电气安全工程课程课件3.1
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一、接地的基本概念 接地：是将设备的某一部位经接地装 置与大地紧密连接起来。 1、几种接地的概念 （1）“接地”是接大地； （2） “接地”是接“零线”； （3） “接地”是接“保护线”； （4） “接地”是接机壳； （5） “接地”是接自来水管、暖气管等 与大地有接触的物体。
3
3.1.1 接地的基本概念
13
3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
【例】设电网各相对地电压均为 220 V , 各相对地绝缘电阻均可视为无限大，各相 对地电容均为 0.55 µF，人体电阻为 2000 。 无保护接地： Up =158.3V，Ip=79.2mA。 有保护接地，且接地电阻RE =4 ： Up =0.46V，Ip=0.23mA。。
YB= √ G 2 + ( B + B
B) 2
= IB / UB （ 3）
34
3.1.5
绝缘监视
④联立（1）、（2）或（1）、（3）可求 得该相的电导和容纳：
Y
2
G=
G
− Y 2 − G 2G 2G G
− G
2
B=
Y
2
35
3.1.5
2、高压绝缘监视
绝缘监视
36
3.1.6 过电压的防护
为了减轻过电压的危险，在不接 地低压配电网中，应当如下图所示 的那样，把低压配电网的中性点或 者一相经击穿保险器接地。
10
3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
IT系统的安全原理 系统的安全原理
11
3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
1、无保护接地时 人体承受的接触电压为：
R
U p=
p
R
p
+ Z
U = 3
3R 3R
p
p
+ Z
U
当电网分布范围不大，所接用电设备不 多时，漏电设备对地电压将不高，反之， 对地电压可能升至危险程度。
14
3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
只有在不接地配电网中， 只有在不接地配电网中，由于 其对地绝缘阻抗较高，单相接地电 其对地绝缘阻抗较高， 流较小，才有可能通过保护接地把 流较小， 漏电设备故障对地电压限制在安全 范围之内。 范围之内。
15
3.1.3
保护接地的应用范围
保护接地适用于各种不接地配 电网。在这类配电网中，凡由于绝 缘损坏或其他原因而可能呈现危险 电压的金属部分，除另有规定外均 应接地。
8
3.1.1 接地的基本概念
6.接触电压 接触电压：加于人体某两点之间的电压。 7.跨步电压 跨步电压：是指人站在流过电流的地面上， 加于人的两脚之间的电压。人的跨距按 0.8m考虑，大牲畜的跨步通常按 1.0～ 1.4m 考虑 。
9
3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
IT系统即保护接地系统。 系统即保护接地系统。 系统即保护接地系统 保护接地： 保护接地：把在故障情况下可能出现危险对 地电压的金属部分同大地紧密连接起来， 地电压的金属部分同大地紧密连接起来，使设备 上的故障电压限制在安全范围的措施。 上的故障电压限制在安全范围的措施。 接地装置：接地线和接地体的总称。 接地装置：接地线和接地体的总称。 接地体： 接地体：埋入地下的与土壤紧密接触的金属 导体。 导体。 接地线：连接接地设备和接地体的金属导线。 接地线：连接接地设备和接地体的金属导线。
电气安全工程 (3.1)
1
间接接触电击防护 第三章 间接接触电击防护
第一节 IT 系统 IT 系统即保护接地系统，保护接地是最 古老的安全措施。到目前为止，保护接地是 应用最广泛的安全措施之一，不论是交流设 备还是直流设备，不论是高压设备还是低压 设备，都采用保护接地作为必须的安全技术 措施。
2
第一节 IT 系统
3、架空线路和电缆线路的接地电阻 无避雷线的高压电力线路的金属杆塔和 钢筋混凝土杆的接地电阻RE≤30 。 低压电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土 杆的接地电阻RE≤10～30 。 三相三芯电力电缆两端的金属外皮均应接 地。
26
3.1.5
绝缘监视
在不接地配电网中，发生一相故障接 地时，其他两相对地电压升高，可能接近相 电压，这会增加绝缘的负担、增加触电的危 险。而且，不接地配电网中一相接地的接地 电流很小，线路和设备还能继续工作，故障 可能长时间存在。这对安全是非常不利的。 因此，在不接地配电网中，需要对配电网进 行绝缘监视，并设置声光报警信号。
23
3.1.4 接地电阻的确定
2、高压设备接地电阻 (1) 小接地短路电流系统 如果高压设备与低压设备共用接地装置， 要求设备对地电压不超过120V，其接地电阻为 RE ≤120/IE ≤10 如果高压设备单独装设接地装置，设备对 地电压可放宽至250V，其接地电阻为 RE ≤ 250/IE ≤10
16
3.1.3
保护接地的应用范围
(1) 电机、变压器、电器、携带式或移动式 用电器具的金属底座和外壳； (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；
3.1.3
保护接地的应用范围
(4) 安装在已接地金属框架上的设备，如穿墙套管 等 ( 但应保证设备底座与金属框架接触良好 )； (5) 额定电压220V及其以下的蓄电池室内的金属支 架； (6) 由发电厂、变电所和工业企业区域内引出的铁 路轨道； (7) 与已接地的机床、机座之间有可靠电气接触的 电动机和电器的外壳。
(8) 木结构或木杆塔上方的电气设备的金属外 壳一般也不必接地。
21
3.1.4 接地电阻的确定
保护接地的基本原理是限制漏电设 备外壳对地电压在安全限值 UL 以内， 即漏电设备对地电压 UE=IERE≤UL 。 各种保护接地的接地电阻就是根据这 个原则来确定的。
22
3.1.4 接地电阻的确定
1、 低压设备接地电阻 在 380V 不接地低压系统中，一般要求保 护接地电阻 RE ≤ 4 。 当配电变压器或发电机的容量不超过 100 kVA 时， 可以放宽对接地电阻的要求，取 RE ≤ 10 。
29
3.1.5
绝缘监视
因此，在低压配电网中，为了比较 准确地检测配电网对地绝缘情况，可以 借用专用方法测量绝缘阻抗。下图表示 一种无源测量装置的基本线路。
30
3.1.5
绝缘监视
31
3.1.5
绝缘监视
①按下SB1 时， 测得该相对地电压 U ； 按下 SB2 时，测得该相接地电流I，由此 可求得该相配电网对地导纳近似为：
24
3.1.4 接地电阻的确定
(2) 大接地短路电流系统 在大接地短路电流系统中，由于按地短 电流很大，很难限制设备对地电压不超过某 一范围，而是靠线路上的速断保护装置切除 接地故障。要求其接地电阻为 RE ≤ 2000/ IE 但当接地短路电流IE>400OA 时，可采用 RE ≤0.5
25
3.1.4 接地电阻的确定
12
3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
2、保护接地时 人体承受的接触电压为： Up = 3REU/（3RE+Z ） 上式与Up=3RpU/(3Rp+Z)比较，由于Rp》 RE，所以，保护接地后设备对地电压会大大 降低，只要控制RE的大小，即可限制漏电设 限制漏电设 备对地电压在安全范围之内。 备对地电压在安全范围之内。
2.接地分类 接地分类
检修接地
临时接地 接地 固定接地 安全接地 故障接地 工作接地 保护接地 防雷接地 防静电接地 屏蔽接地
4
3.1.1 接地的基本概念
3.接地电流和接地短路电流 接地电流：凡从接地点流入地下的电流。 接地电流又分为正常接地电流和故障接地电流。 正常接地电流:正常工作时通过接地装置流入 接地电流
19
3.1.3
保护接地的应用范围
(2) 在干燥场所，交流额定电压127V及其 以下，直流额定电压110V及其以下的电气设 备的外壳； (3) 安装在配电屏、控制屏和配电装置上 的电气测量仪表、继电器和其他低压电器等 的外壳，以及当发生绝缘损坏时不会在支持 物上引起危险电压的绝缘子的金属底座等；
20
37
3.1.6 过电压的防护
wenku.baidu.com
38
3.1.6 过电压的防护
正常情况下，击穿保险器处于绝缘状态， 配电网仍为不接地系统。 故障时，保险器击穿击，配电网变成接 地系统，只要RE≤4 ，就能控制低压各相电 R 压的过分升高，也可能引起高压系统的过流 装置动作，切断电源。 两只相同的高内阻电压表是用来监视击 穿保险器的绝缘状态的。
27
3.1.5
绝缘监视
1、低压配电网的监视
28
3.1.5
绝缘监视
用三支电压表分别在线路三相和接地装置 之间。电压表的要求如下： ①三只电压表的规格相同； ②电压表量程选择适当； ③选用高内阻的电压表。 以上监视方法对一相接地故障很敏感，但 其缺点： ①三相绝缘同时降低故障无反应； ②三相绝缘在安全范围内，但相差较大时，会 出现误信号。
6
3.1.1 接地的基本概念
4. 流散电阻和接地电阻 流散电阻：接地电流在土壤中遇到的全部 电阻。 接地电阻：接地体的流散电阻与接地线的 电阻之和。接地线的电阻一般很小，可忽略 不计，因此，在绝大多数情况下可以认为流 散电阻就是接地电阻。
7
3.1.1 接地的基本概念
5. 对地电压和对地电压曲线 对地电压：带电体与电位为零的大地之间的 电位差。显然，对地电压等于接地电流和接地 电阻的乘积：Ud =Id × Rd 。 对地电压曲线：表示接地体及其周围各点对 地电压的曲线。 半球形接地体的对地电压曲线： Uds=〉Id/(2πS) 一般认为离接地点20m以外即为电位为零的 大地。
39
地下,借助大地形成回路的电流。
故障接地电流:系统发生故障时出现的接地电流。
5
3.1.1 接地的基本概念
3.接地电流和接地短路电流 接地短路电流： 接地短路电流：系统一相接地可能导致 系统发生短路时的接地电流。 在高压系统中，接地短路电流可能很大， 接地短路电流在500A 及以下的称小接地短 路电流系统；接地短路电流大于500A的称 大接地短系统。
Y= G + B =
2 2
I /U
（1）
32
3.1.5
绝缘监视
②接通 SA1 ，按下SB1 → UG ，按下 SB2 →IG ，此时求得该相配电网对地导 纳为：
IG Y G = （ G + G G） + B = UG
2 2
（2）
33
3.1.5
绝缘监视
③接通 SA2 ，按下SB1 → UB ，按下 SB2 →IB，此时求得该相配电网对地 导纳为：
17
3.1.3
保护接地的应用范围
(5) 交、直流电力电缆的金属接头盒、终端 头和膨胀器的金属外壳和电缆的金属护层， 可触及的金属保护管和穿线的钢管； (6) 装有避雷线的电力线路杆塔； (7) 装在配电线路杆上的电力设备； (8) 在非沥青地面的居民区内，无避雷线的 小接地短路电流架空电力线路的金属杆塔和 钢筋混凝土杆塔等。
18
3.1.3
保护接地的应用范围
电气设备下列金属部分，除另有规定外， 可不接地： (1) 在木质、沥青等不良导电地面，无裸露接 地导体的干燥的房间内，交流额定电压380V 及以下，直流额定电压440V及以下的电气设 备的金属外壳；但当有可能同时触及上述电 气设备外壳和已接地的其他物体时，则仍应 接地；
3
3.1.1 接地的基本概念
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3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
【例】设电网各相对地电压均为 220 V , 各相对地绝缘电阻均可视为无限大，各相 对地电容均为 0.55 µF，人体电阻为 2000 。 无保护接地： Up =158.3V，Ip=79.2mA。 有保护接地，且接地电阻RE =4 ： Up =0.46V，Ip=0.23mA。。
YB= √ G 2 + ( B + B
B) 2
= IB / UB （ 3）
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3.1.5
绝缘监视
④联立（1）、（2）或（1）、（3）可求 得该相的电导和容纳：
Y
2
G=
G
− Y 2 − G 2G 2G G
− G
2
B=
Y
2
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3.1.5
2、高压绝缘监视
绝缘监视
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3.1.6 过电压的防护
为了减轻过电压的危险，在不接 地低压配电网中，应当如下图所示 的那样，把低压配电网的中性点或 者一相经击穿保险器接地。
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3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
IT系统的安全原理 系统的安全原理
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3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
1、无保护接地时 人体承受的接触电压为：
R
U p=
p
R
p
+ Z
U = 3
3R 3R
p
p
+ Z
U
当电网分布范围不大，所接用电设备不 多时，漏电设备对地电压将不高，反之， 对地电压可能升至危险程度。
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3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
只有在不接地配电网中， 只有在不接地配电网中，由于 其对地绝缘阻抗较高，单相接地电 其对地绝缘阻抗较高， 流较小，才有可能通过保护接地把 流较小， 漏电设备故障对地电压限制在安全 范围之内。 范围之内。
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3.1.3
保护接地的应用范围
保护接地适用于各种不接地配 电网。在这类配电网中，凡由于绝 缘损坏或其他原因而可能呈现危险 电压的金属部分，除另有规定外均 应接地。
8
3.1.1 接地的基本概念
6.接触电压 接触电压：加于人体某两点之间的电压。 7.跨步电压 跨步电压：是指人站在流过电流的地面上， 加于人的两脚之间的电压。人的跨距按 0.8m考虑，大牲畜的跨步通常按 1.0～ 1.4m 考虑 。
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3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
IT系统即保护接地系统。 系统即保护接地系统。 系统即保护接地系统 保护接地： 保护接地：把在故障情况下可能出现危险对 地电压的金属部分同大地紧密连接起来， 地电压的金属部分同大地紧密连接起来，使设备 上的故障电压限制在安全范围的措施。 上的故障电压限制在安全范围的措施。 接地装置：接地线和接地体的总称。 接地装置：接地线和接地体的总称。 接地体： 接地体：埋入地下的与土壤紧密接触的金属 导体。 导体。 接地线：连接接地设备和接地体的金属导线。 接地线：连接接地设备和接地体的金属导线。
电气安全工程 (3.1)
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间接接触电击防护 第三章 间接接触电击防护
第一节 IT 系统 IT 系统即保护接地系统，保护接地是最 古老的安全措施。到目前为止，保护接地是 应用最广泛的安全措施之一，不论是交流设 备还是直流设备，不论是高压设备还是低压 设备，都采用保护接地作为必须的安全技术 措施。
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第一节 IT 系统
3、架空线路和电缆线路的接地电阻 无避雷线的高压电力线路的金属杆塔和 钢筋混凝土杆的接地电阻RE≤30 。 低压电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土 杆的接地电阻RE≤10～30 。 三相三芯电力电缆两端的金属外皮均应接 地。
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3.1.5
绝缘监视
在不接地配电网中，发生一相故障接 地时，其他两相对地电压升高，可能接近相 电压，这会增加绝缘的负担、增加触电的危 险。而且，不接地配电网中一相接地的接地 电流很小，线路和设备还能继续工作，故障 可能长时间存在。这对安全是非常不利的。 因此，在不接地配电网中，需要对配电网进 行绝缘监视，并设置声光报警信号。
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3.1.4 接地电阻的确定
2、高压设备接地电阻 (1) 小接地短路电流系统 如果高压设备与低压设备共用接地装置， 要求设备对地电压不超过120V，其接地电阻为 RE ≤120/IE ≤10 如果高压设备单独装设接地装置，设备对 地电压可放宽至250V，其接地电阻为 RE ≤ 250/IE ≤10
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3.1.3
保护接地的应用范围
(1) 电机、变压器、电器、携带式或移动式 用电器具的金属底座和外壳； (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；
3.1.3
保护接地的应用范围
(4) 安装在已接地金属框架上的设备，如穿墙套管 等 ( 但应保证设备底座与金属框架接触良好 )； (5) 额定电压220V及其以下的蓄电池室内的金属支 架； (6) 由发电厂、变电所和工业企业区域内引出的铁 路轨道； (7) 与已接地的机床、机座之间有可靠电气接触的 电动机和电器的外壳。
(8) 木结构或木杆塔上方的电气设备的金属外 壳一般也不必接地。
21
3.1.4 接地电阻的确定
保护接地的基本原理是限制漏电设 备外壳对地电压在安全限值 UL 以内， 即漏电设备对地电压 UE=IERE≤UL 。 各种保护接地的接地电阻就是根据这 个原则来确定的。
22
3.1.4 接地电阻的确定
1、 低压设备接地电阻 在 380V 不接地低压系统中，一般要求保 护接地电阻 RE ≤ 4 。 当配电变压器或发电机的容量不超过 100 kVA 时， 可以放宽对接地电阻的要求，取 RE ≤ 10 。
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3.1.5
绝缘监视
因此，在低压配电网中，为了比较 准确地检测配电网对地绝缘情况，可以 借用专用方法测量绝缘阻抗。下图表示 一种无源测量装置的基本线路。
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3.1.5
绝缘监视
31
3.1.5
绝缘监视
①按下SB1 时， 测得该相对地电压 U ； 按下 SB2 时，测得该相接地电流I，由此 可求得该相配电网对地导纳近似为：
24
3.1.4 接地电阻的确定
(2) 大接地短路电流系统 在大接地短路电流系统中，由于按地短 电流很大，很难限制设备对地电压不超过某 一范围，而是靠线路上的速断保护装置切除 接地故障。要求其接地电阻为 RE ≤ 2000/ IE 但当接地短路电流IE>400OA 时，可采用 RE ≤0.5
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3.1.4 接地电阻的确定
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3.1.2
IT系统的安全原理 系统的安全原理
2、保护接地时 人体承受的接触电压为： Up = 3REU/（3RE+Z ） 上式与Up=3RpU/(3Rp+Z)比较，由于Rp》 RE，所以，保护接地后设备对地电压会大大 降低，只要控制RE的大小，即可限制漏电设 限制漏电设 备对地电压在安全范围之内。 备对地电压在安全范围之内。
2.接地分类 接地分类
检修接地
临时接地 接地 固定接地 安全接地 故障接地 工作接地 保护接地 防雷接地 防静电接地 屏蔽接地
4
3.1.1 接地的基本概念
3.接地电流和接地短路电流 接地电流：凡从接地点流入地下的电流。 接地电流又分为正常接地电流和故障接地电流。 正常接地电流:正常工作时通过接地装置流入 接地电流
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3.1.3
保护接地的应用范围
(2) 在干燥场所，交流额定电压127V及其 以下，直流额定电压110V及其以下的电气设 备的外壳； (3) 安装在配电屏、控制屏和配电装置上 的电气测量仪表、继电器和其他低压电器等 的外壳，以及当发生绝缘损坏时不会在支持 物上引起危险电压的绝缘子的金属底座等；
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3.1.6 过电压的防护
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3.1.6 过电压的防护
正常情况下，击穿保险器处于绝缘状态， 配电网仍为不接地系统。 故障时，保险器击穿击，配电网变成接 地系统，只要RE≤4 ，就能控制低压各相电 R 压的过分升高，也可能引起高压系统的过流 装置动作，切断电源。 两只相同的高内阻电压表是用来监视击 穿保险器的绝缘状态的。
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3.1.5
绝缘监视
1、低压配电网的监视
28
3.1.5
绝缘监视
用三支电压表分别在线路三相和接地装置 之间。电压表的要求如下： ①三只电压表的规格相同； ②电压表量程选择适当； ③选用高内阻的电压表。 以上监视方法对一相接地故障很敏感，但 其缺点： ①三相绝缘同时降低故障无反应； ②三相绝缘在安全范围内，但相差较大时，会 出现误信号。
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3.1.1 接地的基本概念
4. 流散电阻和接地电阻 流散电阻：接地电流在土壤中遇到的全部 电阻。 接地电阻：接地体的流散电阻与接地线的 电阻之和。接地线的电阻一般很小，可忽略 不计，因此，在绝大多数情况下可以认为流 散电阻就是接地电阻。
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3.1.1 接地的基本概念
5. 对地电压和对地电压曲线 对地电压：带电体与电位为零的大地之间的 电位差。显然，对地电压等于接地电流和接地 电阻的乘积：Ud =Id × Rd 。 对地电压曲线：表示接地体及其周围各点对 地电压的曲线。 半球形接地体的对地电压曲线： Uds=〉Id/(2πS) 一般认为离接地点20m以外即为电位为零的 大地。
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地下,借助大地形成回路的电流。
故障接地电流:系统发生故障时出现的接地电流。
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3.1.1 接地的基本概念
3.接地电流和接地短路电流 接地短路电流： 接地短路电流：系统一相接地可能导致 系统发生短路时的接地电流。 在高压系统中，接地短路电流可能很大， 接地短路电流在500A 及以下的称小接地短 路电流系统；接地短路电流大于500A的称 大接地短系统。
Y= G + B =
2 2
I /U
（1）
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3.1.5
绝缘监视
②接通 SA1 ，按下SB1 → UG ，按下 SB2 →IG ，此时求得该相配电网对地导 纳为：
IG Y G = （ G + G G） + B = UG
2 2
（2）
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3.1.5
绝缘监视
③接通 SA2 ，按下SB1 → UB ，按下 SB2 →IB，此时求得该相配电网对地 导纳为：
17
3.1.3
保护接地的应用范围
(5) 交、直流电力电缆的金属接头盒、终端 头和膨胀器的金属外壳和电缆的金属护层， 可触及的金属保护管和穿线的钢管； (6) 装有避雷线的电力线路杆塔； (7) 装在配电线路杆上的电力设备； (8) 在非沥青地面的居民区内，无避雷线的 小接地短路电流架空电力线路的金属杆塔和 钢筋混凝土杆塔等。
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3.1.3
保护接地的应用范围
电气设备下列金属部分，除另有规定外， 可不接地： (1) 在木质、沥青等不良导电地面，无裸露接 地导体的干燥的房间内，交流额定电压380V 及以下，直流额定电压440V及以下的电气设 备的金属外壳；但当有可能同时触及上述电 气设备外壳和已接地的其他物体时，则仍应 接地；