供配電系統(tǒng)的安全技術(shù)

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1、第10章供配電系統(tǒng)的安全技術(shù) 10.1 電氣安全的基本知識(shí)1. 觸電對(duì)人體的危害人體也是導(dǎo)體，當(dāng)人體不同部位接觸不同電位時(shí)，就會(huì)有電流流過人體，這就是觸電。人體觸電可分為兩種情況，一種是雷擊和高壓觸電，較大的安培數(shù)量級(jí)的電流通過人體所產(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)體遭受嚴(yán)重的電灼傷、組織炭化壞死以及其他難以恢復(fù)的永久性傷害； 另一種是低壓觸電，在數(shù)十至數(shù)百毫安電流的作用下，人的肌體會(huì)產(chǎn)生病理生理性反應(yīng)，輕的有針刺痛感，或出現(xiàn)痙攣、血壓升高、心律不齊，以致昏迷等暫時(shí)性的功能失常，重的可引起呼吸停止、心跳驟停、心室纖維性顫動(dòng)等危及生命的傷害。 2. 安全電流和安全電壓1) 安全電流安全

2、電流就是人體觸電后最大的擺脫電流。我國(guó)規(guī)定安全電流為30 mA(50 Hz交流)，觸電時(shí)間不超過1 s，因此安全電流值也稱為30 mAs。當(dāng)通過人體的電流不超過30 mAs時(shí)，對(duì)人身機(jī)體不會(huì)有損傷，不致引起心室纖維性顫動(dòng)、停搏或呼吸中樞麻痹。如果通過人體的電流達(dá)到50 mAs，則對(duì)人體就有致命危險(xiǎn)，而達(dá)到100 mAs時(shí)，一般會(huì)致人死命。 安全電流主要與下列因素有關(guān)： (1) 觸電時(shí)間。觸電時(shí)間在0.2 s以下或0.2 s以上，電流對(duì)人體的危害程度有很大的差別。觸電時(shí)間超過0.2 s，致顫電流值將急劇降低。(2) 電流性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)表明，直流、交流和高頻電流通過人體時(shí)對(duì)人體的危害程度是不一樣的，5

3、060 Hz的工頻電流對(duì)人體的危害最為嚴(yán)重。(3) 電流路徑。電流對(duì)人體的傷害程度主要取決于心臟的受損程度。實(shí)驗(yàn)表明，不同路徑的電流對(duì)心臟有不同的損害程度，而以電流從手到腳特別是從手到胸對(duì)人體的危害最為嚴(yán)重。(4) 體重和健康狀況。健康人的心臟和衰弱患病人的心臟對(duì)電流損害的抵抗能力是不同的。人的心理、情緒好壞以及人的體 重等也使電流對(duì)人體的危害有所差別。 2) 安全電壓安全電壓就是不會(huì)使人直接致死或致殘的電壓。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB380583安全電壓規(guī)定的安全電壓等級(jí)如表10-1所示。從電氣安全的角度來說，安全電壓與人體電阻有關(guān)。人體電阻一般為1700 左右。因此，從觸電安全角度考慮，人體允許持續(xù)

4、接觸的安全電壓為U saf=3010-31700 50V此處的50 V(50 Hz交流有效值)稱為一般正常環(huán)境條件下允許持續(xù)接觸的“安全特低電壓”。 3. 直接觸電防護(hù)和間接觸電防護(hù)根據(jù)人體觸電的情況可將觸電防護(hù)分為直接觸電防護(hù)和間接觸電防護(hù)兩類。(1) 直接觸電防護(hù)是指對(duì)直接接觸正常帶電部分的防護(hù)，例如對(duì)帶電導(dǎo)體加隔離柵欄或保護(hù)罩等。(2) 間接觸電防護(hù)是指對(duì)故障時(shí)可帶危險(xiǎn)電壓而正常時(shí)不帶電的外露可導(dǎo)電部分(如金屬外殼、框架等)的防護(hù)，例如將正常不帶電的外露可導(dǎo)電部分接地，并裝設(shè)接地保護(hù)等。 10.2 過電壓與防雷10.2.1 過電壓的形式過電壓是指在電氣設(shè)備或線路上出現(xiàn)的超過正常工作要求并

5、對(duì)其絕緣構(gòu)成威脅的電壓。過電壓按其發(fā)生的原因可分為兩大類，即內(nèi)部過電壓和雷電過電壓。1) 內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓是由于電力系統(tǒng)本身的開關(guān)操作、發(fā)生故障或其他原因使系統(tǒng)的工作狀態(tài)突然改變，從而在系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)電磁能量的轉(zhuǎn)化或傳遞所引起的電壓升高。 內(nèi)部過電壓又分為操作過電壓和諧振過電壓等形式。操作過電壓是由于系統(tǒng)中的開關(guān)操作、負(fù)荷驟變或由于故障出現(xiàn)斷續(xù)性電弧而引起的過電壓。諧振過電壓是由于系統(tǒng)中的電路參數(shù)(R、L、C)在特定組合時(shí)發(fā)生諧振而引起的過電壓。內(nèi)部過電壓的能量來源于電網(wǎng)本身。經(jīng)驗(yàn)證明，內(nèi)部過電壓一般不會(huì)超過系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)額定電壓的33.5倍，對(duì)線路和電氣設(shè)備的威脅不是很大。 2) 雷電過電

6、壓雷電過電壓又稱為大氣過電壓，它是由于電力系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備或建筑物遭受直接雷擊或雷電感應(yīng)而產(chǎn)生的過電壓。由于引起這種過電壓的能量來源于外界，因此又稱為外部過電壓。雷電過電壓產(chǎn)生的雷電沖擊波其電壓幅值可高達(dá)上億伏，其電流幅值可高達(dá)幾十萬安，因此對(duì)電力系統(tǒng)危害極大，必須采取有效措施加以防護(hù)。 雷電過電壓的基本形式有三種。(1) 直擊雷過電壓。雷電直接擊中電氣設(shè)備、線路或建筑物時(shí)，強(qiáng)大的雷電流通過該物體泄入大地，在該物體上會(huì)產(chǎn)生較高的電位降，這種雷電過電壓稱為直擊雷過電壓。雷電流通過被擊物體時(shí)，將產(chǎn)生有破壞作用的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，相伴的還有電磁效應(yīng)和對(duì)附近物體的閃絡(luò)放電(稱為雷電反擊或二次雷擊)。(2)

7、 感應(yīng)過電壓。當(dāng)雷云在架空線路(或其他物體)上方時(shí)，會(huì)使架空線路上感應(yīng)出異性電荷。雷云對(duì)其他物體放電后，架空線路上的電荷被釋放，形成自由電荷流向線路兩端，將會(huì)產(chǎn)生很高的過電壓。高壓架空線路上的感應(yīng)過電壓可達(dá)幾十萬伏，低壓線路可達(dá)幾萬伏。 (3) 雷電波侵入。由于直擊雷或感應(yīng)雷而產(chǎn)生的高電位雷電波沿架空線路或金屬管道侵入變配電所或用戶，因而會(huì)造成危害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，供電系統(tǒng)中由于雷電波侵入而造成的雷害事故在整個(gè)雷害事故中占50%以上。因此，對(duì)雷電波侵入的防護(hù)問題應(yīng)予以足夠的重視。 10.2.2 防雷設(shè)備一個(gè)完整的防雷設(shè)備一般由接閃器或避雷器、引下線和接地裝置三個(gè)部分組成。而防雷的主要功能是由接閃器或避

8、雷器完成的，因此下面介紹這部分內(nèi)容。1. 接閃器接閃器就是專門用來接受直接雷擊的金屬物體。接閃器的金屬桿稱為避雷針； 接閃器的金屬線稱為避雷線或架空地線； 接閃器的金屬帶、金屬網(wǎng)分別稱為避雷帶、避雷網(wǎng)。所有接閃器都必須經(jīng)過引下線與接地裝置相連。它們都是利用其高出被保護(hù)物的突出地位，把雷電引向自身，然后通過引下線和接地裝置把雷電流泄入大地，使被保護(hù)的線路、設(shè)備和建筑物免受雷擊。 1) 避雷針避雷針的功能實(shí)質(zhì)上是引雷。由于避雷針高出被保護(hù)物，又與大地相連，當(dāng)雷云先導(dǎo)接近時(shí)，它與雷云之間的電場(chǎng)強(qiáng)度最大，因而可將雷云放電的通路吸引到避雷針本身，并經(jīng)引下線和接地裝置將雷電流安全地泄放到大地中去，使被保護(hù)

9、物體免受直接雷擊。所以，避雷針實(shí)質(zhì)上是引雷針，它把雷電波引入地下，從而保護(hù)了線路、設(shè)備及建筑物等。避雷針一般用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。它通常安裝在構(gòu)架、支柱或建筑物上，其下端經(jīng)引下線與接地裝置焊接。 避雷針的保護(hù)范圍以其能防護(hù)直擊雷的空間來表示，按新頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用“滾球法”來確定。所謂“滾球法”，就是選擇一個(gè)半徑為hr(滾球半徑)的球體，沿需要防護(hù)直擊雷的部分滾動(dòng)，如果球體只觸及接閃器或者接閃器和地面，而不觸及需要保護(hù)的部位，則該部位就在這個(gè)接閃器的保護(hù)范圍之內(nèi)。滾球半徑是按建筑物的防雷類別來確定的，見表10-2。 單支避雷針的保護(hù)范圍如圖10-1所示，可通過下列方法來確定。(1) 當(dāng)

10、避雷針高度hhr時(shí)， 在距地面hr處作一平行于地面的平行線。 以避雷針的針尖為圓心、hr為半徑， 作弧線交平行線于A、B兩點(diǎn)。 以A、B為圓心，hr為半徑作弧線，該弧線與針尖相交，并與地面相切。由此弧線起到地面止的整個(gè)錐形空間就是避雷針的保護(hù)范圍。避雷針在被保護(hù)物高度h x的xx平面上的保護(hù)半徑rx可按式(10-1)來計(jì)算，即 (10-1)式中，hr為滾球半徑，其值按表10-2確定。)2()2( xrxxx hhhhhhr (2) 當(dāng)避雷針高度 hZhr時(shí)，在避雷針上取高度hr處的一點(diǎn)代替避雷針的針尖作為圓心。其余做法如同hhr時(shí)的情況。【例10-1】 某廠一座高30 m的水塔邊建有一個(gè)水泵房

11、(屬第三類防雷建筑物)，尺寸如圖10-2所示，水塔上安裝一支高2 m的避雷針。試問此避雷針能否保護(hù)水泵房。 圖10-2 避雷針的保護(hù)范圍 解： 查表10-2可得，滾球半徑hr=60 m，而避雷針的高度h=30+2=32 m，hx=6 m，根據(jù)式(10-1)可得避雷針的保護(hù)半徑為水泵房在hx=6 m高度上最遠(yuǎn)屋角距離避雷針的水平距離為 由此可見，水塔上的避雷針能保護(hù)水泵房。關(guān)于兩支及多支避雷針的保護(hù)范圍可查閱GB50057-1994修訂本或有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，此處從略。m9.26)6602(6)32602(32 xr xrr m7.185)612( 22 2) 避雷線避雷線架設(shè)在架空線路的上邊，用來保

12、護(hù)架空線路或其他物體(包括建筑物)免遭直接雷擊。由于避雷線既架空又接地，因此又稱為架空地線。避雷線的原理和功能與避雷針基本相同。3) 避雷帶和避雷網(wǎng)避雷帶和避雷網(wǎng)普遍用來保護(hù)較高的建筑物免受雷擊。避雷帶一般沿屋頂周圍裝設(shè)，高出屋面100150 mm，支持卡間距離11.5 m。裝在煙囪、水塔頂部的環(huán)狀避雷帶又叫避雷環(huán)。 避雷網(wǎng)除沿屋頂周圍裝設(shè)外，當(dāng)需要時(shí)還可在屋頂上面用圓鋼或扁鋼縱橫連接成網(wǎng)。避雷帶和避雷網(wǎng)必須經(jīng)引下線與接地裝置可靠連接。 2. 避雷器避雷器用來防止雷電所產(chǎn)生的大氣過電壓沿架空線路侵入變電所或其他建筑物，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)，

13、其放電電壓低于被保護(hù)設(shè)備的絕緣耐壓值，如圖10-3所示。當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時(shí)，避雷器的火花間隙被擊穿，使過電壓對(duì)地放電，從而保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器的類型主要有管型、閥型和金屬氧化物等。 圖10-3 避雷器的連接 1) 管型避雷器管型避雷器主要由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙組成，其結(jié)構(gòu)如圖10-4所示。當(dāng)線路上遭到雷擊或感應(yīng)雷時(shí)，雷電過電壓使管型避雷器的內(nèi)部間隙s1與外部間隙s2擊穿，強(qiáng)大的雷電流通過接地裝置泄入大地，將過電壓限制在避雷器的放電電壓值內(nèi)。由于避雷器放電時(shí)內(nèi)阻接近于零，因此其殘壓極小，但工頻續(xù)流極大。雷電流和工頻續(xù)流使管子內(nèi)部間隙發(fā)生強(qiáng)烈電弧，在電弧高溫作用下，管內(nèi)

14、壁材料燃燒并產(chǎn)生大量滅弧氣體，滅弧腔內(nèi)壓力急劇增大，高壓氣體從噴口噴出，產(chǎn)生強(qiáng)烈的吹弧作用，將電弧熄滅。這時(shí)外部間隙的空氣恢復(fù)絕緣，使避雷器與系統(tǒng)隔離，恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，電力網(wǎng)正常供電。管型避雷器主要用于變配電所的進(jìn)線保護(hù)和線路絕緣薄弱點(diǎn) 的保護(hù)。保護(hù)性能較好的管型避雷器可用于保護(hù)配電變壓器。 圖10-4 管型避雷器 2) 閥型避雷器閥型避雷器主要由火花間隙和閥片組成，裝在密封的磁套管內(nèi)。閥型避雷器的火花間隙組是由多個(gè)單間隙串聯(lián)組成的。正常運(yùn)行時(shí)，間隙介質(zhì)處于絕緣狀態(tài)，僅有極小的泄漏電流通過閥片。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)雷電過電壓時(shí)，火花間隙很快被擊穿，雷電沖擊電流很容易通過閥性電阻而泄入大地，釋放過電壓負(fù)

15、荷，閥片在大的沖擊電流下其電阻由高變低，所以沖擊電流在閥片上產(chǎn)生的壓降(殘壓)較低。此時(shí)，作用在被保護(hù)設(shè)備上的電壓只是避雷器的殘壓，從而使電氣設(shè)備得到了保護(hù)。高、低壓閥型避雷器的外形結(jié)構(gòu)如圖10-5所示。閥型避雷器廣泛應(yīng)用于交直流系統(tǒng)中，保護(hù)變配電所設(shè)備的絕緣。 圖10-5 高、低壓閥型避雷器(a) FS4-10型； (b) FS-0.38型 3) 金屬氧化物避雷器金屬氧化物避雷器是以氧化鋅電阻片為主要元件的一種新型避雷器。它分為有火花間隙和無火花間隙兩種。無火花間隙的金屬氧化物避雷器其瓷套管內(nèi)的閥電阻片是由氧化鋅等金屬氧化物燒結(jié)而成的多晶半導(dǎo)體陶瓷元件，具有理想的伏安特性。在工頻電壓下，閥電

16、阻片具有極大的電阻，能迅速有效地阻斷工頻電流，因此不需要火花間隙來熄滅由工頻續(xù)流引起的電??； 在雷電過電壓的作用下，閥電阻片的電阻變得很小，能很好地泄放雷電流。有火花間隙的金屬氧化物避雷器與前述的閥型避雷器類似，只是普通閥型避雷器采用的是碳化硅閥電阻片，而這種金屬氧化物避雷器采用的是氧化鋅電阻片，其非線性更優(yōu)異，有取代碳化硅閥型避雷器的趨勢(shì)。目前，氧化物避雷器廣泛應(yīng)用于高、低壓設(shè)備的防雷保護(hù)。Y5W無間隙金屬氧化物避雷器的外形結(jié)構(gòu)如圖10-6 所示。 圖10-6 Y5W無間隙金屬氧化物避雷器 10.2.3 防雷措施1. 架空線的防雷保護(hù)(1) 架設(shè)避雷線是架空線防雷的有效措施，但造價(jià)高，因此只

17、在66 kV及66 kV以上的架空線路上才全線裝設(shè)。對(duì)于35 kV的架空線路，一般只在進(jìn)出變配電所的一段線路上裝設(shè)。而10 kV及10 kV以下的線路則一般不裝設(shè)避雷線。(2) 提高線路本身的絕緣水平。在架空線路上，可采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級(jí)電壓的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10 kV及10 kV以下架空線路防雷的基本措施。 (3) 利用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線。由于310 kV的線路是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子上裝設(shè)保護(hù)間隙。在出現(xiàn)雷壓時(shí)，頂線絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿，通過其接地引下線對(duì)地泄放雷電流，從而保護(hù)了下面的兩根導(dǎo)線，也不會(huì)引起線路斷路器跳閘。(4

18、) 盡量裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。線路在發(fā)生雷擊閃絡(luò)時(shí)之所以跳閘，是因?yàn)殚W絡(luò)造成的電弧形成了短路。當(dāng)線路斷開后，電弧將熄滅，而把線路再接通時(shí)，一般電弧不會(huì)重燃，因此重合閘能縮短停電時(shí)間。(5) 裝設(shè)避雷器和保護(hù)間隙來保護(hù)線路上個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)，包括個(gè)別特別高的桿塔、帶拉線的桿塔、跨越桿塔、分支桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔以及木桿線路中的金屬桿塔等處。 對(duì)于低壓(220/380 V)架空線路的保護(hù)一般可采取如下措施：(1) 在多雷地區(qū)，當(dāng)變壓器采用Yyno接線時(shí)，應(yīng)在低壓側(cè)裝設(shè)閥型避雷器或保護(hù)間隙。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)，應(yīng)在其中性點(diǎn)裝設(shè)擊穿保險(xiǎn)器。(2) 對(duì)于重要用戶，應(yīng)在低壓線路進(jìn)入室內(nèi)前50 m處安裝一

19、組低壓避雷器，進(jìn)入室內(nèi)后再安裝一組低壓避雷器。(3) 對(duì)于一般用戶，可在低壓進(jìn)線第一支持物處裝設(shè)低壓避雷器或擊穿保險(xiǎn)器。 2. 變配電所的防雷保護(hù)(1) 變配電所防直擊雷保護(hù)。裝設(shè)避雷針可保護(hù)整個(gè)變配電所建筑物免遭直擊雷。避雷針可以單獨(dú)立桿，也可利用戶外配電裝置的構(gòu)架。(2) 變配電所進(jìn)線防雷保護(hù)。35 kV電力線路一般不采用全線裝設(shè)避雷線來防直擊雷，但為防止變電所附近線路在受到雷擊時(shí)，雷電壓沿線路侵入變電所內(nèi)損壞設(shè)備，需在進(jìn)線12 km段內(nèi)裝設(shè)避雷線，使該段線路免遭直接雷擊。為使避雷線保護(hù)段以外的線路在受到雷擊時(shí)侵入變電所內(nèi)的過電壓有所限制，一般可在避雷線兩端處的線路上裝設(shè)管型避雷器。進(jìn)線防

20、雷保護(hù)的接線方式如圖10-7所示。當(dāng)保護(hù)段以外的線路受到雷擊時(shí)，雷電波到管型避雷器F1處即對(duì)地放電，降低了雷電過電壓值。管型避雷器F2的作用 是防止雷電侵入波在斷開的斷路器QF處產(chǎn)生過電壓擊毀斷路器。 310 kV配電線路的進(jìn)線防雷保護(hù)可以在每路進(jìn)線終端裝設(shè)FZ型或FS型閥型避雷器，以保護(hù)線路斷路器及隔離開關(guān)，如圖10-8中的F1、F2。如果進(jìn)線是電纜引入的架空線路，則應(yīng)在架空線路終端靠近電纜頭處裝設(shè)避雷器，其接地端與電纜頭外殼相連后接地。 (3) 配電裝置防雷保護(hù)。為防止雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，對(duì)所內(nèi)設(shè)備造成危害，特別是價(jià)值最高但絕緣相對(duì)薄弱的電力變壓器，在變配電所每段母線上都裝設(shè)一

21、組閥型避雷器，并應(yīng)盡量靠近變壓器，距離一般不應(yīng)大于5 m，如圖10-7和圖10-8中的F3。避雷器的接地線應(yīng)與變壓器低壓側(cè)接地中性點(diǎn)及金屬外殼連在一起接地，如圖10-9所示。 圖10-7 35 kV變配電所進(jìn)線防雷保護(hù) 圖10-8 310 kV變配電所進(jìn)線防雷保護(hù) 圖10-9 電力變壓器的防雷保護(hù)及其接地系統(tǒng) 3. 高壓電動(dòng)機(jī)的防雷保護(hù)工廠企業(yè)的高壓電動(dòng)機(jī)一般從廠區(qū)610 kV高壓配電網(wǎng)直接受電。高壓電動(dòng)機(jī)對(duì)雷電波侵入的保護(hù)不能采用普通的閥型避雷器，應(yīng)采用FCD型磁吹閥型避雷器或具有串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器。對(duì)于定子繞組中性點(diǎn)不能引出的高壓電動(dòng)機(jī)，為了降低侵入電動(dòng)機(jī)的雷電波陡度，減輕危害，可

22、采用如圖10-10所示的接線，即在電動(dòng)機(jī)前面加一段100150 m的引入電纜，并在電纜前的電纜頭處安裝一組管型或普通閥型避雷器，而在電動(dòng)機(jī)電源端(母線上)安裝一組并聯(lián)有電容器的磁吹閥型避雷器，這樣可以提高防雷效果。 圖10-10 高壓電動(dòng)機(jī)的防雷保護(hù) 4. 建筑物的防雷保護(hù)根據(jù)發(fā)生雷電事故的可能性和后果，建筑物可分為三類。第一類防雷建筑物是制造、使用或儲(chǔ)存爆炸物質(zhì)，電火花會(huì)引起爆炸而造成巨大破壞和人身傷亡的建筑物； 第二類防雷建筑物是制造、使用或儲(chǔ)存爆炸物質(zhì)，電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡的建筑物； 第三類防雷建筑物是除第一、二類建筑物以外的存在爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所，如年預(yù)計(jì)雷

23、擊次數(shù)大于0.06的一般工業(yè)建筑物，年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為0.060.3的一般性民用建筑物以及1520 m以上的孤立高聳的建筑物(如煙囪、水塔)。 第一類防雷建筑物和第二類防雷建筑物中有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所，應(yīng)有防直擊雷、防感應(yīng)雷和防雷電波侵入的措施。第二類防雷建筑物(除有爆炸危險(xiǎn)者外)及第三類防雷建筑物應(yīng)有防直擊雷和防雷電波侵入的措施。對(duì)建筑物屋頂易受雷擊的部位應(yīng)裝設(shè)避雷針或避雷帶(網(wǎng))進(jìn)行直擊雷防護(hù)。屋頂上裝設(shè)的避雷帶(網(wǎng))一般應(yīng)經(jīng)2根引下線與接地裝置相連。為防直擊雷或感應(yīng)雷沿低壓架空線侵入建筑物，使人和設(shè)備免遭損失，一般應(yīng)將入戶處或進(jìn)戶線電桿的絕緣子鐵腳接地，其接地電阻應(yīng)不大于30 ，入戶處的接地應(yīng)

24、和電氣設(shè)備的保護(hù)接地裝置相連。 10.3 供配電系統(tǒng)的接地10.3.1 接地的作用及概念接地的主要作用有兩種： 一種是保證電力系統(tǒng)和用電設(shè)備能夠正常工作； 另一種是保障設(shè)備及人身安全，防止間接觸電事故的發(fā)生。 1. 接地和接地裝置電氣設(shè)備的某部分與土壤之間作良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中與土壤直接接觸的金屬物體，稱為接地體或接地極。專門為接地而人為裝設(shè)的接地體稱為人工接地體。兼作接地體的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等，稱為自然接地體。連接接地體與設(shè)備接地部分的導(dǎo)線，稱為接地線。接地線和接地體合稱為接地裝置。由若干接地體在大地中互相連接而組成的總體，稱為接地

25、網(wǎng)。接地網(wǎng)中的接地線又可分為接地干線和接地支線，如圖10-11所示。按規(guī)定，接地干線應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)線在不同地點(diǎn)與接地網(wǎng)連接。 圖10-11 接地網(wǎng)示意圖 2. 接地電流和對(duì)地電壓當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，電流就通過接地體向大地作半球形散開，該電流稱為接地電流，用IE表示。由于在距接地體越遠(yuǎn)的地方球面越大，因此距接地體越遠(yuǎn)的地方散流電阻越小，其電位分布曲線如圖10-12所示。實(shí)驗(yàn)證明，在距單根接地體或接地故障點(diǎn)20 m左右的地方，實(shí)際上散流電阻已趨于零，也就是說，這里的電位已趨近于零。此處電位為零的地方稱為電氣上的“地”或“大地”。電氣設(shè)備的接地部分(如接地的外殼和接地體等)與零電位的“大地

26、”之間的電位差就稱為接地部分的對(duì)地電壓，如圖10-12中的U E。 圖10-12 接地電流、對(duì)地電壓及接地電流電位分布曲線 3. 接觸電壓和跨步電壓人站在發(fā)生接地故障的設(shè)備旁邊，手觸及設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分，此時(shí)人所接觸的兩點(diǎn)(如手與腳)之間所呈現(xiàn)的電位差稱為接觸電壓Utou；人在接地故障點(diǎn)周圍行走，兩腳之間所呈現(xiàn)的電位差稱為跨步電壓Ustep，如圖10-13所示。跨步電壓的大小與離接地點(diǎn)的遠(yuǎn)近及跨步的長(zhǎng)短有關(guān)，越靠近接地點(diǎn)，跨步越長(zhǎng)，則跨步電壓就越高，一般離接地點(diǎn)達(dá)20 m時(shí)，跨步電壓通常為零。 圖10-13 接觸電壓和跨步電壓 10.3.2 接地的類型供配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的接地按其功能可分為

27、工作接地、保護(hù)接地和重復(fù)接地三大類。 1. 工作接地工作接地是為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備達(dá)到正常工作要求而進(jìn)行的一種接地，例如電源中性點(diǎn)的接地、防雷裝置的接地等。2. 保護(hù)接地由于絕緣受到損壞，因此在正常情況下不帶電的電力設(shè)備外殼有可能帶電。為了保障人身安全，將電力設(shè)備在正常情況下不帶電的外殼與接地體之間作良好的金屬連接，這種連接即稱為保護(hù)接地。 低壓配電系統(tǒng)按保護(hù)接地形式的不同可分為TN系統(tǒng)、IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)。1) TN系統(tǒng)TN系統(tǒng)是電源中性點(diǎn)直接接地的三相四線制或五線制系統(tǒng)的保護(hù)接地。系統(tǒng)引出有中性線(N)、保護(hù)線(PE)或保護(hù)中性線(PEN)。在TN系統(tǒng)中，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分(正常

28、時(shí)不帶電)均接公共保護(hù)線(PE)或保護(hù)中性線(PEN)。TN系統(tǒng)又分為以下三種情況。(1) TN-C系統(tǒng)：系統(tǒng)的中性線N與保護(hù)線PE合在一起成為保護(hù)中性線PEN，電氣設(shè)備不帶電金屬部分與PEN相連，如圖10-14(a)所示。該接線保護(hù)方式適用于三相負(fù)荷比較平衡且單相負(fù)荷不大的場(chǎng)所，在低壓設(shè)備接地保護(hù)中使用相當(dāng)普遍。 圖10-14 低壓配電的TN系統(tǒng)(a) TN-C系統(tǒng)； (b) TN-S系統(tǒng)； (c) TN-C-S系統(tǒng) (2) TN-S系統(tǒng)： 配電線路中性線N與保護(hù)線PE分開，電氣設(shè)備的金屬外殼接在保護(hù)線PE上，如圖10-14(b)所示。在正常情況下，PE線上沒有電流流過，不會(huì)對(duì)接在PE線上的

29、其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。這種系統(tǒng)適用于環(huán)境條件較差、安全可靠性要求較高以及設(shè)備對(duì)電磁干擾要求較嚴(yán)的場(chǎng)所。 (3) TN-C-S系統(tǒng)： 該系統(tǒng)是TN-C和TN-S系統(tǒng)的綜合，電氣設(shè)備大部分采用TN-C系統(tǒng)接線，在設(shè)備有特殊要求的場(chǎng)合，局部采用專設(shè)保護(hù)線接成TN-S形式，如圖10-14(c)所示。該系統(tǒng)兼有TN-C和TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)，常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差或有數(shù)據(jù)處理等設(shè)備的場(chǎng)所。在TN系統(tǒng)中，當(dāng)某相相線因絕緣損壞而與電氣設(shè)備外殼相碰時(shí)，將會(huì)形成單相短路電流。由于該回路內(nèi)不包括任何接地電阻，因此整個(gè)回路的阻抗很小，故障電流很大，會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)引起熔斷器熔斷或自動(dòng)開關(guān)跳閘而切斷短路故障，從

30、而起到保護(hù)作用。在TN系統(tǒng)中，我國(guó)習(xí)慣上將設(shè)備外露可導(dǎo)電部分經(jīng)配電系統(tǒng)中公共PE線或PEN線接地的形式稱為“保護(hù)接零”。 2) TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)是中性點(diǎn)直接接地的三相四線制系統(tǒng)中的保護(hù)接地。配電系統(tǒng)的中性線N引出，但電氣設(shè)備的不帶電金屬部分經(jīng)各自的接地裝置直接接地，與系統(tǒng)接地線不發(fā)生關(guān)系，如圖10-15(a)所示。 圖10-15 TT系統(tǒng)及保護(hù)接地功能示意圖 當(dāng)設(shè)備發(fā)生一相接地故障時(shí)，就會(huì)通過保護(hù)接地裝置形成單相短路電流(如圖10-15(b)所示)。由于電源相電壓為220 V，如按電源中性點(diǎn)工作接地電阻為4 、保護(hù)接地電阻為4 計(jì)算，則故障回路將產(chǎn)生27.5 A的電流。這么大的故障電流，對(duì)于容

31、量較小的電氣設(shè)備而言，所選用的熔絲將會(huì)熔斷或使自動(dòng)開關(guān)跳閘，從而切斷電源，保障人身安全。但是，對(duì)于容量較大的電氣設(shè)備，因所選用的熔絲或自動(dòng)開關(guān)的額定電流較大，所以不能保證切斷電源，也就無法保障人身安全，這是保護(hù)接地方式的局限性。這種局限性可通過加裝漏電保護(hù)開關(guān)來彌補(bǔ)，以完善保護(hù)接地的功能。)1(kI 3) IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)是在中性點(diǎn)不接地或經(jīng)1 k阻抗接地的三相三線制系統(tǒng)中的保護(hù)接地方式，電氣設(shè)備的不帶電金屬部分經(jīng)各自的接地裝置單獨(dú)接地，如圖10-16(a)所示。當(dāng)電氣設(shè)備因故障金屬外殼帶電時(shí)，接地電容電流分別經(jīng)接地體和人體兩條支路通過，如圖10-16(b)所示。由于人體電阻與接地電阻并聯(lián)，且

32、其阻值遠(yuǎn)大于接地電阻值，因此通過人體的故障電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于流經(jīng)接地電阻的電流，極大地減少了觸電的危害程度。必須指出，在同一低壓系統(tǒng)中，保護(hù)接地和保護(hù)接零不能混用。否則，當(dāng)采取保護(hù)接地的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，危險(xiǎn)電壓將通過大地串至零線及采用保護(hù)接零的設(shè)備外殼上。 圖10-16 IT系統(tǒng)及保護(hù)接地功能示意圖(a) IT系統(tǒng)；(b) 一相接地時(shí)的故障電流 3. 重復(fù)接地在電源中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，為確保公共PE線或PEN線安全可靠，除在中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外，還應(yīng)在PE線或PEN線的下列地方進(jìn)行重復(fù)接地： 在架空線路終端及沿線每1 km處； 電纜和架空線引入車間或大型建筑物處。如不重復(fù)接地，則當(dāng)PE線或PEN線

33、斷線且有設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)，接在斷線后面的所有設(shè)備外露可導(dǎo)電部分都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對(duì)地電壓，即U EU，如圖10-17(a)所示，這是很危險(xiǎn)的。如進(jìn)行重復(fù)接地，如圖10-17(b)所示，則當(dāng)發(fā)生同樣故障時(shí)，斷線后面的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分的對(duì)地電壓為，危險(xiǎn)程度將大大降低。URIU EEE 圖10-17 重復(fù)接地功能示意圖(a) 沒有重復(fù)接地的系統(tǒng)； (b) 采用重復(fù)接地的系統(tǒng) 10.3.3 電氣裝置的接地與接地電阻的要求1. 電氣裝置的接地根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電氣裝置應(yīng)接地的金屬部位有如下幾種： (1) 電機(jī)、變壓器、電器、攜帶式或移動(dòng)式用具等的金屬底座和外殼；(2) 電氣設(shè)備的傳動(dòng)裝置

34、；(3) 室內(nèi)外裝置的金屬或鋼筋混凝土構(gòu)架以及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門；(4) 配電、控制、保護(hù)用的屏及操作臺(tái)等的金屬框架和底座；(5) 交、直流電力電纜的接頭盒、終端頭、膨脹器的金屬外殼、電纜的金屬保護(hù)層、可觸及的電纜金屬保護(hù)管和穿線的鋼管； (6) 電纜橋架、支架和井架； (7) 裝有避雷線的電力線路桿塔；(8) 裝在配電線路桿上的電力設(shè)備；(9) 在非瀝青地面的居民區(qū)內(nèi)，無避雷線的小接地電流架空線路的金屬桿塔和鋼筋混凝土桿塔；(10) 電除塵器的構(gòu)架；(11) 封閉母線的外殼及其他裸露的金屬部分；(12) 六氟化硫封閉式組合電器和箱式變電站的金屬箱體；(13) 電熱設(shè)備的金屬外殼；

35、(14) 控制電纜的金屬保護(hù)層。 2. 接地電阻的要求接地體與土壤之間的接觸電阻以及土壤的電阻之和稱為散流電阻； 散流電阻加上接地體和接地線本身的電阻稱為接地電阻。對(duì)接地裝置的接地電阻進(jìn)行限定，實(shí)際上就是限制接觸電壓和跨步電壓，保證人身安全。電力裝置的工作接地電阻應(yīng)滿足以下幾個(gè)要求。(1) 在電壓為1000 V以上的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，電氣設(shè)備應(yīng)實(shí)行保護(hù)接地。由于系統(tǒng)中性點(diǎn)接地，因此當(dāng)電氣設(shè)備絕緣擊穿而發(fā)生接地故障時(shí)，將形成單相短路，由繼電保護(hù)裝置將故障部分切除，為確保可靠動(dòng)作，此時(shí)接地電阻R E0.5 。 (2) 在電壓為1000 V以上的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地，因此當(dāng)電氣設(shè)

36、備絕緣擊穿而發(fā)生接地故障時(shí)，一般不跳閘而是發(fā)出接地信號(hào)。此時(shí)，電氣設(shè)備外殼對(duì) 地電壓為REIE，IE為接地電容電流。當(dāng)這個(gè)接地裝置單獨(dú)用于1000 V以上的電氣設(shè)備時(shí)，為確保人身安全，取REIE為250 V，同時(shí)還應(yīng)滿足設(shè)備本身對(duì)接地電阻的要求，即 同時(shí) EE 250IR 10E R 當(dāng)這個(gè)接地裝置與1000 V以下的電氣設(shè)備公用時(shí)，考慮到1000V以下設(shè)備具有分布廣、安全要求高的特點(diǎn)，所以取 (10-3)同時(shí)還應(yīng)滿足1000 V以下設(shè)備本身對(duì)接地電阻的要求。EE 125IR (3) 在電壓為1000 V以下的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，考慮到其對(duì)地電容通常都很小，因此，規(guī)定RE4 ，即可保證安全。對(duì)

37、于總?cè)萘坎怀^100 kVA的變壓器或由發(fā)電機(jī)供電的小型供電系統(tǒng)，其接地電容電流更小，所以規(guī)定RE10。(4) 在電壓為1000 V以下的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，電氣設(shè)備實(shí)行保護(hù)接零。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，由保護(hù)裝置切除故障部分，但為了防止零線中斷時(shí)產(chǎn)生危害，故仍要求有較小的接地電阻，規(guī)定R E4 。同樣對(duì)總?cè)萘坎怀^100 kVA的小系統(tǒng)可采用RE10 。 10.3.4 接地電阻的裝設(shè)接地體是接地裝置的主要部分，它的選擇與裝設(shè)是保證接地電阻符合要求的關(guān)鍵。1. 自然接地體利用自然接地體不但可以節(jié)約鋼材，節(jié)省施工費(fèi)用，還可以降低接地電阻，因此有條件的應(yīng)當(dāng)優(yōu)先利用自然接地體。經(jīng)實(shí)地測(cè)量，可利用的自

38、然接地體其接地電阻如果能滿足要求，而且又滿足熱穩(wěn)定條件，就不必再裝設(shè)人工接地裝置，否則應(yīng)增加人工接地裝置。 凡是與大地有可靠而良好接觸的設(shè)備或構(gòu)件，大都可用作自然接地體，如： (1) 與大地有可靠連接的建筑物的鋼結(jié)構(gòu)、混凝土基礎(chǔ)中的鋼筋； (2) 敷設(shè)于地下而數(shù)量不少于兩根的電纜金屬外皮； (3) 敷設(shè)在地下的金屬管道及熱力管道，輸送可燃性氣體或液體(如煤氣、石油)的金屬管道除外。利用自然接地體必須保證良好的電氣連接。在建筑物鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合處凡是用螺栓連接的，只有在采取焊接與加跨接線等措施后方可利用。 2. 人工接地體當(dāng)自然接地體不能滿足接地要求或無自然接地體時(shí)，應(yīng)裝設(shè)人工接地體。人工接地體大多采

39、用鋼管、角鋼、圓鋼和扁鋼制作。一般情況下，人工接地體都采取垂直敷設(shè)，特殊情況如多巖石地區(qū)，可采取水平敷設(shè)。垂直敷設(shè)的接地體的材料常用直徑為50 mm、長(zhǎng)為2.5 m的鋼管，或者40 mm40 mm4 mm50 mm50 mm6 mm的角鋼。水平敷設(shè)的接地體常采用厚度不小于4 mm、截面不小于100 mm 2的扁鋼或直徑不小于10 mm的圓鋼，長(zhǎng)度宜為520 m。如果接地體敷設(shè)處土壤有較強(qiáng)的腐蝕性，則接地體應(yīng)鍍鋅或鍍錫并適當(dāng)加大截面，不能采用涂漆或涂瀝青的方法防腐。 3. 變配電所和車間的接地裝置的裝設(shè)由于單根接地體周圍地面電位分布不均勻，在接地電流或接地電阻較大時(shí)，容易使人受到危險(xiǎn)的接觸電壓或

40、跨步電壓的威脅。因此，在變配電所及車間內(nèi)應(yīng)盡可能采用環(huán)路式接地裝置，如圖10-18所示，即在變配電所和車間建筑物四周，距墻腳23 m處打入一圈接地體，再用扁鋼連成環(huán)路。這樣，接地體間的散流電場(chǎng)將相互重疊而使地面上的電位分布較為均勻，因此，跨步電壓及接觸電壓就很低。當(dāng)接地體之間的距離為接地體長(zhǎng)度的13倍時(shí)，這種效應(yīng)更明顯。若接地區(qū)域范圍較大，則可在環(huán)路式接地裝置范圍內(nèi)，每隔510 m寬度增設(shè)一條水平接地帶作為均壓連接線，該均壓連接線還可用作接地干線，以使各被保護(hù)設(shè)備的接地線連接更為方便可靠。在經(jīng)常有人出入 的地方，應(yīng)加裝帽檐式均壓帶或采用高絕緣路面。 圖10-18 加裝均壓帶的環(huán)路式接地裝置 1

41、0.3.5 接地電阻的計(jì)算1. 工頻接地電阻的計(jì)算 工頻接地電流流經(jīng)接地裝置時(shí)所呈現(xiàn)的接地電阻，稱為工頻接地電阻，可按表10-3中的公式進(jìn)行計(jì)算。 2. 沖擊接地電阻的計(jì)算 雷電流經(jīng)接地裝置泄入大地時(shí)所呈現(xiàn)的接地電阻，稱為沖擊接地電阻。當(dāng)強(qiáng)大的雷電流泄入大地時(shí)，土壤會(huì)被雷電波擊穿并產(chǎn)生火花，使散流電阻顯著降低，因此，沖擊接地電阻一般小于工頻接地電阻。沖擊接地電阻REsh可按式(10-4)來進(jìn)行計(jì)算： (10-4)式中，R E為工頻接地電阻；為換算系數(shù)，其值可由圖10-19確定。EEsh RR 圖10-19 確定換算系數(shù)的曲線 圖10-19中的le為接地體的有效長(zhǎng)度，應(yīng)按式(10-5)來進(jìn)行計(jì)算

42、(單位為m)： (10-5)式中，為土壤電阻率，單位為m。圖10-20中，對(duì)于單根接地體，l為其實(shí)際長(zhǎng)度； 對(duì)于分支線的接地體，l為其最長(zhǎng)分支線的長(zhǎng)度； 對(duì)于環(huán)形接地體，l則為其周長(zhǎng)的一半。如果lel，則取le1，即。2e l 圖10-20 接地體的長(zhǎng)度和有效長(zhǎng)度(a) 單根水平接地體； (b) 末端接垂直接地體的單根水平接地體； (c) 多根水平接地體；(d) 接多根垂直接地體的多根水平接地體(l1l, l2l, l3l) 3. 接地裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算在已知接地電阻要求值的前提下，所需接地體根數(shù)的計(jì)算可按下列步驟進(jìn)行：(1) 按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，確定允許的接地電阻值RE。(2) 實(shí)測(cè)或估算可以利用的

43、自然接地體的接地電阻RE(nat)。(3) 計(jì)算需要補(bǔ)充的人工接地體的接地電阻RE(man)，即 (10-6)若不考慮自然接地體，則R E(man) =RE(4) 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，初步安排接地體的布置，確定接地體和連接導(dǎo)線的尺寸。(5) 計(jì)算單根接地體的接地電阻RE(1)。EE(nat) EE(nat)E(man) RR RRR (6) 用逐步漸近法計(jì)算接地體的數(shù)量，即 (10-7)式中，E為接地體的利用系數(shù)。 (7) 校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。對(duì)于大電流接地系統(tǒng)中的接地裝置，應(yīng)進(jìn)行單相短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)。由于鋼線的熱穩(wěn)定系數(shù)C70，因此接地鋼線的最小允許截面(mm2)為 (10-8)式中，為單相接地短路電

44、流，單位為A，為計(jì)算方便，可取為三相短路電流； t k為短路電流持續(xù)時(shí)間，單位為s。 E(man)E E(1)RRn 70k)1( kmin tIA )1(kI 【例10-2】 某車間變電所變壓器容量為630 kVA，電壓為100.4 kV，接線組為Yyno，與變壓器高壓側(cè)有聯(lián)系的架空線路長(zhǎng)100 km，電纜線路長(zhǎng)10 km，裝設(shè)地土質(zhì)為黃土，可利用的自然接地體其實(shí)測(cè)電阻為20 。試確定此變電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼。解：(1) 確定接地電阻要求值。由式(1-5)可求得接地電流為由附表19-1可確定，此變電所公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件： 比較上面兩式，總接地電阻應(yīng)滿

45、足RE4 。A9.12350 )1035100(100CE II 3.99.12120120EE IR 4ER (2) 計(jì)算需要補(bǔ)充的人工接地體的接地電阻，即 (3) 接地裝置方案初選。采用環(huán)路式接地網(wǎng)，初步考慮圍繞變電所建筑四周打入一圈鋼管接地體，鋼管直徑為50 mm，長(zhǎng)為2.5 m，間距為7.5 m，管間用40 mm4 mm的扁鋼連接。(4) 計(jì)算單根鋼管接地電阻。 查附表19-2可得，黃土的電阻率=200 /m，則單根鋼管的接地電阻為 5420 420EE(nat) EE(nat)E(man) RR RRR 805.2200E(1) R (5) 確定接地鋼管數(shù)和最后接地方案。 根據(jù)RE(

46、1)/RE(man)=80/5=16，同時(shí)考慮到管間屏蔽效應(yīng)，初選24根鋼管作接地體。以n=24和/l=3去查附表19-4，得E0.70，因此 考慮到接地體應(yīng)均勻?qū)ΨQ布置，最后確定用24根直徑為50mm，長(zhǎng)為2.5 m的鋼管作接地體，管間距為7.5 m，用40mm4 mm的扁鋼連接，環(huán)形布置，附加均壓帶。2357.080E(man)E E(1) RRn 10.3.6 接地裝置平面布置圖示例接地裝置平面布置圖是表示接地體和接地線具體布置與安裝要求的一種安裝圖。圖10-21是圖5-20所示的高壓配電所及2號(hào)車間變電所的接地裝置平面布置圖。由圖10-21可以看出，距變配電所建筑3 m左右，埋設(shè)有10

47、根管形垂直接地體(直徑50 mm、長(zhǎng)2.5 m的鋼管)。接地鋼管之間約為5 m，采用40 mm4 mm的扁鋼焊接成一個(gè)外緣閉合的環(huán)形接地網(wǎng)。變壓器下面的鋼軌以及安裝高壓開關(guān)柜、高壓電容器柜和低壓配電屏的地溝上的槽鋼或角鋼，均采用25 mm4 mm的扁鋼焊接成網(wǎng)，并與室外接地網(wǎng)多處連接。為了便于測(cè)量接地電阻以及移動(dòng)式電氣設(shè)備臨時(shí)接地，故 在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)安裝有臨時(shí)接地端子。 圖10-21 接地裝置平面布置圖 10.3.7 接地電阻的測(cè)量接地裝置施工完成后，使用之前應(yīng)測(cè)量接地電阻的實(shí)際值，以判斷其是否符合要求。若不符合要求，則需補(bǔ)打接地極。每年雷雨季到來之前還需要重新檢查測(cè)量。接地電阻的測(cè)量有電橋法、補(bǔ)

48、償法、電流-電壓表法和接地電阻測(cè)量?jī)x法，這里介紹接地電阻測(cè)量?jī)x法。接地電阻測(cè)量?jī)x俗稱接地?fù)u表，其自身能產(chǎn)生交變的接地電流，使用簡(jiǎn)單，攜帶方便，而且抗干擾性能較好，應(yīng)用十分廣泛。 以常用的國(guó)產(chǎn)接地電阻測(cè)量?jī)xZC-8型為例，如圖10-22所示，三個(gè)接線端子E、P、C分別接于被測(cè)接地體(E)、電壓極(P)和電流極(C)。當(dāng)以大約120 rmin的速度轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，搖表內(nèi)產(chǎn)生的交變電流將沿被測(cè)接地體和電流極形成回路，調(diào)節(jié)粗調(diào)旋鈕及細(xì)調(diào)撥盤，使表針指在中間位置，這時(shí)便可讀出被測(cè)接地電阻。 圖10-22 ZC-8型接地電阻測(cè)量?jī)x(a) 接線圖； (b) 實(shí)物圖 具體測(cè)量步驟如下： (1) 拆開接地干線與接地

49、體的連接點(diǎn)； (2) 將兩支測(cè)量接地棒分別插入離接地體20 m與40 m遠(yuǎn)的地中，深度約400 mm； (3) 把接地?fù)u表放置于接地體附近平整的地方，然后用最短的一根連接線連接接線端子E和被測(cè)接地體E，用較長(zhǎng)的一根連接線連接接線端子P和20 m遠(yuǎn)處的接地棒P，用最長(zhǎng)的一根連接線連接接線端子C和40 m遠(yuǎn)處的接地棒C； (4) 根據(jù)被測(cè)接地體的估計(jì)電阻值，調(diào)節(jié)好粗調(diào)旋鈕； (5) 以大約120 rmin的轉(zhuǎn)速搖動(dòng)手柄，當(dāng)表針偏離中心時(shí)，邊搖動(dòng)手柄邊調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)撥盤，直至表針居中穩(wěn)定后為止； (6) 細(xì)調(diào)撥盤的讀數(shù)乘以粗調(diào)旋鈕倍數(shù)，即可得被測(cè)接地體 的接地電阻。 10.4 低壓配電系統(tǒng)的等電位聯(lián)結(jié)與漏

50、電保護(hù)10.4.1 低壓配電系統(tǒng)的等電位聯(lián)結(jié)1. 等電位聯(lián)結(jié)的功能與類別等電位聯(lián)結(jié)是使電氣裝置各外露可導(dǎo)電部分和裝置外可導(dǎo)電部分電位基本相等的一種電氣聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)的功能在于降低接觸電壓，以保障人身安全。 按規(guī)定，采用接地故障保護(hù)時(shí)，在建筑物內(nèi)應(yīng)做總等電位聯(lián)結(jié)，簡(jiǎn)稱MEB。當(dāng)電氣裝置或其某一部分的接地故障保護(hù)不能滿足要求時(shí)，還應(yīng)在局部范圍內(nèi)進(jìn)行局部等電位聯(lián)結(jié)，簡(jiǎn)稱LEB。 1) 總等電位聯(lián)結(jié)總等電位聯(lián)結(jié)(MEB)是指在建筑物進(jìn)線處，將PE線或PEN線與電氣裝置接地干線、建筑物內(nèi)的各種金屬管道(如水管、煤氣管、采暖空調(diào)管道等)以及建筑物的金屬構(gòu)件等，都與總等電位聯(lián)結(jié)端子連接，使它們都具有基本相

51、等的電位，如圖10-23中的MEB。 圖10-23 總等電位聯(lián)結(jié)(MEB)和局部等電位聯(lián)結(jié)(LEB) 2) 局部等電位聯(lián)結(jié)局部等電位聯(lián)結(jié)(LEB)又稱輔助等電位聯(lián)結(jié)，是在遠(yuǎn)離總等電位聯(lián)結(jié)處、非常潮濕、觸電危險(xiǎn)性大的局部地區(qū)內(nèi)進(jìn)行的等電位聯(lián)結(jié)，是總等電位聯(lián)結(jié)的一種補(bǔ)充，如圖10-23中的LEB。通常在容易觸電的浴室及安全要求極高的胸腔手術(shù)室等處，應(yīng)做局部等電位聯(lián)結(jié)。 2. 等電位聯(lián)結(jié)的接線要求按規(guī)定，等電位聯(lián)結(jié)主母線的截面不應(yīng)小于裝置中最大PE線或PEN線的一半，但采用銅線時(shí)截面不應(yīng)小于6 mm2，當(dāng)采用鋁線時(shí)截面不應(yīng)小于16 mm2。采用鋁線時(shí)，必須采取機(jī)械保護(hù)，并且應(yīng)保證鋁線連接處的持久導(dǎo)通

52、性。如果采用銅導(dǎo)線作聯(lián)結(jié)線，則其截面應(yīng)不超過25 mm2。如果采用其他材質(zhì)導(dǎo)線，則其截面應(yīng)能承受與之相當(dāng)?shù)妮d流量。連接裝置外露可導(dǎo)電部分與裝置外可導(dǎo)電部分的局部等電位聯(lián)結(jié)線，其截面不應(yīng)小于相應(yīng)PE線的一半。而連接兩個(gè)外露可導(dǎo)電部分的局部等電位聯(lián)結(jié)線，其截面不應(yīng)小于接至這兩個(gè)外露可導(dǎo)電部分的較小PE線的截面。 3. 等電位聯(lián)結(jié)中的幾個(gè)具體問題(1) 兩條金屬管道連接處纏有黃麻或聚乙烯薄膜，一般不需要做跨接線。由于兩條管道在做絲扣連接時(shí)，上述包纏材料實(shí)際上已被損傷而失去了絕緣作用，因此管道連接處在電氣上依然是導(dǎo)通的。所以，除了自來水管的水表兩端需做跨接線外，金屬管道連接處一般不需跨接。 (2) 現(xiàn)

53、在有些管道系統(tǒng)以塑料管取代金屬管，對(duì)塑料管道不需要做等電位聯(lián)結(jié)。做等電位聯(lián)結(jié)的目的在于使人體可同時(shí)觸及的導(dǎo)電部分的電位相等或相近，以防人身觸電，而塑料管是不導(dǎo)電物質(zhì)，不可能傳導(dǎo)或呈現(xiàn)電位，因此不需對(duì)塑料管道做等電位聯(lián)結(jié)。 (3) 在等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)內(nèi)，原則上只需做一次等電位聯(lián)結(jié)。例如在水管進(jìn)入建筑物的主管上做一次總等電位聯(lián)結(jié)，再在浴室內(nèi)的水道主管上做一次局部等電位聯(lián)結(jié)即可。(4) 原則上不能用配電箱內(nèi)的PE母線代替接地母線和等電位聯(lián)結(jié)端子板來連接等電位聯(lián)結(jié)線。由于配電箱內(nèi)有帶危險(xiǎn)電壓的相線，在配電箱內(nèi)帶電檢測(cè)等電位聯(lián)結(jié)和接地時(shí)，容易不慎觸及危險(xiǎn)電壓而引起觸電事故，此時(shí)若停電檢測(cè)將給工作和生活帶來

54、不便，因此應(yīng)在配電箱外另設(shè)接地母線或等電位聯(lián)結(jié)端子板，以便安全地進(jìn)行檢測(cè)。(5) 對(duì)于1000 V及1000 V以下的工頻低壓裝置不必考慮跨步電壓的危害，因?yàn)橐话闱闆r下其跨步電壓不足以構(gòu)成對(duì)人體的 傷害。 10.4.2 低壓配電系統(tǒng)的漏電保護(hù)1. 漏電保護(hù)器的功能與原理 漏電保護(hù)器又稱“剩余電流保護(hù)器”，簡(jiǎn)稱為RCD (Residual Current protective Device)。 漏電保護(hù)器是在規(guī)定條件下，當(dāng)漏電電流(剩余電流)達(dá)到或超過規(guī)定值時(shí)能自動(dòng)斷開電路的一種開關(guān)電器。它用來對(duì)低壓配電系統(tǒng)中的漏電和接地故障進(jìn)行安全防護(hù)，防止發(fā)生人身觸電事故及接地電弧引發(fā)的火災(zāi)。漏電保護(hù)器按其

55、反應(yīng)動(dòng)作的信號(hào)可分為電壓動(dòng)作型和電流動(dòng)作型兩類。電壓動(dòng)作型漏電保護(hù)器在技術(shù)上存在一些難以克服的問題，所以現(xiàn)在生產(chǎn)的漏電保護(hù)器差不多都為電流動(dòng)作型。 電流動(dòng)作型漏電保護(hù)器利用零序電流互感器來反應(yīng)接地故障電流，然后動(dòng)作于脫扣機(jī)構(gòu)。電流動(dòng)作型漏電保護(hù)器按脫扣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)又可分為有電磁脫扣型和電子脫扣型兩類。 電磁脫扣型漏電保護(hù)器的原理接線圖如圖10-24所示。當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，穿過零序電流互感器TAN的三相電流相量和為零，零序電流互感器TAN二次側(cè)不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此磁化電磁鐵YA的線圈中沒有電流，其銜鐵靠永久磁鐵的磁力保持在吸合位置，使開關(guān)維持在合閘狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備發(fā)生漏電或單相接殼故障時(shí)，會(huì)有零序電

56、流穿過互感器TAN的鐵芯，使其二次側(cè)感生電動(dòng)勢(shì)，于是電磁鐵YA線圈中有交流電流通過，電磁鐵YA鐵芯中將產(chǎn)生交變磁通，與原有的永久磁通疊加并產(chǎn)生去磁作用，則其電磁吸力減小，銜鐵被彈簧拉開，使自由脫扣機(jī)構(gòu)YR動(dòng)作，開關(guān)跳閘， 斷開故障電流，從而起到漏電保護(hù)的作用。 圖10-24 電流動(dòng)作的電磁脫扣型漏電保護(hù)器原理接線圖 電流動(dòng)作的電子脫扣型漏電保護(hù)器的原理接線圖如圖10-25所示。這種電子脫扣型漏電保護(hù)器在零序電流互感器TAN與自由脫扣機(jī)構(gòu)YR之間接入的不是磁化電磁鐵，而是電子放大器AV。當(dāng)設(shè)備發(fā)生漏電或單相接殼故障時(shí)，互感器TAN二次側(cè)感生的電信號(hào)經(jīng)電子放大器AV放大后，接通自由脫扣機(jī)構(gòu)YR，使

57、開關(guān)跳閘，從而也能起到漏電保護(hù)的作用。 圖10-25 電流動(dòng)作的電子脫扣型漏電保護(hù)器原理接線圖 2. 漏電保護(hù)器的分類漏電保護(hù)器按其保護(hù)功能和結(jié)構(gòu)特征，可分以下四類。(1) 漏電保護(hù)開關(guān)。漏電保護(hù)開關(guān)由零序電流互感器、漏電脫扣器和主開關(guān)組裝在一個(gè)絕緣外殼之中，具有漏電保護(hù)及手動(dòng)通斷電路的功能，但不具有過負(fù)荷和短路保護(hù)功能。這類產(chǎn)品主要應(yīng)用于住宅，通常稱為漏電開關(guān)。(2) 漏電斷路器。漏電斷路器是在低壓斷路器的基礎(chǔ)上加裝漏電保護(hù)部件組成的，因此它具有漏電、過負(fù)荷和短路保護(hù)的功能。漏電斷路器的有些產(chǎn)品就是在低壓斷路器之外拼裝漏電保護(hù)附件而成的。例如，C45系列小型斷路器拼裝漏電脫扣器后，就成了家用

58、及在類似場(chǎng)所廣泛應(yīng)用的漏電斷路器。 (3) 漏電繼電器。 漏電繼電器由零序電流互感器和繼電器組成，具有檢測(cè)和判斷漏電和接地故障的功能，由繼電器發(fā)出信號(hào)，并控制斷路器或接觸器切斷電路。(4) 漏電保護(hù)插座。 漏電保護(hù)插座由漏電開關(guān)或漏電斷路器與插座組合而成，使與插座回路連接的設(shè)備具有漏電保護(hù)功能。漏電保護(hù)器按極數(shù)可分為單極2線、雙極2線、3極3線、3極4線和4極4線等多種形式，其在低壓配電線路中的接線如圖10-26所示。 圖10-26 各種RCD在低壓線路中的接線示意圖 3. 漏電保護(hù)器的裝設(shè)1) 漏電保護(hù)器的裝設(shè)場(chǎng)所當(dāng)人手握住手持式(或移動(dòng)式)電器時(shí)，如果該電器漏電，則人手因觸電痙攣將很難擺脫

59、，觸電時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)導(dǎo)致死亡。而固定式電器漏電，如人體觸及將會(huì)因電擊刺痛而彈離，一般不會(huì)持續(xù)觸電。由此可見，手持式(移動(dòng)式)電器觸電的危險(xiǎn)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固定式電器觸電。因此，一般規(guī)定安裝手持式(移動(dòng)式)電器的回路上應(yīng)裝設(shè)RCD。由于插座主要是用來連接手持式(含移動(dòng)式)電器的，因此插座回路上一般也應(yīng)裝設(shè)RCD。GB500961999住宅設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，除空調(diào)電源插座外，其他電源插座回路均應(yīng)裝設(shè)RCD。 2) PE線和PEN線的裝設(shè)要求在TN-S系統(tǒng)中(或TN-C-S系統(tǒng)中的TN-S段)裝設(shè)RCD時(shí)，PE線不得穿過零序電流互感器鐵芯。否則當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于進(jìn)出互感器鐵芯的故障電流相互抵消，因此RC

60、D將不會(huì)動(dòng)作，如圖10-27(a)所示。而在TN-C系統(tǒng)中(或TN-C-S系統(tǒng)中的TN-C段)裝設(shè)RCD時(shí)，PEN線不得穿過零序電流互感器鐵芯。否則當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，RCD同樣不會(huì)動(dòng)作，如圖10-27(b)所示。 圖10-27 PE線和PEN線不得穿過PCD的零序電流互感器鐵芯(a) TN-S系統(tǒng)中PE線穿過RCD互感器時(shí)，RCD不動(dòng)作；(b) TN-C系統(tǒng)中REN線穿過RCD互感器時(shí)，RCD不動(dòng)作 在TN-S系統(tǒng)中和TN-C-S系統(tǒng)的TN-S段中，RCD的正確接線應(yīng)如圖10-28(a)、(b)所示。對(duì)于TN-C系統(tǒng)，如果系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，則形成單相短路，其單相短路保護(hù)裝置應(yīng)該動(dòng)作，切

61、除故障。由圖10-27(b)可知，在TN-C系統(tǒng)中不能裝設(shè)RCD。 圖10-28 RCD的正確接線 3) RCD負(fù)荷側(cè)的N線和PE線的裝設(shè)要求RCD負(fù)荷側(cè)的N線和PE線不能接反。如圖10-29所示，在低壓配電線路中，假設(shè)其中插座XS2的N線端子誤接于PE線上，而其PE線端子誤接于N線上，則插座XS2的負(fù)荷電流I不是經(jīng)N線，而是經(jīng)PE線返回電源，從而使RCD的零序電流互感器一次側(cè)出現(xiàn)不平衡電流I，造成漏電保護(hù)器RCD無法合閘。為了避免N線和PE線接錯(cuò)，建議在電氣安裝中，按規(guī)定，N線使用淡藍(lán)色絕緣線，PE線使用黃綠雙色絕緣線，而A、B、C三相則分別使用黃、綠、紅色絕緣線。 圖10-29 插座XS2

62、的N線和PE線接反時(shí)，RCD無法合閘 4) 不同回路N線的裝設(shè)要求裝設(shè)RCD時(shí)，不同回路不應(yīng)共用一根N線。在電氣施工中，為節(jié)約線路投資，往往將幾個(gè)回路配電線路共用一根N線。圖10-30所示為將裝有RCD的回路與其他回路共用一根N線，這種接線將使RCD的零序電流互感器一次側(cè)出現(xiàn)不平衡電流，進(jìn)而引起RCD誤動(dòng)，因此這種作法是不允許的。 圖10-30 不同回路共用一根N線引起RCD誤動(dòng)作 5) 低壓配電系統(tǒng)中多級(jí)RCD的裝設(shè)要求為了有效防止因接地故障引起人身觸電事故以及因接地電弧引發(fā)的火災(zāi)，通常在建筑物的低壓配電系統(tǒng)中裝設(shè)兩級(jí)或三級(jí)RCD，如圖10-31所示。線路末端裝設(shè)的RCD通常為瞬動(dòng)型，動(dòng)作電

63、流通常取為30mA，個(gè)別可達(dá)100 mA。其前一級(jí)RCD則采用選擇型，最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間為0.15 s，動(dòng)作電流則為300500 mA，以保證前后RCD動(dòng)作的選擇性。根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料證實(shí)，接地電流只有達(dá)到500 mA以上時(shí)其電弧能量才有可能引燃起火。因此從防火安全角度來說，RCD的動(dòng)作電流最大可達(dá)500 mA。 圖10-31 低壓配電系統(tǒng)中的多級(jí)RCD(a) 兩級(jí)RCD； (b) 三級(jí)RCD 基本技能訓(xùn)練 觸電的急救處理觸電人員的現(xiàn)場(chǎng)急救是搶教過程中的一個(gè)關(guān)鍵。如果處理得及時(shí)和正確，就可能使因觸電而呈假死的人獲救； 反之，則可能帶來不可彌補(bǔ)的后果。因此，從事電氣工作的人員也必須熟悉并掌握觸電急救技術(shù)。

64、1. 脫離電源使觸電人盡快脫離電源是救治觸電人的第一步，也是最重要的一步。具體做法如下所述。 (1) 如果開關(guān)距離救護(hù)人較近，則應(yīng)迅速拉開開關(guān)，切斷電源。(2) 如果開關(guān)距離救護(hù)人很遠(yuǎn)，則可用絕緣手鉗或裝有干燥木柄的刀、斧、鐵鍬等將電線切斷，并且應(yīng)防止被切斷的電源線觸及人體。 (3) 當(dāng)導(dǎo)線搭在觸電人身上或壓在身下時(shí)，可用干燥木棒、竹竿或其他帶有絕緣手柄的工具迅速將電線挑開，不能直接用手或用導(dǎo)電的物件去挑電線，以防觸電。(4) 如果觸電人衣服是干燥的，而且電線并非緊纏其身時(shí)，救護(hù)人員可站在干燥木板上用一只手拉住觸電人的衣服將他拉離帶電體，此法只適用于低壓觸電的情況。(5) 如果人在高空觸電，還

65、需采取安全措施，以防電源切斷后，觸電人從高空掉下致殘或致死。 2. 急救處理當(dāng)觸電人脫離電源后，應(yīng)依據(jù)具體情況，迅速對(duì)癥救治，同時(shí)趕快派人請(qǐng)醫(yī)生前來搶救。 (1) 如果觸電人傷害得并不嚴(yán)重，神志尚清醒，只是有些心慌，四肢發(fā)麻，全身無力，或者雖一度昏迷，但未失去知覺，則要使之安靜休息，不要走路，并密切觀察其病變。(2) 如果觸電人傷害得較嚴(yán)重，失去知覺，停止呼吸，但心臟微有跳動(dòng)，則應(yīng)采取口對(duì)口人工呼吸法。如果雖有呼吸，但心臟停跳，則應(yīng)采取人工胸外擠壓心臟法。 (3) 如果觸電人傷害得相當(dāng)嚴(yán)重，心跳和呼吸都已停止，人完全失去知覺，則需立即同時(shí)進(jìn)行口對(duì)口人工呼吸和人工胸外擠壓心臟兩種方法的循環(huán)。如果

66、現(xiàn)場(chǎng)僅有一人搶救時(shí)，可交替使用這兩種方法，先胸外擠壓心臟48次，然后暫停，代以口對(duì)口吹氣23次，再擠壓心臟，又口對(duì)口吹氣，如此循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行操作。人工呼吸法和胸外擠壓心臟應(yīng)盡可能就地進(jìn)行，只有在現(xiàn)場(chǎng)危及安全時(shí)，才可將觸電人移到安全地方進(jìn)行急救。在送往醫(yī)院途中，也應(yīng)不間斷地采用人工呼吸或心臟擠壓來進(jìn)行搶救。 3. 口對(duì)口吹氣的人工呼吸法人的生命的維持主要是靠由于心臟跳動(dòng)而造成的血液循環(huán)和由于呼吸而形成的氧氣和廢氣的交換過程，“假死”就是由于中斷了這種過程所導(dǎo)致的。因此，當(dāng)人觸電后，一旦出現(xiàn)假死現(xiàn)象，應(yīng)立即迅速施行人工呼吸或心臟擠壓。人工呼吸法有仰臥壓胸法、俯臥壓背法和口對(duì)口吹氣法。這里只介紹簡(jiǎn)便易行且效果較好的口對(duì)口吹氣法。(1) 首先迅速解開觸電人的衣服、褲帶，松開其上身的緊身衣、護(hù)胸罩和圍巾等，使其胸部能自由擴(kuò)張，不致妨礙呼吸。 (2) 使觸電人仰臥，不墊枕頭，頭先側(cè)向一邊，清除其口腔內(nèi)的血塊、假牙及其他異物等。如觸電人的舌根下陷，則應(yīng)將舌頭拉出，使呼吸道暢通。如觸電者牙關(guān)緊閉，可用開口鉗、小木片、金屬片等，小心地從口角伸入牙縫撬開牙齒，清除口腔內(nèi)的異物。然后將其頭部放正，使之盡量后