防雷、接地和電氣安全

關(guān)于防雷、接地和電氣安全§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)9.1.1過(guò)電壓及雷電的有關(guān)概念1．雷電與過(guò)電壓防雷就是防御過(guò)電壓，過(guò)電壓是指電氣設(shè)備或線路上出現(xiàn)超過(guò)正常工作要求的電壓升高。在電力系統(tǒng)中，按照過(guò)電壓產(chǎn)生的原因不同，可分為內(nèi)部過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓兩大類。（1）內(nèi)部過(guò)電壓內(nèi)部過(guò)電壓（又稱操作過(guò)電壓），指供配電系統(tǒng)內(nèi)部由于開(kāi)關(guān)操作、參數(shù)不利組合、單相接地等原因，使電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)突然改變，從而在其過(guò)渡過(guò)程中引起的過(guò)電壓。內(nèi)部過(guò)電壓又可分為操作過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓。操作過(guò)電壓是由于系統(tǒng)內(nèi)部開(kāi)關(guān)操作導(dǎo)致的負(fù)荷驟變，或由于短路等原因出現(xiàn)斷續(xù)性電弧而引起的過(guò)電壓。諧振過(guò)電壓是由于系統(tǒng)中參數(shù)不利組合導(dǎo)致諧振而引起的過(guò)電壓。第2頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)（2）雷電過(guò)電壓雷電過(guò)電壓又稱大氣過(guò)電壓或外部過(guò)電壓，是指雷云放電現(xiàn)象在電力網(wǎng)中引起的過(guò)電壓。雷電過(guò)電壓一般分為直擊雷、間接雷擊和雷電侵入波三種類型。

1）直擊雷是遭受直擊雷擊時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓。經(jīng)驗(yàn)表明，直擊雷擊時(shí)雷電流可高達(dá)幾百千安，雷電電壓可達(dá)幾百萬(wàn)伏。遭受直擊雷擊時(shí)均難免災(zāi)難性結(jié)果。因此必須采取防御措施。

2）間接雷擊，又簡(jiǎn)稱感應(yīng)雷，是雷電對(duì)設(shè)備、線路或其它物體的靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)所引起的過(guò)電壓。圖9-1所示為架空線路上由于靜電感應(yīng)而積聚大量異性的束縛電荷，在雷云的電荷向其它地方放電后，線路上的束縛電荷被釋放形成自由電荷，向線路兩端運(yùn)行，形成很高的過(guò)電壓。經(jīng)驗(yàn)表明，高壓線路上感應(yīng)雷可高達(dá)幾十萬(wàn)伏，低壓線路上感應(yīng)雷也可達(dá)幾萬(wàn)伏，對(duì)供電系統(tǒng)的危害很大。第3頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)圖9-1架空線路上的感應(yīng)過(guò)電壓

雷云在線路上方時(shí)b)雷云對(duì)地或其他放電時(shí)c)雷云對(duì)架空線路放電時(shí)

第4頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)3）雷電侵入波是感應(yīng)雷的另一種表現(xiàn)，是由于直擊雷或感應(yīng)雷在電力線路的附近、地面或桿塔頂點(diǎn)，從而在導(dǎo)線上感應(yīng)產(chǎn)生的沖擊電壓波，它沿著導(dǎo)線以光速向兩側(cè)流動(dòng)，故又稱為過(guò)電壓行波。行波沿著電力線路侵入變配電所或其他建筑物，并在變壓器內(nèi)部引起行波反射，產(chǎn)生很高的過(guò)電壓。據(jù)統(tǒng)計(jì)，雷電侵入波造成的雷害事故，要占所有雷害事故的50%～70%。2．雷電形成及有關(guān)概念

（1）雷電形成雷電是帶有電荷的“雷云”之間、“雷云”對(duì)大地或物體之間產(chǎn)生急劇放電的一種自然現(xiàn)象。關(guān)于雷云普遍的看法是：在悶熱的天氣里，地面的水汽蒸發(fā)上升，在高空低溫影響下，水蒸汽凝成冰晶。冰晶受到上升氣流的沖擊而破碎分裂，氣流挾帶一部分帶正電的小冰晶上升，形成“正雷云”，而另一部分較大的帶負(fù)電的冰晶則下降，形成“負(fù)雷云”。由于高空氣流的流動(dòng)，正雷云和負(fù)雷云均在空中飄浮不定。據(jù)觀測(cè)，在地面上產(chǎn)生雷擊的雷云多為負(fù)雷云。第5頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)當(dāng)空中的雷云靠近大地時(shí)，雷云與大地之間形成一個(gè)很大的雷電場(chǎng)。由于靜電感應(yīng)作用，使地面出現(xiàn)與雷云的電荷極性相反的電荷。當(dāng)雷云與大地之間在某一方位的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到25～30kV/cm時(shí)，雷云就開(kāi)始向這一方位放電，形成一個(gè)導(dǎo)電的空氣通道，稱為雷電先導(dǎo)。

當(dāng)其下行到離地面100～300m時(shí)，就引起一個(gè)上行的迎雷先導(dǎo)。當(dāng)上下行先導(dǎo)相互接近時(shí)，正、負(fù)電荷強(qiáng)烈吸引、中和而產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電流，并伴有雷鳴電閃。這就是直擊雷的主放電階段，這階段的時(shí)間極短。主放電階段結(jié)束后，雷云中的剩余電荷會(huì)繼續(xù)沿主放電通道向大地放電，形成斷續(xù)的隆隆雷聲。

這就是直擊雷的余輝放電階段，時(shí)間一般為0.03～0.15s，電流較小，約為幾百安。雷電先導(dǎo)在主放電階段與地面上雷擊對(duì)象之間的最小空間距離，稱為閃擊距離。雷電的閃擊距離與雷電流的幅值和陡度有關(guān)。確定直擊雷防護(hù)范圍的“滾球半徑”大小，就與閃擊距離有關(guān)。第6頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)(2)雷電的有關(guān)概念1）雷電流幅值和陡度

雷電流是一個(gè)幅值很大、陡度很高的沖擊波電流，如圖9-2所示。成半余弦波形的雷電波可分為波頭和波尾兩部分，一般在主放電階段1～4μs內(nèi)即可達(dá)到雷電流幅值。雷電流從0上升到幅值的波形部分，稱為波頭；雷電流從下降到1/2的波形部分，稱為波尾。

圖9-2雷電流波形示意圖

第7頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)雷電流的陡度即雷電流波升高的速度，用表示。因雷電流開(kāi)始時(shí)數(shù)值很快地增加，陡度也很快達(dá)到極大值，當(dāng)雷電流陡度達(dá)到最大值時(shí)，陡度降為零。雷電流幅值大小的變化范圍很大，需要積累大量的資料。圖9-3給出了我國(guó)的雷電流幅值概率曲線。從圖9-3可知：≥20kA出現(xiàn)的概率是65%，≥120kA出現(xiàn)的概率只有7%。一般變配電所防雷設(shè)計(jì)中的耐雷水平是取雷電流最大幅值為=100kA。圖9-3雷電流幅值概率曲線

第8頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)2）年平均雷暴日數(shù)凡有雷電活動(dòng)的日子，包括見(jiàn)到閃電和聽(tīng)到雷聲，由當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)統(tǒng)計(jì)的，多年雷暴日的年平均值稱為年平均雷暴日數(shù)。年平均雷暴日數(shù)不超過(guò)15天的地區(qū)稱為少雷區(qū)，多于40天的地區(qū)稱為多雷區(qū)。3）年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)這是表征建筑物可能遭受雷擊的一個(gè)頻率參數(shù)。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB50057-1994《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，應(yīng)按下式計(jì)算：

(9-1)

式中，為建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)；為與建筑物接受雷擊次數(shù)相同的等效面積（km2），按GB50057-1994之附錄一規(guī)定的方法確定；為年平均雷暴日數(shù)；為校正系數(shù)，一般取1，位于曠野孤立的建筑物取2。第9頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)9.1.2防雷設(shè)計(jì)1．防雷裝置防雷裝置是接閃器、避雷器、引下線和接地裝置等的總和。如圖9-4和圖9-5所示為不同的防雷裝置的設(shè)置組合。要保護(hù)建筑物等不受雷擊損害，應(yīng)有防御直擊雷、感應(yīng)雷和雷電侵入波的不同措施和防雷設(shè)備。

直擊雷的防御主要須設(shè)法把直擊雷迅速流散到大地中去。一般采用避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)等避雷裝置。感應(yīng)雷的防御是對(duì)建筑物最有效的防護(hù)措施，其防御方法是把建筑物內(nèi)的所有金屬物，如設(shè)備外殼、管道、構(gòu)架等均進(jìn)行可靠接地，混凝土內(nèi)的鋼筋應(yīng)綁扎或焊成閉合回路。雷電侵入波的防御一般采用避雷器。避雷器裝設(shè)在輸電線路進(jìn)線處或10kV母線上，如有條件可采用30～50m的電纜段埋地引入，在架空線終端桿上也可裝設(shè)避雷器。避雷器的接地線應(yīng)與電纜金屬外殼相連后直接接地，并連入公共地網(wǎng)。第10頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)9-4避雷針結(jié)構(gòu)示意圖1-避雷針2-引下線3-接地裝置圖9-5避雷器裝置示意圖1-架空線路2-避雷器3-接地體4-電力變壓器第11頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)（1）接閃器接閃器是專門(mén)用來(lái)接受直擊雷的金屬物體。接閃的金屬桿稱為避雷針；接閃的金屬線稱為避雷線，或稱為架空地線；接閃的金屬帶、網(wǎng)稱為避雷帶、避雷網(wǎng)。1）避雷針避雷針一般采用鍍鋅圓鋼（針長(zhǎng)1m以下時(shí)，直徑不小于12mm；針長(zhǎng)1～2m時(shí)，直徑不小于16mm），或鍍鋅鋼管（針長(zhǎng)1m以下時(shí)，直徑不小于20mm，針長(zhǎng)1～2m時(shí)，直徑不小于25mm）制成。它通常安裝在電桿、構(gòu)架或建筑物上。它的下端通過(guò)引下線與接地裝置可靠連接，如圖9-4所示。

避雷針的功能實(shí)質(zhì)是引雷作用。它能對(duì)雷電場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)附加電場(chǎng)（該附加電場(chǎng)是由于雷云對(duì)避雷針產(chǎn)生靜電感應(yīng)引起的），使雷電場(chǎng)畸變，從而改變雷云放電的通道。雷云經(jīng)避雷針、引下線和接地裝置，泄放到大地中去，使被保護(hù)物免受直擊雷擊第12頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)2）避雷線避雷線一般用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼鉸線，架設(shè)在架空線或建筑物的上面，以保護(hù)架空線或建筑物免遭直擊雷擊。由于避雷線既是架空的又是接地的，也稱為架空地線。

3）避雷網(wǎng)和避雷帶避雷網(wǎng)和避雷帶主要用來(lái)保護(hù)高層建筑物免遭直擊雷擊和感應(yīng)雷擊。

避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用圓鋼和扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。圓鋼直徑不小于9mm，扁鋼截面不小于49mm2，其厚度不小于4mm。當(dāng)煙囪上采用避雷環(huán)時(shí)，其圓鋼直徑不小于12mm，扁鋼截面不小于100mm2，其厚度不小于4mm。避雷網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)尺寸要求應(yīng)符合表9-1的規(guī)定。

第13頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)表9-1按建筑物防雷類別確定滾球半徑和避雷網(wǎng)格尺寸建筑物防雷類別滾球半徑（）避雷網(wǎng)格尺寸（）（不大于）第一類防雷建筑物30≤5×5或6×4第二類防雷建筑物45≤10×10或12×8第三類防雷建筑物60≤20×20或24×16第14頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)（2）避雷器避雷器是用來(lái)防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣，如圖9-5所示。

避雷器主要有閥式避雷器、排氣式避雷器、角型避雷器和金屬氧化物避雷器等幾種。

2．避雷針的保護(hù)范圍（1）單支避雷針的保護(hù)范圍避雷針的保護(hù)范圍，一般采用IEC推薦的“滾球法”來(lái)確定。所謂“滾球法”就是選擇一個(gè)半徑為的“滾球半徑”球體，沿需要防護(hù)的部位滾動(dòng)，如果球體只接觸到避雷針（線）或避雷針與地面而不觸及需要保護(hù)的部位，則該部位就在避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)

第15頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)圖9-6按“滾球法”確定單支避雷針保護(hù)范圍

第16頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)單支避雷針的保護(hù)范圍可按以下方法計(jì)算：當(dāng)避雷針高度h≤hr時(shí)1）在距地面高度處做一條平行于地面的平行線。

2）以避雷針的頂尖為圓心，hr為半徑，做弧線交于平行線于A，B兩點(diǎn)。3）以A，B為圓心，hr為半徑，該弧線與地面相切，與針尖相交。此弧線與地面構(gòu)成的整個(gè)錐形空間就是避雷針的保護(hù)區(qū)域。

4）避雷針在距地面高度的平面上的保護(hù)半徑，按下式計(jì)算(9-2)

式中，hr為滾球半徑；hx為離地高度；h為避雷針高度；rx為離地高度為hx時(shí)所能保護(hù)的半徑。

5）避雷針在地面的保護(hù)半徑r0（相當(dāng)于上式中hx=0時(shí)）：(9-3)

第17頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)當(dāng)避雷針高度h>hr時(shí)，在避雷針上取高度hr的一點(diǎn)來(lái)代替避雷針的頂尖作為圓心，其余與避雷針高度h≤hr時(shí)的計(jì)算方法相同，讀者可自行分析。

9.1.3雷的防御直擊雷的防御

防御直擊雷的方法：（1）裝設(shè)獨(dú)立的避雷針；（2）在建筑物上裝設(shè)避雷針或避雷線；（3）在建筑物屋面鋪設(shè)避雷帶或避雷網(wǎng)。

所有防雷裝置都須有可靠的引下線與合格的接地裝置相焊連。除獨(dú)立的避雷針外，建筑物上的防雷引下線應(yīng)不少于兩根。這既是為了可靠，又是對(duì)雷電流進(jìn)行分流，防止引下線上產(chǎn)生過(guò)高的電位。如圖9-8所示為防直擊雷的接地裝置的安全距離。為避雷針與被保護(hù)物（如建筑物和配電裝置）之間在空氣中的間距，一般不小于5m；為在地下的接地裝置之間的距離，一般不小于2m。

第18頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)1.

感應(yīng)雷的防御防御感應(yīng)雷的方法如下：（1）在建筑物屋面沿周邊裝設(shè)避雷帶，每隔20米左右引出接地線一根，接地電阻的選擇可參見(jiàn)附錄表19-1。（2）建筑物內(nèi)所有金屬物如設(shè)備外殼、管道、構(gòu)架等均應(yīng)接地，混凝土內(nèi)的鋼筋應(yīng)綁扎或焊成閉合回路。（3）將突出屋面的金屬物接地；（4）對(duì)凈距離小于100mm的平行敷設(shè)的長(zhǎng)金屬管道，每隔20～30米用金屬線跨接，避免因感應(yīng)過(guò)電壓而產(chǎn)生火花。

第19頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)3.雷電侵入波的防御

架空線1）對(duì)6～10kV架空線，如有條件就采用30～50m的電纜段埋地引入，在架空線終端桿裝避雷器，避雷器的接地線應(yīng)與電纜金屬外殼相連后直接接地，并連入公共地網(wǎng)。2）對(duì)沒(méi)有電纜引入的6～10kV架空線，在終端桿處裝避雷器，在避雷器附近除了裝設(shè)集中接地線外，還應(yīng)連入公共地網(wǎng)。

3）對(duì)低壓進(jìn)出線，應(yīng)盡量用電纜線，至少應(yīng)有50m的電纜段經(jīng)埋地引入，在進(jìn)戶端將電纜金屬外殼架相連后直接接地，并連入公共地網(wǎng)。

(1)

變配電所1）在電源進(jìn)線處主變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器。要求避雷器與主變壓器盡量靠近安裝，相互間最大電氣距離不超過(guò)表9-2的規(guī)定，同時(shí)，避雷器的接地端與變壓器的低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼均應(yīng)可靠接地。

第20頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)2）3～10kV高壓配電裝置及車間變配電所的變壓器要求它在每路進(jìn)線終端和各段母線上都裝有避雷器。避雷器的接地端與電纜頭的外殼相連后須可靠接地。圖9-9為3～10kV高壓配電裝置避雷器的裝設(shè)。

表9-2閥式避雷器至3～10kV主變壓器的最大電氣距離雷雨季節(jié)經(jīng)常運(yùn)行的進(jìn)線路數(shù)123≥4避雷器至主變壓器的最大電氣距離（m）15232730第21頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)圖9-93～10kV高壓配電裝置避雷器的裝設(shè)第22頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)

3）在低壓側(cè)裝設(shè)避雷器在多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)及向一級(jí)防雷建筑供電的Yyn0和Dyn11聯(lián)結(jié)的配電變壓器，應(yīng)裝設(shè)一組低壓避雷器。

高壓電動(dòng)機(jī)的防雷高壓電動(dòng)機(jī)的防雷不能采用普通型的FS、FD系列避雷器，而要采用專用的保護(hù)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的FCD系列磁吹式閥型避雷器，或用串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器。9.1.4建筑物防雷類別及其防雷措施

1)建筑物防雷類別

按防雷要求，建筑物根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，分為三類（據(jù)GB50057-1994規(guī)定）第23頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)（1）第一類防雷建筑物

1）凡制造、使用、貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑物，因電火花而引起爆炸會(huì)造成巨大破壞和人身傷亡者。2）具有0區(qū)或10區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物。（參見(jiàn)表9-3）3）具有1區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，因電火花而引起爆炸會(huì)造成巨大破壞和人身傷亡者。

（2）第二類防雷建筑物1）制造、使用、貯存爆炸物資的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。2）具有1區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。3）具有2區(qū)或11區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物。第24頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)4）預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.06次/a的部、省級(jí)辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物；預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。（注：次/a中的a為年的符號(hào)，下同）5）工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險(xiǎn)的露天鋼質(zhì)封閉氣罐。6）國(guó)家級(jí)重要建筑物（略）。

（3）第三類防雷建筑物1）根據(jù)雷擊后對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響及產(chǎn)生的后果，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀蟆⒌匦?、地質(zhì)及周圍環(huán)境等因素，確定需要防雷的21區(qū)、22區(qū)、23區(qū)火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境。2）預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a的一般工業(yè)建筑物。3）預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.012次/a且小于或等于0.06次/a的部、省級(jí)辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物；預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.06次/a且小于或等于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。第25頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)4)在平均雷暴日大于15d/a的地區(qū)，高度為15m及以上的煙囪、水塔等孤立高聳建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地區(qū)，高度為20m及以上的煙囪、水塔等孤立高聳建筑物。5）省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物及省級(jí)檔案館。

2.各類防雷建筑物的防雷措施

（1）第一類防雷建筑物的防雷措施

1）防直擊雷

2)防雷電感應(yīng)

3)防雷電波侵入

第26頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)9.1.5信息系統(tǒng)的防雷措施

1．有信息系統(tǒng)的建筑物的防雷2．電涌保護(hù)器（SPD）的原理、分類、選用原則

(1)電涌保護(hù)器（SPD）的原理

(2)電涌保護(hù)器（SPD）的分類

(3)電涌保護(hù)器SPD的選用原則

3．信息系統(tǒng)等電位聯(lián)結(jié)

第27頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.1過(guò)電壓、防雷及其設(shè)計(jì)圖9-10信息系統(tǒng)等電位聯(lián)結(jié)的基本方法

第28頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.2電氣裝置接地9.2.1接地有關(guān)概念

1.接地和接地裝置的概念

9-12接地電流、對(duì)地電壓及接地電位分布曲線

2.接地電流和對(duì)地電壓

第29頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.2電氣裝置接地3．接觸電壓和跨步電壓

圖9-13接觸電壓和跨步電壓

第30頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.2電氣裝置接地4．接地的類型

接地可分為下列幾類：（1）按裝置屬性分，有自然接地和人工接地；（2）按電流性質(zhì)分，有交流電路系統(tǒng)接地和直流電路系統(tǒng)接地；（3）按電壓分：（4）按作用分：（5）按裝置方式分：

9.2.2電氣裝置的接地和接地電阻

1.電氣裝置的接地

2．接地電阻及要求

接地電阻是接地體的流散電阻與接地線和接地體電阻的總和。由于接地線和接地體的電阻相對(duì)很小，可忽略不計(jì)，因此接地電阻主要就是接地體的流散電阻。第31頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.2電氣裝置接地9.2.3接地裝置的裝設(shè)

1．自然接地體的利用在設(shè)計(jì)和裝設(shè)接地裝置時(shí)，首先應(yīng)考慮自然接地體的利用，以節(jié)約投資，節(jié)約鋼材。

圖9-16人工接地體的結(jié)構(gòu)第32頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.2電氣裝置接地圖9-17加裝均壓帶的接地網(wǎng)

3．防雷裝置接地的要求

避雷針宜裝設(shè)獨(dú)立的接地裝置，防雷的接地裝置及避雷針引下線的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)符合GB50057-1994《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。

第33頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.2電氣裝置接地9.2.4接地裝置的計(jì)算

1.人工接地體工頻電阻的計(jì)算

(9-4)

(9-5)

(9-6)

(9-7)

(9-8)

第34頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.2電氣裝置接地2.自然接地體工頻電阻的計(jì)算

3.沖擊接地電阻的計(jì)算

4.接地線的最小截面計(jì)算

5.接地裝置的計(jì)算

6．人工接地體的常用材料及實(shí)施如下

（1）垂直接地體采用Φ50mm的鋼管或50×50×5的角鋼，長(zhǎng)度=2.5～3m較合適，排列間距一般不宜小于5m，棒頂距地面以0.7～0.9m為合適。

（2）水平接地體采用40×4mm的扁鋼，或Φ12～Φ16的圓鋼；埋設(shè)深度以0.9～1.0m為合適；連接時(shí)要用搭接，搭接長(zhǎng)度要為扁鋼寬度二倍或圓鋼直徑的4倍，所有扁鋼與扁鋼的連接或扁鋼與圓鋼的連接，均要采用電焊或氣焊可靠連接。

第35頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.2電氣裝置接地（3）接地裝置至少要有兩處以上引至地面或室內(nèi)，穿墻處對(duì)引接接地線要穿鋼管加以保護(hù)。室內(nèi)接地干線采用25×4mm的扁鋼，或用Φ6～Φ12的圓鋼。

9.2.5低壓配電系統(tǒng)的等電位聯(lián)結(jié)

等電位聯(lián)結(jié)，是指使電氣裝置各外露可導(dǎo)電部分及裝置外的導(dǎo)電部分的電位作實(shí)質(zhì)上相等的電氣聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)的作用是降低接觸電壓，保障人身安全。圖9-18所示為一個(gè)總等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)的示意圖。第36頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.2電氣裝置接地圖9-18總等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位的聯(lián)結(jié)

第37頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.3靜電及其防護(hù)靜電現(xiàn)象是一種常見(jiàn)的帶電現(xiàn)象。它有其可利用的一面：如靜電復(fù)印等；但也有其有害的一面：如靜電放電，在粉塵和可燃?xì)怏w多的地方，甚至可能引起爆炸等。因此，對(duì)其有害的一面應(yīng)盡量避免。9.3.1靜電的產(chǎn)生及其危害

1.靜電的概念及其產(chǎn)生2.靜電的特點(diǎn)及其危害

如上所述，靜電現(xiàn)象有其有用的一面：如靜電復(fù)印、靜電噴涂和靜電除塵等。靜電現(xiàn)象也有它有害的一面：當(dāng)帶電物體間的電位差達(dá)到一定程度后，便可產(chǎn)生靜電放電，對(duì)人體產(chǎn)生電擊。第38頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天9.3.2靜電放電形式及干擾的傳遞

1．靜電放電形式

圖9-20人體帶電的等效電路

§9.3靜電及其防護(hù)第39頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天2．靜電放電干擾的傳遞靜電放電干擾傳遞有多種途徑，大致可分為以下幾種：1)設(shè)備信號(hào)線與地線上的直接放電2)在設(shè)備金屬外殼上的放電在電子設(shè)備金屬外殼上放電是最常見(jiàn)的靜電放電，放電電流流過(guò)金屬外殼，產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，通過(guò)分布阻抗耦合到殼內(nèi)的電源線、信號(hào)線等內(nèi)部走線，引起誤動(dòng)作。該電流通過(guò)電感耦合，電容耦合，輻射電磁場(chǎng)以及放電電流在導(dǎo)線上引起的電位差和相位差。9.3.3防靜電方法

1．抑制靜電放電

2．抑制靜電感應(yīng)

3．抑制電磁感應(yīng)

4．抑制傳導(dǎo)耦合§9.3靜電及其防護(hù)第40頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天9.3.4國(guó)家對(duì)靜電防護(hù)的要求

為了考核靜電放電對(duì)設(shè)備的影響。從1994年開(kāi)始，國(guó)際上先后制定了IEC901標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制裝置的電磁兼容性》，包括IEC901-1《總論》，IEC901-2《靜電放電要求》，IEC901-3《射頻電磁場(chǎng)的抗擾度》，IEC901-4《電快速瞬變脈沖群的要求》，IEC901-5《浪涌抗擾度的要求》，IEC901-6《高于9kHz的由射頻電磁場(chǎng)感應(yīng)所引起的射頻傳導(dǎo)干擾的抗擾度》。我國(guó)對(duì)IEC901標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)重視，已于1993年起等效執(zhí)行。對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)是GB/T13926-1992《工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制裝置的電磁兼容性》，收入IEC901-1～4共四個(gè)正式出版的分標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。§9.3靜電及其防護(hù)第41頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救9.4.1電流對(duì)人體作用

1.電流對(duì)人體作用電流通過(guò)人體時(shí)，人體內(nèi)部組織將產(chǎn)生復(fù)雜的作用。人體觸電可分為兩大類：一是雷擊或高壓觸電，較大的電流數(shù)量級(jí)通過(guò)人體所產(chǎn)生的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，將使人的機(jī)體受到嚴(yán)重的電灼傷、組織炭化壞死以及其它難以恢復(fù)的永久性傷害。另一種是低壓觸電，在幾十至幾百毫安的電流作用下，使人的機(jī)體產(chǎn)生病理、生理性反應(yīng)，輕者出現(xiàn)針刺痛感，或痙攣、血壓升高、心律不齊以致昏迷等暫時(shí)性功能失常，重的可引起呼吸停止、心跳驟停、心室纖維顫動(dòng)等危及生命的傷害。第42頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救圖9-21IEC提出的人體觸電時(shí)間和通過(guò)人體電流（50Hz）對(duì)人身機(jī)體反應(yīng)的曲線第43頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救2.安全電流及有關(guān)因素安全電流就是人體觸電后最大的擺脫電流。各國(guó)規(guī)定不完全一致。我國(guó)依1974年IEC提出的479號(hào)報(bào)告，規(guī)定安全電流為30mA·s（50Hz）。9.4.2安全電壓和人體電阻

安全電壓就是不致使人直接死亡或致殘的電壓

第44頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救表9-10安全電壓安全電壓（交流有效值）/V選用舉例額定值空載上限值4250在有觸電危險(xiǎn)的場(chǎng)所使用的手持式電動(dòng)工具等3643在礦井、多導(dǎo)電粉塵等場(chǎng)所使用的行燈等2429可供某些具有人體可能偶然觸及的帶電體設(shè)備選用121569第45頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救9.4.3電氣安全的一般措施

1.電氣安全的一般措施在供配電系統(tǒng)中，必須特別注意安全用電。這是因?yàn)?，如果使用不?dāng)，可能會(huì)造成嚴(yán)重后果，如人身觸電事故、火災(zāi)、爆炸等，給國(guó)家、社會(huì)和個(gè)人帶來(lái)極大的損失。保證電氣安全的一般措施有：（1）加強(qiáng)電氣安全教育（2）嚴(yán)格執(zhí)行安全工作規(guī)程電氣安全用具分為基本電氣安全用具和輔助電氣安全用具兩類。1）基本電氣安全用具2)

輔助電氣安全用具第46頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救

1.觸電的急救處理觸電者的現(xiàn)場(chǎng)急救是搶救過(guò)程中關(guān)鍵的一步。如能及時(shí)、正確的搶救，則因觸電而呈假死的人有可能獲救。反之，則可能帶來(lái)不可彌補(bǔ)的損失。因此，《電業(yè)安全工作規(guī)程》將“特別要學(xué)會(huì)觸電急救”規(guī)定為電氣工作人員必須具備的條件之一。1）脫離電源

2）如果觸電者接觸低壓帶電設(shè)備，救護(hù)人員應(yīng)設(shè)法迅速切斷電源，如拉開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，或使用絕緣工具、干燥的木棒等不導(dǎo)電的物體解脫觸電者；也可抓緊觸電者的衣服將其拖開(kāi)。為使觸電者與導(dǎo)體解脫，最好用一只手進(jìn)行搶救。

3）如果觸電者接觸高壓帶電設(shè)備，救護(hù)人員應(yīng)設(shè)法迅速切斷電源，或用適合該絕緣等級(jí)的絕緣工具解脫觸電者。救護(hù)人員在搶救過(guò)程中，要注意保持自身與帶電部分的安全距離。第47頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救

4）如果觸電者處于高處，解脫電源后，可能會(huì)從高處墜落，要采處相應(yīng)的措施。以防觸電者摔傷。

5）在切斷電源后，應(yīng)考慮事故照明、應(yīng)急燈照明等，以便繼續(xù)進(jìn)行急救。

(2）急救處理當(dāng)觸電者脫離電源后，應(yīng)根據(jù)具體情況，迅速救治，同時(shí)趕快通知醫(yī)生。

1）如觸電者神志尚清，則應(yīng)使之平躺，嚴(yán)密觀察，暫時(shí)不要站立或走動(dòng)。2）如觸電者神志不清，則應(yīng)使之仰面平躺，確保氣道通暢。并用5s時(shí)間，呼叫傷員或輕拍其肩部，嚴(yán)禁搖動(dòng)頭部。3）如觸電者神志失去知覺(jué)，停止呼吸，但心臟微有跳動(dòng)時(shí)，應(yīng)在通暢氣道后，立即施行口對(duì)口的人工呼吸。第48頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救4）如觸電者傷害相當(dāng)嚴(yán)重，心跳和呼吸已停止，完全失去知覺(jué)，則在通暢氣道后，立即施行口對(duì)口的人工呼吸和胸外按壓心臟的人工循環(huán)。先按胸外4～9次，再口對(duì)口的吹氣2～3次；再按壓心臟4～9次，再口對(duì)口的吹氣2～3次。對(duì)人工呼吸要有耐心，不能急。不應(yīng)放棄現(xiàn)場(chǎng)搶救。只有醫(yī)生有權(quán)做出死亡診斷。(3)人工呼吸法人工呼吸法有仰臥壓胸法、俯臥壓背法和口對(duì)口吹氣法等。最簡(jiǎn)便的是口對(duì)口吹氣法。其步驟如下：

1）迅速解開(kāi)觸電者的衣服、褲子，松開(kāi)上身的緊身衣等，使其胸部能自由擴(kuò)張，不致妨礙呼吸；

第49頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救2）使觸電者仰臥，不墊枕頭，頭先側(cè)向一邊，清除其口腔內(nèi)的血塊、假牙及其它異物，將舌頭拉出，使氣道通暢，如觸電者牙關(guān)緊閉可用小木片、金屬片等小心地從口角伸入牙縫撬開(kāi)牙齒，清除口腔內(nèi)異物。然后將其頭扳正，使之盡量后仰，鼻孔朝天，使氣道通暢；3）救護(hù)人位于觸電者頭部的左側(cè)或右側(cè)，用一只手捏緊鼻孔，不使漏氣，用另一只手將下頜拉向前下方，使嘴巴張開(kāi)，嘴上可蓋一層紗布，準(zhǔn)備接受吹氣；

4）救護(hù)人作深呼吸后，緊貼觸電者嘴巴，向他大口吹氣，如圖9-22所示，如果掰不開(kāi)嘴巴，也可捏緊嘴巴，緊貼鼻孔吹氣，吹氣時(shí)要使胸部膨脹；圖9-22口對(duì)口吹氣法a)貼緊吹氣b)放松換氣

第50頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救5）救護(hù)人吹氣完畢后換氣時(shí)，應(yīng)立即離開(kāi)觸電者的嘴巴，并放松緊捏的鼻，讓其自由排氣。按上述要求對(duì)觸電者反復(fù)地吹氣、換氣，每分鐘約12次。對(duì)幼小兒童施行此法時(shí)，鼻子不必捏緊，可任其自由漏氣。（4）胸外按壓心臟的人工循環(huán)法按壓心臟的人工循環(huán)法有胸外按壓和開(kāi)胸直接擠壓心臟兩種方法。后者由醫(yī)生進(jìn)行，這里介紹胸外按壓心臟的人工循環(huán)法的操作步驟：1）同上述人工呼吸的要求一樣，迅速解開(kāi)觸電者的衣服、褲子，松開(kāi)上身的緊身衣等，使其胸部能自由擴(kuò)張，使氣道通暢；2）觸電者仰臥，不墊枕頭，頭先側(cè)向一邊，清除其口腔內(nèi)的血塊、假牙及其它異物，將舌頭拉出，使氣道通暢，后背著地處的地面必須平整；第51頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救3）救護(hù)人位于觸電者一側(cè)，最好是跨腰跪在觸電者的腰部，兩手相疊，手掌根部放在心窩稍高一點(diǎn)的地方，如圖9-23所示；4）救護(hù)人找到觸電者正確的壓點(diǎn)后，自上而下、垂直均衡地用力向下按壓，壓出心臟里的的血液，對(duì)兒童用力應(yīng)小一點(diǎn)；5）按壓后，掌根迅速放開(kāi)，使觸電者胸部自動(dòng)復(fù)原，心臟擴(kuò)張，血液又回到心臟里來(lái)，如圖9-24所示。圖9-23胸外按壓心臟的正確壓點(diǎn)

圖9-24人工胸外按壓心臟法a)向下按壓b)放松回流第52頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天§9.4電氣安全與觸電急救事實(shí)說(shuō)明，只要正確地堅(jiān)持施行人工救治，觸電假死的人被搶救成活的可能性是非常大的。按上述要求對(duì)觸電者的心臟進(jìn)行反復(fù)地按壓和放松，每分鐘約60次；按壓時(shí)定位要準(zhǔn)，用力要適當(dāng)。在進(jìn)行人工呼吸時(shí)，救護(hù)人應(yīng)密切關(guān)注觸電者的反應(yīng)。只要發(fā)現(xiàn)觸電者有蘇醒跡象，應(yīng)中止操作規(guī)程幾秒鐘，讓觸電者自行呼吸和心跳。第53頁(yè),共58頁(yè)，2024年2月25日，星期天小結(jié)

1．過(guò)電壓是指電氣設(shè)備或線路上出現(xiàn)超過(guò)正常工作要求的電壓升高，分為內(nèi)部過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓兩大類。內(nèi)部過(guò)電壓指供配電系統(tǒng)內(nèi)部由于開(kāi)關(guān)操作、參數(shù)不利組合、單相接地等原因，使電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)突然改變，從而在其過(guò)渡過(guò)程中引起的過(guò)電壓。雷電過(guò)電壓是指雷云放電現(xiàn)象在電力網(wǎng)中引起的過(guò)電壓，雷電過(guò)電壓一般分為直擊雷、間接雷擊和雷電侵入波三種類型。遭受直擊雷擊時(shí)時(shí)雷電流可高達(dá)幾百千安，難免災(zāi)難性結(jié)果，因此必須采取防御措施；高壓線路上感應(yīng)雷可高達(dá)幾十萬(wàn)伏，低壓線路上感應(yīng)雷也可達(dá)幾萬(wàn)伏，對(duì)供電系統(tǒng)的危害也很大；雷電侵入波造成的雷害事