1、工业与民用电气安全工业与民用电气安全西南民族大学西南民族大学Southwest University for Nationalities第二章第二章 接地和等电位措施接地和等电位措施电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜0内容内容接地的基本要求接地的基本要求1常用电气设备的接地常用电气设备的接地2接地系统的敷设接地系统的敷设31电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地和等电位接地和等电位v接地接地 电力系统和电气装置的中性点、电气设备的外露导电部分和装置外导电部分经由导体与大地相连，称为“接地”。接地的目的是使人可能接触到的导电部分基本降低到接近地电位，这样当发生电气故障时，即使
2、这些导电部分带电，因其电位与人体所站立处的大地电位基本接近，可以减少电击危险；同时电力系统接地后还可以稳定运行。2电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地和等电位接地和等电位v等电位等电位 等电位是将外露导电部分、装置外导电部分适当地连接起来，即使有故障电流流过，人所能接触到的两个导体基本是等电位，这就避免了电击的危险。如在一个区域内，用导体组成接地网，使其等电位，则成为等电位接地网，在网内不存在危险的电位差。3电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地的基本要求接地的基本要求v接触电压和跨步电压接触电压和跨步电压 电流流入大地的电位分布 电气装置的带电部分由于绝缘损伤或其他原因
3、与对地不绝缘的导电部分（例如外露导电部分或装置外导电部分）意外地连接或带电部分直接碰地，称为接地故障。图21 入地电流疏散图4电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地的基本要求接地的基本要求v接触电压和跨步电压接触电压和跨步电压 接触电动势和接触电压 接触电动势是当接地电流流经接地装置时，在地上离电力设备水平距离0.8m，沿设备外壳或构架垂直距离1.8m处的电位差。故障时由接地电流流经接地极的接地电阻形成的电动势为En，人站立处的电动势为Em，则接触电动势为En与Em的电位差EJ。如人体的电阻为Rm，人一只脚接触的地面电阻为Rp。因为接触电压UJ是人体所承受的电压；此时两脚等于并联合成
4、电阻为Rp/2，则接触电动势与接触电压的关系式如下：JmpmJURRRE25电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地的基本要求接地的基本要求v接触电压和跨步电压接触电压和跨步电压 跨步电动势和跨步电压 跨步电动势是当故障时接地电流流经接地装置所形成的电位分布曲线上两脚所处的电位差。一只脚的电位为En，另一只脚的电位为Eh，则跨步电动势Ek为置En和Eh之电位差。如人远离接地极，两脚之间的电位差减少，跨步电动势也相应减少。跨步电压Uk为人体的两脚接触地面不同两点所承受的电压。因为此时两只脚接触的地面电阻等于串联，合成电阻为2Rp，则跨步电动势和跨步电压的关系式如下：kmpmkURRRE2
5、6电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地的基本要求接地的基本要求v接地系统的组成接地系统的组成 接地系统是将电气装置的外露导电部分通过导电体与大地相连接的系统，一般由下列几部分或其中一部分组成。图22 典型接地系统图接地板T与大地紧密接触并与大地形成电气连接的一个或一组导电体称为接地极。与接地极相连，只起接地作用的导体称为接地线连接保护线、接地线、等电位联结线等用以接地的多个端子的组合，称为总接地端将外露导电部分M、装置外导电部分C、总接地端子B、接地极T、电源接地点或人工中性点中任何部分连接起来的导体称为保护线，用于电击保护。接地极与接地线总称为接地装置7电气信息工程学院陈亦鲜电气
6、信息工程学院陈亦鲜接地的基本要求接地的基本要求v低压交流电力系统的接地方式低压交流电力系统的接地方式 低压交流电力系统的接地方式是以系统及其所连接的电气设备的外露导电部分接地状况而分类的，其表示方法如下：S：表示N线和PE线分开C：表示N线和PE线分开T：表示外露导电部分对地直接电气连接，与电力系统的任何接地点无关N：表示外露导电部分与电力系统的中性点直接电气连接T：表示电力系统一点（通常是中性点）直接接地I：表示电力系统所有带电部分与地绝缘或一点经阻抗接地8电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地的基本要求接地的基本要求v低压交流电力系统的接地方式低压交流电力系统的接地方式 TN系统
7、 指电力系统一点直接接地，电气设备的外露可导电部分用保护线与该点相连。按照N线和PE线的组合情况，分为以下三种(1)TNS系统。整个系统的N线与PE线是分开的。(2)TNC系统。整个系统的N线与PE线合并成PEN线。(3)TNCS系统。系统近电源端的N线与PE线合并成PEN线，然后N线和PE线分开，分开后再也不能合并。TT系统 指电力系统有一个直接接地点，电气设备的外露可导电部分接至电气上与电力系统的接地点无关的接地体。9电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地的基本要求接地的基本要求v低压交流电力系统的接地方式低压交流电力系统的接地方式 IT系统 指电力系统的带电部分与大地绝缘，或其
8、中一点（通常为中性点）经阻抗与大地相连。电气设备的外露可导电部分是接地的。10电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地的基本要求接地的基本要求v接地的分类接地的分类 功能性接地 工作接地。根据系统运行的需要进行的接地，例如中性点接地，这个接地系统通常有电流通过。逻辑接地。造成一个等电位点或等电位面作为电子电路的基准电位，仅是逻辑上的接地，不一定是大地零电位。电磁适应性接地。为防止寄生电容回授或形成噪声电压而进行的屏蔽接地。11电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地的基本要求接地的基本要求v接地的分类接地的分类 保护性接地 外露导电部分接地。将电气设备的外露导电部分进行接地，使
9、其处于地电位，一旦电气设备带电部分的绝缘损坏时，可以减轻或消除电击危害。通常外露导电部分就是电气设备的金属外壳，所以这种接地也称为外壳接地。装置外导电部分接地。将非电气设备的导电部分。例如机械设备的外壳、建筑物的金属结构、金属管线等进行接地或连接到接地干线或相互连接进行等电位措施，以减少电击的危害。防雷接地。为了消除或减轻雷电危害而将雷电电流导入大地的接地。防静电接地。将静电导入大地防止其危害的接地。此外，作为保护接地的补充，将电力系统多处接地，例如架空线在进入建筑物处进行的接地，称为重复接地，用以减轻电击危险。12电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地的基本要求接地的基本要求v接地
10、的分类接地的分类 各类接地的兼容性 彼此靠近的各类接地建议用一个共同的接地装置。只有在距离接地点或碰壳点20m以外的地方，不同接地类别的接地装置分开装设才有意义，如果相距不到20m，采用两个或更多的接地装置，则当用电设备接地时，接地电流在地中所产生的电位相互影响，达不到降低接触电压或跨步电压的要求。如果将彼此靠近的各类接地连接在一个接地装置上，彼此地电位相差很少，所受到的影响要小很多。13电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地的基本要求接地的基本要求v接地和不接地的范围接地和不接地的范围 需要保护接地的范围 下列设备的外露导电部分，除有特殊规定者外，一般都需要通过PE线进行接地：电机
11、、变压器、电器、携带式及移动式用电器具、照明灯具等的金属底座和外壳；不需要保护接地的范围 电气设备的下列金属部分，除有特殊要求者外，一般都不需要保护接地：在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，交流额定电压380V及以下、直流额定电压220V及以下的电气设备外壳，且维修人员不可能同时触及接地物件时；14电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜常用电气设备的接地常用电气设备的接地v固定式电气设备的接地固定式电气设备的接地 电气设备的接地随所连接的系统不同，所要求的接地电阻也不相同。接地电阻是接地设施的电压与接地极流入大地的电流之比。固定式电气设备所要求的接地电阻值根据所连接线路电压的不同而各
12、异。在工业和民用建筑物内，固定式电气设备分布较广，且常为不熟悉电气人员所接触，因此在接地电阻选用时，应以电击保护为主。15电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜常用电气设备的接地常用电气设备的接地v移动式电气设备的接地移动式电气设备的接地 移动式设备一般有移动把手，工作时要求经常移动，绝缘部分容易损坏，且难于进行等电位措施。移动设备又在露天作业，条件严酷，因此比较危险。当移动设备附近有自然接地极且其接地电阻值可以符合要求时则首先利用自然接地极，如自然接地体的接地电阻值不符合要求，则采用人工接地极。由于移动式电气设备经常移动，建议采用装配式接地极，便于移动和重复利用。16电气信息工程学院陈
13、亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜常用电气设备的接地常用电气设备的接地v携带式电气设备的接地携带式电气设备的接地 携带式电气设备包括工业用电动工具、实验室用的携带型电气设备和民用家用电器中的可携带电气设备。这些设备大都用软线连接到插座上，所以也称软线设备。不熟悉电气的人员经常接触，设备经常移动并经常受到振动，设备的绝缘容易损伤，软线也容易损坏。携带式电气设备必须有专用的PE线，如由TN接地方式系统供电，其电源插座必须接自TN-S或TN-C-S系统。携带式电气设备的电源插座上应有专用的接地触头，插头的结构应做到避免将带电触头误作接地触头用。17电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜常用电气设备的接
14、地常用电气设备的接地v直流电气设备的接地直流电气设备的接地 在工业和民用建筑中，直流电气设备比较少，一般采用中性线绝缘方式。大型电解槽的泄漏电流比较大，而且零电位经常自中间电解槽移向负极，如果将中间电解槽接地，泄漏电流增加很大，不仅使导线发热，而且增加大量的泄漏电流损失，所以一般不接地，而采用加强绝缘的方法。与地构成闭合回路且经常通过电流的接地线，应采取绝缘措施。不经常流过直流电流的接地体和接地线的选用，与交流电力设备相同。18电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地系统的敷设接地系统的敷设v接地极的安装和连接接地极的安装和连接 自然接地极的连接：凡可以作为自然接地极的金属件，在其与接
15、地线连接的表面部需要刮拭干净，连接好接地线后，在连接处涂以沥青。人工接地极的安装：人工接地极与建筑物的距离不小于3m，埋深不少于0.6m，埋设后的回填土不能夹有石块、垃圾或建筑材料。垂直接地极 水平接地极19电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地系统的敷设接地系统的敷设v接地线的敷设和保护接地线的敷设和保护 接地线的敷设 接地线可以明敷也可以地下敷设。地下敷设的要求与上述水平接地极相同。接地线的保护 接地线应防止机械损伤和化学府蚀；与公路、铁路或管道交叉及其他可能使接地极遭受机械损伤之处，均用钢管或角钢等加以保护。接地线穿过墙壁时应通过明孔、钢管或其他保护套。接地线引入室内的安装 接
16、地线引入建筑物内后，必须用螺栓与室内接地线连接，此处作为断接卡子，以便测量接地极的接地电阻。接地线穿墙处可用套管。穿墙后，孔洞用水泥抹光；也可不用套管。20电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地系统的敷设接地系统的敷设v接地线的敷设和保护接地线的敷设和保护 接地线的连接 接地线采用焊接或螺栓连接的方法与水平接地极相同。利用穿线钢管作为接地线 钢管连接处应有可靠的电气连接。明敷钢管可采用拧紧的管接头或跨接线连接。暗敷钢管则在管接头两侧焊接跨接线。利用装置外导电部分作为接地线 根据不同的导电部分采用不同的连接方法，使其电气连接可靠。21电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜接地系统的敷设接地系统的敷设v接地系统的安装接地系统的安装 电气设备的接地：电气设备中应接地的部分采用上述焊接或螺栓连接的方法通过保护线予以接地。防止通信线路引入高电位的措施：最简单的方法是采用用户保安器保护。防止铁路轨道和管道引出高电位措施 将钢轨接头用沥青混凝土固定。直接埋设在地中的金属管道，不需采取隔离措施。架空引出的金属管道，采用一段绝缘管，或在法兰处加装橡皮垫、绝缘垫圈以及螺栓穿在绝缘套管内等措施。检修、测试及其他22电气信息工程学院陈亦鲜电气信息工程学院陈亦鲜
