5.接地系统

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区域 降压 变电所 (
单位 (地区) 变电所
输、配电系统简图)
(二)低压供电系统 市电( 380/220V、工频50Hz)就是低压,它由 单位(地区)变电所中的三相变压器提供,其低压 侧根据接线方式的不同可构成三相三线制、三相四 线制等基本的低压供电(电源)系统。 变压器的三相绕组联接成Y形,各相绕组的始端 引出三根相线(俗称火线),各相绕组的末端形成 公共点称为中性点,由此引出的导线即中性线。

1.干燥的皮肤,干燥的环境,高电阻的地面:此时人体阻 抗最大


2.潮湿的皮肤,潮湿的环境,低电阻的地面:此时人体阻 抗很小。
3.人浸在水中:此时人体阻抗可忽略不计。
土壤电阻率和对地电阻
接地体的电气特性取决于它们的设计 及周围土壤的导电性能。
土壤电阻率是指土壤的导电性,通常 用Ω.m作单位。其数值代表边长为1m的 正方体土壤的电阻。

可接近电压
在正常运行时,轨电位产生的电压所持续 的时间会更长。 可被人体跨接的部分轨电位,由于其持续 的时间长,在标准EN 50 122—1 中也被定 义为可接近电压。
【问】何谓跨步电压? 【答】当电气装置发生对地短路故障后, 故障电流从故障点的地通过大地到接地极, 回到电源,于是在故障点的地和接地极周 围产生一个电场,离故障点的地或接地极 的地越近,电位越高,越远则电位越低, 离开20m,则可视为零。 人两脚分开相距约为0.8m时,站在这个 电场内,由于两脚处于不同的电位点,就 有一个电位差,此电位差称为跨步电压。 当人处于电场内有麻电感觉时,不能奔跑 逃离电场,而应该单脚跳或细步离开电场。
高压侧 低压侧
L1 L2 L3 N(零线)
接地体 ( 三相四线制供电系统)
图中的接地体是埋入大地且与大地直接接触的 金属导体。在这里,中性点接地称为系统的工作接地 ,它是因电力系统正常工作需要而采取的保护措施。 三相四线制380/220V低压供电系统目前在我国广 泛应用,其中动力配电线路采用三根相线和零线,照 明配电线路采用一根相线和零线。

安全电压通常由隔离变压器输出,隔离变压器的铁心必须 接地,但隔离变压器的低压输出端不准接地。安全电压若用 插座供电,只能用二眼插座。
[问]安全电压和使用环境有什么关系? [答]安全电压是为了防止人身遭受电击。电击的程度与 人体阻抗有关,而人体的阻抗与接触状况有极大的关系, 在不同的状况下,人体的阻抗是不同的。 人体阻抗与接触状况的关系,通常分为三类:
【问]大地地的电位和电气地的电位有什么区别? 【答】大地由于能吸收无限电荷,因此大地地 的电位宏观上看为零电位。由于大地中自然电场 和人工电场的影响,大地各点的电位是不同的, 工程上把离开人工电场(接地体)20m远处的地电 位视为零电位。 电气地的电位和电气系统注入大地的电流大小 有关,当有大电流流入电气地时,电气地的电位 可能达到很高的电压,尤其是雷电流流入电气地 时,电气地的瞬时电位可高达数十万伏,因此单 独设置的防雷接地点,不能设在门口和人行道下。 在选择电气地时,还要远离人工电场,即和其 他电气系统的地要远离,希望离开20m,若无法 远离时,最小距离为5m。
大地
从电气的角度来看,大地可被定义为 导电的土壤,人们习惯认为它任一点的电 位都等于零。通常还会使用参考大地,零 点接地,分离大地或者遥远大地。 供电设备的接地装置和大地之间的距 离可以是几十米甚至长达1km,它取决于 接地装置的尺寸、土壤成分以及接地电流 的幅值。大地可作为决定轨电位大小的参 考(即:钢轨对大地电位)。
高压侧 低压侧
L1 L2 L3 N(零线)
接地体 ( 三相四线制供电系统)
二.人体触电及急救
人体触电是电气事故中最主要的事故之一,它指人体触及 带电体后,电流对人体造成的伤害。 (一)触电的类型 触电是指人体触及带电体后,电流对人体造成的伤害。它 有两种类型,即电击和电伤。 1.电击 人们通常所说的触电就是指电击,大部分触电死亡事故都 是由电击造成的。 2.电伤 电伤是指电流的热效应、化学效应、机械效应及电流本身 作用造成的人体伤害。 电伤往往出现在高压触电事故中。 电击和电伤常会同时发生。
地电位和轨电位
地电位发生于接地体和远处大地之间。 接地体的对地电阻和流经接地体的电流决定 了地电位的大小。走行轨中的牵引回流引起 地电位也称为轨电位。无论是在运行状态还 是在故障状态下,轨电位都会在走行轨和与 之相连的导电体上产生。
接触电压
接触电压指的是直接接触和间接接触电压。直接接触电 压是指可能接触到带电部件而产生的电压。直接接触电 压的保护措施包括是用绝缘外罩、绝缘外壳或绝缘网栅 并充分加大到可接触表面的距离。 根据标准定义,只有在故障状态下,才会在带电导体上 产生间接接触电压。两个导电部件之间的电压有可能被 人体跨接,这样的电压就是接触电压。开关柜的金属外 壳、接地连接件和钢筋混凝土结构都可能产生接触电压, 因而它们被归类于接触部件。可被人体跨接的部分对地 电压也称之接触电压。 保护装置应能很快切断故障电路,使得接触电压在人体 上作用的时间很短。标准EN50 122—1 规定这个时间小 于0.5s。
结构接地、隧道接地和牵引系统接地<1>
接地系统由几个接地体组成,这几个接地体 之间用导线互相连接。预应力混凝土结构中互 相连接的钢筋、金属元件或者其他结构被定义 为结构接地。
这些结构包括车站和专用建筑物、桥梁、高 架桥、混凝土路面的道路和隧道。隧道的结构 接地也称做隧道接地。 电气化铁道的走形轨,被用作回流导体并特 意与大地连接,它们形成了牵引系统接地。牵 引系统接地还包括与之相连的导电部件。
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电力的输配过程及低压供电系统简介 人体触电 保护接地与保护接零 安全用电基本常识 电火灾及其防止
一.电力的输配过程及低压供电系统简介
(一)电力的传输和分配
6kV
高压配电车间
10kV

110kV
10kV
380/220V
动力配电
一般车间 照明配电 住宅
发电厂 升压 变电所
2.功能性接地也可分为四种: 工作接地 为了保证电力系统的正常运行,在电力系统的适当地 方进行接地,称为工作接地。交流系统中,此点一般为 中性点。 逻辑接地 为了获得稳定的参考电位,将电子设备中的适当金属 件作为参考零电位,需获得零电位的电子器件接在此金 属件上,这种接法称为逻辑接地。 屏蔽接地 将金属壳或金属网接地,保护壳或网内的电子设备不 受外界的电气干扰,或者使壳内或网内的电子设备不对 外部电子设备引起干扰。 信号接地 为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地,称为 信号接地。

【问]接地有什么作用?

【答】接地的作用主要是防止人身受到电击、保证电力系 统的正常运行、保护线路和设备免遭损坏、预防电气火灾、 防止雷击和防止静电损害。
[问]我国对安全电压有什么规定?
[答]为防止人身遭受电击,采用安全电压是一个很好的方法, 我国安全电压的系列是:42V,36V,24V,12V和6V。当设备采用 安全电压作直接接触防护时,只能采用额定值为24V以下(包 括24V)的安全电压;当用作间接接触防护时,则可采用额定值 为42V以下(包括42V)的安全电压。
结构接地、隧道接地和牵引系统接地<2>
对于开放式牵引系统接地,在正常运行期间, 通过限压装置将与大地相连接的导电部件和回路 分开。这样的话,只有在超过跳闸电压值的时候 才有临时或连续接通。 虽然在直流系统中没有牵引系统接地,但还 是使用了术语——开放式牵引系统接地。它指在 出现超过规定值的高电压时,导电部件和回路或 者回路和结构接地通过限压装置的连接。
【问]大地地和电气地有什么区别? [答]大地的“地”是指地球陆地的表面层,即 地理地。 大地是一个电阻非常低,而且电容量非常大的 物体,它拥有吸收无限电荷的能力,而且在吸收 大量电荷后仍能保持电位不变,因此电气上把它 作为一个系统的参考电位体,这种“地”称为电 气地。 除了电气地外,在电子设备中,各级电路电流 的传输、信号转换时,要求有一个参考的电位, 防止外界信号的干扰,这个电位称为逻辑地或浮 地,逻辑地可与大地接触,也可不接触。
【问】何谓接触电压? [答】电气设备因绝缘损坏,发生碰壳短路时,人触及此 电气设备就有遭到电击的危险。为了衡量危险程度,测 出离电气设备水平方向0.8m(相当于跨步距离)的地电位 和电气装置垂直方向0. 8m处(人手触及的部位)的设备发 生故障时所带的电位、两者的电位差称为接触电压。 如果设备未接地,220V的相线碰壳,这时产生的接触 电压可达到相电压大小;如果设备接地,其接触电压与设 备的接地电阻大小有关,当设备的接地电阻与电源的工 作接地电阻相等时,接触电压可达到110V 设备的接地即使非常好,在故障电压未切断前,接触 电压也是存在的。只有故障电压被断路器或熔丝切断后, 才解除电击的危险。
高压侧 低压侧
L1 L2 L3 N(零线)
接地体 ( 三相四线制供电系统)
若变压器无中性线且中性点不接地,以I 表示,所形成的供电系统(亦即中性点不接 地的电网)为三相三线制。 若变压器有中性线且中性点接地,以T表 示,此时中性点与大地等电位,可称为零点, 而中性线则称为零线,所形成的供电系统 (亦即中性点接地的电网)为三相四线制。
(二)影响触电危险性的因素 触电的危险性即电流对人体的伤害程度取决于以下 几个因素: 1.电流的大小 通过人体电流的大小对触电者的伤害程度起决定作 用。对于工频交流电,按照通过人体的电流大小和人体 呈现的不同状态,可将其划分为下列三种。 ①感知电流。它是指引起人体感知的最小电流。人体 平均感知电流有效值约为0.7--1.1mA。感知电流一般不 会对人体造成伤害。 ②摆脱电流。人触电后能自行摆脱的最大电流称为摆 脱电流。人体的平均摆脱电流约为10--16mA。摆脱电流 是人体可以忍受而一般不会造成危险的电流。 ③致命电流。指在短时间内危及生命的最小电流,当 电流100mA以上,则足以致人于死亡;而直流50mA以下、 工频30mA以下电流通常不会有生命危险(可视为安全电 流)。

【问】接地按作用分为哪几类? [答]一般分为两类:保护性接地和功能性接地。 1.保护性接地又分为如下四种: 保护接地 将设备的外露导体部分接地,称为保护接地,其目 的是为了防止电气设备绝缘损坏或产生漏电时,使平时 不带电的外露导体部分带电,人触及而产生电击。 防雷接地 将雷电导入大地,防止雷电流使人受到电击或财产 受到损坏。 防静电接地 将静电荷引入大地,防止由于静电积聚对人体和设 备造成危害。 防电蚀接地 在地下埋设金属体作为牺牲阳极或牺牲阴极,保护 与之连接的金属体,例如金属输油管。
城市轨道交通供电
第5章 接地系统
易东
西南交通大学电气工程学院
第5章 接地系统
基本概念 安全用电知识 5.1 接地系统现状 5.2 综合接地系统 5.3 故障状态下地网电阻对其电位的影响
5.4 地网电位升高对弱电或低压设备的危害
基本概念
大地 接地体 土壤电阻率和对地电阻 结构接地、隧道接地和牵引系统接地 地电位和轨电位 接触电压 可接近电压
接地体
接地体是一个或多个与土壤紧密连接 的导电体,它们提供与大地的电气连接。 使用金属和钢筋结构作为接地体比较好。 这就要求早期设计时确保有足够的电气交 叉连接和电气终端预留。
【问]何谓接地? [答]将电力系统或电气装置的某一部分经接地 线连接到接地极上,称为接地。电力系统中接地 的部分一般是中性点,也可以是相线上的某一点。 电气装置的接地部分则是正常情况下不带电的金 属导体,一般为金属外壳。 为了安全保护的需要,把不属于电气装置的导 体(也可称为电气装置外的导体),例如水管、风 管、输油管及建筑物的金属构件和接地极相连, 称为接地;幕墙玻璃的金属立柱等和接地极相连, 也称接地。
2. 人体的电阻值 人体的电阻值通常在10kΩ —100kΩ 之间,基本上按表皮角质 层电阻大小而定。但它会随时、随地、随人等因素而变化,存在 相当地不确定性。 3. 加在人体上的电压 当人体电阻一定时,作用于人体的电压越高,通过人体的电 流越大。目前,我国采用的安全电压以36伏和12V两个等级居多。 4. 通过人体电流的时间 电流对人体的伤害与电流通过人体时间的长短有关。通电时 间越长,因人体发热出汗和电流对人体组织的电解作用,人体电 阻逐渐降低,导致通过人体电流增大,触电的危险性亦随之增加。 5.电源频率 常用的5OHz的工频交流电对人体的伤害程度最为严重。 当电源的频率偏离工频越远,对人体的伤害程度越轻。不过, 高压高频电流对人体依然是十分危险的。
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