ch08防雷接地和电气安全.ppt

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1、,第9章 防雷、接地和电气安全,9.1 过电压、防雷及其设计,9.2 电气装置接地,9.3 静电及其防护,9.4 电气安全与触电急救,小结,9.1 过电压、防雷及其设计,9.1.1 过电压及雷电的有关概念 1雷电与过电压 防雷就是防御过电压，过电压是指电气设备或线路上出现超过正常工作要求的电压升高。,雷电过电压又称大气过电压或外部过电压，是指电力系统的设备或建（构）筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电过电压一般分为直击雷、间接雷击和雷电侵入波三种类型。,9.1 过电压、防雷及其设计,1） 直击雷 是指雷电直接击中电气设备、线路或建构筑物，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体放

2、电入地。 经验表明，直击雷击时雷电流可高达几百千安，雷电电压可达几百万伏。遭受直击雷击时均难免灾难性结果。因此必须采取防御措施。 2） 间接雷击 又简称感应雷，是雷电对设备、线路或其它物体产生静电感应或电磁感应所引起的过电压。 3）雷电侵入波 由于架空线路或金属管道对雷电有传导作用，当架空线路或金属管道遭受直击雷或感应雷时，雷电波就会沿着这些管线以光速向两侧流动，从而侵入变配电所或其他建筑物内，产生很高的过电压。据统计，雷电侵入波造成的雷害事故，要占所有雷害事故的50%70%。,9.1 过电压、防雷及其设计,2 雷电形成及有关概念,雷电是带有电荷的“雷云”之间、“雷云”对大地或物体之间产生急剧

3、放电的一种自然现象。据观测，在地面上产生雷击的雷云多为负雷云。 1）直击雷的形成,9.1 过电压、防雷及其设计,2）感应雷的形成,感应雷侵入建筑物,雷云在线路上方时 b) 雷对地或其他放电时 开口金属环上的雷电感应过电压,9.1 过电压、防雷及其设计,9-4避雷针结构示意图 1- 避雷针 2- 引下线 3- 接地装置,图 9-5避雷器装置示意图 1- 架空线路 2-避雷器 3-接地体4- 电力变压器,9.1.2 防雷设计,1 防雷装置 防雷装置是接闪器、避雷器、引下线和接地装置等的总和。如图所示为不同的防雷装置的设置组合。,9.1 过电压、防雷及其设计,（1） 接闪器 是专门用来接受直击雷的金

4、属物体。接闪的金属杆称为避雷针；接闪的金属线称为避雷线，或称为架空地线；接闪的金属带、网称为避雷带、避雷网。,1）避雷针 避雷针常用在屋面较小建筑物、构筑物上，有些室外低矮的大型设备附近，一般在地面上设置独立的避雷针。避雷针一般采用镀锌圆钢（针长1m以下时，直径不小于12mm；针长12m时，直径不小于16mm），或镀锌钢管（针长1m以下时，直径不小于20mm，针长12m时，直径不小于25mm）制成。它通常安装在电杆、构架或建筑物上。它的下端通过引下线与接地装置可靠连接，如图所示。,9.1 过电压、防雷及其设计,2）避雷线 避雷线一般用截面不小于50mm2的镀锌钢铰线或铜绞线，架设在架空线上面，

5、以保护架空线免遭直接雷击。由于避雷线既是架空的又是接地的，也称为架空地线。,9.1 过电压、防雷及其设计,3）避雷网和避雷带 避雷带（网）常设置在屋面较大的建筑物上，沿建筑物易受雷击的部位（如屋脊、屋角等）装设成闭合的环形（网格形状）导体，用来保护建筑物免遭直击雷击和感应雷击。每栋建筑至少要有2根引下线与接地装置可靠地连接。 避雷网和避雷带宜采用圆钢和扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径不小于8mm，扁钢截面不小于50mm2，其厚度不小于4mm。避雷网的网络尺寸要求应符合下表的规定。,9.1 过电压、防雷及其设计,表9-1按建筑物防雷类别确定滚球半径和避雷网格尺寸,9.1 过电压、防雷及其设计,（2）

6、引下线 是将接闪器接到的雷电流可靠引入接地体泄放电流的通道。引下线的材料多采用镀锌扁钢或圆钢，优先采用圆钢，其尺寸要求与避雷带（网）相同。图为利用柱筋作为引下线时，并在柱筋上设置接地电阻测试点。,高层建筑的外墙有 大量的金属门窗等金属 导体，易遭受雷击，称 为侧雷击。 为防止侧雷击，将 建筑物外墙圈梁内敷设 钢筋与引下线连接成环 形导体，称均压环。 外墙的金属导体与 附近的均压环连接，可 以有效防止侧雷击。,9.1 过电压、防雷及其设计,9.1 过电压、防雷及其设计,（3） 避雷器 避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘，如图所示。,避雷器

7、主要有阀式避雷器、排气式避雷器、角型避雷器和金属氧化物避雷器等几种。,9.1 过电压、防雷及其设计,9.1.3 雷的防御 1、直击雷的防御,防御直击雷的方法： （1）装设独立的避雷针； （2）在建筑物上装设避雷针； （3）在架空线路上架设避雷线； （4）在建筑物屋面铺设避雷带或避雷网。,所有防雷装置都须有可靠的引下线与合格的接地装置相焊连。除独立的避雷针外，建筑物上的防雷引下线应不少于两根。 为保证安全，防直击雷的独立避雷针的接地装置与被保护物（如建筑物和配电装置）及其接地装置之间应有一定的安全距离。 1）独立避雷针及其引下线与被保护物在空气中的水平间距s0，一般不小于5m； 2）独立避雷针的

8、接地装置与被保护物主接地网在地下的水平距离SE，一般不小于3m。,9.1 过电压、防雷及其设计,2、感应雷的防御 防御感应雷的方法如下： （1） 在建筑物屋面沿周边装设避雷带，每隔20米左右引出接地线一根。 （2） 建筑物内所有金属物如设备外壳、管道、构架等均应接地，混凝土内的钢筋应绑扎或焊成闭合回路。 （3） 将突出屋面的金属物接地； （4） 对净距离小于100mm的平行敷设的长金属管道，每隔2030米用金属线跨接，避免因感应过电压而产生火花。,9.2 电气装置接地,9.2.1 接地有关概念,1.接地和接地装置的概念 “地”：指电位为零的地方 接地：就是指电气设备的某部分与零电位的大地之间做

9、良好的电气连接。,2、接地电流与对地电压 1）接地电流：电气设备发生故障时，电流通过接地体向大地做半球形散开，此现象称为散流现象，电流IE称为接地电流。 2）散流电阻：接地体与零电位的“大地”之间的电阻称为接地体的散流电阻。接地电流流经散流电阻时，会产生一个电压，该电压也就是电气设备的接地部分（如接地外壳或接地体）与零电位的“大地”之间的电位差，称之为接地部分的“对地电压”。 3）离接地体越远，呈半球形的散流表面积越大，散流电阻也就越小。试验证明：离接地体20 m处，散流电阻趋近于零。故发生接地故障时，距接地点半径20m以外的范围对人是安全的。 4）根据“对地电压”的概念，可知：因离接地体越远

10、，散流电阻越小（散流半径越大），则对“地”电压就会越小，即大地的电位就越低。而离接地体20 m处的大地电位趋近于零。通常，将电位为零的点称为电气上的“地”。,9.2 电气装置接地,接地电流、对地电压及接地电位分布曲线,9.2 电气装置接地,3接触电压和跨步电压 1）接触电压：电气设备发生接地故障时，人站在地面上，手触及设备带电外壳的某一点，此时手到脚所站的地面上的那一点之间所呈现的电位差称为接触电压Utou。 2）跨步电压：在接地故障点周围行走，两脚之间的电位差称为跨步电压Ustep。,接触电压和跨步电压,9.2 电气装置接地,9.2.2 接地装置的装设,1自然接地体的利用,在设计和装设接地装

11、置时，首先应考虑自然接地体的利用，以节约 投资，节约钢材。 自然接地体包括： 1）与大地有可靠接触的金属结构、钢筋混凝土基础及其它类似构筑物； 2）埋设在地下的金属管道，但不包括可燃和有爆炸物质的管道； 3）直接埋地的不少于两根的电缆金属外皮。 利用自然接地体，一定要保证良好的电气连接，在建筑物结构的结合处，除已焊接者，凡用螺栓连接或其他连接时，都必须采用跨接焊接。,2、人工接地体的装设 人工接地体有垂直埋设的和水平埋设的基本结构型式。最常用的 垂直接地体为直径50mm、长2.5m的钢管。为了减少外界温度变化对 流散电阻的影响，埋人地下的接地体，其顶面埋设深度不宜小于0.6m。,9.2 电气装

12、置接地,3、接地网的布置 1）接地网的布置应避免屏蔽效应。当多根接地体互相接近时，入地电流的流散将相互排挤，从而影响入地电流的流散作用，此种现象称为“屏蔽效应”。屏蔽效应使得接地装置的利用率下降，所以垂直接地体的间距一般不小于接地体长度的2倍，水平接地体的间距一般不宜小于5米。,9.2 电气装置接地,接地体间的电流屏蔽效应,9.2 电气装置接地,加装均压带的接地网,2）接地网的布置，应尽量使地面的电位分布均匀，以降低接触电压和跨步电压。可采取以下措施： a、人工接地网的外缘应闭合，并将外缘各角做成圆弧状； b、35kv及以上变电所的接地网内应敷设水平均压带； c、在经常有人出入的走道处，采用高

13、绝缘路面（沥青碎石路面），或加装帽檐式均压带。,4、 防雷装置接地的要求,1）避雷针宜装设独立的接地装置，防雷的接地装置及避雷针引下线的结构尺寸，应符合GB50057-1994建筑物防雷设计规范的规定。 2）防直击雷的接地装置与被保护的建筑或配电装置及其接地装置应保持一定的安全距离。一般来说，空气中的安全距离为5米，地下为3米。 3）为减低跨步电压，保证人身安全，防直击雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道边缘的距离不应小于3米。,9.2 电气装置接地,二、低压配电系统的等电位联结,等电位联结，是指使电气装置各外露可导电部分及装置外的可导电部分的电位作实质上相等的电气联结，从而消除或减少各部分间

14、的电位差。等电位联结的作用是降低接触电压，保障人身安全。 等电位连接（也叫联结）的定义还有以下几种，但都是强调有可能带电伤人的导电体被连接，并和大地作电位相等的连接。 美国国家电气法规对等电位连接所下的定义是：“将各金属体做永久的连接以形成导电通路，它应保证电气的连续导通性并将预期可能加于其上的电流安全导走。” GB50057-94对等电位连接定义 是“将分开的装置、诸导电物体等用等电位连接导体或电涌保护器连接起来，以减小雷电流在它们之间产生的电位差。” 等电位连接分为：总等电位连接(MEB)、局部等电位连接(LEB)。,9.3 低压配电系统的漏电保护与等电位连接,1、总等电位连接：指在建筑物

15、进线处，将同一建筑物内各电气装置外露可导电部分、各种金属管道、建筑物构件、电气系统的保护接地线（PE线或PEN线）与接地干线通过总等电位连接端子板互相连接，以消除建筑物内各导体间的电位差。,（建筑物进线处）,（接地干线）,9.3 等电位连接,2、局部等电位连接：是在远离总等电位联结处、非常潮湿、触电危险性大的局部范围内将各可导电部分连接，作为总等电位联结的补充。,9.3 等电位连接,9.3 等电位连接,3、总等电位联结与局部等电位联结的关系,9.3 等电位连接,4、等电位联结的联接线要求 5、等电位联结中的几个具体问题 1）两金属管道连接处缠有黄麻或聚乙烯薄膜，是否需要做跨接线? 2）现在有些管道系统以塑料管取代金属管，塑料管道系统要不要做等电位联结? 3）在等电位联结系统内是否需对一管道系统做多次重复联结? 4）是否可用配电箱内的母线来代替接地母线和等电位联结端子板来连接等电位联结线? 03电工安全操作技术1-触电事故与电气安全技术（流畅）.f4v,9.3 等电位连接,