第3章 间接接触电击防护

接地电阻的确定
高压设备接地电阻：通过限制对地电压，间接限 制保护接地电阻
大接地短路电流系统：速断保护装置切除接地故障
2000 RE必须满足： RE IE
当接地短路电流 IE>400OA 时，可采用RE ≤ 0.5 Ω
接地电阻的确定
发电厂和区域变电站的接地电阻:限制接触电压和 跨步电压
第三章 间接接触电击防护
主要内容
IT系统 TT系统 TN系统 保护导体
接地装置
相关概念
电气设备出现故障（如漏电故障）时发生的电
击，占电击死亡事故的1/2。
保护接地，保护接零、加强绝缘、电气隔离、
不导电环境、等电位联结、安全电压和漏电保
护都是防间接接触电击 的技术措施。 保护接地和保护接零 是防止间接接触电击的 基本技术措施，与低压系统的防火性能有关。
处之间的电位差。
接触电压是指加于人体某两点之间的电压。
6、跨步电动势和跨步电压
跨步Biblioteka Baidu动势是指地面上水平距离为 0.8m( 人的跨
距 ) 的两点之间的电位差。
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。
二、IT 系统的安全原理
IT 系统的安全原理
Rp 3R p Up U U 3R p Z Rp Z 3
来自变压器高压侧的过渡电压或感应电压。
对于不接地配电网，由于配电网与大地之间没有直 接的电气连接，在意外情况下可能产生很高的对地 电压。
过电压的防护
为了减轻过电压的危险均在不接地低压配电网中， 可把低压配电网的中性点或者一相经击穿保险器接 地。 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≤4Ω，就能控制低压各相电 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。两只相同的内阻电压表是用来监视 击穿保险器的绝缘状态的。
t 1 250 1500 1000 t
－跨步电压： Uw t 考虑脚下的土壤电阻，接触、跨步电动势分别为： －接触电动势： Uc 165
t 1 3 250 0.25 1500 1000 2 t
250
－跨步电动势： Ew
165 t

1 250 6 1500 1000 t
保护接地的应用范围
电气设备的某些金属部分。电气设备下列金属部分 ，除另有规定外，可不接地：
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 )； 额定电压 220V 及其以下的蓄电池室内的金属支架 ； 由发电厂、变电所和工业企业区域内引出的铁路轨 道； 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。
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； 电气设备的传动装置； 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； 配电、控制、保护用的屏 ( 柜、箱 ) 及操作台等的 金属框架和底座； 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； 电缆桥架、支架和井架；
接地电阻的确定
高压设备接地电阻：通过限制对地电压，间接限 制保护接地电阻
小接地短路电流系统。 RE ≤ 10 Ω 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： 120 RE IE 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： 250 RE IE
接地短路电流大于 500A 的称大接地短系统。
3、流散电阻和接地电阻
接地电流入地下后自接地体向四周流散这个自接地
体向四周流散的电流叫做流散电流。流散电流在土
壤中遇到的全部电阻叫做流散电阻。
接地电阻是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。


－接触电动势：Ec=50V+0.05 －跨步电动势：Ew=50V+0.2
接地电阻的确定
发电厂和区域变电站的接地电阻:限制接触电压和 跨步电压
大接地短路电流系统:以心室颤动电流为准
I 165 / t
若人体电阻按1500Ω计，则人体接触、跨步电压降分别为： －接触电压： Uc 165
低压配电网的绝缘监视：三只规格相同的高内阻电
压表
三只电压表读数均为相电压，当一相接地时，该相
电压表读数急剧降低，另两相则显著升高。
一相或两相对地绝缘显著恶化时，三只电压表也会 给出不同的读数，引起注意。
绝缘监视
高压配电网的绝缘监视：监视仪表 ( 器 ) 通过电
压互感器同配电网连接
三相绝缘同时恶化，即三相绝缘同时降低的故障是
IT系统（保护接地）
IT系统概述
I表示配电网不接地或高阻抗接地
T表示电气设备金属外壳接地
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。
IT系统概述
接地的基本概念 IT 系统的安全原理 保护接地的应用范围 接地电阻的确定 绝缘监视 过电压的防护
TT 系统的原理
UE UN RE Rp RN RE RN Rp RE Rp RN Rp RN RE RN RE RN Rp RE Rp U U
一般情况下，RN《Rp，RE《Rp 。可简化为：
RE UE U RN RE
故障接地是指带电体与大地之间的意外连接，如接 地短路等。
2、接地电流和接地短路电流
凡从接地点流入地下的电流即属于接地电流。
系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地
电流叫做接地短路电流。
如0.4kV 系统中的单相接地短路电流。
在高压系统中，接地短路电流可能很大，接到电流
500A 及以下的称小接地短路电流系统；
接地电阻的确定
架空线路和电缆线路的接地电阻
小接地挥路电流系统中，无避雷线的高压电力线路
在居民区的钢筋混凝土杆宜接地，金属杆塔应接地 ，其接地电阻不宜超过 30Ω。 在高土壤电阻率地区接地电阻难以达到要求数值时 ，接地电阻允许值可以适当提高。例如，低压设备 接地电阻允许达到 10～30 Ω，小接地短路电流系 统中高压设备接地电阻允许达到 30Ω，发电厂和区 域变电站的接地电阻允许达到 15Ω 等。
接地电阻的确定
架空线路和电缆线路的接地电阻
三相三芯电力电缆两端的金属外皮均应接地。
变电所电力电缆的金属外皮可利用主接地网接地。 与架空线路连接的单芯电力电缆进线段，首端金属 外皮应接地。如果在负荷电流下，末端金属外皮上 的感应电压超过 60V，末端宜经过接地器或间隙接 地。
五、绝缘监视
一、接地的基本概念
接地分类
接地电流和接地短路电流
流散电阻和接地电阻
对地电压和对地电压曲线
接触电动势和接触电压
跨步电动势和跨步电压
1、接地分类
正常接地
工作接地是指正常情况下有电流流过，利用大地代
替导线的接地，以及正常情况下没有或只有很小不 平衡电流流过，用以维持系统安全运行的接地。 安全接地是正常情况下没有电流流过的起防止事故 作用的接地，如防止触电的保护接地、防雷接地等 。
接地电阻的确定
架空线路和电缆线路的接地电阻
中性点直接接地的低压系统的架空线路和高、低压
共杆架设的架空线路，其钢筋混凝土杆的铁横担和 金属杆应与零线连接，钢筋混凝土的钢筋宜与零线 连接。与零线连接的电杆可不另做接地。 沥青路面上的高、低压线路的钢筋混凝土和金属杆 塔以及已有运行经验的地区，可不另设人工接地装 置，钢筋混凝土的钢筋、铁横担和金属杆塔，也可 不与零线连接。
此外，木结构或术杆塔上方的电气设备的金属外壳 一般也不必接地。
四、接地电阻的确定
确定原则
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 。
低压设备接地电阻
在 380V 不接地低压系统中，单相接地电流很小， 为限制设备漏电时外壳对地电压不超过安全范围， 一般要求保护接地电阻 RE ≤ 4Ω 。 当配电变压器或发电机的容量不超过 100 kVA 时 ，由于配电网分布范围很小，单相故障接地电流更 小 , 可以放宽对接地电阻的要求，取 RE ≤ 10Ω。
没有反映的。
当三相绝缘都在安全范围以内，但相互差别较大时 ，会给出错误的指示或信号。
绝缘监视
绝缘阻抗的测量：无源测量、有源测量
六、过电压的防护
配电网中出现过电压的原因很多：
由于外部原因造成的有雷击过电压、电磁感应过电
压和静电感应过电压；
由内部原因造成的有操作过电压、谐振过电压以及
TT系统
一、TT 系统的原理
接地的配电网中发生单相电击时，人体承受的电压 接近相电压。也就是说，在接地的配电网中，如果 电气设备没有采取任何防止间接接触电击的措施， 则漏电时触及该设备的人所承受的接触电压可能接 近相电压，其危险性大于不接地的配电网中单相电 击的危险性。 T T系统：电网低压中性点直接接地（工作接地） ，而且设备外壳也采取了接地措施的三相四线配系 统。 零线：中性线与大地连接（零电位），叫零线。
4、对地电压和对地电压曲线
对地电压就是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。
如果用曲线来表示接地体及其周围各点的对地电压
，这种曲线就叫做对地电压曲线。
5、接触电动势和接触电压
接触电动势是指接地电流自接地体流散，在大地表
面形成不同电位时，设备外壳与水平距离 0.8m
小接地短路电流系统:接触电压和跨步电压≤50V
考虑土壤电阻，一只脚的接地电阻可按3 接触电动势：两脚并联，接地电阻为3/2 ； 跨步电动势：两脚串联，接地电阻为6 。
若人体电阻按1500Ω计，则脚下接触、跨步电压降分别为： Ucp=50V/1500Ω×3/2 ＝0.05 Uws=50V/1500Ω×6 =0.2
保护接地的应用范围
各种不接地配电网
装有避雷线的电力线路杆塔；
装在配电线路杆上的电力设备； 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； 电除尘器的构架； 封闭母线的外壳及其他裸露的金属部分；
六氟化硫封闭式组合电器和箱式变电站的金属箱体；
电热设备的金属外壳； 控制电缆的金属护层。
保护接地的应用范围
电气设备的某些金属部分。电气设备下列金属部分 ，除另有规定外，可不接地：
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 380 V 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； 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； 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；
IT 系统的安全原理
由于接地电阻RE和人体电阻Rp并联，且RE《Rp，则 对地电压为：
3 R E UE U 3RE Z
因为RE《 |Z|，所示设备对地电压大大降低。 只要适当控制RE的大小。即可以限制漏电设备对地电 压在安全范围以内。
三、保护接地的应用范围
各种不接地配电网
Ip
U Rp Z 3
3U 3R p Z
式中：U — 相电压； Up,Ip — 人体电压和人体电流； Rp — 人体电阻； Z — 各相对地绝缘阻抗。
讨论：Z是绝缘电阻 R 和分 布电容 C 的并联阻抗。 1.若绝缘阻抗中的容抗比电 阻大得多，可以不考虑电容； 2.对于对地分布电容较大， 对地绝缘电阻很高的的情况， 由于绝缘阻抗中的电阻比容 抗大得多，可以不考虑电阻；