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1、供电技术电子课件X内容提要：内容提要：概述供电系统的保护接地与防雷保护。概述供电系统的保护接地与防雷保护。供电技术电子课件X第一节第一节 供电系统的保护接地供电系统的保护接地第二节第二节 供电系统的防雷保护供电系统的防雷保护供电技术电子课件X第一节第一节 供电系统的保护接地供电系统的保护接地 供电技术电子课件X 一、电流对人体的危害一、电流对人体的危害 电流对人体的伤害程度与通过人体电流的强度、持续时间、频率、路径及电流对人体的伤害程度与通过人体电流的强度、持续时间、频率、路径及人体健康状况等因素有关。电流大小不同，引起人体的生理、病理效应不同。人体健康状况等因素有关。电流大小不同，引起人体的
2、生理、病理效应不同。我国规定触电时间不超过我国规定触电时间不超过1s的安全电流为的安全电流为30mA(50Hz)。一般情况下通过人。一般情况下通过人体的工频电流超过体的工频电流超过50mA时，心脏就会停止跳动，发生昏迷，并出现致命的时，心脏就会停止跳动，发生昏迷，并出现致命的电烧伤。工频电烧伤。工频100mA电流通过人体时，很快使人致命。电流通过人体时，很快使人致命。图图5-1 是人体触电时间是人体触电时间与通过人体电流对人与通过人体电流对人身机体反应的曲线身机体反应的曲线 供电技术电子课件X 二、接地和接地装置二、接地和接地装置 1 1接地的基本概念接地的基本概念 电气设备的某部分与大地之间
3、做良好的电气连接，称为接地。电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。接地装置是由接地体和接地线两部分组成的。接地装置是由接地体和接地线两部分组成的。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体或接地极。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体或接地极。接地体与电气设备的金属外壳之间的连接线，称为接地线。接地体与电气设备的金属外壳之间的连接线，称为接地线。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。为接地网。供电技术电子课件X 接地电流、对地电压及接地接地电流、对地电压及接地电流电位分布曲线电流电位分
4、布曲线 当电气设备发生接地故障时，当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作电流就通过接地体向大地作半球形散开，这一电流称为半球形散开，这一电流称为接地电流接地电流IE。试验表明，在距单根接地体试验表明，在距单根接地体或接地故障点或接地故障点20m左右的地左右的地方，实际上散流电阻已趋近方，实际上散流电阻已趋近于零，电位为零的地方，称于零，电位为零的地方，称为电气上的为电气上的“地地”或或“大大地地”。电气设备的接地部分。电气设备的接地部分与零电位的与零电位的“地地”（大地）（大地）之间的电位差，就称为接地之间的电位差，就称为接地部分的对地电压，如图中的部分的对地电压，如图中的UE。2
5、 2接地装置的散流效应接地装置的散流效应 供电技术电子课件X跨步电压和接触电压示意图跨步电压和接触电压示意图 接触电压接触电压是指设备的是指设备的绝缘损坏时，在身体可绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间同时触及的两部分之间出现的电位差。出现的电位差。跨步电压跨步电压是指在故障是指在故障点附近行走，两脚之间点附近行走，两脚之间出现的电位差出现的电位差 供电技术电子课件X3 3接地电阻的组成及电力系统对接地电阻的要求接地电阻的组成及电力系统对接地电阻的要求 a)土壤电阻土壤电阻:土壤电阻的大小用土壤电阻率表示。土壤电阻率就是土壤电阻的大小用土壤电阻率表示。土壤电阻率就是 体积为一立方厘米的正立
6、方体土壤的电阻值。体积为一立方厘米的正立方体土壤的电阻值。b)接地线接地线:自然接地线包括建筑物的金属结构，生产用的金属构架自然接地线包括建筑物的金属结构，生产用的金属构架如吊车轨道、配电装置外壳，布线的钢管，电缆外皮以及非可燃和爆炸如吊车轨道、配电装置外壳，布线的钢管，电缆外皮以及非可燃和爆炸危险的工业管道等。危险的工业管道等。c)接地极接地极 :自然接地极主要有：地下水管道，非可燃、非爆炸性液、自然接地极主要有：地下水管道，非可燃、非爆炸性液、气金属管道；建筑物和构筑物的金属结构和电缆外皮。气金属管道；建筑物和构筑物的金属结构和电缆外皮。（2 2）电力系统对）电力系统对接地电阻的要求接地电
7、阻的要求电力系统在不同情况下对接地电阻的要求是不同的。具体内电力系统在不同情况下对接地电阻的要求是不同的。具体内容见表容见表5-3（1）决定接地电阻的因素）决定接地电阻的因素 供电技术电子课件X供电技术电子课件X4 4工频接地电阻的计算工频接地电阻的计算 不同类型的单个接地极的接地电阻计算公式，在设计手册不同类型的单个接地极的接地电阻计算公式，在设计手册中均有介绍，读者可根据需要参考有关设计手册中均有介绍，读者可根据需要参考有关设计手册。在实际的供。在实际的供电系统设计中，往往单个接地极的接地电阻不能满足某些系统电系统设计中，往往单个接地极的接地电阻不能满足某些系统对接地电阻的要求，因此，必须
8、将对接地电阻的要求，因此，必须将数根接地极进行并联数根接地极进行并联成组。成组。gEgEgnRREgR 人工接地极人工接地极(以钢管为例以钢管为例)单根电阻单根电阻（）n 接地极的根数接地极的根数 g 接地极组的接地极组的利用系利用系数，根据接地极布置情况，根数及其数，根据接地极布置情况，根数及其间距而定；设计时可查阅相关设计手册间距而定；设计时可查阅相关设计手册 EgR 人工接地极组的总电阻值（人工接地极组的总电阻值（）供电技术电子课件X组合接地极是用扁钢连接的组合接地极是用扁钢连接的 bEbEbRREbREbRb长度为长度为z的扁钢考虑利用系数时的电阻值的扁钢考虑利用系数时的电阻值（）长度
9、为长度为z的扁钢，未考虑利用系数影响前的电阻值的扁钢，未考虑利用系数影响前的电阻值（）扁钢的利用系数。设计时可查阅相关设计手册。扁钢的利用系数。设计时可查阅相关设计手册。人工接地网的总接地电阻人工接地网的总接地电阻 EbEgEbEgEMRRRRR人工接地极组的总电阻为人工接地极组的总电阻为 EMEbEbEMEgRRRRRgEgEgRRn钢管数钢管数扁钢扁钢 gEgEg9.0RRn供电技术电子课件X5 5.冲击接地电阻的计算冲击接地电阻的计算 冲击接地电阻冲击接地电阻 EshshRRshRshER冲击接地电阻冲击接地电阻（）接地体的冲击系数接地体的冲击系数 工频接地电阻工频接地电阻（）供电技术电
10、子课件X 三、保护接地三、保护接地 p 为保证人体触及意外带电的电气设备时的人身安全，为保证人体触及意外带电的电气设备时的人身安全，而将电气设备的金属外壳进行接地即为保护接地（又而将电气设备的金属外壳进行接地即为保护接地（又称安全接地）。称安全接地）。p 工作接地是为保证电力系统和电气设备达到正常工作工作接地是为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地等。要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地等。p 依据低压配电系统的对地关系、电气设备（或装置）依据低压配电系统的对地关系、电气设备（或装置）的外露可导电部分的对地关系以及整个系统的中性线的外露可导电部分的
11、对地关系以及整个系统的中性线（neutral wire，简写，简写N线）与保护线（线）与保护线（protective wire，简写，简写PE线）的组合情况，低压配电系统接地型线）的组合情况，低压配电系统接地型式有式有IT系统、系统、TT系统和系统和TN系统（包括系统（包括TN-C、TN-S、TN-C-S系统）共系统）共5种。种。供电技术电子课件X第第1个字母表示系统电源端与地的关系；个字母表示系统电源端与地的关系；nT表示电源端有一点直接接地；表示电源端有一点直接接地；nI表示电源端所有带电部分不接地或经消弧线圈表示电源端所有带电部分不接地或经消弧线圈(或阻抗或阻抗)接接地。地。第第2个字母
12、表示系统中的电气设备个字母表示系统中的电气设备(或装置或装置)外露可导电部分与地外露可导电部分与地的关系；的关系；nT表示电气设备表示电气设备(或装置或装置)外露可导电部分与大地有直接的电外露可导电部分与大地有直接的电气连接；气连接；nN表示电气设备表示电气设备(或装置或装置)外露可导电部分与配电系统的中性外露可导电部分与配电系统的中性点有直接的电气连接。点有直接的电气连接。第第2个字母后的字母：表示系统的中性线和保护线的组合关系；个字母后的字母：表示系统的中性线和保护线的组合关系；nC表示整个系统中性线与保护线共用；表示整个系统中性线与保护线共用；nS表示整个系统中性线与保护线是分开的；表示
13、整个系统中性线与保护线是分开的；nCS表示系统中有一部分中性线与保护线是共用的。表示系统中有一部分中性线与保护线是共用的。供电技术电子课件X1 1、IT系统系统 电源小电流接地电源小电流接地系统的保护接地方式，系统的保护接地方式，电气设备的不带电金电气设备的不带电金属部分直接经接地体属部分直接经接地体接地。接地。10KV10KV供电线路供电线路及煤矿井下及煤矿井下660V,380V660V,380V配电线路配电线路均为均为ITIT系统。系统。煤安规煤安规程规定井下严禁中性程规定井下严禁中性点直接接地变压器供点直接接地变压器供电。电。电气设备的保护接地（电气设备的保护接地（IT系统）系统）以井下
14、以井下660/380660/380系统为例，不采取接地保护时人体接触漏电设备系统为例，不采取接地保护时人体接触漏电设备时通过人体的漏电流约为时通过人体的漏电流约为154ma154ma，采取接地保护后人体接触漏电，采取接地保护后人体接触漏电设备通过的漏电流约设备通过的漏电流约0.8ma0.8ma，因此应采取接地保护及漏电保护来，因此应采取接地保护及漏电保护来保证人身安全。保证人身安全。供电技术电子课件X2 2、TT系统系统 配电系统的中配电系统的中性线性线N引出，但引出，但电气设备的不带电气设备的不带电金属部分经电金属部分经各各自的接地装置自的接地装置直直接接地接接地 TT系统系统 以以380/
15、220V系统为例，系统为例，TT系统中设备外壳不采取接地保护发生人体触电时流过人体的系统中设备外壳不采取接地保护发生人体触电时流过人体的电流约电流约120ma120ma，采取接地保护后通过人体的触电电流约为，采取接地保护后通过人体的触电电流约为65ma65ma，因此，因此TTTT系统设备接地只系统设备接地只是降低了人体触及带电设备的危险程度，也不足以将人体触及带电设备通过人体的电流是降低了人体触及带电设备的危险程度，也不足以将人体触及带电设备通过人体的电流降低到降低到30ma30ma的安全值以下，因此的安全值以下，因此采用采用TT系统必须在电源开关处加装漏电保护或者使设系统必须在电源开关处加装
16、漏电保护或者使设备接地电阻降至备接地电阻降至0.5欧以下。欧以下。供电技术电子课件X3.TN3.TN系统系统 供电技术电子课件X 四、共同接地与重复接地四、共同接地与重复接地 1、共同接地、共同接地 要想用简单可靠的方法保证安全，就应当采取共同接地的要想用简单可靠的方法保证安全，就应当采取共同接地的方式方式(见图见图5-9)。这样就可以将两相分别接地短路变成相间短路，。这样就可以将两相分别接地短路变成相间短路，迅速使保护装置动作。迅速使保护装置动作。图5-9 共同接地 供电技术电子课件X 2、重复接地、重复接地 同一低压系统中，不能有的采取保护接地，有的又采同一低压系统中，不能有的采取保护接地，有的又采取保护接零，否则当采取保护接地的设备发生单相接地故取保护接零，否则当采取保护接地的设备发生单相接地故障时，采取保护接零的设备外露可导电部分将带上危险的障时，采取保护接零的设备外露可导电部分将带上危险的电压。中性点不接地系统中的设备不允许采用保护接零。电压。中性点不接地系统中的设备不允许采用保护接零。因为任一设备发生碰壳时都将使所有设备外壳上出现近于因为任一设备发生碰壳时都将使所有设备外壳
