接地与电气安全

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1、供配电系统第12章 接地与电气安全第12章 接 地12.1 接地概述接地概述12.2 接地装置接地装置12.3 接地接地电电阻的阻的计计算和算和测测量量12.4 低低压压配配电电系系统统接地方式接地方式12.5 电电气安全及防气安全及防护护12.1 接地概述1定定义义 电电气气设备设备的某个部分与大地之的某个部分与大地之间间作良好的作良好的电电气气联联接称接称为为接地接地。与大地土壤直接接触的金属。与大地土壤直接接触的金属导导体体或金属或金属导导体体组组称称为为接地体：接地体：联联接接电电气气设备应设备应接地接地部分与接地体的金属部分与接地体的金属导导体称体称为为接地接地线线；接地体和；接地体

2、和接地接地线统线统称称为为接地装置。接地装置。 电电气气设备设备接地的接地的目的目的主要是保主要是保护护人身和人身和设备设备的的安全，所有安全，所有电电气气设备应设备应按按规规定定进进行可靠接地。行可靠接地。2接地的分接地的分类类 按接地的作用分有保护接地和工作接地两种。 （1）为了保证人身安全，避免发生人体触电事故，将电气设备的金属外壳与接地装置联接的方式称为保护接地。当人体触及到外壳已带电的电气设备时，由于接地体的接触电阻远小于人体电阻，绝大部分电流经接地体进入大地，只有很小部分流过人体，不致对人的生命造成危害。 （2）为了保证电气设备在正常和事故情况下可靠的工作而进行的接地称为工作接地，

3、如中性点直接接地和间接接地以及零线的重复接地、防雷接地等都是工作接地。12.1 接地概述12.1 接地概述 3 接地的作用接地的作用 防止人身遭受防止人身遭受电击电击、设备设备和和线线路遭受路遭受损损坏、坏、预预防火灾和防止雷防火灾和防止雷击击、防止静、防止静电损电损害和保障害和保障电电力系力系统统正常运行。正常运行。1.接地装置的构成接地装置的构成 接地装置由接地装置由接地体接地体和和接地接地线线两部分构成。两部分构成。接地体分接地体分为为水平接地体和垂直接地体。水平接地体和垂直接地体。 垂直接地体垂直接地体通常采用直径通常采用直径50mm50mm，长长2 22. 2. 5m5m的的钢钢管或

4、管或50505mm50505mm，长长2.5m2.5m的角的角钢钢，打，打入地中与大地直接相入地中与大地直接相连连。 水平接地体水平接地体一般采用扁一般采用扁钢钢或角或角钢钢，将垂，将垂直接地体直接地体连连接起来。接起来。 连连接于接地体与接于接地体与电电气气设备设备金属外壳之金属外壳之间间的金属的金属导线导线，称，称为为接地接地线线。接地。接地线线通常采用通常采用254mm254mm或或404mm404mm的扁的扁钢钢或直径或直径16mm16mm的的圆钢圆钢。 12.2 接地装置2.接地装置的散流效接地装置的散流效应应 当当电电气气设备发设备发生接地故障生接地故障时时，电电流流经经接地装置是

5、以半球接地装置是以半球面形状向大地散开的，称面形状向大地散开的，称为为散散流效流效应应。 在距接地体在距接地体20m20m左右左右处处，散流散流电电阻阻趋趋近于零，近于零，该处电该处电位位也接近于零，称也接近于零，称为为电电气上的气上的“地地”。 12.2 接地装置图12.2 对地电压、接触电压和跨步电压3.接触接触电压电压与跨步与跨步电压电压 由于接地装置散流效由于接地装置散流效应应，当当电电气气设备发设备发生生单单相碰壳或接相碰壳或接地故障地故障时时，在接地点周，在接地点周围围的地的地面就会有面就会有对对地地电电位分布。位分布。 电电气气设备设备的接地部分与的接地部分与20m20m外的零外

6、的零电电位之位之间间的的电电位差位差U1U1，称称为为接地部分的接地部分的“对对地地电压电压”。 此此时时，若人站在，若人站在该设备该设备旁，旁，手接触到手接触到设备设备外壳，外壳，则则人手与人手与脚之脚之间间呈呈现现出的出的电电位差位差U2U2称称为为“接触接触电压电压”。 跨步跨步电压电压是指在接地故障是指在接地故障点附近行走，两脚之点附近行走，两脚之间间所出所出现现的的电电位差。位差。12.2 接地装置4对对接地接地电电阻的要求阻的要求 接地接地电电阻是指接地体的散流阻是指接地体的散流电电阻与接地阻与接地线线和接地体和接地体电电阻的阻的总总和。和。 表12.1 接地电阻的允许值电电力装置

7、所在力装置所在电电力系力系统统接地接地电电阻允阻允许值许值（）1000V1000V以上的中性点接地系以上的中性点接地系统统R RE E0.50.51000V1000V以上的中性点不接地系以上的中性点不接地系统统R RE E250V/I250V/IE E10101000V1000V以下中性点不接地系以下中性点不接地系统统R RE E441000V1000V以下中性点直接接地系以下中性点直接接地系统统R RE E4412.2 接地装置5接地装置的布置接地装置的布置 接地网的布置形式有接地网的布置形式有外引式外引式和和回路式回路式。 外引式外引式将接地体引出将接地体引出户户外某外某处处集中埋于地下，

8、集中埋于地下，该该方式方式安装方便，且安装方便，且较经济较经济，但接地体附近地面，但接地体附近地面电电位分布不均，位分布不均，跨步跨步电压较电压较大，厂房内接触大，厂房内接触电压较电压较大；另外，接地网的大；另外，接地网的连连接可靠性也接可靠性也较较差。差。 回路式回路式是将接地体是将接地体围绕设备围绕设备或建筑物四周打入地中，或建筑物四周打入地中，它使地面它使地面电电位分布均匀，减小跨步位分布均匀，减小跨步电压电压，同，同时时抬高了地面抬高了地面电电位，减少了接触位，减少了接触电压电压，安全性好，安全性好，连连接可靠。接可靠。 因此，变电所中常采用回路式接地装置。12.2 接地装置12.2

9、接地装置12.3 接地电阻的计算和测量1接地接地电电阻阻接地的接地的电电气气设备设备通通过过接地装置和大地之接地装置和大地之间间的的电电阻称阻称为为接地接地电电阻，包含五个部分：阻，包含五个部分：（1）电电气气设备设备和接地和接地线线的接触的接触电电阻。阻。（2）接地）接地线线本身的本身的电电阻。阻。（3）接地体本身的）接地体本身的电电阻。阻。（4）接地体和大地的接触）接地体和大地的接触电电阻。阻。（5）大地的）大地的电电阻。阻。 不同的电气设备对接地电阻有不同的要求：（1）大接地短路电流系统R0.5（2）容量在100kVA以上的变压器或发电机R4 （3）阀型避雷器R5 （4）低压线路金属杆、

10、水泥杆及烟囱的接地R30 准确数字参照相关技术规范要求12.3 接地电阻的计算和测量2装装设设接地装置的要求接地装置的要求 （1）接地）接地线线一般用一般用40mm4mm的的镀锌镀锌扁扁钢钢。 （2）接地体用）接地体用镀锌钢镀锌钢管或角管或角钢钢。钢钢管直径管直径为为50mm，管壁厚不小于管壁厚不小于3.5mm，长长度度23m。角。角钢钢以以50mm50mm5mm为为宜。宜。 （3）接地体的）接地体的顶顶端距地面端距地面0.50.8m，以避开，以避开冻冻土土层层，钢钢管或角管或角钢钢的根数的根数视视接地体周接地体周围围的土壤的土壤电电阻率而定，一般阻率而定，一般不少于两根，每根的不少于两根，每

11、根的间间距距为为35m （4）接地体距建筑物的距离在）接地体距建筑物的距离在1.5m以上，与独立避以上，与独立避雷雷针针接地体的距离大于接地体的距离大于3m。 （5）接地）接地线线与接地体的与接地体的联联接接应应使用搭接使用搭接焊焊。12.3 接地电阻的计算和测量3降低土壤降低土壤电电阻率的方法阻率的方法 （1）改）改变变接地体周接地体周围围的土壤的土壤结结构构: 在接地体周在接地体周围围的土壤的土壤23m范范围围内，内，掺掺入不容于水的、有入不容于水的、有良好吸水性的物良好吸水性的物质质，如木炭、，如木炭、矿矿渣等，可使渣等，可使电电阻率降低到原来的阻率降低到原来的1/51/10。 2）用食

12、）用食盐盐、木炭降低土壤、木炭降低土壤电电阻率阻率: 用食用食盐盐、木炭分木炭分层层夯夯实实。木炭和。木炭和细掺细掺匀匀为为一一层层，约约1015cm厚，再厚，再铺铺23cm的食的食盐盐，共，共58层层。铺铺好好后打入接地体。此法可使后打入接地体。此法可使电电阻率降至原来的阻率降至原来的1/31/5。 3）用）用长长效化学降阻效化学降阻剂剂: 此法可使土壤此法可使土壤电电阻率降阻率降至原来的至原来的40%。12.3 接地电阻的计算和测量4. 接地接地电电阻阻测试检查测试检查: 电电气气设备设备的接地的接地电电阻阻应应在每年的春、秋两季雨水在每年的春、秋两季雨水较较少少时时各各测试测试一次，确保

13、接地合格。一般采用一次，确保接地合格。一般采用专门仪专门仪表表（如（如ZC-8接地接地电电阻阻测试仪测试仪）测试测试，也可采用，也可采用电电流表流表-电电压压表法表法测试测试。 另外另外检查检查的内容有：的内容有： （1）联联接螺栓是否松接螺栓是否松动动、锈蚀锈蚀。 （2）地面以下的接地）地面以下的接地线线、接地体的腐、接地体的腐蚀蚀情况，是否情况，是否脱脱焊焊。 （3）地面的接地）地面的接地线线有无有无损伤损伤、断裂、腐、断裂、腐蚀蚀等。等。12.3 接地电阻的计算和测量 根据保根据保护护接地的接地的实现实现方式低方式低压压配配电电系系统统接地方式又可接地方式又可以分以分为为ITIT系系统统

14、、TNTN系系统统以及以及TTTT系系统统。1 1ITIT系系统统 在中性点不接地的三相三在中性点不接地的三相三线线制低制低压压系系统统中，将中，将电电气气设设备备正常情况下不正常情况下不带电带电的外露可的外露可导电导电部分（金属外壳和构架部分（金属外壳和构架等）与接地体之等）与接地体之间间作很好的金属作很好的金属连连接，称接，称为为ITIT系系统统。 12.4 低压配电系统接地方式12.4 低压配电系统接地方式如果电气设备的外壳未接地，当电气设备发生一相碰壳而使其外壳带电时，人体触及外壳，则电流经人体而构成通路，造成触电危险。 如果设备外壳接地，则由于人体电阻远远大于接地电阻，即使人体触及外

15、壳，流经人体的电流较小，没有多大危险。 2 2TNTN系系统统 TNTN系系统统适用于中性点接地适用于中性点接地的三相四的三相四线线制的低制的低压压系系统统，该该系系统统将将电电气气设备设备的金属的金属外壳外壳经经公共的保公共的保护线护线（PEPE线线，protective protective earthingearthing）或保）或保护护中性中性线线（PENPEN线线，又称零，又称零线线）与）与系系统统中性点相中性点相连连接地。接地。 12.4 低压配电系统接地方式当电气设备发生一相碰壳时，短路电流经外壳和零线构成回路，回路中相线、零线和设备外壳阻抗很小，短路电流很大，令线路上的熔断器迅

16、速熔断，切除故障。 TNTN系系统统根据保根据保护线护线与中与中线线的的组组合形式分合形式分为为TNTNC C系系统统、TNTNS S系系统统和和TNTNC CS S系系统统。 12.4 低压配电系统接地方式3 3TTTT系系统统 TTTT系系统统适用于中性点直接适用于中性点直接接地的三相四接地的三相四线线制系制系统统，电电气气设备设备的金属外壳均各的金属外壳均各自自单单独接地，独接地，该该接地点与接地点与系系统统接地点无关。接地点无关。 当发生接地故障时，故障点对地电压将为110V，通过人体的电流将达0.10.2A，显然不能保证人身安全。因此，TT系统中应该装设漏电保护装置。 12.4 低压

17、配电系统接地方式4重复接地 在在TNTN系系统统中，当中，当PEPE线线或或PENPEN线线断断线线且有且有设设备发备发生生单单相碰壳相碰壳时时，接在断，接在断线处线处后面的后面的设备设备外外壳上出壳上出现现接近于相接近于相电压电压的的对对地地电压电压，存在触，存在触电电危危险险。因此，。因此，为为了了进进一步提高安全可靠性，除一步提高安全可靠性，除系系统统中性点中性点进进行工作接地外，行工作接地外，还还必必须须在以下地在以下地点重复接地。点重复接地。(1)(1)架空架空线线路末端及沿路末端及沿线线每隔每隔1km1km处处；(2)(2)电缆电缆和架空和架空线线引入引入车间车间和大型建筑物和大型

18、建筑物处处。 12.4 低压配电系统接地方式1 1安全安全电电流流 （1）感知）感知电电流流 引起人体感知的最小引起人体感知的最小电电流。感知流。感知电电流一般不会流一般不会对对人体人体造成什么造成什么伤伤害。害。 （2）摆摆脱脱电电流流 人触人触电电后，尚能靠自身后，尚能靠自身摆摆脱的最大脱的最大电电流。一般流。一般认为认为人人体的平均体的平均摆摆脱脱电电流流为为15mA，考，考虑虑在各种条件下不致有在各种条件下不致有电击电击危危险险的安全的安全电电流，以流，以5mA为为宜。宜。 （3）致命）致命电电流流 在很短的在很短的时间时间内危及人生命的最小内危及人生命的最小电电流。当流流。当流经经人

19、体人体的的电电流达到流达到50mA以上以上时时就会引起心室就会引起心室颤动颤动，有生命危，有生命危险险；到到100mA以上，足以在极短的以上，足以在极短的时间时间内致人死亡。内致人死亡。12.5 电气安全及防护12.5 电气安全及防护电流对人体的影响电电流流（mA）通通电时间电时间人体反人体反应应交流交流电电源（源（50Hz）直流直流电电源源00.5连续无感觉无感觉0.55连续有麻刺、疼痛感、无抽搐无感觉510几分钟内痉挛、剧痛，尚可摆脱电源针刺、压迫及灼热感1030几分钟内迅速麻痹，呼吸困难，不自主压痛，刺痛，灼热强烈、抽搐3050几秒到几分钟内心跳不规则、昏迷、强烈痉挛感觉强烈、剧痛痉挛5

20、0100超过3秒心室颤动、呼吸麻痹、心跳停止跳动剧痛，强烈痉挛、呼吸困难或麻痹2 2安全安全电压电压 发发生触生触电电事故事故时时，流，流经经人体的人体的电电流大小是由加在人体流大小是由加在人体的接触的接触电电压电电压和人体的阻抗大小共同决定的。和人体的阻抗大小共同决定的。 （1）人体）人体电电阻阻 人体人体电电阻主要由阻主要由电电流通流通过过人体的路径、接触人体的路径、接触电压电压大小、大小、电电流持流持续时间续时间、电电源源频频率、皮肤潮湿程度、接触面率、皮肤潮湿程度、接触面积积、施、施加的加的压压力、温度等因素决定。力、温度等因素决定。 人体人体电电阻由两部分阻由两部分组组成：即成：即皮

21、肤皮肤电电阻阻和和人体内人体内电电阻阻，其中表皮其中表皮电电阻占主要部分。阻占主要部分。 （2）安全）安全电压电压 针对针对不同的不同的应应用用场场合制定了相合制定了相应应的安全的安全电压电压等等级级，以，以保保证证“绝对绝对”的安全。表的安全。表11-6为为我国的各种安全我国的各种安全电压电压等等级级。12.5 电气安全及防护12.5 电气安全及防护我国的安全电压等级应用场合安全电压（V）交流直流一般正常环境50120接触面积1cm2接触时间1s3370特殊环境安全等级42，36，24，12，63 3触触电电保保护护 所所谓谓触触电电，即，即当人体接触当人体接触带电带电体体时时，会有，会有电

22、电流流流流过过人体。人体。 触触电电会会对对人体造成人体造成伤伤害：一是害：一是电击电击，同，同时还时还会破会破坏人体内部坏人体内部组织组织，影响呼吸系，影响呼吸系统统、心、心脏脏及神及神经经系系统统的的正常功能，正常功能，严严重重时时将危及生命；一种是将危及生命；一种是电伤电伤，当，当较较大大电电流流流流经经人体人体时时，由于，由于电电流的流的热热效效应应、化学效、化学效应应和机和机械效械效应应使人体触使人体触电电部位造成灼部位造成灼伤伤、烙、烙伤伤和皮肤金属化和皮肤金属化等。高空作等。高空作业时业时，由于触，由于触电电事故使作事故使作业业人人员员从高空跌从高空跌落，落，还还会造成摔会造成摔

23、伤伤等等二次二次伤伤害害。12.5 电气安全及防护 防触防触电电保保护护措施措施 直接触直接触电电防防护护 对电对电气气设备进设备进行行绝缘绝缘、垫绝缘垫垫绝缘垫、操作、操作员员穿穿绝绝缘缘鞋、戴鞋、戴绝缘绝缘手套等。以上措施是手套等。以上措施是为为了使人体触及了使人体触及带电带电体体时电时电流形流形不成回路而免于触不成回路而免于触电电； 间间接触接触电电防防护护 对对用用电设备电设备的外壳的外壳实实施接地、接零，施接地、接零，这样这样做的做的目的是目的是为为了降低接触了降低接触电电压电电压，以便在，以便在发发生触生触电时电时不会不会对对人体构成人体构成伤伤害；害； 一旦一旦发发生触生触电电事故事故时时，应应迅速地切断迅速地切断电电源源，减少，减少电电流流流流经经人人体的体的时间时间，从而减小，从而减小对对人体的人体的伤伤害。害。 低低压压配配电电系系统统的等的等电电位位连连接接。采取等。采取等电电位位连连接后，可以降低接后，可以降低接触接触电压电压，保障人，保障人员员安全。安全。12.5 电气安全及防护