本科电气安全课件第三章第一节

准备知识防护措施等电位连结加强绝缘电气隔离保护接地安全特低电压保护接零一、间接接触电击：电气系统故障或异常状态下的电击。二、接地的基本概念（1）正常接地（人为接地）工作接地（兼作电流回路、保持零电位）；安全接地（只在故障时发挥作用）。（2）故障接地IE——从带电体流入大地的电流；ID——自接地体向四周流散的电流。RD——ID遇到的全部电阻；RE——RD与接地线电阻之和。1、接地的分类：2、接地电流IE和短路电流ID3、流散电阻RD和接地电阻RE对地电压：接地电流×接地电阻v——在半径方向上，与r对应的地面电位，V；ρ——接地极所在位置土壤电阻率，Ω·m；I——流过接地极的电流，A；r——接地电流流散半径，m。r2Ivpr=4、接地体对地电压和对地电压曲线002rIvr0——半圆接地极半径，m。v0——接地体对地电压。接地体电位为：结论：1.当电流通过接地体流入大地时，接地体具有最高的电压。离开接地体后，电压逐渐降低，电压降落的速度也逐渐减缓。2.至离接地体20m处，土壤电阻己可小到忽略不计电压几乎降低为零，电气工程上通常说的“地”就是这里的地。EC——与接地体相连设备外壳与水平0.8m处之间的电位差。UC——加于人体某两点之间的电压。通常按人体离开设备0.8m考虑。EC与UC区别：没有人时——EC；有人时——UC（∵出现IP→脚下流散电阻压降→UC＜EC）。IP——流过人体的电流5、接触电动势EC和接触电压UCEW——地面上水平距离为0.8m(人的步距)的两点之间的电位差。UW——是指人站在流过电流的地面上，加于人的两脚之间的电压。EW与UW区别：（类同EC与UC区别）。Ub2——人体b紧靠接地体位置，承受的跨步电压最大；Ub1——人体c离开了接地体，承受的跨步电压要小一些。6、跨步电动势EW和跨步电压UW3-1.IT系统IT系统是指电源中性点不接地，设备外露可导电部分接地的配电系统。由于电源中性点工作在“浮地”状态，当系统发生单相接地故障时电源三相间的基本平衡仍可保持，系统可以继续运行，供电连续性好。保护接地是IT系统间接接触电击防护最基本的安全措施。一、IT系统的安全原理未装保护接地若假设各相对地绝缘阻抗对称，即Z1=Z2=Z3=Z，则：UZRRUZRRUrrrrr333/ZRUZRUIrrr333/1.如图：当设备无接地时，只有人体和配电网对地绝缘阻抗构成回路。URRRUrrr33RRUIrr33193222CRCURUrrr193222CRCUIrr低压配电网的人体电压电流•电网分布不大•对地电阻低•容抗电阻•电网分布较大•绝缘电阻高•电阻容抗装保护接地Rb后接地后Rb与人体电阻Rr并联RbRrUZRRUbbE33漏电设备故障对地电压：因为Rb|Z|，只要适当控制的Rb大小，即可限制该故障电压在安全范围之内；同时，由于Rb的分流作用，通过人体的电流也将大大降低。2.IT系统中外露金属部分以R0接地结论：设电网各相对地电压均为220V，各相对地绝缘电阻均为无限大，各相对地电容均为0.55F，人体电阻为2000，试判断单相电击的危险性。VVCRCURUrrr3.1581)1055.0(2000)502(9220)1055.0(2000)502(319326226222解：对地电阻对地容抗，忽略掉电阻的影响，将数据代入对应公式mAmARUIrrr2.7920003.158设电网各相对地电压均为220V，各相对地绝缘电阻均为无限大，各相对地电容均为0.55F，人体电阻为2000，试判断单相电击的危险性。1、通过以上例题的计算可以说明，即使是在低压不接地配电网中，单相电击也是有致命的危险。2.在在上例题给定数据的条件下，如有Rb=4。则人体电压降低到4.6V，人体电流减小为2.3mA。解：结论：，二、保护接地的应用范围适用于各种不接地配电网1~10kV配电网，矿井低压配电网等。凡由于绝缘损坏或其他原因而呈现危险电压的金属部分，均应接地。三、接地电阻的确定（1）为限制设备漏电时外壳对地电压不超过安全范围，要求保护接地电阻Rb≤4Ω。（2）当配电变压器或发电机的容量不超过100kVA时，由于配电网分布范围很小，单相故障接地电流更小，可以放宽对接地电阻的要求，取Rb≤10Ω。1、低压设备接地电阻（2）大接地短路电流系统（1）小接地短路电流系统高、低压设备共用接地dbIR120高压设备单独接地dbIR250注：1、接地电阻除满足以上两式外，还应小于10Ω，2、Id为单相接地电流，根据配电网的特征计算和确定。dbIR20005.0bR但当接地短路电流ID4000A时，可采用2、高压设备接地电阻四、绝缘监视(1)发生一相故障接地时，未接地两向对地电压升高会增加电气线路及设备的绝缘负担，易造成绝缘故障，增加触电危险。（2）不接地配电网中一相接地故障的接地电流很小，线路和设备还能继续工作，故障可能长时间存在，这对安全也是非常不利的。需要监视的原因：1、低压配电网绝缘监视正常时：三相平衡，三只电压表读数均为相电压。故障时：一相接地时该相电压表读数急剧降低，另两相则显著升高。即使系统没有接地，而是一相或两相对地绝缘显著恶化时，三只电压表也会给出不同的读数，引起工作人员的注意。三电压表法：2、高压配电网绝缘监视正常时：三相平衡，三只电压表读数相同，三角形开口处电压为零，信号继电器K不动作。故障时：当一相接地或一、两相绝缘明显劣化时，三只电压表出现不同读数，同时三角形开口处出现电压，当电压达到或超过整定值时，信号继电器动作，发出信号。电压互感器法：高电配电网绝缘监视2、绝缘阻抗的测量五、过电压的防护理当变压器高压一相与低压中性点短接时，低压侧对地电压将大幅度升高，将给低压系统的安全运行造成极大的威胁。如图A。例A、不接地电网高压窜低压B、高压窜低压防护及监视把低压配电网的中性点或者一相经击穿保险器接地。正常时：击穿保险器处在绝缘状态，配电系统不接地。故障时：云母片带孔部分的空气隙被击穿，故障电流经接地装置流入大地。它可能引起高压系统过电流保护装置动作，切除故障，断开电源。