地点狭窄、工作人员活动困难、周围有大面积接地导体或金属结构（如在金属容器内），因而存在高度触电危险的环境以及特别潮湿的场所，则应采用12伏伏为安全电压。第6页，共49页。（1）采用独立的特定电源供电，以保证在正常和故障情况下，任何两根导线间或任一导线与地之间的电压不得超过安全电压等级系列的上限值：50伏。这一要求在于强调安全电压必须由双绕组变压器降压获得，而不可由自耦变压器或电阻分压器获得。因为负载虽然可以得到低压，但导线对地电压将超过50伏（图7-1b图中A

5、点对地电压为220伏），人体触及馈线时仍然是危险的。而采用双绕组变压器降压时，其输入电路与输出电路在电气上是被绝缘隔离开的，不会发生触电危险。PENL1(b)(a)FU1FU2A图7-1 安全电压的取得方式（a）正确（双绕组变压器）（b）错误（自耦变压器）第7页，共49页。（2）工作在安全电压下的电路，与其他电气系统和任何无关的可导电部分实行电气上的隔离。例如不得将安全电压馈线与电压超过65伏的其他电气回路联接。在多种电压回路集中的处所，应在安全变压器的一、二次绕组作明显标志，以避免错接。（3）当电气设备采用24伏以上安全电压时，必须采取防止直接接触导电体的保护措施。如36伏行灯的握持部位采用

6、橡胶绝缘柄。（4）安全变压器的铁心和外壳均应接地，以防止一、二次绕组间绝缘击穿时，高压串入低压回路引起触电危险。此外，应在高、低压回路中装设熔断器和短路保护。第8页，共49页。当电气设备发生漏电或击穿（俗称“碰壳”）时，平时不带电的金属外壳以及与之相联的金属结构便带有电压，人体触及时就有触电危险。减少或避免这类触电事故的技术措施有:保护接地、保护接零、装设漏电保护器等。第9页，共49页。1.接地与保护接地的概念 将电气装置中某一部位经接地线和接地体与地做良好的电气联接称为接地。根据接地的目的不同，接地可分为工作接地（如变压器中性点接地）和保护接地。所谓保护接地是指为了人身安全的目的，将电气装置

7、中平时不带电，但可能因绝缘损坏而带上危险的对地电压的外露导电部分（设备的金属外壳或金属结构）与大地作电气联接。采用保护接地后，可使人体触及漏电设备外壳时的接触电压明显降低，因而大大地减轻了触电的危险。第10页，共49页。2.保护接地在IT系统中的应用所谓IT系统是指电源的中性点不接地或经高阻抗（约1000欧）接地，电气设备的外露可导电部分（如设备的金属外壳）经各自的保护线PE分别直接接地的三相三线制的低压配电系统。如图7-2所示。REIEIP EIBZZZRBP E单 相 设 备三 相 设 备电 源CBAP E图7-2 低压配电的IT系统第11页，共49页。在这种系统中，有人触及“碰壳”设备的

8、外壳时，流过人体的电流为：EBEEBIRRRI式（7-2）中IE为地中电流：BEBEERRRRZUI3 当RE U I I I I I I I R C D图7-11 RCD图形符号（a）电流动作型RCD （b）电压动作型RCD（具有三相过流保护）（c）电流动作型RCD（具有三相过流保护）（d）四极RCD（一）（e）四极RCD（二）第31页，共49页。（2）TT系统中RCD的接线TT系统为电源端配电变压器中性点直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点独立于电源端的接地点。漏电开关RCD在TT系统中的各种接线方式。如图7-12所示。图中XS为插座。N L 1 L 2 L 3 R C D

9、EX SX SER C DN L 1 L 2 L 3 X SER C D L 1 L 2 L 3 N L 1R C DEX SM3(a)(b)(c)(d)R C DEEX SEEX SX SX SR C DN L 1 L 2 L 3 R C DN L 1 L 2 L 3 X SER C DN L 1 L 2 L 3(g)(f)(e)图7-12 TT系统中RCD的接线（a）两极RCD供单相负荷的接线（b）三极RCD供三相平衡负荷的接线（c）四极RCD供三相平衡负荷的接线（d）三极四线RCD供单相负荷的接线（e）四极RCD供单相负荷的接线（f）四极RCD供动力、照明回路的接线（g）三极、两极RCD

10、供动力、照明回路的接线第32页，共49页。（3）TN-C系统中RCD的接线NNNN PEN L PEN L 负载侧负载侧电源侧电源侧电源侧负载侧负载侧电源侧负载侧负载侧负载侧电源侧电源侧电源侧EEEPEPEPEPEPEPEPEXSRCD PEN L1 L2 L3 RCDPEN L1 L2 L3 RCD PEN L1 L2 L3 RCDPEN L1 L2 L3 RCD XSPEN L1 L2 L3 RCDPEN L1 L2 L3 RCDXSRCDXSXSXSXS(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)（a）二极RCD，供单相负荷的接线（b）三极RCD，供三相平衡负荷（c）四极RCD，供三相不平

11、衡及单相负荷（d）四极RCD供单相负荷的接线（e）三极RCD供单相负荷的接线（f）四极RCD供单相负荷、三相负荷的接线（g）二极和三极RCD供单相负荷、三相负荷的接线第33页，共49页。（4）TN-S系统中RCD的接线(a)(g)(f)(e)(d)(c)(b)TANM3XS RCD XSXS PE N L1 L2 L3 RCD XSPE N L1 L2 L3 RCD XSPE N L1 L2 L3 RCD PE N L1 L2 L3 RCD XSPE N L1 L2 L3 RCD XSPE N L RCD XSXS RCD PE N L1 L2 L3（a）三极RCD供三相动力平衡负荷的接线（b

12、）四极RCD供三相动力不平衡负荷的接线（c）二极RCD供单相负荷、三相不平衡负荷的接线（d）三极RCD供单相负荷的接线（e）四极RCD供单相负荷的接线（f）四极RCD供单相负荷、三相不平衡负荷的接线（g）二极和三极RCD供单相负荷、三相平衡负荷的接线第34页，共49页。7.2.1电气装置接地的要求和范围1.接地的要求（1）一般要求为保证人身和设备安全，电气设备的外壳宜接地。交流电气设备应充分利用自然接地体，但应校验自然接地体的稳定。直流电力回路中，不应利用自然接地体作为电流回路的接地线或接地体。设计安装接地装置时，应考虑土壤干燥或冻结等季节变化的影响，接地电阻在一年四季中均能保证所要求的电阻值

13、。不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定外，应使用一个总的接地体。但电气设备的工作接地和保护接地，应与防雷接地分开，并保持一定的安全距离以防止雷击。在中性点直接接地的供用电系统中，应装设能迅速自动切除接地短路故障的保护装置。在中性点非直接接地的供用电系统中，应装设能迅速反应接地故障的信号装置，必要时，也可装设延时自动切除故障的装置。第35页，共49页。（2）防静电接地要求车间内每个系统的设备和管道应可靠联接，接头处接触电阻在0.03欧以下。车间内和栈桥上等平行管道，其相距约10厘米时，每隔20米要互相联接一次；相交或相距近于10厘米的管道，应该在该处互相联接，管道与金属构架在相距10厘米处也

14、要互相联接。气体产品输送管干线头尾部和分支线处都应接地。贮存液化气体，液态碳氢化合物及其他有火灾危险的液体的贮罐，贮存易燃气体的贮气罐以及其他贮器都应接地。第36页，共49页。（2）防静电接地要求车间内每个系统的设备和管道应可靠联接，接头处接触电阻在0.03欧以下。车间内和栈桥上等平行管道，其相距约10厘米时，每隔20米要互相联接一次；相交或相距近于10厘米的管道，应该在该处互相联接，管道与金属构架在相距10厘米处也要互相联接。气体产品输送管干线头尾部和分支线处都应接地。贮存液化气体，液态碳氢化合物及其他有火灾危险的液体的贮罐，贮存易燃气体的贮气罐以及其他贮器都应接地。第37页，共49页。2.

15、接地的应用范围1000伏以上的电气设备，在各种情况下，均应进行保护接地，而与变压器或发电机的中性点是否直接接地无关。1000伏以下的电气设备，在变压器中性点不接地的电网中，应采用保护接地。在中性点直接接地的电网中，应采用保护接零，如果没有中性线，也可采用保护接地。同一台发电机或变压器，或者有几台发电机、变压器的同一段母线供电的低压线路，只能采用一种保护方式，不可对一部分电气装置采用保护接地，而对另一部分电气装置采用保护接零。因为接地接零混合使用时，则当采用保护接地的设备发生绝缘击穿时，接地电流受到接地电阻的影响，使短路电流大大减小，从而使保护开关不能动作，但这时变压器中性点的电位上升，使同一系

16、统中采用接零保护的电气设备外壳带电，这是非常危险的。所以，在同一系统中，绝对不允许一部分设备保护接地，而另一部分设备保护接零。第38页，共49页。3.电气装置中必须接地的部分（1）电机、变压器、断路器及其他电气设备的金属底座、外壳；（2）断路器、隔离开关等电气装置的操作机构；（3）配电盘与控制盘的柜架；（4）电流互感器及电压互感器的二次线圈；（5）室内及室外配电装置的金属构架；（6）电力电缆的金属外皮；电缆终端头金属外壳；导线的金属保护管等。（7）居民区内，无避雷线的小接地电流线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆；（8）有架空避雷线的电力线路杆塔；（9）装在配电线路构架上的电气设备的金属外壳；（10）

17、避雷针，避雷器，避雷线及各种过电压保护间隙。第39页，共49页。4.电气装置中不需接地的部分（1）安装在已接地的金属构架上的电气设备的金属外壳；（2）安装在配电盘和控制盘或配电装置上的电气测量仪表，继电器和其他低压电器等的外壳；（3）控制电缆的金属外皮；（4）额定电压为220伏及以下的蓄电池室内的金属支架；（5）在干燥场所，交流额定电压为127伏及以下，直流额定电压为110伏及以下的电气设备外壳；（6）在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，交流380伏及以下，直流440伏及以下的电气设备外壳（但当维护人员可能同时触及电气设备外壳和接地物件时除外）。第40页，共49页。7.2.2接地电阻的要求

18、 1.电压在1KV及以上的大接地短路电流系统这种情况下，单相接地就是单相短路，线路电压又很高，所以接地电流很大。因此，当发生接地故障，在接地装置及其附近所产生的接触电压和跨步电压很高，要将其限制在很小的安全电压以下，实际上是不可能的。但是对于这样的系统，当发生单相接地短路时，继电保护立即动作，出现接地电压的时间极短，产生危险较少。对于这样的系统，规程允许接地网的对地电压升高不超过2千伏，因此，接地电阻规定为：R 2000/Ick （7-8）式（7-8）中，R：接地电阻，欧；Ick：计算用的接地短路电流，安。由上式可以看出，当接地电流Ick4000安时，接地装置的电阻应不大于0.5欧。当接地电流

19、大于4KA时，规程规定接地装置接地电阻在一年内任何季节均不超过0.5欧即可。第41页，共49页。2.电压在1KV及以上的小接地短路电流系统 这种情况下，规程规定，接地电阻在一年内任何季节均不得超过以下数值：（1）高压和低压电气设备共用一套接地装置，则对地电压要求不超过120伏，因此：R120/Ick （7-9）（2）当接地装置仅用于高压电气设备时，要求对地电压不要超过250伏，这时，R250/Ick （7-10）在上述两种情况下，接地电流即使很小，接地电阻也不允许超过10欧。第42页，共49页。3.1KV以下中性点直接接地系统 1KV以下的中性点直接接地的三相四线制系统，发电机和变压器的中性点

20、接地装置的接地电阻，不应大于4欧。容量不超过100千伏安时，接地电阻要求不大于10欧。零线的每一重复接地的接地电阻不应大于10欧。容量不超过100千伏安，且当重复接地点多于三处时，每一重复接地装置的接地电阻可不大于30欧。4.1KV以下的中性点不接地系统这种系统发生单相接地时，不会产生很大的接地短路电流，在设计时，采用10安作为计算值，把接地电阻规定为不大于4欧，亦即发生接地时的对地电压不超过104=40伏，这就保证小于50伏的安全电压值。对于小容量的电气设备（1千瓦及以下），由于其接地短路电流更小，故规定其接地电阻不大于10欧。第43页，共49页。5.降低接地电阻的方法 为了保证人身和设备安

21、全须使接地装置的接地电阻满足规定的要求，为此，接地装置的接地体应尽可能埋设在土壤电阻率较低的土层内。如果变、配电所和杆塔处的土壤电阻率很高，而附近有较低土壤电阻率的土层时，可以用接地线引至土壤电阻率较低土层处再做集中接地，但引线不宜超过60米。此外可考虑换土的方法，即在接地沟内换用土壤电阻率较低的土壤。如果土壤电阻率较低的土壤距离太远，不便于引线或换土，则可使用化学处理方法，即用土壤重量10%左右的食盐，加木炭与土壤混合，或用长效网胶减阻剂与土壤混合，这样对降低接地电阻均有较好的作用。第44页，共49页。ZC-8型接地电阻表第45页，共49页。7.2.3接地装置的铺设1.接地体的选用（1）自然

22、接地体在敷设接地装置时，应首先利用自然接地体，以便节省施工费用。可以作为自然接地体的有：敷设在地下的各种金属管道（自来水管、下水管、热力管。但液体燃料和爆炸性气体的金属管道除外）；建筑物与构筑物的基础等。（2）人工接地体为了避免腐烂，人工接地体应尽量选用钢材，一般常用角钢或钢管。角钢一般选用40405毫米，或选用50505毫米两种规格；钢管一般选用直径为50毫米，壁厚不小于3.5毫米的钢管。在有腐蚀性的土壤中，应使用镀锌钢材或增大接地体的尺寸。第46页，共49页。接地体按敷设方式可分为水平接地体和垂直接地体。水平接地体是用圆钢或扁钢水平铺设在地面以下的0.51米的坑内，其长度为520米为宜。垂

23、直接地体是用角钢，圆钢或钢管垂直理入地下，其长度，一般不小于2.5米。接地体距离地面距离不得小于0.8米。垂直接地体的间距，一般要求不小于5米。因为当多根接地体相互靠拢时，接地电流的散流将互相受到排挤，如图7-15所示。这种影响接地电流的散流的现象，叫做屏蔽作用。由于这种屏蔽作用使接地装置的利用率下降。所以垂直接地体的间距不应小于接地体长度的两倍；水平接地体的间距，也不应小于5米。埋设接地体时，应注意不要埋设在垃圾，炉渣和有强烈腐蚀土壤处，若遇有这些情况应进行换土。第47页，共49页。图7-15 接地体的电流屏蔽作用第48页，共49页。2.接地线的选用埋入地中的各接地体必须用接地线将其互相联接构成接地网。接地线必须保证联接牢固，和接地体一样，除应尽量采用自然接地线外，一般选用扁钢或钢管作为人工接地线。接地线的截面除应满足热稳定的要求外，同时也应满足机械强度的要求。接地线的最小尺寸一般应符合表7-2的规定。表7-2 接地体和接地线的最小规格种类规格及单位地上地下屋内屋外圆钢直径（mm）688/10扁钢截面（mm2）244848厚度（mm）344角钢厚度（mm）22.54钢管管壁厚度（mm）2.52.53.5/2.5注：架空线路杆塔的接地极引出线，其截面不应小于50mm2，并应热镀锌 第49页，共49页。