1、2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院1第九章第九章 接地与电气安全接地与电气安全 n第一节第一节 电气安全知识电气安全知识n第二节第二节 接地的有关概念接地的有关概念n第三节第三节 接地和接零接地和接零n第四节第四节 漏电保护器的工作原理和应用漏电保护器的工作原理和应用n第五节第五节 接地电阻计算接地电阻计算2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院2第一节第一节 电气安全知识电气安全知识n一、电流对人体的作用一、电流对人体的作用n二、人体电阻二、人体电阻n三、安全电压与安全电流三、安全电压与安全电流2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院3一、电流对人体
2、的作用一、电流对人体的作用n电流通过人体，会令人有发麻、刺痛、打击等感觉。电流通过人体，会令人有发麻、刺痛、打击等感觉。n电流大到一定程度，还会令人产生痉挛、血压升高、电流大到一定程度，还会令人产生痉挛、血压升高、昏迷、心率不齐、窒息、心室颤动等症状，严重时导昏迷、心率不齐、窒息、心室颤动等症状，严重时导致死亡。致死亡。n电流对人体的伤害程度与通过人体的电流对人体的伤害程度与通过人体的电流大小、持续电流大小、持续时间、路径时间、路径和和电流电流的种类等多种因素有关。的种类等多种因素有关。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院4n1. 1. 伤害程度与电流大小的关系伤害程度与电流大
3、小的关系 通过人体的电流愈大，人体的生理反应愈通过人体的电流愈大，人体的生理反应愈明显，伤害愈严重。跟据试验，人体的感知电明显，伤害愈严重。跟据试验，人体的感知电流、摆脱电流、致命电流如下：流、摆脱电流、致命电流如下：q（1 1）感知电流：男）感知电流：男1.1 mA1.1 mA，女，女0.7 mA0.7 mA；q（2 2）摆脱电流：男）摆脱电流：男9mA9mA，女，女6mA6mA；q（3 3）致命电流：）致命电流：50mA50mA，一般通过人体的工频电流，一般通过人体的工频电流超过超过100mA100mA时，引起死亡是难免的。时，引起死亡是难免的。2022/4/23Copyright 郑州轻
4、工业学院5n2. 2. 伤害程度与电流持续时间的关系伤害程度与电流持续时间的关系 通过人体电流的持续时间愈长，愈容易引起心室通过人体电流的持续时间愈长，愈容易引起心室颤动，危险性就愈大。引起心室颤动的工频电流颤动，危险性就愈大。引起心室颤动的工频电流I I与通与通电时间电时间t t的关系为：的关系为： （9-19-1） 式中式中t t 的允许时间范围为的允许时间范围为0.010.015s5s。q如果通过人体的电流低于如果通过人体的电流低于50mA50mA，通过时间较长也比较安全；，通过时间较长也比较安全；q超过超过50mA50mA，只要通电时间低于相应时间，只要通电时间低于相应时间t t，仍属
5、安全；，仍属安全；q超过超过100mA100mA，即使时间很短，也是危险的。，即使时间很短，也是危险的。tI1851162022/4/23Copyright 郑州轻工业学院6n3 3伤害程度与电流路经的关系伤害程度与电流路经的关系N电流通过心脏会引起心室颤动，电流较大时会使心脏电流通过心脏会引起心室颤动，电流较大时会使心脏停止跳动；停止跳动；N电流通过中枢神经，会引起中枢神经严重失调而导致电流通过中枢神经，会引起中枢神经严重失调而导致死亡；死亡；N电流通过头部会使人昏迷，电流较大时会对脑组织产电流通过头部会使人昏迷，电流较大时会对脑组织产生严重损坏而导致死亡；生严重损坏而导致死亡；N电流通过脊
6、髓会使人瘫痪等。电流通过脊髓会使人瘫痪等。F左手到胸部是最危险的电流途径；手与手、手与脚是左手到胸部是最危险的电流途径；手与手、手与脚是较危险的电流途径；脚与脚是危险性较小的电流途径。较危险的电流途径；脚与脚是危险性较小的电流途径。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院7n4 4伤害程度与电流种类的关系伤害程度与电流种类的关系 直流电流、交流电流、高频电流、静电电直流电流、交流电流、高频电流、静电电荷以及特殊波形电流对人体都有伤害作用，通荷以及特殊波形电流对人体都有伤害作用，通常以常以2525300Hz300Hz的交流电流对人体的危害最为的交流电流对人体的危害最为严重，直流电流次
7、之，严重，直流电流次之，1000Hz1000Hz以上的高频电流以上的高频电流对人体的伤害作用明显下降。对人体的伤害作用明显下降。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院8二、人体电阻二、人体电阻n人体电阻包括体内电阻和皮肤电阻。人体电阻包括体内电阻和皮肤电阻。q体内电阻约体内电阻约500500，不受外界影响。，不受外界影响。q皮肤电阻较大，集中在角质层，正常时可达皮肤电阻较大，集中在角质层，正常时可达1000010000100000100000。 皮肤电阻是非线性的，接触电压增高，会击穿角皮肤电阻是非线性的，接触电压增高，会击穿角质层，降低人体电阻；皮肤的潮湿、多汗、有损伤等，质层
8、，降低人体电阻；皮肤的潮湿、多汗、有损伤等，也会降低皮肤电阻；也会降低皮肤电阻；n一般情况下，人体电阻可按一般情况下，人体电阻可按1000100020002000考虑。考虑。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院9三、安全电压与安全电流三、安全电压与安全电流n1 1人体允许电流人体允许电流 人被电击后，若能自主的摆脱带电体，解人被电击后，若能自主的摆脱带电体，解除触电危险的电流可以看作是安全电流，因安除触电危险的电流可以看作是安全电流，因安全电流与通电时间有关，所以，在一般情况下全电流与通电时间有关，所以，在一般情况下人体的安全电流可按人体的安全电流可按30mA30mA考虑，即人
9、体通考虑，即人体通过过30mA30mA电流的时间不能超过电流的时间不能超过1s1s。 2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院10n2 2安全电压安全电压 安全电压是指不致使人直接致死或致残的电压。安全电压是指不致使人直接致死或致残的电压。它取决于人体允许的电流和人体电阻。我国规定的安它取决于人体允许的电流和人体电阻。我国规定的安全电压，跟据使用环境不同而不同，等级为：全电压，跟据使用环境不同而不同，等级为：42V42V、36V36V、24V24V、12V12V和和6V6V。p凡在危险环境中使用携带式电动工具或潮湿而有粉尘的环境，凡在危险环境中使用携带式电动工具或潮湿而有粉尘的环境
10、，如无特殊安全结构或安全措施，应采用如无特殊安全结构或安全措施，应采用42V42V或或36V36V；p金属容器内、隧道内、矿井内等工作地点狭窄、行动不便以及金属容器内、隧道内、矿井内等工作地点狭窄、行动不便以及周围有大面积接地导体的环境，应采用周围有大面积接地导体的环境，应采用24V24V或或12V12V；p水下作业场所采用水下作业场所采用6V6V。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院11p由于人体的平均电阻为由于人体的平均电阻为1000100020002000，若取，若取17001700，而安全电流取，而安全电流取30mA30mA，则人体允许持续，则人体允许持续接触的安全电压
11、为接触的安全电压为50V50V。在一般正常环境下，。在一般正常环境下，通常称交流通常称交流50V50V为持续接触的为持续接触的“安全特低电安全特低电压压”。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院12第二节接地的有关概念第二节接地的有关概念n一、接地和接地装置一、接地和接地装置n二、电气上的二、电气上的“地地”和对地电压和对地电压n三、接触电压和跨步电压三、接触电压和跨步电压n四、流散电阻、接地电阻、冲击接地电阻四、流散电阻、接地电阻、冲击接地电阻n五、接地的类型五、接地的类型2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院13图图9-1 9-1 接地装置示意图接地装置示意图1
12、 1接地体接地体 2 2接地干线接地干线 3 3接地支线接地支线 4 4电气设备电气设备一、一、接地和接地装置接地和接地装置n电气设备的某个部分与大地做良好的电气连接称为电气设备的某个部分与大地做良好的电气连接称为接地。直接与大地接触的金属导体，称为接地体，接地。直接与大地接触的金属导体，称为接地体，如图如图9-19-1所示。所示。连接接地体与电气设备接地部分的金属导体，称为连接接地体与电气设备接地部分的金属导体，称为接地接地线。线。接地体与接地线的总和，称为接地体与接地线的总和，称为接地装置接地装置。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院14二、电气上的二、电气上的“地地”和对
13、地电压和对地电压n当电气设备发生接地当电气设备发生接地故障时，接地电流故障时，接地电流I I通通过接地体向大地作半过接地体向大地作半球形散开，如图球形散开，如图9-29-2所所示。示。图图9-2 9-2 接地电流和对地电压分布接地电流和对地电压分布2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院15n该半球体就是接地电流的导体。距接地体越近，半球该半球体就是接地电流的导体。距接地体越近，半球面积越小，其流散电阻越大，接地电流通过此处的电面积越小，其流散电阻越大，接地电流通过此处的电位也越高；反之，距接地体越远，半球面积越大，其位也越高；反之，距接地体越远，半球面积越大，其流散电阻越小，接地
14、电流通过此处的电位也越低。其流散电阻越小，接地电流通过此处的电位也越低。其电位分布如图电位分布如图9-29-2所示。所示。n实践证明：实践证明：在距接地体在距接地体20m20m以外的地方，散流电阻已以外的地方，散流电阻已趋近于零，电位也趋近于零。趋近于零，电位也趋近于零。该电位等于零的地方称该电位等于零的地方称为电气上的为电气上的“地地”或或“大地大地”。 n电气设备的接地部分与零电位地之间的电位差，称为电气设备的接地部分与零电位地之间的电位差，称为接地部分的对地电压，用接地部分的对地电压，用 U UE E 表示。表示。 2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院16三、接触电压和跨
15、步电压三、接触电压和跨步电压n当电气设备发生接地故障时，当电气设备发生接地故障时，人体触及的电气设备和大地人体触及的电气设备和大地上任意两点之间的电位差，上任意两点之间的电位差，称为接触电压，如图称为接触电压，如图9-39-3中中的的U Utoutou。 n人在接地故障点附近行走时，人在接地故障点附近行走时，两脚之间的电位差，称为跨两脚之间的电位差，称为跨步电压，如图步电压，如图9-39-3中的中的U Ustepstep。 图图9-3 9-3 接触电压和跨步电压接触电压和跨步电压2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院17n接触电压和跨步电压的允许值为接触电压和跨步电压的允许值为p
16、1. 1. 在在110kV110kV及以上中性点直接接地和及以上中性点直接接地和6 635kV35kV低低电阻接地系统中电阻接地系统中(V) (V) （9-29-2）(V)(V) （9-39-3） 式中：式中： 为人脚站立处地表面的土壤电阻率为人脚站立处地表面的土壤电阻率 (m)m)；t t为接地短路电流持续时间（为接地短路电流持续时间（s s）。）。 tUftou17. 0174tUfstep7 . 0174f2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院18p2 2在在6 663kV63kV中性点不接地、经消弧线圈接地中性点不接地、经消弧线圈接地和高电阻接地系统中和高电阻接地系统中
17、（V V） （9-49-4）（V V） （9-59-5）p3 3在条件特别恶劣的场所，例如矿山井下，在条件特别恶劣的场所，例如矿山井下，接触电压和跨步电压的允许值降低。接触电压和跨步电压的允许值降低。ftouU05. 050fstepU2 . 050 2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院19四、流散电阻四、流散电阻 接地电阻接地电阻 冲击接地电阻冲击接地电阻n接地体的对地电压与通过接地体流入地中的电接地体的对地电压与通过接地体流入地中的电流之比，称为流之比，称为流散电阻流散电阻。n电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比，电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比，称为接地装置的
18、称为接地装置的接地电阻接地电阻。q接地电阻等于接地线的电阻与流散电阻之和。接地电阻等于接地线的电阻与流散电阻之和。q相对流散电阻来说，接地线的电阻较小，所以接地相对流散电阻来说，接地线的电阻较小，所以接地电阻近似等于流散电阻。电阻近似等于流散电阻。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院20n工频接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻，称为工频接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻，称为工频接地电阻工频接地电阻；因雷电流是冲击波，雷电流流经接地；因雷电流是冲击波，雷电流流经接地装置所呈现的电阻，称为装置所呈现的电阻，称为冲击接地电阻冲击接地电阻。n冲击接地电阻与工频接地电阻不同。同一接
19、地装置的冲击接地电阻与工频接地电阻不同。同一接地装置的冲击接地电阻与工频接地电阻的比，称为冲击接地电阻与工频接地电阻的比，称为冲击系数，冲击系数，用用a a表示。表示。 （9-69-6） a a的取值范围在的取值范围在0.20.21.251.25之间，雷电流越大，土壤电之间，雷电流越大，土壤电阻率越大，阻率越大，a a越小。越小。工频接地电阻冲击接地电阻a2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院21五、接地的类型五、接地的类型n工作接地工作接地：根据电力系统运行的需要，人为的根据电力系统运行的需要，人为的将电力系统中性点与大地作金属连接，称为工将电力系统中性点与大地作金属连接，称为
20、工作接地。作接地。n保护接地：保护接地：为保证人身安全、防止触电事故，为保证人身安全、防止触电事故，将电气设备平时无电，当绝缘击穿时可能带电将电气设备平时无电，当绝缘击穿时可能带电部分与大地作良好的连接，称为保护接地。部分与大地作良好的连接，称为保护接地。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院22n保护接零：保护接零：为保证人身安全、防止触电事故，将电气设为保证人身安全、防止触电事故，将电气设备平时无电，当绝缘击穿时可能带电部分与变压器或发备平时无电，当绝缘击穿时可能带电部分与变压器或发动机的中性点连线连接，称为保护接零。动机的中性点连线连接，称为保护接零。n防雷接地：防雷接地：
21、为防雷装置（避雷针、避雷器、避雷线等）为防雷装置（避雷针、避雷器、避雷线等）向大地泄放雷电流而设进行的接地，称为防雷接地。向大地泄放雷电流而设进行的接地，称为防雷接地。n防静电接地：防静电接地：为防止静电对易燃油、天然气储罐和管道为防止静电对易燃油、天然气储罐和管道等的危险作用而设的接地。等的危险作用而设的接地。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院23第三节第三节 接地和接零接地和接零n一、保护接地的作用一、保护接地的作用n二、保护接零的作用二、保护接零的作用n三、接地与接零中应注意的问题三、接地与接零中应注意的问题2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院24一、保
22、护接地的作用一、保护接地的作用n保护接地适用中性点不接地或经高阻抗（约保护接地适用中性点不接地或经高阻抗（约10001000）接地）接地系统中，电气设备的外壳直接接地，称为系统中，电气设备的外壳直接接地，称为ITIT系统。系统。n无保护接地的情况如图无保护接地的情况如图9-49-4所示，正常运行时，外壳不带电。所示，正常运行时，外壳不带电。当一相对外壳的绝缘损坏时，外壳即处在一定的电压下，当一相对外壳的绝缘损坏时，外壳即处在一定的电压下，若有人触及到该外壳，就有接地电流通过人体。若有人触及到该外壳，就有接地电流通过人体。图图9-4 9-4 在中性点不接地在中性点不接地系统中没有保护接地系统中没
23、有保护接地2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院25n有保护接地的情况如图有保护接地的情况如图9-59-5所示，所示， 当人触及绝缘损坏的外壳时，人体电阻当人触及绝缘损坏的外壳时，人体电阻R Rm m 与接地与接地装置的电阻装置的电阻R RE E 并联，此时流过人体的电流并联，此时流过人体的电流I Im m 为为 (9-7) (9-7) 式中：式中：I IC C为单相接地电流，主要为电容电流。为单相接地电流，主要为电容电流。CIRRRIEmEm图图9-5 9-5 在中性点不接地在中性点不接地系统中有保护接地系统中有保护接地2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院26图
24、图9-6 9-6 在中性点接地在中性点接地系统中采用保护接地系统中采用保护接地 二、保护接零的作用二、保护接零的作用n在中性点接地的在中性点接地的380/220V380/220V系系统中，采用保护接地是不安统中，采用保护接地是不安全的，必须采用保护接零系全的，必须采用保护接零系统。统。n在中性点接地的三相系统中，在中性点接地的三相系统中，如果采用保护接地，电路如如果采用保护接地，电路如图图9-69-6所示，在正常情况下，所示，在正常情况下，电气设备外壳对地电压为零，电气设备外壳对地电压为零，人体触及不会触电。人体触及不会触电。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院27n当电动机某
25、相绝缘击穿时，形成接地短路，由当电动机某相绝缘击穿时，形成接地短路，由于人体电阻比接地装置电阻大的多，此时的单于人体电阻比接地装置电阻大的多，此时的单相接地短路电流为相接地短路电流为（9-89-8） 式中：式中：U UPhPh为相电压；为相电压；R RN N变压器中性点接地电阻；变压器中性点接地电阻；R RE E为保护接地装置接地电阻。为保护接地装置接地电阻。n此时，地面上的电位分布如图此时，地面上的电位分布如图9-69-6中曲线所示。中曲线所示。ENphERRUI2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院28n变压器中性点对地电压为变压器中性点对地电压为（9-99-9）n电动机外壳
26、对地电压为电动机外壳对地电压为 （9-109-10）且且 （9-119-11）phENNURRRUNphENEEURRRUphNEUUU2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院29n如果如果 ，则，则 ， 可见，在可见，在380/220V380/220V网络中，电动机外壳对地电网络中，电动机外壳对地电压大于安全电压（安全电压压大于安全电压（安全电压50v50v。那么，再。那么，再来看看短路电流来看看短路电流IEIE是否使熔断器或自动开关快是否使熔断器或自动开关快速动作。在速动作。在 ， 的情况的情况下下4ENRRphNEUUU21230VUPh4RREN)(75.28442300A
27、RRUIEphE2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院30n一般短路电流要比熔断器熔体额定电流大一般短路电流要比熔断器熔体额定电流大4 4倍，自动倍，自动开关脱扣器的整定电流大开关脱扣器的整定电流大1.51.5倍，它们才能快速动作，倍，它们才能快速动作，而熔断器熔体额定电流和自动开关脱扣器的整定电流而熔断器熔体额定电流和自动开关脱扣器的整定电流都比电器设备的额定电流大，因此额定电流大的设备都比电器设备的额定电流大，因此额定电流大的设备和线路不能被保护。和线路不能被保护。n若只减小若只减小RERE，则，则UNUN增加；若同时减小增加；若同时减小RNRN和和RERE， 则接则接地成本
28、太高，有时，接地电阻太小，难以实现。地成本太高，有时，接地电阻太小，难以实现。n在在380/220V380/220V网络中，采用保护接地一般是不安全的。网络中，采用保护接地一般是不安全的。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院31n若电气设备的额定电流较小，单相接地时保护灵敏度若电气设备的额定电流较小，单相接地时保护灵敏度满足要求；或低压系统额定相电压较低（如日本低压满足要求；或低压系统额定相电压较低（如日本低压相电压为相电压为100V100V），在低压中性点接地系统中，也可以），在低压中性点接地系统中，也可以采用电气设备外壳保护接地，这样的系统称为采用电气设备外壳保护接地，这样
29、的系统称为TTTT系统系统。 n在中性点接地系统中，若从中性点（中性点接地又称在中性点接地系统中，若从中性点（中性点接地又称为零点）引出一根导线，称为中性线或保护线（用为零点）引出一根导线，称为中性线或保护线（用P PENEN表示）表示）; ;若从中性点引出两根线，其中一根线为中若从中性点引出两根线，其中一根线为中性线（用性线（用N N表示），另一根称为保护线（用表示），另一根称为保护线（用P PE E表示），表示），也称为零线。也称为零线。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院32n保护接零简称为接零，就是将电气设备在正常情况保护接零简称为接零，就是将电气设备在正常情况下不带电
30、的金属部分（外壳），用导线与低压配电下不带电的金属部分（外壳），用导线与低压配电网的网的P PE E线或线或P PENEN线直接连接，以保护人身安全，防止线直接连接，以保护人身安全，防止发生触电事故。如图发生触电事故。如图9-79-7所示。所示。图图9-7 9-7 在中性点接地系统中在中性点接地系统中采用保护接零采用保护接零2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院33n保护接零的作用是保护接零的作用是: :当发生碰壳短路时，短路电流就由当发生碰壳短路时，短路电流就由相线流经外壳到零线，再回到变压器的中性点。由于相线流经外壳到零线，再回到变压器的中性点。由于故障回路的电阻、电抗都很小
31、，所以故障电流很大，故障回路的电阻、电抗都很小，所以故障电流很大，它足以使线路上的保护装置（熔断器或自动开关）迅它足以使线路上的保护装置（熔断器或自动开关）迅速动作，从而将漏电的设备断开电源，消除危险，起速动作，从而将漏电的设备断开电源，消除危险，起到保护作用。到保护作用。n保护接零一般与熔断器、脱扣器等配合，作为低压中保护接零一般与熔断器、脱扣器等配合，作为低压中性点直接接地系统的防触电措施。性点直接接地系统的防触电措施。n保护接地和保护接零相比，保护接零较保护接地更具保护接地和保护接零相比，保护接零较保护接地更具有优越性，因为零线的阻抗小、短路电流大，从而克有优越性，因为零线的阻抗小、短路
32、电流大，从而克服了保护接地要求其电阻值很小的局限性。服了保护接地要求其电阻值很小的局限性。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院34三、接地与接零中应注意的问题三、接地与接零中应注意的问题n1. 1. 在中性点接地电网中，电气设备应采用同一种接地保护方式在中性点接地电网中，电气设备应采用同一种接地保护方式 在中性点接地网络中，由同一台发电机、同一台变压器、同在中性点接地网络中，由同一台发电机、同一台变压器、同一段母线供电的线路，不应一部分设备采用保护接地，另一部分一段母线供电的线路，不应一部分设备采用保护接地，另一部分设备采用保护接零。如图设备采用保护接零。如图9-89-8所示。
33、所示。如果如果b b电机上电机上V V相发生碰壳接地时，凡相发生碰壳接地时，凡是与保护线连接的设备外壳都可能带是与保护线连接的设备外壳都可能带上危险的电压。上危险的电压。图图9-8 9-8 不合理的接地方式不合理的接地方式2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院35n2 2TNTN系统中，应进行重复接地系统中，应进行重复接地 采用保护接零的电气设备，如果保护线断裂，如采用保护接零的电气设备，如果保护线断裂，如图图9-99-9所示，则断裂点后面的某一设备发生碰壳短路时，所示，则断裂点后面的某一设备发生碰壳短路时，所有连接于该段中性线上的电气设备的外壳均承受接所有连接于该段中性线上的电
34、气设备的外壳均承受接近于相电压的电压，这些设备仍然存在着触电的危险。近于相电压的电压，这些设备仍然存在着触电的危险。图图9-9 9-9 无重复接地时无重复接地时中性线断裂时的情况中性线断裂时的情况2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院36 将将P PENEN线每隔一段进行一次重复接地，如图线每隔一段进行一次重复接地，如图9-109-10所所示，可以确保接地装置的可靠性，而且能够起到平衡电示，可以确保接地装置的可靠性，而且能够起到平衡电位的作用。位的作用。 在重复接地的情况下，如果保护线断裂，断点后在重复接地的情况下，如果保护线断裂，断点后的某一设备发生碰壳短路时，断点前和断点后的
35、电压之的某一设备发生碰壳短路时，断点前和断点后的电压之和等于相电压。重复接地能够起到降低机壳电位的作用。和等于相电压。重复接地能够起到降低机壳电位的作用。图图9-10 9-10 有重复接地时有重复接地时中性线断裂时的情况中性线断裂时的情况2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院37第四节第四节 漏电保护器的工作原理和应用漏电保护器的工作原理和应用n一、漏电保护器的工作原理一、漏电保护器的工作原理 n二、漏电保护器额定漏电动作电流的选择二、漏电保护器额定漏电动作电流的选择n三、漏电保护器的正确接线方式三、漏电保护器的正确接线方式 2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院3
36、8一、漏电保护器的工作原理一、漏电保护器的工作原理 n漏电保护器主要包括检测元件漏电保护器主要包括检测元件( (零序电流互感器零序电流互感器TAN)TAN)、中间环节中间环节( (包括放大器包括放大器A A、比较器、脱扣器、比较器、脱扣器YTYT等等) )、执、执行元件行元件( (主开关主开关QF) QF) 以及试验元件几个部分，如图以及试验元件几个部分，如图9-9-1111所示。所示。图图9-11 9-11 漏电保护器漏电保护器的工作原理示意图的工作原理示意图2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院39二、漏电保护器额定漏电动作电流的二、漏电保护器额定漏电动作电流的选择选择n正确
37、合理地选择漏电保护器的额定漏电动作电正确合理地选择漏电保护器的额定漏电动作电流的重要性：流的重要性：q1. 1. 在发生触电或泄漏电流超过允许值时在发生触电或泄漏电流超过允许值时, ,漏电保护漏电保护器可有选择地动作。器可有选择地动作。q2. 2. 漏电保护器在正常泄漏电流作用下不应动作漏电保护器在正常泄漏电流作用下不应动作, ,防防止供电中断而造成不必要的经济损失。止供电中断而造成不必要的经济损失。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院40n漏电保护器的额定漏电动作电流应满足以下三漏电保护器的额定漏电动作电流应满足以下三个条件个条件: : q(1) (1) 为了保证人身安全，额
38、定漏电动作电流应不大为了保证人身安全，额定漏电动作电流应不大于人体安全电流值，国际上公认于人体安全电流值，国际上公认30 mA30 mA为人体安全电为人体安全电流值；流值； q(2) (2) 为了保证电网可靠运行，额定漏电动作电流应为了保证电网可靠运行，额定漏电动作电流应躲过低压电网的正常漏电电流；躲过低压电网的正常漏电电流； q(3) (3) 为了保证多级保护的选择性，下一级额定漏电为了保证多级保护的选择性，下一级额定漏电动作电流应小于上一级额定漏电动作电流，各级额动作电流应小于上一级额定漏电动作电流，各级额定漏电动作电流应有级差定漏电动作电流应有级差1.21.22.52.5倍。倍。 202
39、2/4/23Copyright 郑州轻工业学院41z第一级漏电保护器安装在配电变压器低压侧出第一级漏电保护器安装在配电变压器低压侧出口处。口处。 z第二级漏电保护器安装于分支线路出口处，被第二级漏电保护器安装于分支线路出口处，被保护线路较短，用电量不大，漏电电流较小。保护线路较短，用电量不大，漏电电流较小。z第三级漏电保护器用于保护单个或多个用电设第三级漏电保护器用于保护单个或多个用电设备，是直接防止人身触电的保护设备。备，是直接防止人身触电的保护设备。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院42三、漏电保护器的正确接线方式三、漏电保护器的正确接线方式 TN-S系统系统TN-C系统
40、系统系统中系统中N N线与线与PEPE线合为一根线合为一根PENPEN线，所有设备的外露可导线，所有设备的外露可导电部分均接电部分均接PENPEN线线 TN-S系统系统系统中的系统中的N N线与线与PEPE线完全分开，线完全分开，所有设备的外露可导电部分均所有设备的外露可导电部分均接接PEPE线线 TN-C-S系统系统TT系统系统系统中前面线路采用系统中前面线路采用TN-CTN-C系统，而系统，而后面线路部分或全部采用后面线路部分或全部采用TN-STN-S系统，系统，所有设备的外露可导电部分接所有设备的外露可导电部分接PENPEN线线或或PEPE线。线。在中性点直接接地系统中，所在中性点直接接
41、地系统中，所有设备的外露可导电部分均接有设备的外露可导电部分均接地。地。 n安装时必须严格区分中性线安装时必须严格区分中性线N N和保护线和保护线PEPE。q漏电保护器的中性线漏电保护器的中性线, , 不管其负荷侧中性线是否使用都不管其负荷侧中性线是否使用都应将电源中性线接入保护器的输入端。应将电源中性线接入保护器的输入端。q经过漏电保护器的中性线不得作为保护线经过漏电保护器的中性线不得作为保护线, , 不得重复接不得重复接地或接设备外露可导电部分地或接设备外露可导电部分; ; 保护线不得接入漏电保护保护线不得接入漏电保护器。器。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院45 第五节
42、第五节 接地电阻计算接地电阻计算n一、接地体与接地、接零干线的安装方式一、接地体与接地、接零干线的安装方式n二、接地电阻的最大允许值二、接地电阻的最大允许值n三、接地电阻的计算三、接地电阻的计算n四、降低土壤电阻率的方法四、降低土壤电阻率的方法2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院46一、接地体与接地、接零干线的安装一、接地体与接地、接零干线的安装方式方式n人工接地体可采用钢管、圆钢、扁钢、角钢等人工接地体可采用钢管、圆钢、扁钢、角钢等制成。一般接地体宜垂直埋设于地中，为了避制成。一般接地体宜垂直埋设于地中，为了避免气候对接地装置流散电阻的影响，应将接地免气候对接地装置流散电阻的
43、影响，应将接地极埋得深一些，使其上端离地面极埋得深一些，使其上端离地面0.70.70.8m0.8m左左右。在多岩石地区，接地体可水平埋设。右。在多岩石地区，接地体可水平埋设。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院47n通常，垂直埋设的接地体用直径通常，垂直埋设的接地体用直径383850mm50mm的钢管或的钢管或404040404 4505050505mm5mm的角钢。接地体长度以的角钢。接地体长度以2.5m2.5m左右为宜，太短将增加接地电阻；太长则施工困难，左右为宜，太短将增加接地电阻；太长则施工困难，增加钢材消耗量，而接地电阻减少甚微。增加钢材消耗量，而接地电阻减少甚微。n
44、接地装置由多根接地体组成，这些接地体可以排成一接地装置由多根接地体组成，这些接地体可以排成一排，也可以排成环形。接地体之间的距离以排，也可以排成环形。接地体之间的距离以3 35m5m为为宜，将各接地体打入地中后，用扁铁或圆钢连成一体。宜，将各接地体打入地中后，用扁铁或圆钢连成一体。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院48n水平埋设的接地体可用水平埋设的接地体可用40404mm4mm扁钢或直径为扁钢或直径为16mm16mm的的圆钢，排成放射式或横排式或环式。圆钢，排成放射式或横排式或环式。n接地干线或接零干线宜采用接地干线或接零干线宜采用20204 440404mm4mm扁铁沿车
45、扁铁沿车间四周敷设，离地高度保持在间四周敷设，离地高度保持在200200250mm 250mm 以上，与以上，与墙保持墙保持15mm15mm以上的距离。以上的距离。n接地支线可由配线铁管兼之，或单独装设。接地支线可由配线铁管兼之，或单独装设。n接地装置可埋设在变电所周围，也可埋设在车间周围。接地装置可埋设在变电所周围，也可埋设在车间周围。全厂的电气设备外壳通过接地干线和接地支线全厂的电气设备外壳通过接地干线和接地支线( (或接或接零干线和支线零干线和支线) ) 与接地装置连接成接地与接地装置连接成接地( (接零接零) )网，如网，如图图9-19-1所示。所示。图图9-1 9-1 接地装置示意图
46、接地装置示意图1 1接地体接地体 2 2接地干线接地干线 3 3接地支线接地支线 4 4电气设备电气设备2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院50n目前，根据接地材料发展趋势和市场需求开发目前，根据接地材料发展趋势和市场需求开发出新型的接地产品：铜包钢接地极。出新型的接地产品：铜包钢接地极。n铜包钢接地极是一种双金属复合材料，是将铜铜包钢接地极是一种双金属复合材料，是将铜与钢两种金属通过特殊工艺加工而成的复合导与钢两种金属通过特殊工艺加工而成的复合导体。体。q该导体即有钢的高强度、优异的弹性、较大的热阻该导体即有钢的高强度、优异的弹性、较大的热阻和高导磁特性，又有铜的良好导电性能
47、和优良的抗和高导磁特性，又有铜的良好导电性能和优良的抗腐蚀性能。腐蚀性能。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院51q铜包钢接地极是接地极强度与抗腐蚀性能的完美结铜包钢接地极是接地极强度与抗腐蚀性能的完美结合，是接地效果佳、成本低、施工方便的接地极。合，是接地效果佳、成本低、施工方便的接地极。q本产品导电能力强，抗腐蚀性能极佳，而且由于所本产品导电能力强，抗腐蚀性能极佳，而且由于所使用的钢材具有极高的抗张强度，可以直接打入地使用的钢材具有极高的抗张强度，可以直接打入地下。下。 n进行接地接零设计，主要是跟据对接地电阻的进行接地接零设计，主要是跟据对接地电阻的要求，确定接地体的布置
48、方式和数量。要求，确定接地体的布置方式和数量。2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院52二、接地电阻的最大允许值二、接地电阻的最大允许值 为了限制为了限制U Utoutou和和U Ustepstep在安全电压范围以内，必须在安全电压范围以内，必须保证保证R RE E足够小。具体要求如下：足够小。具体要求如下：n1 11000V1000V以上大接地电流系统的设备以上大接地电流系统的设备n2 21000V1000V及以上中性点不接地网络中及以上中性点不接地网络中仅用于高压电气设备仅用于高压电气设备 （9-129-12）5 . 0EREEIR2502022/4/23Copyright
49、郑州轻工业学院53 与低压电气设备共用与低压电气设备共用 （9-139-13） 式中：式中：IEIE为中性点不接地系统的单相接地短路电流。为中性点不接地系统的单相接地短路电流。n3 31000V1000V以下中性点接地电流系统的设备，一般情况以下中性点接地电流系统的设备，一般情况下下 n4 4低压系统重复接地及独立避雷针和避雷线接地低压系统重复接地及独立避雷针和避雷线接地 n5 5无避雷线的架空线路接地无避雷线的架空线路接地 EEIR120 4ER10ER 30ER2022/4/23Copyright 郑州轻工业学院54三、接地电阻的计算三、接地电阻的计算n1 1自然接地体的利用自然接地体的利
50、用凡是埋设于地下的金属水管和其它金属管道（易燃液凡是埋设于地下的金属水管和其它金属管道（易燃液体、易燃气体或易爆炸气体的管道除外），建筑物和体、易燃气体或易爆炸气体的管道除外），建筑物和构筑物的地下金属结构和金属电缆外皮等，都可作为构筑物的地下金属结构和金属电缆外皮等，都可作为自然接地体。自然接地体。能利用自然接地体的地方，首先利用自然接地体，当能利用自然接地体的地方，首先利用自然接地体，当自然接地体电阻不能满足要求时，再加人工接地装置。自然接地体电阻不能满足要求时，再加人工接地装置。自然接地体的电阻可通过实测或通过计算（参考电力自然接地体的电阻可通过实测或通过计算（参考电力工程设计手册）求得
