工学间接接触电击防护电气安全.pptx
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1、会计学1工学间接接触电击防护电气安全工学间接接触电击防护电气安全第三章第三章 间接接触电击防护间接接触电击防护 n n在正常情况下,直接防护措施能保证人身安全,但是当电气设备在正常情况下,直接防护措施能保证人身安全,但是当电气设备绝缘发生故障而损坏时,造成电气设备严重漏电,使不带电的外绝缘发生故障而损坏时,造成电气设备严重漏电,使不带电的外漏金属部件呈现危险电压,可能造成接触电。漏金属部件呈现危险电压,可能造成接触电。n n间接接触电击防护目的是为了防止电气设备发生故障情况下,发间接接触电击防护目的是为了防止电气设备发生故障情况下,发生人身触电事故,也是为了防止电气设备事故进一步扩大。目前生人
2、身触电事故,也是为了防止电气设备事故进一步扩大。目前主要采用保护接地、接零以及等电位联接等技术措施。主要采用保护接地、接零以及等电位联接等技术措施。第1页/共68页第一节第一节 接地相关概念接地相关概念1 1 技术术语:技术术语:技术术语:技术术语:接地与接地技术:接地与接地技术:接地与接地技术:接地与接地技术:在电力系统中,由于正常运行的需要和为了保障人身、设备的安在电力系统中,由于正常运行的需要和为了保障人身、设备的安全,将电力系统及其电气设备的某些部分与埋入大地的金属导体全,将电力系统及其电气设备的某些部分与埋入大地的金属导体相连接,即为相连接,即为接地接地。接地技术接地技术就是研究接地
3、原理、方法及其实施,如何避免减轻人身就是研究接地原理、方法及其实施,如何避免减轻人身伤亡事故,保证人身和设备安全而发展起来的一门科学技术。伤亡事故,保证人身和设备安全而发展起来的一门科学技术。第2页/共68页技术术语:技术术语:接地体、接地线与接地装置:接地体、接地线与接地装置:n n接地体:埋入地中并直接与大地接触的金属导体。分为自然接地体和人工接地体。n n接地线:电气设备与接地体连接的导线n n接地装置:接地线和接地体总称接地装置。第3页/共68页技术术语:技术术语:接地电流和接地短路电流接地电流和接地短路电流接地电流和接地短路电流接地电流和接地短路电流n n凡从接地点流入地下的电流即属
4、于凡从接地点流入地下的电流即属于接地电流接地电流。n n系统一相接地可能导致系统发生短路,这时的接地电流叫做系统一相接地可能导致系统发生短路,这时的接地电流叫做接地接地短路电流短路电流,如,如0.4kV 0.4kV 系统中的单相接地短路电流。在高压系统中,系统中的单相接地短路电流。在高压系统中,接地短路电流可能很大,接到电流接地短路电流可能很大,接到电流500A 500A 及以下的称及以下的称小接地短路电小接地短路电流系统流系统;接地短路电流大于;接地短路电流大于 500A 500A 的的称称大接地短系统大接地短系统。第4页/共68页技术术语:技术术语:流散电阻和接地电阻流散电阻和接地电阻n
5、n接地电流入地下后自接地体向四周流散这个自接地体向四周流散的电流叫做流散电流。流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电阻。n n接地电阻是接地体的流散电阻与接地线的电阻之和。接地线的电阻一般很小,可忽略不计,因此,在绝大多数情况下可以认为流散电阻就是接地电阻。第5页/共68页技术术语:技术术语:电气上的电气上的电气上的电气上的“地地地地”n n电电流流通通过过接接地地体体向向大大地地作作半半球球形形流流散散。因因为为半半球球面面积积与与半半径径的的平平方方成成正正比比,半半球球的的面面积积随随着着远远离离接接地地体体而而迅迅速速增增大大,因因此此,与与半半球球面面积积对对应应的的土土壤壤电电阻
6、阻随随着着远远离离接接地地体体而而迅迅速速减减小小,至至离离接接地地体体 20m 20m 处处,半半球球面面积积已已达达 25002500,土土壤壤电电阻阻己己可可小小到到忽忽略略不不计计。这这就就是是说说,可可以以认认为为在在离离开开接接地地体体 20m 20m 以以外外,电电流流不不再再产产生生电电压压降降了了。或或者者说说,至至远远离离接接地地体体 20m 20m 处处,电电压压几几乎乎降降低低为为零零。电电气气工工程程上上通通常常说说的的 “地地”就就是是这这里里的的地地,而而不不是是接接地地体体周周围围 20m 20m 以内的地。以内的地。第6页/共68页技术术语:技术术语:n n对
7、地电压,即带电体与大地之间的电位差,也是对地电压,即带电体与大地之间的电位差,也是指离接地体指离接地体 20m 20m 以外的大地而言的。简单地说,以外的大地而言的。简单地说,对地电压就是带电体与电位为零的大地之间的电对地电压就是带电体与电位为零的大地之间的电位差。显然,对地电压等于接地电流和接地电阻位差。显然,对地电压等于接地电流和接地电阻的乘积。的乘积。n n如果用曲线来表示接地体及其周围各点的对地电如果用曲线来表示接地体及其周围各点的对地电压,这种曲线就叫做对地电压曲线。压,这种曲线就叫做对地电压曲线。图图 3-1 3-1 所示所示的是单一接地体的对地电压曲线,显然,随着离的是单一接地体
8、的对地电压曲线,显然,随着离开接地体,曲线逐渐变平,即曲线的陡度逐渐减开接地体,曲线逐渐变平,即曲线的陡度逐渐减小。小。对地电压和对地电压曲线对地电压和对地电压曲线第7页/共68页2023/2/129图图3-1 对地电压曲线对地电压曲线第8页/共68页接触电动势和接触电压接触电动势和接触电压接触电动势和接触电压接触电动势和接触电压n n接触电动势接触电动势是指接地电流自接地体流散,在大地表面是指接地电流自接地体流散,在大地表面形成不同电位时,设备外壳与水平距离形成不同电位时,设备外壳与水平距离 0.8m 0.8m 处之间的处之间的电位差。电位差。n n接触电压接触电压是指加于人体某两点之间的电
9、压,如图是指加于人体某两点之间的电压,如图 3-1 3-1 所示。当设备漏电,电流所示。当设备漏电,电流IEIE自接地体流入地下时,漏电自接地体流入地下时,漏电设备对地电压为设备对地电压为UEUE,对地电压曲线呈双曲线形状。,对地电压曲线呈双曲线形状。a a 触触及漏电设备外壳,其接触电压即其手与脚之间的电位差。及漏电设备外壳,其接触电压即其手与脚之间的电位差。如果忽略人的双脚下面土壤的流散电阻,接触电压与接如果忽略人的双脚下面土壤的流散电阻,接触电压与接触电动势相等。图触电动势相等。图 3-1 3-1 中中,a,a的接触电压为的接触电压为 Uc Uc。如果不。如果不忽略脚下土壤的流散电阻,接
10、触电压将低于接触电动势。忽略脚下土壤的流散电阻,接触电压将低于接触电动势。第9页/共68页跨步电动势和跨步电压跨步电动势和跨步电压n n跨步电动势是指地面上水平距离为 0.8m(人的跨距)的两点之间的电位差。n n跨步电压是指人站在流过电流的地面上,加于人的两脚之间的电压,第10页/共68页2023/2/12122 2 接地分类接地分类接接 地地正常接正常接地地工作接工作接地地电网中性点电网中性点接地接地作为电流回作为电流回路路安全接安全接地地保护接地保护接地防雷接地防雷接地防静电接防静电接地地屏蔽接地屏蔽接地故障接故障接地地第11页/共68页n n工作接地工作接地:工作接地是指正常情况下有电
11、流流过,利用大地代替:工作接地是指正常情况下有电流流过,利用大地代替导线的接地,以及正常情况下没有或只有很小不平衡电流流过,导线的接地,以及正常情况下没有或只有很小不平衡电流流过,用以维持系统安全运行的接地。用以维持系统安全运行的接地。n n安全接地安全接地:是正常情况下没有电流流过的起防止事故作用的接地,:是正常情况下没有电流流过的起防止事故作用的接地,如防止触电的保护接地、防雷接地等。故障接地是指带电体与大如防止触电的保护接地、防雷接地等。故障接地是指带电体与大地之间的意外连接,如接地短路等。地之间的意外连接,如接地短路等。第12页/共68页n n保护接地:是一种技术上的安全措施,它是把故
12、障情况下可能呈现危险电压的金属部分同大地紧密连接起来。n n防雷接地:又叫过电压保护接地,是指为限制过电压危险影响而设的接地(如避雷针,避雷器)第13页/共68页第二节第二节第二节第二节 电网接地运行方式及其安全性评价电网接地运行方式及其安全性评价电网接地运行方式及其安全性评价电网接地运行方式及其安全性评价n n电网种类很多。按照电压可分为 1000 伏以上的高压电网和 1000 伏及 1000 伏以下的低压电网;按电流种类可分为交流电网和直流电网;按相数可分为三相电网和单相电网;按用途可分为动力电网、照明电网和专用电网等;按运行方式可分为直接接地电网、经阻抗接地电网和不接地电网等。第14页/
13、共68页高压电网运行方式:高压电网运行方式:高压电网运行方式:高压电网运行方式:n n中性点直接接地运行方式中性点直接接地运行方式n n中性点经阻抗接地运行方式中性点经阻抗接地运行方式n n中性点不接地运行方式中性点不接地运行方式低压电网运行方式:低压电网运行方式:低压电网运行方式:低压电网运行方式:n n中性点直接接地运行方式中性点直接接地运行方式n n中性点不接地运行方式中性点不接地运行方式 接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障防护能力是不相同的。本节将重点讨论这两种
14、低防护能力是不相同的。本节将重点讨论这两种低防护能力是不相同的。本节将重点讨论这两种低防护能力是不相同的。本节将重点讨论这两种低压电网的安全特征。压电网的安全特征。压电网的安全特征。压电网的安全特征。第15页/共68页1 1 1 1 接地电网接地电网接地电网接地电网(工作接地工作接地工作接地工作接地)n n我国最常用的低压接地电网是用电电压380/220 V(线电压 380V、相电压 220V),供电电压 0.4/0.23 kV(线电压 0.4 kV、相电 压 0.23 kV)的中性点直接接地的三相四线制电网。380V用于动力设备,220V用于照明设备和单相设备。第16页/共68页2023/2
15、/1218接地电网单相触电的危险性接地电网单相触电的危险性图3-2接地电网中的单相触电式中式中 U电网相电压电网相电压 Ro工作接地电阻工作接地电阻 Rd人脚下的土壤人脚下的土壤流散电阻流散电阻 Rs鞋的电阻鞋的电阻 Rr人体的电阻人体的电阻第17页/共68页2023/2/1219结论:结论:触电的危险性主要决定于Rs的大小。在接地电网中,单相触电的危险性是比较大的。第18页/共68页接地电网接地电网接地电网接地电网抑制过电压的能力抑制过电压的能力抑制过电压的能力抑制过电压的能力 n n过电压过电压是指一切对电气设备或电气线路绝缘有危害的电压升高。n n电网中出现过电压的原因很多,根据造成过电
16、压的原因,过电压分可为外部过过电外部过过电压压和内部过电压内部过电压。外部过电压外部过电压主要有雷击雷击过电压、雷电感应过电压、电磁感应过电过电压、雷电感应过电压、电磁感应过电压和静电感应过电压压和静电感应过电压等;内部过电压内部过电压主要有操作过电压、谐振过电压操作过电压、谐振过电压以及变压器高变压器高压侵入低压压侵入低压等。第19页/共68页2023/2/1221n n由于电网直接接地,各种过电压都将受到一由于电网直接接地,各种过电压都将受到一由于电网直接接地,各种过电压都将受到一由于电网直接接地,各种过电压都将受到一定的抑制。定的抑制。定的抑制。定的抑制。例:以变压器高压侵入低压为例例:
17、以变压器高压侵入低压为例例:以变压器高压侵入低压为例例:以变压器高压侵入低压为例来分析接地电网的安全性。来分析接地电网的安全性。来分析接地电网的安全性。来分析接地电网的安全性。n n设高压设高压 10 kV10 kV,低压低压 0.4 kV 0.4 kV,尽管高压相,尽管高压相线对地电压将近为线对地电压将近为 5800 V5800 V,但当高压侧意外,但当高压侧意外与低压侧发生短路时与低压侧发生短路时 ,由于,由于10 kV10 kV是不接地是不接地电网,单相接地电流电网,单相接地电流 Iad Iad 不超过不超过 202030 A30 A,如能控制,如能控制RN 4 RN 4,即可限制低压中
18、性点,即可限制低压中性点对地电压对地电压UN UN 不超过不超过8080120V120V。第20页/共68页图图3-3 接地电网高压侵入低接地电网高压侵入低压压第21页/共68页结论:结论:n n由于接地电阻小(一般RN 4),因此,接地电网可大大地抑制过电压,减轻了触电的危险性,同时由于控制了各导体间产生过大的电位差,也减轻了由放电火花所造成的火灾的危险性。但是,该故障还是会影响到电气设备的正常运行,应及时排除。第22页/共68页接地电网单相接地的危险性接地电网单相接地的危险性接地电网单相接地的危险性接地电网单相接地的危险性n n单单相接地是电网最常见的故障之一相接地是电网最常见的故障之一。
19、一相。一相故障接地故障接地不仅破不仅破坏坏了了电网的运行方式电网的运行方式,破破坏坏了了电气电气设备的设备的安全安全运行,甚至运行,甚至损坏损坏电电气气设备本身设备本身,还有还有可可能危及人身能危及人身安全。安全。第23页/共68页2023/2/1225图图3-4 接地电网单接地电网单相接地相接地第24页/共68页n n 故障接地电阻故障接地电阻 Rd Rd 一般不会低于一般不会低于 15 15,在工作,在工作接地电阻符合规定的条件下接地电阻符合规定的条件下(一般要求一般要求 RN RN 4)4),可以把中性线对地电压,可以把中性线对地电压Ud Ud 限制在限制在50V50V以以下;由于对地电
20、压被抑制住了,这种电网在单下;由于对地电压被抑制住了,这种电网在单相接地时触电的危险性虽然增加,但增加不大。相接地时触电的危险性虽然增加,但增加不大。n n由于故障接地电流可达数安乃至数十安,这种由于故障接地电流可达数安乃至数十安,这种故障容易被检测出来,故障点也比较容易确定。故障容易被检测出来,故障点也比较容易确定。第25页/共68页结论:结论:结论:结论:(1 1)只要保证工作接地只要保证工作接地 RN 4RN 4,中性点对地电压,中性点对地电压 Ud Ud 将被抑制,将被抑制,各相对地电压变化不大,触电的危险性增加不多;各相对地电压变化不大,触电的危险性增加不多;(2 2)由于故障接地电
21、流由于故障接地电流 Id Id 较大,单相接地故障易被检测出来,便较大,单相接地故障易被检测出来,便于采用常规保护器件,使故障状态时间缩短;于采用常规保护器件,使故障状态时间缩短;(3 3)虽然触电的危险性增加不大,但由于三相电压的不平衡,也将虽然触电的危险性增加不大,但由于三相电压的不平衡,也将危及到电气设备的正常运行,应及时排除故障。危及到电气设备的正常运行,应及时排除故障。第26页/共68页2 2 不接地电网不接地电网n n 除 10 kV 及 10 kV 以下的高压电网多采用不接地电网外,井下配电常采用低压不接地电网。第27页/共68页不接地电网不接地电网单相触电危险性单相触电危险性n
22、 n 如图如图3-5 3-5 所示,在不接地电网中,单相触电时流所示,在不接地电网中,单相触电时流过人体的电流只能通过电网各相对地绝缘阻抗成过人体的电流只能通过电网各相对地绝缘阻抗成回路,绝缘阻抗是各相与大地之间的等效应阻抗,回路,绝缘阻抗是各相与大地之间的等效应阻抗,可视为绝缘电阻与分布电容的并联。可视为绝缘电阻与分布电容的并联。图图3-5第28页/共68页2023/2/1230绝缘阻抗绝缘阻抗 Z Z 是绝缘电阻是绝缘电阻 R R 和分布电容和分布电容 C C 的并的并联阻抗联阻抗。第29页/共68页n n对于对地绝缘电阻较低,对地分布电容又很小的情况,由于绝缘阻抗中的容抗比电阻大得多,可
23、以不考虑电容。这时,求得人体电压和人体电流分别为第30页/共68页n n对于对地分布电容较大,对地绝缘电阻很高的的情况,由于绝缘对于对地分布电容较大,对地绝缘电阻很高的的情况,由于绝缘阻抗中的电阻比容抗大得多,可以不考虑电阻。这时,也可简化阻抗中的电阻比容抗大得多,可以不考虑电阻。这时,也可简化复数运算,求得人体电压和人体电流分别为复数运算,求得人体电压和人体电流分别为第31页/共68页2023/2/1233n n由上列各式不难知道由上列各式不难知道由上列各式不难知道由上列各式不难知道,在不接地电网中在不接地电网中在不接地电网中在不接地电网中,单单单单相触相触相触相触电电电电的危险的危险的危险
24、的危险性取决于电性取决于电性取决于电性取决于电网网网网电电电电压压压压、电网对电网对电网对电网对地地地地绝缘绝缘绝缘绝缘阻抗阻抗阻抗阻抗和和和和人体人体人体人体电阻电阻电阻电阻等三方面的因素。等三方面的因素。等三方面的因素。等三方面的因素。n n例题:设不接地电网各相对地电压均为例题:设不接地电网各相对地电压均为例题:设不接地电网各相对地电压均为例题:设不接地电网各相对地电压均为 220 V,220 V,220 V,220 V,各相对地绝缘电阻均可视为无限大,各相对地电各相对地绝缘电阻均可视为无限大,各相对地电各相对地绝缘电阻均可视为无限大,各相对地电各相对地绝缘电阻均可视为无限大,各相对地电
25、容均为容均为容均为容均为 0.55 F0.55 F0.55 F0.55 F,人体电阻为,人体电阻为,人体电阻为,人体电阻为 2000 2000 2000 2000,试判,试判,试判,试判断单相触电的危险性。断单相触电的危险性。断单相触电的危险性。断单相触电的危险性。第32页/共68页2023/2/1234在给定了人体电阻的情况下判断人体触电的危险在给定了人体电阻的情况下判断人体触电的危险在给定了人体电阻的情况下判断人体触电的危险在给定了人体电阻的情况下判断人体触电的危险性性性性,必须求出流过人体的电流必须求出流过人体的电流必须求出流过人体的电流必须求出流过人体的电流。将上述条件代入将上述条件代
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