C9防雷、接地與電氣安全

1、C9防雷、接地與電氣安全防雷、接地與電氣安全1內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓一、過電壓的形式一、過電壓的形式操作過電壓：操作過電壓：因開關(guān)操作、負(fù)荷劇變、系統(tǒng)故障等原因而因開關(guān)操作、負(fù)荷劇變、系統(tǒng)故障等原因而引起的過電壓。引起的過電壓。諧振過電壓：諧振過電壓：因電感、電容等參數(shù)在特殊情況下發(fā)生諧振因電感、電容等參數(shù)在特殊情況下發(fā)生諧振而引起的過電壓。而引起的過電壓。2外部過電壓外部過電壓 外部過電壓又稱雷電過電壓或大氣過電壓，它是由于外部過電壓又稱雷電過電壓或大氣過電壓，它是由于電力系統(tǒng)的導(dǎo)線或電氣設(shè)備受到直接雷擊或雷電感應(yīng)而引電力系統(tǒng)的導(dǎo)線或電氣設(shè)備受到直接雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓。起的過電壓。二

2、、雷電的基本知識(shí)二、雷電的基本知識(shí)v主放電階段：主放電階段：電流很大，高達(dá)幾電流很大，高達(dá)幾百千安，但持續(xù)時(shí)間極短，一般只百千安，但持續(xù)時(shí)間極短，一般只有有 50100s。v余輝放電階段：余輝放電階段：電流較小，約幾電流較小，約幾百安，持續(xù)時(shí)間約為百安，持續(xù)時(shí)間約為0.030.15s。1. 雷電現(xiàn)象：雷云放電的過程稱為雷電現(xiàn)象。雷電現(xiàn)象：雷云放電的過程稱為雷電現(xiàn)象。雷云雷云雷電先導(dǎo)雷電先導(dǎo)迎雷先導(dǎo)迎雷先導(dǎo)主放電階段主放電階段 余輝階段余輝階段2. 雷電流的特性雷電流的特性n雷電流波形（圖雷電流波形（圖9-1）波頭：波頭：指雷電流從零上升到最大幅值這一部分，一般只有指雷電流從零上升到最大幅值這一

3、部分，一般只有14s；波尾：波尾：指雷電流從最大幅值指雷電流從最大幅值開始，下降到二分之一幅值所開始，下降到二分之一幅值所經(jīng)歷的時(shí)間，約數(shù)十微妙。經(jīng)歷的時(shí)間，約數(shù)十微妙。n雷電流的陡度：指雷電流在雷電流的陡度：指雷電流在波頭部分上升的速度，即波頭部分上升的速度，即 tidd圖圖9-1 雷電流波形圖雷電流波形圖3. 雷電過電壓的基本形式雷電過電壓的基本形式 直擊雷：直擊雷：雷電直接擊中電氣設(shè)備、線路、建筑物等物體。雷電直接擊中電氣設(shè)備、線路、建筑物等物體。感應(yīng)雷：感應(yīng)雷：由雷電對線路、設(shè)備或其他物體的靜電感應(yīng)或電由雷電對線路、設(shè)備或其他物體的靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)而引起的過電壓。磁感應(yīng)而引起的過電壓

4、。感應(yīng)雷的形成過程如圖感應(yīng)雷的形成過程如圖9-2所示。所示。雷電波侵入：雷電波侵入：架空架空線路遭到直接雷擊或線路遭到直接雷擊或感應(yīng)雷而產(chǎn)生的高電感應(yīng)雷而產(chǎn)生的高電位雷電波，沿架空線位雷電波，沿架空線侵入變電所或其他建侵入變電所或其他建筑物而造成危險(xiǎn)。筑物而造成危險(xiǎn)。圖圖9-2 架空線路上的感應(yīng)過電壓架空線路上的感應(yīng)過電壓4雷電活動(dòng)強(qiáng)度及直擊雷的規(guī)律雷電活動(dòng)強(qiáng)度及直擊雷的規(guī)律n雷暴日：一天中只要出現(xiàn)過雷電活動(dòng)（包括看到雷閃和聽雷暴日：一天中只要出現(xiàn)過雷電活動(dòng)（包括看到雷閃和聽到雷聲），就算一個(gè)雷暴日。到雷聲），就算一個(gè)雷暴日。年平均雷暴日不足年平均雷暴日不足15日的地區(qū)為少雷區(qū)；日的地區(qū)為少雷

5、區(qū)；年平均雷暴日超過年平均雷暴日超過40日的地區(qū)為多雷區(qū)；日的地區(qū)為多雷區(qū)；年平均雷暴日超過年平均雷暴日超過90日的地區(qū)為雷電活動(dòng)特別強(qiáng)烈地區(qū)。日的地區(qū)為雷電活動(dòng)特別強(qiáng)烈地區(qū)。 我國各地區(qū)的雷暴日數(shù)如表我國各地區(qū)的雷暴日數(shù)如表9-1所示。所示。表表9-1 我國各地區(qū)的年平均雷暴日我國各地區(qū)的年平均雷暴日地區(qū)地區(qū)年平均雷暴日年平均雷暴日地區(qū)地區(qū)年平均雷暴日年平均雷暴日西北地區(qū)西北地區(qū)20以下以下長江以南北緯長江以南北緯23線以北線以北4080左右左右東北地區(qū)東北地區(qū)30左右左右長江以南北緯長江以南北緯23線以南線以南80以上以上華北和中部地區(qū)華北和中部地區(qū)4045左右左右海南島、雷洲半島海南島、

6、雷洲半島120130左右左右n雷電活動(dòng)的規(guī)律雷電活動(dòng)的規(guī)律 熱而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)雷暴多，且山區(qū)大于熱而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)雷暴多，且山區(qū)大于平原，平原大于沙漠，陸地大于湖海。平原，平原大于沙漠，陸地大于湖海。雷擊區(qū)的形成與地質(zhì)結(jié)構(gòu)（即土壤電阻率）、地面上的雷擊區(qū)的形成與地質(zhì)結(jié)構(gòu)（即土壤電阻率）、地面上的設(shè)施情況及地理?xiàng)l件等因素有關(guān)。設(shè)施情況及地理?xiàng)l件等因素有關(guān)。土壤電阻率小的地方易遭受雷擊；土壤電阻率小的地方易遭受雷擊；在不同電阻率的土壤交界處易遭受雷擊；在不同電阻率的土壤交界處易遭受雷擊；山的東坡、南坡較山的北坡、西坡易遭受雷擊；山的東坡、南坡較山的北坡、西坡易遭受雷擊；山岳

7、地區(qū)易遭受雷擊。山岳地區(qū)易遭受雷擊。建筑物的雷擊部位與建筑物的高度、長度及屋頂坡度等建筑物的雷擊部位與建筑物的高度、長度及屋頂坡度等因素有關(guān)。因素有關(guān)。 5雷電的危害雷電的危害雷電流的熱效應(yīng)可燒斷導(dǎo)線和燒毀電力設(shè)備；雷電流的熱效應(yīng)可燒斷導(dǎo)線和燒毀電力設(shè)備；雷電流的機(jī)械效應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)力可摧毀設(shè)備、桿塔和建雷電流的機(jī)械效應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)力可摧毀設(shè)備、桿塔和建筑，傷害人畜；筑，傷害人畜；雷電流的電磁效應(yīng)可產(chǎn)生過電壓，擊穿電氣設(shè)備絕緣，雷電流的電磁效應(yīng)可產(chǎn)生過電壓，擊穿電氣設(shè)備絕緣，甚至引起火災(zāi)爆炸，造成人身傷亡；甚至引起火災(zāi)爆炸，造成人身傷亡；雷電的閃絡(luò)放電可燒壞絕緣子，使斷路器跳閘或引起火雷電的閃絡(luò)放

8、電可燒壞絕緣子，使斷路器跳閘或引起火災(zāi)，造成大面積停電。災(zāi)，造成大面積停電。三、防雷裝置三、防雷裝置防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。u接閃器（受雷裝置）：接閃器（受雷裝置）：是接受雷電流的金屬導(dǎo)體，常用的是接受雷電流的金屬導(dǎo)體，常用的有避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)（帶）三種類型。有避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)（帶）三種類型。u引下線：引下線：應(yīng)保證雷電流通過時(shí)不致熔化，一般用直徑不小應(yīng)保證雷電流通過時(shí)不致熔化，一般用直徑不小于于10mm的圓鋼或截面不小于的圓鋼或截面不小于80mm2的扁鋼制成。的扁鋼制成。u接地裝置：接地裝置：埋在地下的接地導(dǎo)線和

9、接地體的總稱。埋在地下的接地導(dǎo)線和接地體的總稱。1. 避雷針避雷針 避雷針通常采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。避雷針通常采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。 針長針長1m以下時(shí)，圓鋼直徑不小于以下時(shí)，圓鋼直徑不小于12 mm，鋼管直徑不小于，鋼管直徑不小于20 mm；針長針長12m時(shí)，圓鋼直徑不小于時(shí)，圓鋼直徑不小于16mm，鋼管直徑不小于，鋼管直徑不小于25mm。 p當(dāng)避雷針高度當(dāng)避雷針高度hhr時(shí)：時(shí)：n單支避雷針的保護(hù)范圍（單支避雷針的保護(hù)范圍（圖圖9-3） 避雷針的保護(hù)范圍，以它能夠防護(hù)直擊雷的保護(hù)空間避雷針的保護(hù)范圍，以它能夠防護(hù)直擊雷的保護(hù)空間來表示，可按來表示，可按“滾球法滾球法”來

10、確定。來確定。 所謂所謂“滾球法滾球法”，就是選擇一個(gè)半徑為，就是選擇一個(gè)半徑為hr（滾球半徑滾球半徑）的球體，沿需要防護(hù)直擊雷的部位滾動(dòng)。如果球體只接觸的球體，沿需要防護(hù)直擊雷的部位滾動(dòng)。如果球體只接觸到避雷針（線）與地面，而不觸及需要保護(hù)的部位，則該到避雷針（線）與地面，而不觸及需要保護(hù)的部位，則該部位就在避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)。部位就在避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)。在距地面在距地面 hr處作一平行于地面的平行線。處作一平行于地面的平行線。以避雷針的針尖為圓心、以避雷針的針尖為圓心、hr為半徑作弧線，交于平行線為半徑作弧線，交于平行線的的A、B兩點(diǎn)。兩點(diǎn)。)2()2(xrxrxhhhhh

11、hr避雷針在地面上的保護(hù)避雷針在地面上的保護(hù)半徑為：半徑為：)2(0hhhrr圖圖9-3 單支避雷針的保護(hù)范圍單支避雷針的保護(hù)范圍與地面相切。從該弧線起與地面相切。從該弧線起到地面為止的整個(gè)錐形空到地面為止的整個(gè)錐形空間，就是避雷針的保護(hù)范間，就是避雷針的保護(hù)范圍。圍。以以A、B為圓心、為圓心、hr 為半徑作弧線，該弧線與針尖相交并為半徑作弧線，該弧線與針尖相交并避雷針在避雷針在hx 高度的水平高度的水平面上的保護(hù)半徑為：面上的保護(hù)半徑為：p當(dāng)避雷針高度當(dāng)避雷針高度h hr時(shí)：時(shí)： 在避雷針上取高度為在避雷針上取高度為hr的一點(diǎn)代替避雷針的針尖作為圓的一點(diǎn)代替避雷針的針尖作為圓心，其余的作法與

12、心，其余的作法與hhr 時(shí)相同。時(shí)相同。 建筑物的防雷級(jí)別是根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)以及發(fā)建筑物的防雷級(jí)別是根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)以及發(fā)生雷擊事故的可能性和造成后果來劃分的，共分為三級(jí)：生雷擊事故的可能性和造成后果來劃分的，共分為三級(jí)：一級(jí)防雷建筑物：一級(jí)防雷建筑物：指具有特別重要用途的建筑物，如國指具有特別重要用途的建筑物，如國家級(jí)會(huì)堂、辦公建筑、檔案館、大型博展建筑、大型鐵路家級(jí)會(huì)堂、辦公建筑、檔案館、大型博展建筑、大型鐵路客運(yùn)站、國際型航空港、國賓館、國際港口客運(yùn)站；國家客運(yùn)站、國際型航空港、國賓館、國際港口客運(yùn)站；國家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)建筑物以及高度超過級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)建筑物以及高度超過100

13、m的建筑物等。的建筑物等。二級(jí)防雷建筑物二級(jí)防雷建筑物，是指重要的或人員密集的大型建筑物，是指重要的或人員密集的大型建筑物，如省部級(jí)辦公樓、會(huì)堂、博展、體育、交通、通訊、廣播如省部級(jí)辦公樓、會(huì)堂、博展、體育、交通、通訊、廣播等建筑物；省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)建筑物；高度超過等建筑物；省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)建筑物；高度超過50m的建筑的建筑物以及大型計(jì)算中心和裝有重要電子設(shè)備的建筑物。物以及大型計(jì)算中心和裝有重要電子設(shè)備的建筑物。三級(jí)防雷建筑物三級(jí)防雷建筑物，是指預(yù)計(jì)年雷擊次數(shù)大于或等于，是指預(yù)計(jì)年雷擊次數(shù)大于或等于0.05，或經(jīng)過調(diào)查確認(rèn)需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于或經(jīng)過調(diào)查確認(rèn)需要防雷的建筑物；建

14、筑群中最高或位于建筑群邊緣高度超過建筑群邊緣高度超過20m的建筑物；高度為的建筑物；高度為15m及以上的煙及以上的煙囪、水塔等孤立建筑物等。囪、水塔等孤立建筑物等。例例9-1（P301）:某廠一座高某廠一座高30m的水塔旁邊，建有一鍋爐房的水塔旁邊，建有一鍋爐房（圖圖9-4），水塔上面安裝一支），水塔上面安裝一支2m高的避雷針，試問該避雷高的避雷針，試問該避雷針能否保護(hù)這一鍋爐房？針能否保護(hù)這一鍋爐房？ n雙支等高避雷針的保護(hù)范圍（雙支等高避雷針的保護(hù)范圍（圖圖9-5） 在在hhr的情況下，當(dāng)?shù)那闆r下，當(dāng)D 時(shí)，各按單支避雷針時(shí)，各按單支避雷針的方法確定；當(dāng)?shù)姆椒ù_定；當(dāng)D 時(shí)，按下述方法確定

15、：時(shí)，按下述方法確定：)2(2hhhr)2(2hhhr圖圖9-4 例例9-1避雷針的保護(hù)范圍避雷針的保護(hù)范圍解：解： m,32m2m30hm8xhm13.23) 8602(8)32602(32xrm13.23m68.185)810(22rm60rh查表查表9-2得得 因此，因此，避雷針的保護(hù)半徑為避雷針的保護(hù)半徑為： 8m高度上最遠(yuǎn)一角距離避雷針的水平高度上最遠(yuǎn)一角距離避雷針的水平距離為：距離為： 能保護(hù)。能保護(hù)。 ABCD外的保護(hù)范圍，按單支避雷針?biāo)?guī)定的方法確定。外的保護(hù)范圍，按單支避雷針?biāo)?guī)定的方法確定。C、D點(diǎn)位于兩針間的垂直平分線上。在地面每側(cè)的最小點(diǎn)位于兩針間的垂直平分線上。在地面

16、每側(cè)的最小保護(hù)寬度應(yīng)按下式計(jì)算：保護(hù)寬度應(yīng)按下式計(jì)算：DOCOb0在在AOB軸線上，軸線上，A、B間的保護(hù)范圍上邊線按間的保護(hù)范圍上邊線按下式確定：下式確定：2222)(XDhhhhrrx22)2(Dhhhr圖圖9-5 雙支等高避雷針的保護(hù)范圍雙支等高避雷針的保護(hù)范圍兩針間兩針間ABCD內(nèi)的保護(hù)范圍，內(nèi)的保護(hù)范圍，ACO、BCO、ADO、BDO各部分是類同的。各部分是類同的。 以以ACO部分的保護(hù)范圍為例，按以下方法確定：部分的保護(hù)范圍為例，按以下方法確定： 在在hx和和C點(diǎn)所處的垂直平面上，以點(diǎn)所處的垂直平面上，以hx作為假想避雷針，按作為假想避雷針，按單支避雷針?biāo)?guī)定的方法確定（單支避雷針

17、所規(guī)定的方法確定（見剖面見剖面）。）。2. 避雷線避雷線 避雷線一般采用截面不小于避雷線一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線。的鍍鋅鋼絞線。 單根避雷線的保護(hù)范圍，當(dāng)避雷線高度單根避雷線的保護(hù)范圍，當(dāng)避雷線高度h2hr時(shí)，無保護(hù)時(shí)，無保護(hù)范圍。當(dāng)避雷線高度范圍。當(dāng)避雷線高度h2hr時(shí)，按下列方法確定（時(shí)，按下列方法確定（圖圖9-6）：）： 在距地面在距地面 hr處作一平行于地面的平行線。處作一平行于地面的平行線。以避雷線尖為圓心、以避雷線尖為圓心、hr為半徑作弧線，交于平行線的為半徑作弧線，交于平行線的A、B兩點(diǎn)。兩點(diǎn)。圖圖9-6 單根避雷線的保護(hù)范圍單根避雷線的保護(hù)范圍a）當(dāng)）當(dāng)2hrh

18、hr時(shí)時(shí) b）當(dāng)）當(dāng)h2hr時(shí)時(shí)以以A、B為圓心、為圓心、hr為半徑作弧線，該兩弧線相交或相切，為半徑作弧線，該兩弧線相交或相切，并與地面相切。從該弧線起到地面止為避雷線的并與地面相切。從該弧線起到地面止為避雷線的保護(hù)范圍保護(hù)范圍。當(dāng)當(dāng)2hr hhr 時(shí)，保護(hù)范圍最高點(diǎn)的高度時(shí)，保護(hù)范圍最高點(diǎn)的高度h0按下式計(jì)算：按下式計(jì)算： hhhr 20避雷線在避雷線在hx高度的水平面上的高度的水平面上的保護(hù)寬度保護(hù)寬度bx按下式計(jì)算：按下式計(jì)算：)2()2(xrxrxhhhhhhb3. 避雷帶和避雷網(wǎng)避雷帶和避雷網(wǎng) 避雷帶和避雷網(wǎng)主要用于保護(hù)高層建筑免遭雷擊，通常避雷帶和避雷網(wǎng)主要用于保護(hù)高層建筑免遭雷

19、擊，通常采用圓鋼或扁鋼焊接而成，并沿房屋邊緣或屋頂敷設(shè)。采用圓鋼或扁鋼焊接而成，并沿房屋邊緣或屋頂敷設(shè)。 注意：注意：圓鋼直徑不小于圓鋼直徑不小于8 mm，扁鋼截面不小于，扁鋼截面不小于48mm2，厚度不小于，厚度不小于4 mm。當(dāng)。當(dāng)煙囪上采用避雷環(huán)時(shí)，圓鋼直徑不小于煙囪上采用避雷環(huán)時(shí)，圓鋼直徑不小于12 mm，扁鋼截面不小于，扁鋼截面不小于100mm2，厚度，厚度不小于不小于4 mm。四、變電所的防雷保護(hù)四、變電所的防雷保護(hù)1直擊雷的防護(hù)措施直擊雷的防護(hù)措施u 變電所應(yīng)按一級(jí)防雷建筑物的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)。變電所應(yīng)按一級(jí)防雷建筑物的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)。u變電所內(nèi)的設(shè)備和建筑物通常采用獨(dú)立避雷針

20、或避雷線進(jìn)變電所內(nèi)的設(shè)備和建筑物通常采用獨(dú)立避雷針或避雷線進(jìn)行直擊雷防護(hù)行直擊雷防護(hù) 。u“反擊反擊”現(xiàn)象：當(dāng)避雷針（線）與附近設(shè)施之間的絕緣現(xiàn)象：當(dāng)避雷針（線）與附近設(shè)施之間的絕緣距離不夠時(shí)，兩者之間會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象，這種情況距離不夠時(shí)，兩者之間會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象，這種情況稱為稱為“反擊反擊”。 為了防止反擊事故的發(fā)生，避雷針（線）與附近其他為了防止反擊事故的發(fā)生，避雷針（線）與附近其他金屬導(dǎo)體之間必須保持足夠的安全距離。金屬導(dǎo)體之間必須保持足夠的安全距離。獨(dú)立避雷針（線）及其引下線與其他金屬物體在空氣中獨(dú)立避雷針（線）及其引下線與其他金屬物體在空氣中的安全距離應(yīng)滿足：的安全距離應(yīng)滿足

21、： xshhR1 . 03 . 0safS 獨(dú)立避雷針（線）的接地體與變電所獨(dú)立避雷針（線）的接地體與變電所接地網(wǎng)間的最小地中距離應(yīng)滿足：接地網(wǎng)間的最小地中距離應(yīng)滿足：式中，式中，Rsh為獨(dú)立避雷針（線）的沖擊接為獨(dú)立避雷針（線）的沖擊接地電阻地電阻；hx為被保護(hù)物的高度。為被保護(hù)物的高度。ESshR3 . 0 Ssaf一般不應(yīng)小于一般不應(yīng)小于5m。SE一般不應(yīng)小于一般不應(yīng)小于3m 。2雷電侵入波的防護(hù)措施雷電侵入波的防護(hù)措施 變電所對于雷電侵入波的過電壓保護(hù)是利用閥型避雷器變電所對于雷電侵入波的過電壓保護(hù)是利用閥型避雷器以及與閥型避雷器相配合的進(jìn)線段保護(hù)。以及與閥型避雷器相配合的進(jìn)線段保護(hù)。

22、 u35110 kV變電所的防雷保護(hù)方案（變電所的防雷保護(hù)方案（圖圖9-7）u對于容量較小的對于容量較小的35kV變電所，可根據(jù)其重要性和雷電活變電所，可根據(jù)其重要性和雷電活動(dòng)情況，酌情簡化進(jìn)線保護(hù)措施；對于有電纜進(jìn)線段的架動(dòng)情況，酌情簡化進(jìn)線保護(hù)措施；對于有電纜進(jìn)線段的架空線路，避雷器應(yīng)裝設(shè)在電纜頭附近，其接地端應(yīng)和電纜空線路，避雷器應(yīng)裝設(shè)在電纜頭附近，其接地端應(yīng)和電纜金屬外皮相連。金屬外皮相連。在變電所在變電所12km進(jìn)進(jìn)線段架設(shè)避雷線，既線段架設(shè)避雷線，既可防護(hù)直擊雷，還可可防護(hù)直擊雷，還可以使感應(yīng)雷過電壓產(chǎn)以使感應(yīng)雷過電壓產(chǎn)生在生在12km以外。以外。為了降低雷電侵入波的幅為了降低雷電

23、侵入波的幅值，在該線路進(jìn)線段的首值，在該線路進(jìn)線段的首端應(yīng)裝設(shè)一組管型避雷器端應(yīng)裝設(shè)一組管型避雷器FA1，且其工頻接地電阻，且其工頻接地電阻不宜超過不宜超過10。 在靠近隔離開關(guān)或斷路器在靠近隔離開關(guān)或斷路器QF2處裝設(shè)一組管型避雷器處裝設(shè)一組管型避雷器FA2，以防止線路上的雷電，以防止線路上的雷電波侵入到隔離開關(guān)或斷路器波侵入到隔離開關(guān)或斷路器開路處時(shí)，由于反射而形成開路處時(shí)，由于反射而形成兩倍侵入波幅值的電壓，損兩倍侵入波幅值的電壓，損壞隔離開關(guān)或斷路器。壞隔離開關(guān)或斷路器。母線上裝設(shè)閥型避雷母線上裝設(shè)閥型避雷器器FA3，主要用于保護(hù)，主要用于保護(hù)變壓器、電壓互感器變壓器、電壓互感器等所有

24、高壓電氣設(shè)備。等所有高壓電氣設(shè)備。圖圖9-7 35110 kV變電所的進(jìn)線保護(hù)方案變電所的進(jìn)線保護(hù)方案9.2 電氣裝置的接地電氣裝置的接地一、接地的有關(guān)概念一、接地的有關(guān)概念1接地裝置接地裝置接地：接地：電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接。電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接。接地體：接地體：直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體。直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體。接地線：接地線：連接接地體與電氣設(shè)備接地部分的金屬導(dǎo)體。連接接地體與電氣設(shè)備接地部分的金屬導(dǎo)體。接地裝置：接地裝置：接地體與接地線接地體與接地線的總和，稱為接地裝置。的總和，稱為接地裝置。接地網(wǎng)：接地網(wǎng)：由若干個(gè)接地體在由若干個(gè)接地體在大地

25、中相互用接地線連接起大地中相互用接地線連接起來的一個(gè)整體，稱為接地網(wǎng)，來的一個(gè)整體，稱為接地網(wǎng)，如圖如圖9-8所示。所示。圖圖9-8 接地網(wǎng)示意圖接地網(wǎng)示意圖1接地體接地體 2接地干線接地干線 3接地支線接地支線 4電氣設(shè)備電氣設(shè)備2地和對地電壓地和對地電壓 當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，接地電流接地電流IE通過接地體向大地作半通過接地體向大地作半球形散開，如圖球形散開，如圖9-9所示。所示。 電氣設(shè)備的接地部分與零電位電氣設(shè)備的接地部分與零電位地之間的電位差，稱為接地部分的地之間的電位差，稱為接地部分的對地電壓，用對地電壓，用UE表示。表示。 實(shí)踐證明：實(shí)踐證明：在距接

26、地體在距接地體20m以外的以外的地方，散流電阻已趨近于零，也即地方，散流電阻已趨近于零，也即電位趨近于零。該電位等于零的地電位趨近于零。該電位等于零的地方稱為電氣上的方稱為電氣上的“地地”或或“大地大地”。 圖圖9-9 接地電流和對地電壓分布圖接地電流和對地電壓分布圖3. 接觸電壓和跨步電壓（圖接觸電壓和跨步電壓（圖9-10）接觸電壓：接觸電壓：當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，人體觸及的電氣當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，人體觸及的電氣設(shè)備和大地上任意兩點(diǎn)之間的電位差，稱為接觸電壓設(shè)備和大地上任意兩點(diǎn)之間的電位差，稱為接觸電壓Utou ?？绮诫妷海嚎绮诫妷海喝嗽谌嗽诮拥毓收宵c(diǎn)附近行接地故障點(diǎn)附近行走時(shí)，兩

27、腳之間的走時(shí)，兩腳之間的電位差，稱為跨步電位差，稱為跨步電壓電壓Ustep 。圖圖9-10 接觸電壓和跨步電壓接觸電壓和跨步電壓4. 接地電阻接地電阻流散電阻：流散電阻：接地體的對地電壓與通過接地體流入地中的接地體的對地電壓與通過接地體流入地中的電流之比，稱為流散電阻。電流之比，稱為流散電阻。接地電阻：接地電阻：電氣設(shè)備接地部分的對地電壓與接地電流之電氣設(shè)備接地部分的對地電壓與接地電流之比，稱為接地裝置的接地電阻。比，稱為接地裝置的接地電阻。工頻接地電阻：工頻接地電阻：工頻接地電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接工頻接地電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻，稱為工頻接地電阻，用地電阻，稱為工頻接地電阻，用R

28、E表示；表示；沖擊接地電阻：沖擊接地電阻：雷電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的電阻，稱雷電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的電阻，稱為沖擊接地電阻，用為沖擊接地電阻，用Rsh表示。表示。二、接地的類型二、接地的類型p工作接地：工作接地：根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要，人為地將電力系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要，人為地將電力系統(tǒng)中性點(diǎn)或電氣設(shè)備的某一部分進(jìn)行接地。中性點(diǎn)或電氣設(shè)備的某一部分進(jìn)行接地。p保護(hù)接地：保護(hù)接地：為保證人身安全、防止觸電事故，將電氣設(shè)備為保證人身安全、防止觸電事故，將電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與地作良好的連接。的外露可導(dǎo)電部分與地作良好的連接。 TN系統(tǒng)：系統(tǒng)： TN系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)直接接地，并引出有中性系

29、統(tǒng)的電源中性點(diǎn)直接接地，并引出有中性線（線（N線）、保護(hù)線（線）、保護(hù)線（PE線）或保護(hù)中性線（線）或保護(hù)中性線（PEN線），電線），電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與PE線或線或PEN線相連。線相連。 TN-C系統(tǒng)：系統(tǒng)：系統(tǒng)中系統(tǒng)中N線與線與PE線合為一根線合為一根PEN線，所有設(shè)備線，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接的外露可導(dǎo)電部分均接PEN線，如圖線，如圖9-11a所示。所示。 TN-S系統(tǒng)：系統(tǒng)：系統(tǒng)中的系統(tǒng)中的N線與線與PE線完全分開，所有設(shè)備的外線完全分開，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接露可導(dǎo)電部分均接PE線，如圖線，如圖9-11b所示。所示。TN-C-S系統(tǒng)：系統(tǒng)：系

30、統(tǒng)中前面線系統(tǒng)中前面線路采用路采用TN-C系統(tǒng)，而后面線路系統(tǒng)，而后面線路部分或全部采用部分或全部采用TN-S系統(tǒng)，所系統(tǒng)，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分接有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分接PEN線或線或PE線，如圖線，如圖9-11c所示。所示。圖圖9-11 TN系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖a）TN-C系統(tǒng)系統(tǒng) b）TN-S系統(tǒng)系統(tǒng) c）TN-C-S系統(tǒng)系統(tǒng)TT系統(tǒng)：系統(tǒng)：TT系統(tǒng)的電源電源中性點(diǎn)直接接地，系統(tǒng)中電氣系統(tǒng)的電源電源中性點(diǎn)直接接地，系統(tǒng)中電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均經(jīng)各自的設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均經(jīng)各自的PE線分別直接接地，如圖線分別直接接地，如圖9-12所示。所示。IT系統(tǒng)：系統(tǒng)： IT系統(tǒng)的電源系統(tǒng)的中

31、性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗系統(tǒng)的電源系統(tǒng)的中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗（約（約1000）接地，系統(tǒng)中電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均經(jīng)各）接地，系統(tǒng)中電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均經(jīng)各自的自的PE線分別直接接地，如圖線分別直接接地，如圖9-13所示。所示。 圖圖9-12 TT系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖圖圖9-13 IT系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖p重復(fù)接地：重復(fù)接地：在在TN系統(tǒng)中，為了避免系統(tǒng)中，為了避免PE線或線或PEN線斷開時(shí)線斷開時(shí)系統(tǒng)失去保護(hù)作用，除在電源中性點(diǎn)必須采用工作接地外，系統(tǒng)失去保護(hù)作用，除在電源中性點(diǎn)必須采用工作接地外，PE線或線或PEN線還應(yīng)在下列地方重復(fù)接地：線還應(yīng)在下列地方重復(fù)接地： 在架空線路末端及

32、沿線每隔在架空線路末端及沿線每隔1 km處；處；在電纜和架空線路引入車間或其它大型建筑物處。在電纜和架空線路引入車間或其它大型建筑物處。 重復(fù)接地的作用可用重復(fù)接地的作用可用圖圖9-14說明。說明。 若沒有采取重復(fù)接地，當(dāng)發(fā)生若沒有采取重復(fù)接地，當(dāng)發(fā)生PE線或線或PEN線斷線，且在線斷線，且在斷線的后面又有設(shè)備發(fā)生一相碰殼時(shí)，接在斷線后面的所有斷線的后面又有設(shè)備發(fā)生一相碰殼時(shí)，接在斷線后面的所有設(shè)備外殼上都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對地電壓，這是很危險(xiǎn)設(shè)備外殼上都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對地電壓，這是很危險(xiǎn)的。采取重復(fù)接地后，發(fā)生同樣故障時(shí)，設(shè)備外殼的對地電的。采取重復(fù)接地后，發(fā)生同樣故障時(shí)，設(shè)備外殼的

33、對地電壓降低了，危險(xiǎn)程度也大大降低了。壓降低了，危險(xiǎn)程度也大大降低了。 因此應(yīng)盡量避免因此應(yīng)盡量避免PE線和線和PEN線的斷線事故，在線的斷線事故，在PE線和線和PEN線是一般不線是一般不允許裝設(shè)開關(guān)或熔斷器允許裝設(shè)開關(guān)或熔斷器。EERR2UUEERER 2UEU 若若 ，則，則 。實(shí)際上，由于。實(shí)際上，由于 ，所，所以以 ，對人還是有危險(xiǎn)的。，對人還是有危險(xiǎn)的。 圖圖9-14 重復(fù)接地的作用說明重復(fù)接地的作用說明a）無重復(fù)接地）無重復(fù)接地 b）有重復(fù)接地）有重復(fù)接地三、接地裝置的裝設(shè)三、接地裝置的裝設(shè)p自然接地體：自然接地體：凡是與大地有可靠接觸的金屬導(dǎo)體，如埋入凡是與大地有可靠接觸的金屬導(dǎo)

34、體，如埋入地下的金屬管道、建筑物的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋、行車的鋼軌、電地下的金屬管道、建筑物的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋、行車的鋼軌、電纜金屬外皮等都可作為自然接地體。纜金屬外皮等都可作為自然接地體。p人工接地體：人工接地體：采用鋼管、圓鋼、角鋼、扁鋼等鋼材制成。采用鋼管、圓鋼、角鋼、扁鋼等鋼材制成。 垂直埋設(shè)的接地體：用垂直埋設(shè)的接地體：用3850mm的鋼管或的鋼管或40 40 4mm50505mm的角鋼。的角鋼。水平埋設(shè)的接地體：用水平埋設(shè)的接地體：用16mm的圓管或的圓管或404mm的扁鋼。的扁鋼。接地線：用接地線：用204mm404mm的扁鋼。的扁鋼。說明：說明：接地裝置由多根接地體組成，這些接地體可成排布

35、置，也可接地裝置由多根接地體組成，這些接地體可成排布置，也可以環(huán)形布置。每根接地體長以環(huán)形布置。每根接地體長2.5m左右，接地體之間的距離約左右，接地體之間的距離約5m，將，將各接地體打入地中后，用圓鋼或扁鋼連成一體。各接地體打入地中后，用圓鋼或扁鋼連成一體。p接地網(wǎng)的布置：接地網(wǎng)的布置：應(yīng)使接地裝置附近的電位分布盡可能均勻，應(yīng)使接地裝置附近的電位分布盡可能均勻，以降低接觸電壓和跨步電壓，保證人身安全。以降低接觸電壓和跨步電壓，保證人身安全。 單根垂直接地體的接地電阻：單根垂直接地體的接地電阻： 四、接地電阻的計(jì)算四、接地電阻的計(jì)算u地電阻的最大允許值地電阻的最大允許值：見書中表見書中表9-3

36、。u自然接地體接地電阻的計(jì)算：可查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。自然接地體接地電阻的計(jì)算：可查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。u人工接地體接地電阻的計(jì)算人工接地體接地電阻的計(jì)算KRE)1(n根并聯(lián)垂直接地體的接地電阻：根并聯(lián)垂直接地體的接地電阻： nRREE)1(9 . 0若若RE為允許最大值，則垂直接地體的根數(shù)為允許最大值，則垂直接地體的根數(shù)n為為 ： EERRn)1(9 . 0K為各種接地體的簡為各種接地體的簡化計(jì)算系數(shù)；化計(jì)算系數(shù)；為土壤為土壤電阻率，分別查書中電阻率，分別查書中表表9-4和表和表9-5。當(dāng)有當(dāng)有n根垂直接地體并聯(lián)時(shí)，根垂直接地體并聯(lián)時(shí)，考慮屏蔽效應(yīng)影響，引入考慮屏蔽效應(yīng)影響，引入利用系數(shù)利用系數(shù)；考

37、慮水平接地考慮水平接地體的作用，垂直接地體可體的作用，垂直接地體可減少減少10%。 式中，式中，為接地體的利用系數(shù)，查書中表為接地體的利用系數(shù)，查書中表9-6和表和表9-7。五、降低土壤電阻率的措施五、降低土壤電阻率的措施采用外引式接地裝置：采用外引式接地裝置：將接地體引至附近的水井、泉眼、將接地體引至附近的水井、泉眼、水溝、河邊、水庫邊、大樹下等土壤電阻率較低的地方，水溝、河邊、水庫邊、大樹下等土壤電阻率較低的地方，或者敷設(shè)水下接地網(wǎng)，以降低接地電阻?；蛘叻笤O(shè)水下接地網(wǎng)，以降低接地電阻。深埋地極法：深埋地極法：如果地下較深處的土壤電阻率較低，可用深如果地下較深處的土壤電阻率較低，可用深埋式接

38、地體。埋式接地體。換土法：換土法：用電阻率較低的土壤（如粘土、黑土等）替換原用電阻率較低的土壤（如粘土、黑土等）替換原有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周圍有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周圍0.5m以內(nèi)和以內(nèi)和接地體的接地體的1/3處。處?；瘜W(xué)處理法：化學(xué)處理法：在接地體周圍加入低電阻率的減阻劑來增加在接地體周圍加入低電阻率的減阻劑來增加土壤的導(dǎo)電性，從而降低其接地電阻。土壤的導(dǎo)電性，從而降低其接地電阻。9.3 電氣安全電氣安全 一、電氣安全的有關(guān)概念一、電氣安全的有關(guān)概念n電流對人體的作用電流對人體的作用傷害程度與電流大小的關(guān)系：傷害程度與電流大小的關(guān)系：通過人體的電流愈大，人體通過

39、人體的電流愈大，人體的生理反應(yīng)愈明顯，傷害愈嚴(yán)重。的生理反應(yīng)愈明顯，傷害愈嚴(yán)重。感知電流：感知電流：指電流通過人體時(shí)可引起感覺的最小電流。感指電流通過人體時(shí)可引起感覺的最小電流。感知電流值與時(shí)間因素?zé)o關(guān)。知電流值與時(shí)間因素?zé)o關(guān)。擺脫電流：擺脫電流：指人在觸電后能夠自行擺脫帶電體的最大電流。指人在觸電后能夠自行擺脫帶電體的最大電流。擺脫電流值也與時(shí)間無關(guān)。擺脫電流值也與時(shí)間無關(guān)。室顫電流：室顫電流：指引起心室顫動(dòng)的最小電流。室顫電流與電流指引起心室顫動(dòng)的最小電流。室顫電流與電流持續(xù)時(shí)間關(guān)系密切。持續(xù)時(shí)間關(guān)系密切。 圖圖9-15是國際電工委員會(huì)（是國際電工委員會(huì)（IEC）提出的人體觸電時(shí)間）提出的

40、人體觸電時(shí)間和通過人體電流（和通過人體電流（50Hz）對人身肌體反應(yīng)的曲線。）對人身肌體反應(yīng)的曲線。 我國一般采用我國一般采用30mA（50Hz）作）作為安全電流值，但為安全電流值，但其觸電時(shí)間不得超其觸電時(shí)間不得超過過1s，因此這安全，因此這安全電流值也稱為電流值也稱為30mAs。圖圖9-15 人體觸電時(shí)間和通過人體電流對人身肌體反應(yīng)的曲線人體觸電時(shí)間和通過人體電流對人身肌體反應(yīng)的曲線傷害程度與電流持續(xù)時(shí)間的關(guān)系：傷害程度與電流持續(xù)時(shí)間的關(guān)系：通過人體電流的持續(xù)時(shí)通過人體電流的持續(xù)時(shí)間愈長，愈容易引起心室顫動(dòng)，危險(xiǎn)性就愈大。間愈長，愈容易引起心室顫動(dòng)，危險(xiǎn)性就愈大。傷害程度與電流通經(jīng)的關(guān)系：

41、傷害程度與電流通經(jīng)的關(guān)系： 電流通過心臟會(huì)引起心室顫動(dòng)，電流較大時(shí)會(huì)使心臟停電流通過心臟會(huì)引起心室顫動(dòng)，電流較大時(shí)會(huì)使心臟停止跳動(dòng)；止跳動(dòng)；電流通過中樞神經(jīng)，會(huì)引起中樞神經(jīng)嚴(yán)重失調(diào)而導(dǎo)致死電流通過中樞神經(jīng)，會(huì)引起中樞神經(jīng)嚴(yán)重失調(diào)而導(dǎo)致死亡；亡；電流通過頭部會(huì)使人昏迷，電流較大時(shí)會(huì)對腦組織產(chǎn)生電流通過頭部會(huì)使人昏迷，電流較大時(shí)會(huì)對腦組織產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p壞而導(dǎo)致死亡；嚴(yán)重?fù)p壞而導(dǎo)致死亡；電流通過脊髓會(huì)使人癱瘓等。電流通過脊髓會(huì)使人癱瘓等。傷害程度與電流種類的關(guān)系：傷害程度與電流種類的關(guān)系：直流電流、交流電流、高頻直流電流、交流電流、高頻電流、靜電電荷以及特殊波形電流對人體都有傷害作用，通電流、靜電電荷以

42、及特殊波形電流對人體都有傷害作用，通常以常以5060Hz的工頻電流對人體的危害最為嚴(yán)重。的工頻電流對人體的危害最為嚴(yán)重。 n人體電阻：人體電阻包括體內(nèi)電阻和皮膚電阻。體內(nèi)電阻人體電阻：人體電阻包括體內(nèi)電阻和皮膚電阻。體內(nèi)電阻約約500，與接觸電壓有關(guān)。皮膚電阻較大，集中在角質(zhì)層，與接觸電壓有關(guān)。皮膚電阻較大，集中在角質(zhì)層，正常時(shí)可達(dá)正常時(shí)可達(dá) 。 541010皮膚的潮濕、多汗、有損傷等會(huì)降低人體電阻；皮膚的潮濕、多汗、有損傷等會(huì)降低人體電阻；通過電流加大，通電時(shí)間加長，會(huì)增加發(fā)熱出汗，也會(huì)降通過電流加大，通電時(shí)間加長，會(huì)增加發(fā)熱出汗，也會(huì)降低人體電阻；低人體電阻；接觸電壓增高，會(huì)擊穿角質(zhì)層，也會(huì)降低人體電阻。接觸電壓增高，會(huì)擊穿角質(zhì)層，也