建筑应用电工5

扬州职业大学电子工程系2014.3贾湛编辑制作主讲：贾湛第五章安全用电与建筑防雷5.1安全用电5.3建筑防雷5.4等电位联接5.5漏电保护器5.2接地电阻的测量本章内容本章学习目的及要求掌握安全用电常识；理解保护接地与保护接零；了解低压配电系统；了解防雷措施和防雷装置；理解等电位联接的作用和注意事项；理解漏电保护器的工作原理；掌握漏电保护器的安装与选择。5.1安全用电5.1.1触电、急救与防护1)触电的原因与触电的方式触电原因及危害造成触电事故，往往是由于操作人员麻痹大意，违反电气操作规程；或是电气设备绝缘损坏、接地不良；或是进入高压线路的接地短路点以及遭雷击等原因。人体触电的危险性与通过体内的电流强弱、时间长短及电流的频率等有关。(2)安全电压——人体不戴任何防护设备时，触及带电体而不受电击或电伤的电压。感知电流（成年男性1.1mA；女性0.7mA）人体电流临界值：工频30mA。将引起呼吸困难，自己已不能摆脱电源，所以有生命危险。致命电流≥50mA。人体电阻：Rm=800～1200Ω安全电压：U＝24～36VU＝IRm＝30×10-3×(800～1200）＝24～36V严格地讲，安全电压是因人而异的，与触碰带电体时间长短、与带电体接触面积和压力等有关。①直接触电——人体的某一部位接触电气设备的带电导体，而另一部位与大地接触引起的触电，或同时接触到两相不同的导体。②间接触电——人体接触到故障状态带电导体，而正常情况下该导体是不带电的。减少接触电压的有效方法就是等电位联接。③跨步电压——地面上0.8m的两处的电位差，用Uk表示。当有电流流入电网接地点或防雷接地点时，电流在接地点周围土壤中产生电压降，接地点的电位往往很高，距接地点越远，则电位逐渐下降越陡。触电方式（a）接触电压（b）跨步电压触电部位两脚触电两手触电右手至右脚左手至右脚通过心脏的电流百分率0.4％3.3％3.7％6.7％8电伤是电流的热效应、化学效应、机械效应对人体造成的伤害（一般在人体表面会留下伤痕）灼伤电烙印皮肤金属化机械性损伤电光眼主要特征电伤9触电事故方式单相触电两相触电跨步电压触电(1)对低压触电，可立即拉开开关或拔出插销，断开电源。当电线搭落在触电者身上或被压在身下时，可用干燥的衣服、手套、绳索、木板等绝缘物作为工具挑开电线。对高压触电事故，应立即通知有关部门停电，或戴上绝缘手套，穿上绝缘用相应电压等级的绝缘衣拉开开关。触电的急救(2)触电者脱离电源后需积极进行抢救，时间愈快愈好。若触电者失去知觉，但仍能呼吸，应立即抬到空气流通、温暖舒适的地方平卧，并解开衣服，速请医生诊治。若触电者已停止呼吸，心脏也已停止跳动，这种情况往往是假死，一般不要打强心针，而应该通过人工呼吸和心脏挤压的急救方法，使触电（a）检查瞳孔（b）检查呼吸（c）检查心跳胸外心脏挤压法（a）急救者跪跨位置（b）急救者压胸的手掌位置（c）挤压方法示意（d）突然放松示意(1)设立屏障，保证人与带电体的安全距离，并挂标示牌。(2)(3)(4)采用联锁装置和继电保护装置，推广使用漏电断路器对人进行保护。(5)正确选用和安装导线、电缆、电气设备，对有故障的(6)(7)建立健全各项安全规章制度，加强安全教育和对电气3)常用的安全用电防护措施5.1.2低压配电系统的接地形式低压系统是指1KV以下交流电源系统。IEC规定:1）第一个字母表示电力（电源）系统对地关系。T表示是中性点直接接地；I表示所有带电部分绝缘。2）第二个字母表示用电装置外露可导电部分对地的关系。T表示设备外壳接地，N表示负载采用接零保护。3）第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系。C表示工作零线与保护线是合一的，如TN-C；S表示工作零线与保护线是严格分开的，如TN-S系统。其中PE线称为专用保护线。TN系统保护接零系统。电力系统有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接。整个系统的中性点与大地直接相连接，无任何阻抗，配电系统中有一根中性线随三相导线全程平行敷设，并且每隔一段距离重复接地一次，受电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接。TN系统主要是靠单相碰壳故障变成单相短路故障（短路电流是TT系统的5.3倍），实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。TN系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用。（1）TN-C系统TN-C系统如图所示，将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为PEN线的导体同时承担两者的功能。在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外露的可导电部分。由于它所固有的技术上的种种弊端，现在已很少采用，尤其是在民用配电中已基本上不允许采用TN-C系统。只适用于三相负载基本平衡的情况(2)TN-S系统WVUNLPEPEL1L2L3NN三相设备单相设备单相插座NPE该系统的N线与PE线仅在电源变压器中性点外一点共同接地，而后两线严格分开不再有任何电气连接。系统正常运行时，专用保护线上不有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。建筑物内设有变压器时通常采用该接地保护系统。经常将TN-S系统称为三相五线制系统在建筑工程工工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用TN-S方式供电系统。工作零线只用作单相照明负载回路。(3)TN-C-S系统TN-C-S系统是，TN-C系统和TN-S系统的结合形式，在TN-C-S系统中，从电源出来的那一段采用TN-C系统，因为在这一段中无用电设备，只起电能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将EN线分开形成单独的N线和PE线。从这一点开始,系统相当于TN-S系统。TN-C-S供电系统的特点（1）TN-C-S系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于负载不平衡的情况及线路的长度。要求负载不平衡电流不能太大，而且在PE线上应作重复接地。（2）PE线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。（3）对PE线除了在总箱处必须和N线相接以外，其他各分箱处均不得把N线和PE线相联，PE线上不许安装开关和熔断器。实际上，在三相负载不平衡、建筑施工工地有专用的电力变压器时，必须采用TN-S方式供电系统。TT系统TT也称三相四线制系统TT系统就是电源中性点直接接地、用电设备外露可导电部分也直接接地的系统。通常将电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外露可导电部分的接地叫做保护接地。TT系统中，这两个接地必须是相互独立的。设备接地可以是每一设备都有各自独立的接地装置，也可以若干设备共用一个接地装置。TT系统的特点①共用接地线与工作零线没有电的联系；②正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流。由于N线与PE线的接地系统是分开的，因此无论三相负荷是否平衡，在N线带电情况下，PE线都不会带电。在正常情况下可获得安全、可靠的基准接地电位。但当配电系统发生单相接地故障时，因故障电流较小，保护接地灵敏度较低，故障线路不能及时被切断，必须增设其他方式进行保护（如漏电保护、等电位联结等）。由于TT系统单相短路保护的灵敏度比TN系统低，熔断器和断路器拒绝动作的情况时有发生，致使外露可导电部分长时期带有接近110V危险电压。因此接地装置的接地电阻要满足单相接地故障时在规定时间内切断供电的要求，或将接触电压限制在50V以下。TT方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。IT系统就是电源中性点不接地、用电设备外露可导电部分直接接地的系统。该系统电源变压器中性点不接地或经高阻抗接地，在一般情况无中性线引出，因此配电系统中只有线电压，其PE线独立接地。IT系统中，连接设备外露可导电部分和接地体的导线，就是PE线。WVULLPEPEL1L2L3IT系统如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。电源电气设备IIT系统特点当配电系统发生单相接地故障时，没有或只有很小的故障电流，无需切断电源，系统照常运行，从而提高了系统的供电可靠性。但IT系统必须采用等电位联结来保护人身安全，并应装设绝缘监视及接地故障报警装置。IT系统不适合有大量单相设备用电的场所，因为要配置380V/220V变压器才能产生电压为220V的单相设备供电。由同一台发电机、配电变压器或同一段母线供电的低压电力网，不宜同时采用两种系统接地形式（例如同一低压配电系统中，不宜同时采用TN和TT系统）。在同一低压配电系统中，当全部采用TN系统确有困难时，也可部分采用TT系统接地形式。但采用TT系统供电部分均应装设能自动断开接地故障的装置（包括漏电电流动作保护装置）或经由隔离变压器供电。TN-STN-CTN-C-STTIT(1)保护接地将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳用电阻很小的导线与接地体可靠地连接起来(为防止电气设备由于金属外壳绝缘损坏有可能带电)，这种接地方式称为保护接地。保护接地适用于中性点不接地的供电系统，根据规定在电压低于1KV而中性点不接地的电力网中，或电压高于1KV的电力网中均须采用保护接地。5.1.3保护接地与保护接零保护接地适用于中性点不接地的供电系统没有保护接地情况有保护接地情况中性点接地系统采用保护接地的情况如图。有没有危险？工作接地保护接地PkodUIRR设R0、Rd为4Ω，电源相电压为220VIk=220/（4+4）=27.5AU=IkRd＝27.5×4＝110V所以人体将承受110V的对地如图所示的中性点接地系统，当采用保护接地而绝缘损坏使一相线碰壳短路时，短路电流Ik为：32１、电机、变压器、照明灯具、携带式移动式用电器具的金属外壳和底座２、配电屏、箱、柜、盘，控制屏、箱、柜、盘的金属构架３、穿电线的金属管，电缆的金属外皮，电缆终端盒、接线盒的金属部分４、互感器的铁心及二次线圈的一端５、装有避雷器的电线杆、塔。高频设备的屏护保护接地应用范围保护接零——将电气设备的金属外壳与中性点直接接地的系统中的零线相连接。在中性点直接接地的1KV以下供电系统中，应采用接零保护，将电气设备的金属外壳直接接到系统的零线上。发生碰壳时，即形成单相短路，使保护装置可靠动作，断开故障设备的电源，保护人身安全。保护接零没有电流工作接地重复接地——在中性点接地的供电系统中，除将电源中性点接地外，沿中线走向，每隔一定距离再次将中线接地。经过重复接地处理后，即使零线发生断裂，也能使故障程度减轻。在照明线路中，也可以避免因零线断裂三相电压不平衡而造成的某些电气设备的损坏。有电流重复接地中性点不接地系统保护接零的危险注意：采用接零保护的低压配电系统中，不允许将一些设备接零，而另外一些设备作保护接地。因为当采取接地的设备发生碰壳时，零线电位将升高，而使所有接零的设备外壳都带上危险的电压。在电源中性点接地时，一相线落地，则发生短路，使熔断器断。但中性点不接地系统，系统仍可照常运行，但这时大地与落地的相线等电位，则接在零线上的用电设备外壳对地的电压等于接地的相线从接地点到电源中性点的电压值，这十分危险。工作接地为保证电气设备在正常和事故情况下可靠地工作而进行的接地，叫工作接地。变压器和发电机的中性点直接接地：能维持相线对地电压不变；变压器和发电机的中性点经消弧圈接地：能在单相接地时消除接地短路点的电弧，避免系统出现过电压；防雷设备的接地：对地泄放雷电流。5.2接地电阻的测量接地电阻是指接地体电阻、接地线电阻和土壤流散电阻三部分之和。其中主要是土壤流散电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。VDDURI测量接地电阻的方法很多，有电流表电压表VDDURI(1