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1、 网络高等教育网络高等教育 专专 科科 生生 毕毕 业业 大大 作作 业业题题 目目：关于防雷、接地和电气安全的研究 学习中心：学习中心：福建梅山实验学院奥鹏学习中心18B 层层 次：次： 高 起 专 专专 业：业： 电气工程及其自动化 年年 级：级： 09 年 09 /秋 季 学学 号：号： 学学 生：生： 指导教师：指导教师： 宋 超 完成日期：完成日期： 2011 年 8 月 1 日关于防雷、接地和电气安全的研究1内容摘要本文介绍防雷、设备接地和电气安全的研究，简要说明雷电的形成及危害、电流对人体的作用，以及系统防雷、接地技术的方法，包括建筑防雷接地、民用建筑防雷设计方法。说明在电气安全
2、中对保护接地的规定，分析了防止间接接触电击的基本技术措施，如保护接地、重复接地、工作接地和保护接零的工作原理、作用以及使用过程中存在的问题。关键词：防雷；接地；电气安全页脚不 对关于防雷、接地和电气安全的研究2目 录第一章第一章 概述概述-41.1 雷电的形成及危害-41.2 电流对人体的作用-5第二章第二章 建筑防雷设备和防雷措施 -72.1 接地防雷设备-72.2 防雷措施-82.3 接地的种类-92.4 防雷的等电位连接-10第三章第三章 建筑防雷接地建筑防雷接地 -113.1 防雷接地-113.2 接地系统-12第四章第四章 接地和接零等安全用电措施及使用范围接地和接零等安全用电措施及
3、使用范围 -134.1 接地安全-134.2 接零安全-14第五章第五章 防雷接地装置结构防雷接地装置结构 -155.1 雷电流反击电压与引下线间距的关系-16结束语结束语-18参考文献参考文献-19关于防雷、接地和电气安全的研究3引 言在人们的日常生活和生产过程中，离不开电器、用电设备和电力设施，每年 因为电击伤人甚至致人死亡和损毁电气设备所带来的经济损失数额巨大，因此电 气安全问题成为关系到人身安全和设备安全的头等大事，探讨接地与电气安全问 题意义重大。关于防雷、接地和电气安全的研究4第一章 概述当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往有很大的不同。首先受灾面大大扩大，从电力、建
4、筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等，其次从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落，无空不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP），再次雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。1.1 雷电的形成及危害大气中总是含有大量气体正 、负离子，大气具有微弱导电性。这些带电粒子的生成、运动和不同带电离子的分离、聚集使大气显
5、电性、产生大气电场、电流，导致大中雷电的产生。当天空中有雷雨云的时候，因雷雨云带有大量的电荷，由于静电感应的作用，雷雨云下方的地面和地面上的物体都带上了与雷雨云相反的电荷，当雷雨云与地面之间的电压高到一定的时候，雷雨云与地面上突出的物体之间就会出现放电。在有积雨云存在的大气中，积雨云的下部有一负电荷中心与其底部的正电荷电荷中心附近局部地区的大气电场达到 3103v/cm 左右时，则负、正电荷之间的云雾大气会被击穿，负电荷向下中和掉正电荷，这时从云层下部到云底部全部为负电荷区。随大气电场的进一步加强，进入起始击穿的后期，电子与空气的分子发生碰撞，形成天空中带电的雷雨云的云粒或水成物）向地面延伸，
6、在雷雨云下形成从云层向下的流光，表现为一条暗淡的光柱，即先导注流。也叫注流先导图。注流先导不断地向地面发展过程是一电离过程，在电离过程中生成成对的正、负离子，其正离子被云中向下输送的负电荷不断中和, 从而形成多枝状的充满负电 荷（对负地闪）的通道，其中有一枝是充满负电荷（对负地闪）的主通道，称为电离通道或闪电通道，简称为通道。其特征是在雷击放电通道中，雷雨云与大地之间凝聚着大量的电荷，通过在放电先导所开辟的狭小电离通道（雷击放电通道）中发生猛烈的电荷中和，释放出大量的能量，以至在雷击放电通道中产生关于防雷、接地和电气安全的研究5万度的高温并发出强烈的闪光和震耳欲聋的雷鸣，在雷击中，雷击点有的巨
7、大雷电流流过。雷电以其高电压，大电流对财物、人员造成巨大伤害，其实质是雷击产生瞬态高压浪涌。浪涌通过电网或感应进入电源线，对设备产生破坏。一个强烈的雷击可能会对用户的设备立即造成灾害性后果，除直接的设备破坏、人身伤亡损失外，有些会产生间接的损失，如果银行服务停顿，交通指挥混乱。高压、大电流有时也会因人为的操作而产生，如高压变压器的切换、补偿调整电容系统的调节等，有时候，终端负载过流短路也会对用电系统造成冲击。中强度的雷击可能造成用户设备中的一些零部件被损害或致其性能提前老化，如电子设备的线路板及元件烧毁。轻度过频的雷击亦有可能对用户造成损失，如传输或存储的讯号或数据错乱，丢失服务器，电脑死机等
8、。1.2 电流对人体的作用当电流流过人体时，人身所察觉到的最小电流值被称为感觉阈值。对于15100Hz 交流电流为 0.5mA。人握电极能摆脱的电流最大值被称为摆脱电流，对于 15-100Hz 交流电流为 10mA。心室纤维性颤动是电击致死的主要原因。一个心动周期由产生兴奋期、兴奋扩展期和兴奋复原期所组成。在兴奋复原期内有一个相对较小的部份称为易损期，在易损期内，心肌纤维处于兴奋的不均匀状态，如果受到足够幅度电流的刺激，心室纤维发生颤动和血压降低，如电流足够大将导致死亡。在工业企业和民用建筑中，有不少电气设备的使用频率 超过 100Hz，例如有些电动工具和电焊机，可用到 450Hz；电疗设备大
9、多数使用 40005000Hz；开关方式供电的设备则 为 20kHz-1MHz；微波及无线电设备还有使用更高的频率 的。对于这些 100Hz 以上交流电流，人体皮肤的阻抗，在数十伏数量级的接触电压下，大致与频率成反比，例如 500Hz 时皮肤阻抗，仅约为 50Hz 时皮肤阻抗的110，在很多情况下，皮肤的阻抗可以忽略不计。但因为是高频电流，对人体的感觉和对心脏的影响都比 100Hz 以下交流电小。频率在 10kHz 及 100Hz 之间时，阈值大致由 10mA 上升到 100mA，频率在 100kHz 以上及电流强度在数百毫安数量级时，较低频率时有针刺的感觉，频率再高则有温暖的感觉。频率在 1
10、00khz 以上及电流在安培数量级时，可能出现烧伤，烧伤的严重程度随电流流通的持续时间而定。关于防雷、接地和电气安全的研究6电流对人体的效应，例如刺激神经和肌肉，引起心房或心室纤维性颤等，与电流大小的变化有关，特别是在接通或断开电流的时候。电流幅度不变的直流电流要产生同样的效应，要比交流电流大得多。握持直流电器，事故时较易摆脱；当电击持续时间长于心动周期时，心室纤维性颤动阈值比交流的阈值高得多。直流电流感觉阈值取决于接触面积、接触状态(干湿度、压力、温度)、电流流过的持续时间和各自的生理特征等，与交流电不同的是：当电流以感觉阈值强度流过人体时，只是在接通和断开电流时有感觉，其他时间没有感觉。在
11、与测 定交流电流感觉阈值相等条件下，直流电流的感觉阈值约为 2mA。直流的摆脱阈值与交流不同，约 300mA 以下的直流电流没有可以确定的摆脱阈值，只有在接通和断开电流时，才能引起疼痛性和痉挛似的肌肉收缩。当电流大干 300mA 时，可能摆脱不了，或仅在电击持续时间达几秒或几分种后才有可能摆脱不了。通过人体的电流约为 30mA 时，人体四肢有暖热感觉。流经人体的电流为300mA 及以下横向电流持续几分钟时，随着时间和电流增加，可能产生可逆性的心节律障碍。电流伤痕、烧伤、眩晕、有时失去知觉，超过 300mA 时，经常出现失去知觉的情况。关于防雷、接地和电气安全的研究7第二章 建筑防雷设备和防雷措
12、施2.1 接地防雷设备防雷设备从类型上可以分为：电源防雷器、电源保护插座、天馈线保护器、信号防雷器、防雷测试工具、测量和控制系统防雷器、地极保护器。 电源防雷器分为 B、C、D 三级。依据 IEC（国际电工委员会）标准的分区防雷、多级保护的理论，B 级防雷属于第一级防雷器，可应用于建筑物内的主配电柜上；C 级属第二级防雷器，应用于建筑物的分路配电柜中；D 级属第三级防雷器，应用于重要设备的前端，对设备进行精细保护。 测量和控制装置有着广泛的应用，例如生产厂、建筑物管理、报警装置等。由于雷电或其他原因造成的过电压不仅会对控制系统造成危害，而且对昂贵的转换器、传感器也会造成危害。控制系统的故障通常会导致产品损失和对生产的影响。测量和控制单元通常比电源系统对浪涌过电压的反应更加敏感。在测量和控制系统选择和安装防雷器的时候，下面的几个因素必须要考虑：系统的最大工作电压，最大工作电流，最大数据传输频率，是否允许电阻值增大 导线是否从建筑物外部引进，建筑物是否有外部防雷装置等。建筑物安全防雷主要有以下几种：首先宜采用装设在建筑物上的避雷网或避雷针或由其混合
