關(guān)于接地和電氣的安全技術(shù)措施

1、關(guān)于接地和電氣的安全技術(shù)措施 1 前言在人們的日常生活和生產(chǎn)過程中，離不開電器、用電設(shè)備和電力設(shè)施，每年因為電擊傷人甚至致人死亡和損毀電氣設(shè)備所帶來的經(jīng)濟(jì)損失數(shù)額巨大，因此電氣安全問題成為關(guān)系到人身安全和設(shè)備安全的頭等大事，探討接地與電氣安全問題意義重大。2 接地的概念及分類2.1接地的基本概念所謂接地，就是將設(shè)備的某一部位經(jīng)接地裝置與大地緊密連接起來。接地裝置是接地體和接地引下線的總和。接地體包括人工接地體和自然接地體。如由角鋼、鋼管、扁鋼和圓鋼等金屬件組合，專門制作的具有一定散流電阻的金屬導(dǎo)體組稱為人工接地體。各種埋在地中的金屬構(gòu)件、金屬管道，建筑物的金屬構(gòu)件(梁、柱、行車軌道、配電裝置、

2、起重機(jī)、升降機(jī)等的骨架)稱為自然接地體。2.2接地的分類按照接地性質(zhì)，接地可分為正常接地和故障接地。正常接地又有工作接地和安全接地之分。工作接地指正常情況下有電流流過，利用大地代替導(dǎo)線的接地，以及正常情況下沒有或只有很小不平衡電流流過，用以維持系統(tǒng)安全運行的接地。安全接地是正常情況下沒有電流流過的起防止事故作用的接地，如防止觸電的保護(hù)接地、掛接接地、保護(hù)接零、防雷接地等。故障接地是指帶電體與大地之間的意外連接，如接地短路等。3 防止間接接觸電擊的基本技術(shù)措施3.1保護(hù)接地保護(hù)接地的目的，顧名思義就是保護(hù)人身安全的接地。當(dāng)電機(jī)外殼不接地，而一相絕緣擊穿時，它的外殼對地來說，就有電位。因此接觸帶電

3、的外殼和直接接觸到未絕緣的相同樣危險。在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點有三種運行方式：一種是電源中性點不接地，一種是電源中性點經(jīng)阻抗接地，再有一種是電源中性點直接接地。前兩種合稱小接地電流系統(tǒng)，亦稱中性點非有效接地系統(tǒng)；后一種稱為大接地電流系統(tǒng)，亦稱中性點有效接地系統(tǒng)。保護(hù)接地一般用于配電變壓器中性點不直接接地的供電方式中，起限制電器設(shè)備因絕緣損壞而漏電后的對地電壓不超過安全范圍。在中性點直接接地的系統(tǒng)中，一般不宜采用保護(hù)接地，因為在這種供電方式下，供電部門在電氣施工中將變壓器低壓側(cè)中性點、配電屏、構(gòu)架等配電設(shè)備的金屬外殼都連接在總的接地體上，從而形成安全保護(hù)。也就是

4、說，這種情況并非單純的接地，而是屬于接零，此時，如果用戶采取接地保護(hù)，就出現(xiàn)了同供電系統(tǒng)中存在接零和接地兩種不同的保護(hù)方式，一旦設(shè)備外殼因絕緣損壞帶電，對地電壓將沿金屆接地線通過大地流向低壓配電系統(tǒng)的接地體，而且此時由于接地電流不大，如果保護(hù)裝置靈敏度不夠，則不會動作，這樣，就使與接地體相連的配電變壓器中性線、配電屏、構(gòu)架等長期帶有不安全電壓，這是安全規(guī)程所不允許的。3.2保護(hù)接零和重復(fù)接地在我國低壓網(wǎng)絡(luò)中，都是采用中性點直接接地的，在這種系統(tǒng)中運行的電氣設(shè)備可以采用保護(hù)接零的辦法，以避免人體遭到觸電的危險。所謂保護(hù)接零，就是將電器設(shè)備在正常情況下與帶電部分相絕緣的金屬結(jié)構(gòu)部分用導(dǎo)線與配電系統(tǒng)

5、的零線連接起來。保護(hù)接零一般與熔斷器、保護(hù)裝置等配合用于變壓器中性點直接接地系統(tǒng)中。眾所周知，在低壓網(wǎng)絡(luò)中，中性點直接接地，而設(shè)備外殼不接地是危險的。而當(dāng)設(shè)備外殼采用保護(hù)接地后，要確保人身安全，要花費高昂的代價來降低接地電阻值，經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上均是不合理的，因此我國低壓配電裝置規(guī)定，在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中，電力設(shè)備的外殼宜采用低壓接零保護(hù)的方式。采用這種方式后，當(dāng)一相絕緣損壞后，便形成了一個由該損壞相線、設(shè)備外殼、零線的閉合回路。由于導(dǎo)線(相線和零線)及設(shè)備外殼的合成電阻值很小，所以單相短路電流一般足夠大，從而引起保護(hù)電器動作，迅速切斷故障設(shè)備的電源，確保人身迅速脫離電源。在保護(hù)接零系統(tǒng)

6、中，零線僅靠在電源端一處接地是不夠安全可靠的。為了提高安全可靠性，還應(yīng)在零錢的干線上和分支線路的終端以及中間沿線每一公里處進(jìn)行重復(fù)多點接地。電纜或架空線在引入車間和大型建筑物處，應(yīng)加接地極或與室內(nèi)配電屏、控制屏的接地裝置相連。當(dāng)高、低壓線同桿架設(shè)時，應(yīng)在桿線的兩端桿上，將低壓零線加重復(fù)接地。這樣模式的重復(fù)接地系統(tǒng)，至少有以下四方面好處：(1)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(如碰殼)，可以降低零線的對地電壓。在無重復(fù)接地的情況下，當(dāng)發(fā)生單相接地短路時(如碰殼)，短路電流通過相線和零線構(gòu)成回路。在零線上產(chǎn)生電壓降，就是設(shè)備外殼對地電壓ud。對于380伏系統(tǒng)來說，ud146.7伏，顯然比安全電壓高得多，所以仍

7、有觸電傷亡的危險存在。當(dāng)零線加重復(fù)接地后(二點)，故障電流將沿著零線和流經(jīng)重復(fù)接地和工作接地的兩個并聯(lián)電阻rn和r0流入大地，該故障電流大部分通過零線成回路，小部分通過重復(fù)接地電阻rn和工作接地r0成回路。按規(guī)程，r04歐，rn10歐，則設(shè)備對地電壓ud104.伏?？梢姴捎靡唤M重復(fù)接地后，對地電壓降低了40，如果再多接幾處，則完全可以降低至危及人身安全的范圍以內(nèi)。(2)當(dāng)零相發(fā)生斷線，且斷線處后面某些電氣設(shè)備碰殼短路時，可以使故障程度減輕。在沒有重復(fù)接地的情以下，當(dāng)零相斷線，斷線后面的設(shè)備有一相碰殼短路時，則斷線處前面的設(shè)備外殼對地電壓接近于零；斷線處后面的設(shè)備的外殼上，均存在著接近于相電壓的

8、對地電壓。如果觸及斷線處后面的設(shè)備，則人體將承受接近于全部相電壓的危險。在有重復(fù)接地的情況下，接在零線斷線處前后的電氣設(shè)備，其外殼存在的對地電壓多少是被拉平了，如果r0rn，則前后對地電壓均為1/2u，也就是說，斷線處后面的設(shè)備外殼的對地電壓降低了一半，也即故障程度減輕了。當(dāng)然，應(yīng)該指出的是這種電壓對人體仍然是危險的，只不過程度有所減輕罷了。因此如何確保零相不發(fā)生斷線，就應(yīng)該精心施工，加強(qiáng)維護(hù)才是(3)零線發(fā)生一處斷線時，若三相負(fù)荷不平衡，能維持?jǐn)嗑€處后面的三相電壓的基本平衡與穩(wěn)定，并能減輕和消除斷線處后面的電氣設(shè)備觸電的危險。在沒有重復(fù)接地的情況下，由于三相電流不平衡，導(dǎo)致三相電壓不對稱，負(fù)

9、載輕的一相電壓升高，負(fù)載重的一相電壓降低，斷線處后面的零相上可能有數(shù)十伏高的電壓，將導(dǎo)致觸電危險。當(dāng)采用重復(fù)接地后，由于兩個接地點之間可以通過兩組接地裝置rn、r0和大地成回路，所以能顯著降低兩個中點之間的電壓，負(fù)荷端三相電壓基本保持平衡。同時，由于在零線上增加了重復(fù)接地，設(shè)備對地電壓即為重復(fù)接地電阻rn上的電壓降，它僅是相電壓的一部分，從而減輕了觸電的危險性。(4)在零線上增加重復(fù)接地，可使單相接地短路電流增大，加速熔斷或開關(guān)迅速跳閘。并且當(dāng)線路越長，作用越顯著，有利于加速保護(hù)裝置的動作切除故障電源，保障人身及設(shè)備的安全。3.3工作接地在電力系統(tǒng)中，110千伏及以上系統(tǒng)多數(shù)中性點是直接接地運

10、行的，該級電壓系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，將立即切除故障線路。3566千伏系統(tǒng)的中性點，是經(jīng)過消弧線圈接地的，該級電壓系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，允許運行一段時間，進(jìn)行故障點的尋找。在610千伏系統(tǒng)，中性點是絕緣的，單相接地時，也允許在運行狀態(tài)下尋找接地故障點。在380220伏低壓系統(tǒng)中，其中性點是直接接地的，當(dāng)火線發(fā)生單相接地短路時，該故障相熔絲將熔斷故障切除。這些中性點直接接地的系統(tǒng)，其接地要求是十分嚴(yán)格的：(1)由同一臺發(fā)電機(jī)，同一臺變壓器，同一母線供電的380220伏網(wǎng)絡(luò)中，不宜采用接零、接地兩種保護(hù)方式。如果電動機(jī)容量較大，所產(chǎn)生的短路電流不足以使其保護(hù)沒備動作切斷故障，此時與零錢相連的所有用電

11、設(shè)備的外殼及電動機(jī)上都可能帶上危險的電壓。由此可見，這種接地方式是極危險的。因此在同一低壓接零網(wǎng)絡(luò)中，不能一部分設(shè)備采用接零保護(hù)，而另一部分設(shè)備采用保護(hù)接地。(2)在同一個車間里，其中性點工作制不同時，應(yīng)當(dāng)采取共同接地，即將接地網(wǎng)連成一體，處在同個接地網(wǎng)中。高壓和低壓用電設(shè)備均應(yīng)采取共同接地方式。(3)各種電氣設(shè)備的工作接地和保護(hù)接地，均應(yīng)使用同一個總接地裝置。3.4掛接接地將停電設(shè)備三相短路后接地，稱為掛接地線，簡稱接地線，其主要作用是防止突然來電時有關(guān)人員遭受觸電傷害。停電設(shè)備掛接地線后，一是可以將用電設(shè)備或線路上的剩余電荷放入大地，二是萬一發(fā)生誤送電而造成停電設(shè)備三相同時來電時，接地線可

12、造成三相短路，巨大的短路電流將使電源開關(guān)迅速斷開而切斷電源。幾種錯誤的掛接地線方法：(1)分相單獨接地。如果采用分相單獨接地，一旦發(fā)生誤送電現(xiàn)象，盡管由于三相對地短路而使開關(guān)跳開，但由于短路電流在接地線上可產(chǎn)生很高的殘壓，這一殘壓直接加在停電設(shè)備或線路上，對工作人員構(gòu)成巨大威脅。(2)掛設(shè)單相接地線。如果僅在某一相上掛設(shè)接地線，發(fā)生誤送電操作時，所產(chǎn)生的單相短路電流將流過接地電阻而在其上產(chǎn)生一個電壓降，這一電壓降直接加在停電設(shè)備上，同樣會給工作人員帶來危險。更何況對于小接地電流系統(tǒng)來講，發(fā)生單相接地故障時一般不能保證保護(hù)裝置動作，此時的危險性將會更大。(3)掛設(shè)兩相短路接地線。假如僅使三相線路的其中兩相短接后接地，發(fā)生誤送電操作時，產(chǎn)生兩相短路，此時盡管短路電流可使保護(hù)裝置動作而切斷電源，但由于接地回路中將有電流流過，同樣會產(chǎn)生較高的殘壓，對工作人員同樣會構(gòu)成威脅。正如前面分析的那樣，正確的掛接地線的做法是采用三相短路后接地。從理論上講，采取三相短路接地，如電源側(cè)發(fā)生三相同時合閘送電，則會發(fā)生對稱性三相短路，短路處為零電位，這無疑是安全的。但是否這種做法就不存在問題了呢？答案是否定的。如果突然來電為單相電源時，將使整個工作地點都帶有和該單相電源數(shù)值相同的電位，盡管出現(xiàn)這種情況的可能性不大，但一旦出現(xiàn)，危險性還是比較大的。因此，掛接地線并不能在所