电气安全与防护-第五讲

15
重复接地的作用
a) 没有重复接地的系统中，PE线或PEN线断线时
b) 采取重复接地的系统中，PE线或PEN线断线时
16
二. 电气装置的接地及其接地电阻
(一) 电气装置应该接地或接零的金属部分 GB50169-2006《电气装置安装工程· 接地装置施工及 验收规范》规定，电气装置的下列金属部分，均应接地 或接零： (1) 电机、变压器、电器、携带式或移动式用电器具 等的金属底座和外壳。 (2) 电气设备的传动装置。 (3 )屋内外配电装置的金属或钢筋混凝土构架以及靠 近带电部分的金属遮栏和金属门。 (4) 配电、控制、保护用的屏（柜、箱）及操作台等 的金属框架和底座。 (5) 交、直流电力电缆的接头盒、终端头和膨胀器的 金属外壳和可触及的电缆金属护层和穿线的钢管。穿线 的钢管之间或钢管与电器设备之间有金属软管过渡的， 应保证金属软管段接地畅通。
9
保护接地及其作用原理
有保护接地时的情况。 当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，若人 接触外壳，电流将通过人体电阻与接地装置的接地电阻所 构成的并联支路入地，在通过其它两相对地绝缘阻抗回到 电源。由于接地装置的分流作用，通过人身的电流大为减 少。
10
保护接地及其作用原理
通过人身的电流与通过接地的电流有如下关系：
当电气设备发生接地故障时， 电流就通过接地体向大地作半球 形散开，称为接地电流。 距离接地体越远，球面越大， 其散流电阻越小，相对于接地点 的电位越低，所以接地电流的电 位分布如图所示。 试验表明，在距离接地故障点 约20m的地方，散流电阻实际上 已接近于零。这电位为零的地方， 称为电气上的“地”或“大地”
7
2. 保护接地与接零
保护接地的型式有两种：
(1) 设备的外露可导电部分经各自的接地线（PE线）
直接接地，如TT系统和IT系统中设备外壳的接地。 (2) 设备的外露可导电部分经公共的PE线（如在TNS系统中）或经PEN线（如在TN-C系统中）接地。这 种接地型式，我国习惯称为“保护接零”。上述的
25
(二) 人工接地体的装设
人工接地体有垂直埋设和水平埋设两种。
最常用的垂直接地体为直径50mm、长2.5m的钢管。 钢管直径小于50mm，易弯曲，不适于用机械方法打入土中； 钢管直径大于50mm，则钢材耗用增大，而散流电阻减小甚微（例如钢管直 径由50mm增大到125mm时，散流电阻仅减小15%）。 钢管长度小于2.5m时，增加散流电阻很多； 钢管长度大于2.5m时，难于打入土中，而散流电阻也减小不多。 为了减少外界温度变化对散流电阻的影响，埋入地下的接地体，其顶端离地 面不宜小于0.6m。
2
1kV以上小电流接地系统
3 与1kV以下系统共用的接地装置 与总容量在100kVA以上的发电机或变压器 相联的接地装置
且 RE 10
RE 120V IE
且 RE 10 4
RE 10 RE 10 RE 10 RE 30
5
1kV以下系统 6 7
上述(序号4)装置的重复接地
PEN线和PE线就称为“零线”。
8
保护接地及其作用原理
没有装保护接地时的情况。 当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，若人 接触此外壳，则电流经过人体入地，在经过其它两相对地 绝缘阻抗回到电源。当电网对地绝缘阻抗较低时，考虑电 网对地分布电容时，则通过人身的电流将远超过安全值。 同时，碰壳处出现的漏电火花还可能引起火灾或爆炸。
与总容量在100kVA及以下的发电机或变压 器相联的接地装置 上述(序号6)装置的重复接地
下页接续
22
表 部分电力装置要求的工作接地电阻值（续）
序号 电力装置名称 接地的电力装置特点 接地电阻值
8 9
独立避雷针和避雷器 与序号4装置共用 变配电所装设的避雷器 避雷装置 与序号6装置共用 与电机无电气联系 线路上装设的避雷器或保护间隙 与电机有电气联系 第一类防雷建筑物 防雷建筑物 第二类防雷建筑物 第三类防雷建筑物
17
(一) 电气装置应该接地或接零的金属部分
(6) 电缆桥架、支架和井架。 (7) 装有避雷线的电力线路杆塔。 (8) 装在配电线路杆上的电力设备。 (9) 在非沥青地面的居民区内，不接地、经消弧线圈接 地和高电阻接地系统中无避雷线的架空电力线路的金属杆 塔和钢筋混凝土杆塔。 (10) 承载电气设备的构架和金属外壳。 (11) 发电机中性点柜外壳，发电机出线柜、封闭母线的 外壳及其他裸露的金属部分。 (12) 气体绝缘全封闭组合电器（GIS）的外壳接地端子和 箱式变电站的金属箱体。 (13) 电热设备的金属外壳。 (14) 铠装控制电缆的金属护层。 (15) 互感器的二次绕组。
23
三. 接地装置的装设与布置
(一) 自然接地体的利用 如果经测量自然接地体接地电阻满足要求，且这些自 然接地体又满足短路热稳定条件时，除35kV及以上变配电 所外，一般不必再装设人工接地装置。 可以利用的自然接地体，按GB50169-2006规定有： (1) 埋设在地下的金属管道，但不包括可燃和有爆炸物质 的管道； (2) 金属井管； (3) 与大地有可靠连接的建筑物的金属结构； (4) 水工建筑物及其类似的构筑物的金属管、桩等。
3
接地网示意图
接地线与接地体合称接地装置。 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。 接地线又分接地干线和接地支线。接地干线一般应采用 不少于两根导体在不同地点与接地网相连接。
接地网示意图
1-接地体 2-接地干线 3-接地支线 4-电气设备
4
(二) 接地电流和对地电压
I gr I ma
Rgr Rma I ma I gr Rgr Rma
Rgr ——接地极的接地电阻，低压系统Rgr<=10Ω； Igr ——流过接地极的电流，A。
11
保护接地及其作用原理
以中性点绝缘的660V低压电网为例，其单相接地电 流不大于1A。 其人身触电电流为： Ima=10×1A/1000=0.01A=10mA<<30mA 可见，保护接地对人身触电安全是非常重要的。另 外，接地电阻Rgr 越小，则流经人体的电流Ima 就越小， 电流大部分由接地极入地。
Rgr.im Kim Rgr
21
表
序号 电力置名称
部分电力装置要求的工作接地电阻值
接地的电力装置特点 接地电阻值
RE 2000V I k(1)
1
1kV以上大电流接地系统
仅用于该系统的接地装置
当 I k(1) 4000 A时
RE 0.5
仅用于该系统的接地装置
RE 250V IE
24
(一) 自然接地体的利用
对于变配电所来说，可利用其建筑物的钢 筋混凝土基础作为自然接地体。 对3～10kV变配电所来说，如果其自然接 地电阻满足规定值时，可不另设人工接地。 对35kV及以上变配电所则还必须敷设以水 平接地体为主的人工接地网。 利用自然接地体时，一定要保证其良好的 电气连接。在建、构筑物结构的结合处，除已 焊接者外，都要采用跨接焊接，而且跨接线不 得小于规定值。
13
保护接地与接零
必须注意：同一低压配电系统中，不能有的设备采 取保护接地而有的设备又采取保护接零；否则，当采 取保护接地的设备发生单相接地故障时，采取保护接 零的设备外露可导电部分（外壳）将带上危险的电压， 如图所示。
外壳接零
外壳接地
IE
RE
14
3. 重复接地
在TN系统中，为确保公共PE线或PEN线安全可靠， 除在电源中性点进行工作接地外，还应在PE线或PEN 线的下列地点进行重复接地： (1) 在架空线路终端及沿线每隔1km处； (2) 电缆和架空线引入车间和其他建筑物处。 如果不进行重复接地，则在PE线或PEN线断线且 有设备发生单相接壳短路时，接在断线后面的所有设 备的外壳都将呈现接近于相电压的对地电压。 如果进行了重复接地，则在发生同样故障时，断线 后面的设备外壳呈现的对地电压大大降低。
12
保护接地及其作用原理
将接地电阻的数值控制在规程规定的范围以内，就
可以使通过人身的电流降到反应电流以内，确保人身
安全。 由于装设了保护接地装置，碰壳处的漏电电流大部 分将经接地极入地。即使设备外壳与大地接触不良而 产生火花，但由于接地装置的分流作用，使电火花能 量大大减小，从而避免引爆瓦斯、煤尘的危险。
接触电压
6
(四) 工作接地、保护接地和重复接地
1. 工作接地 工作接地是为保证电力系统和设备达到正常工作 要求而进行的一种接地。 如电源中性点的接地、防雷装置的接地等。 各种工作接地有各自的功能。 电源中性点直接接地，能在运行中维持三相系统 中相线对地电压不变。 防雷装置的接地，是为了对地泄放雷电流，实现 防雷保护的要求。
图 接地电流、对地电压及接地电流电位分布曲线
I E －接地电流
U E －对地电压
5
(三) 接触电压和跨步电压
1. 接触电压 接触电压是指设备的绝缘损坏 时，在身体的两部位之间出现的电 位差，例如人站在发生接地故障的 设备旁边，手触及设备的金属外壳， 则人手与脚之间所呈现的电位差， 跨步电压 即为接触电压。 2. 跨步电压 跨步电压是指在接地故障点附 近行走时，两脚之间所出现的电位 差。在带电的断线落地点附近及雷 击时防雷装置泄放雷电流的接地体 附近行走时，同样也有跨步电压。 越靠近接地点及跨步越长，跨步电 压越大。离接地故障点距离超出 20m时，跨步电压为零。
电气安全与保护
第五讲 电气装置的接地及保护
1
第五讲 电气装置的接地及有关保护
一、接地的有关概念 二、电气装置的接地及其接地电阻 三、接地装置的装设与布置 四、接地电阻的测量 五、低压配电系统的接地故障保护、漏电保护与等 电位联结 六、煤矿井下保护接地系统