项目十 防雷、接地和电气安全.pdf

项目十防雷、接地和电气安全任务一防雷设计与接地保护任务二安全用电任务三触电现场急救任务一防雷设计与接地保护相关知识1.过电压的种类,过电压是指电气设备或线路上出现的超过正常工作要求并威胁其电 气绝缘的电压。过电压按其发生的原因可以分为两类:内部过电压和雷 电过电压。工）内部过电压内部过电压往往是由于操作不当等原因而形成持续的电弧或由于系 统本身的参数不当而发生谐振引起的，可分为操作过电压、弧光接地 过电压及谐振过电压。内部过电压一般不会超过系统运行时额定电压 的34倍，内部过电压的问题可以通过提高绝缘而得以解决。下一页任务一防雷设计与接地保护2)雷电过电压I雷电过电压又称为大气过电压。它是由于电气设备或建筑物受到&接雷击或雷电感应而产生的过电压。雷电过电压产生的雷电冲击波,其电压幅值可达108V,电流幅值可达几千安培，危害相当大。雷电过电压的基本形式可以分为以下三类：(1)直击雷过电压是雷电直接击中而产生的过电压。遭受直击雷会产 生灾难性的后果，因此必须采取有效的防御措施如图1史1所示。(2)感应过电压是雷电对设备、线路或其他物体产生静电或电磁感应 而引起的过电压感应过电压对电力系统的危害也很大如图JQ2所示。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护(3)雷电波侵入是由于直击雷或感应雷而产生的高电位雷电波，沿架空 线侵入变电所或建筑物，并在变压器的内部引起行反射，产生很高的过 电压。2.雷电的有关概念1)雷电流的幅值和陡度雷电流的幅值工m变化范围很大，一般为数十至数百千安。雷电流的 幅值一般在第一次雷击时出现。雷电流的幅值和极性可以用磁钢记录器 测量。典型的雷电流波形如图103所示。雷电流一般在内增长到 幅值工m，到幅值前的波形称为波前，从幅值起至雷电流衰减到 A2上一页下一页任务一防雷设计与接地保护的这段波形称为波尾。I雷电流的陡度a是指雷电波波前部分雷电流的变化速度，即a=di/dto因雷电流开始时数值很快增加，陡度也很快达到极限值，当雷电 流达到最大值时，陡度降为零。陡度可以用电火花组成的陡度仪测量。2）年平均雷暴日数Td在一天中听到一声雷声或看到一次闪电，则该日称为一个雷暴日。年平均雷暴日数就是当地气象部门统计的多年雷暴目的年平均值。此 值不大于15的称为少雷区，大于40的称为多雷区。3）年预计雷击次数这是表征建筑物可能遭受雷击的一个频率参数。按GB 50057-上一页下一页任务一防雷设计与接地保护94建筑物防雷设计规范规定，年预计雷击次数可以用下式进行计 算：N=0.024KTa(10-1)式中:N一为年预计雷击次数(单位为次/年)；K一为校正系数，一般取1,位于旷野孤立地建筑物取2;Ae一为与建筑物接收相同雷击次数的等效面积，单位为km2。3.防雷设计防雷设计应认真调查当地的地质、地貌、气象、环境等条件和当 地的雷电活动规律以及被保护物的特点来确定防雷措施，做到安全可 靠、技术先进、经济合理。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护1）防雷装置1防直击雷主要是把直击雷迅速流散到大地中去。往往采用避雷针、避雷线、避雷网等避雷装置;防感应雷主要是对建筑物所有的金属物 进行可靠的接地;防雷电侵入波一般采用避雷器。避雷器一般装在输 电线路进线处或10 kV母线上。避雷器的接地线应与电缆金属外壳相 连后直接接地，并连人公共地网;防雷装置是接闪器、引下线和接地 装置等的综合。接闪器是专门用来接受直击雷的金属物体。接闪的金属杆称为避 雷针;接闪的金属线称为避雷线;接闪的金属带、金属网称为避雷带、避雷网。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护（1）避雷针一般采用镀锌圆钢、镀锌圆钢管制成。通常安装在电杆、卜架或建筑物上，它的下端通过引下线与接地装置可靠连接，如图 工04所小。避雷针的功能是引雷，它把雷电流引入地下，从而保护附近的线 路，设备和建筑物。一定高度的避雷针（线）下面，有一个安全域，此 区域内的物体基本上不受雷击。我们把这个安全域叫做避雷针的保护 范围。避雷针的保护范围用“滚球法”来确定。“滚球法”就是选择一个半径为h（滚球半径）的滚球，沿着需要防 护直击雷的部分滚动，如果球体只触及接闪器或接闪器和地面，而不 触及需要保护的部位时，则该部位就在这个接闪器的保护范围之内。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护滚球半径是按建筑物防雷类别确定的，见表101。避雷针的保护范围如图1。5所示，按下面方法确定：，当避雷针高度为斜时，如hvh时，有：距地面h处作一平行于地面的平行线。以避雷器的针尖为圆心、h,为半径，作弧线交平行线于A,B两点。以A,B为圆心、hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交，并与地面 相切。由此弧线起到地面为止的整个锥形空间，就是避雷针的保护范 围。地面上的保护半径rO为(10-2)r0=/h(r,水塔上面的避雷针可以保护锅炉房。(2)避雷线避雷线是用来保护架空电力线路和露天配电装置免受直 击雷的装置。它由悬挂在空中的接地导线、接地引下线和接地体等组 成，因而也称为“架空地线”。它的作用和避雷针一样，将雷电引向 自身，并安全导人大地，使其保护范围内的导线或设备免遭直击雷。当单根避雷线高度h 2h,时，无保护范围。当避雷线的高度h 2h=时，保护范围如图107所示,保护范围 应按如下方法确定：距地面h处作一平行地面的平行线。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护以避雷线为圆心、h,为半径作弧交平行线于A,B两点。I以A,B为圆心、作为半径作圆弧，这两条弧线相交或相切，并 于地面相切。这两条弧线与地面所围成的空间就是避雷线的保护范 围。当hrvhv2 h时，保护范围最高点的高度h。按下式计算：怎=h(10-3)避雷线在hx高度的xx,平面上的保护宽度b。按下式计算：&=(24-/队(2%-儿)(10-4)式中:hx-为保护物的高度；h一为避雷线的高度。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护注意:确定架空避雷线的高度时，应考虑弧垂。在无法确定弧垂的情 况下，等高支柱间的档距小于120m时，其避雷线中点的弧垂宜选 2m;档距为120 150m时，选3m。避雷带和避雷网。避雷带和避雷网用于在建筑物的边缘及凸出部 分上加装，通引下线和接地装置很好地连接，对建筑物进行保护。为了达到保护的目的，避雷网的网格尺寸具体要求见表10尺(3)避雷器避雷器是用来防止线路上的感应雷及沿线路侵入的过 电压波对变电所内的电气设备造成损害。它一般接于各段母线与架 空线的进出口处，装在被保护设备的电源侧，与被保护设备并联，如图108所示。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护2)防雷装置接地的要求I防雷装置按地的要求具体如下：F(1)避雷针接地必须良好，接地电阻不宜超过10SL。(2)35 kV及以下变配电所的避雷针应单独装设支架，避雷针与被 保护设备之间的空间距离不小于5m。(3)独立避雷针应有自己专用的接地装置，接地装置与变配电所接 地网间的距离不应小于3m o(4)避雷针及接地装置与道路人口等的距离应不小于3m。4.防雷保护架空线的防雷保护上一页下一页任务一防雷设计与接地保护(1)在60kV及以上的架空线路上全线装设避雷线。I(2)在35kV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上 装设避雷线。(3)在10kV及以下线路上一般不装设避雷线。一般采用下列方法:提高线路本身的绝缘水平。可以采用高一级电影的绝缘子，以 提高线路的防雷水平。尽量装设自动重合闸装置。线路发生雷击闪络之所以跳闸，是 因为闪络造成了稳定的电弧而形成短路。当线路断开后，电弧即行熄 灭，而把线路再接通时，一般电弧不会重燃，因此重合闸能缩短停电 时间。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护同装设避雷器和保护间隙用来保护线路上个别绝缘薄弱地点。I(4)对于低压(380V/220V)架空线路的保护一般可采取以下措施:F在多类雷地区，当变压器采用YynO接线时，宜在低压侧装设阀 式避雷器或保护间隙。当变压器低压侧中性点不接地时，应在其中性点装设击穿保险器。对于重要用户，宜在低压线路进入室内前50m处安装低压避雷器,进入室内后再装低压避雷器。对于一般用户，可在低压进线第一支持处装设低压避雷器或击穿 保险器。2)变配电所的防雷保护上一页下一页任务一防雷设计与接地保护卜（1）装设避雷针用来防止直击雷。（2）装设避雷器用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵 屋变电所，损坏变电所的这一关键的设备。如图109所示。为了防止雷电波侵入变电所的310kV配电装置，应当在变电所 的每组母线和每路进线上装设阀型避雷器。如图1010所示。3）高压电动机的防雷保护高压电动机对雷电波侵入的保护应采用FCD磁吹阀型避雷器或氧 化锌避雷器。为了降低沿线路侵入的雷电波波头陡度，减轻其对电动 机绕组绝缘的危害，可在电动机进线前面加一段1。2150m的引入 电缆，并在电缆前的电缆头处安装一组阀型避雷器，而在电动机上一页下一页任务一防雷设计与接地保护P源端（母线上）安装一组并联有电容器的磁吹阀型避雷器，这样可以 提高防雷效果如图10-11所示。f 4）建筑物的防雷措施根据发生雷电事故的可能性和后果，将建筑物分为三类。第一类防 雷建筑物是制造、使用或储存爆炸物，因电火花会引起爆炸，造成巨 大破坏和人身伤亡的建筑物;第二类防雷建筑物是制造、使用或储存爆 炸物，电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物;第三类防雷建筑物是除第一、第二类建筑物以外的爆炸、火灾危险的 场所。第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物中有爆炸危险的场所，应有防直击雷、防感应雷和防雷电波侵入的措施。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护第二类防雷建筑物（除有爆炸危险者外）及第三类防雷建筑物，应有防 直击雷和防雷电波侵入的措施。5.接地的有关概念1）接地和接地装置电气系统的任何部分与大地间作良好的电气连接，叫做接地。埋入地中 用来直接与土壤接触并存在一定流散电阻的一个或多个金属导体组，称 为接地体或接地极。电气设备接地部分与接地体连接用的金属导体，称 为接地线。接地线在设备正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下 要通过接地故障电流。接地体与接地线，称为接地装置。由若干接地体 在大地中用接地线相互连接起来的一个整体，称为接地网。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护其中接地线分为接地干线和接地支线，如图1012所示。接地干线 一般不少于两根导体，在不同地点与接地网连接。2）接地电流和对地电压当电气设备发生接地故障时，电流通过接地体向大地做半球形散 开，这一电流称为接地电流，用工E表示，如图1所示。距离接 地体越远的地方，散流电流越小，实验表明，在距离接地点约20m 远处，实际散流电流基本为零。电气设备的接地部分与零电位的地的 电位差为对地电压，用UE表示。3）接触电压和跨步电压接触电压是指电气设备绝缘损坏时，人体在地面上接触该电气上一页下一页任务一防雷设计与接地保护,备，人体所承受的电位差，用Utom表示，见图跨步电压是 指在接地故障点附近行走，由于人的双脚位置不同而使人的双脚之间 麻呈现的电位差，用Uaten表示，见图10T4。跨步电压的大小与离 W接地地点的距离及跨步的长短有关，离接地点越近，跨步越长，跨步 电压就越大。当离接地点约20m时，跨步电压通常为零。接触电压和跨步电压均不能高于安全电压。6.接地的种类接地按其目的和作用可分为:工作接地、保护接地、防雷接地、防 静电接地和重复接地等。这里我们详细介绍工作接地、保护接地和重 复接地。上一页返回任务一防雷设计与接地保护卜 1）工作接地I为了确保电力系统中电气设备在任何情况下都能安全、可靠地运,要求系统中某一点必须用导体与接地体相连接，称为工作接地。如电源中性点的直接接地或经消弧线圈的接地、绝缘监视装置和漏电 保护装置的接地等都属于工作接地。各种工作接地都有各自的作用。例如，电源中性点的直接接地，能在运行中维持三相系统对地电压不变;电源中性点经消弧线圈的接 地，能在单相接地时消除接地点的断续电弧，防止系统出现过电压。2）保护接地为防止人触及电气设备因绝缘损坏而带电的外露金属部分造成下一页任务一防雷设计与接地保护人体触电事故，将电气设备中所有正常时不带电、绝缘损坏时可能带 电的外露部分接地，称为保护接地。根据电源中性点对地绝缘状态不 同，保护接地分为TT系统、工T系统和TN系统。(1)TT系统是在中性点直接接地系统中，将电气设备金属外壳通 过与系统接线装置无关的独立接地体直接接地，如图1015所示。如果设备的外露可导电部分未接地，则当设备发生一相碰壳接地故 障时，外露可导电部分就要带上危险的相电压。由于故障设备与大地 接触不良，这一单相故障电流较小，通常不足以使电路中的过电流保 护装置动作，因而也就不能切除故障电源。这样，当人体触及带电的 设备外壳时，加在人体上的就是相电压，触电电流大大超过极限上一页下一页任务一防雷设计与接地保护安全值，增大了触电的危险性。I如果将设备的外露可导电部分直接接地，则当设备发生一相碰壳接 R故障时，通过接地装置形成单相短路。这一短路电流通常可使故障 设备电路中的过电流保护装置动作，迅速切除故障设备，从而大大减 少了人体触电的危险。即使在故障未切除时人体触及故障设备的外露 可导电部分，也由于人体电阻远大于保护接地电阻，因此通过人体的 电流也比较小，对人体的危害性相对也较小。但在这种系统中，如果电气设备的容量较大，这一单相接地短路电 流将不能使线路的保护装置动作，故障将一直存在下去，使电气设备 的外壳带有一个危险的对地电压。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护例如，保护某一电气设备的熔体额定电流为30A,保护接地电阻和 中性点工作接地电阻均为4sL时，当该设备发生单相碰壳时，其短 路电流仅为27.55A（设相电压为220V）,不能熔断3。A的熔体。这时电气设备外壳的对地电压为110V,远远超出了安全电压。所以 TT系统只适用于功率不大的设备，或作为精密电子仪器设备的屏蔽 接地。为了克服上述缺点，还应在线路上装设漏电保护装置。（2）rr系统是在中性点不接地或通过阻抗接地的系统中，将电 气设备正常情况下不带电的外露金属部分直接接地。在矿井井下全部 使用这种保护接地系统。系统中没有装设保护接地时，如图10-16（a）所示。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护当电气设备发生一相碰壳接地故障时，若人体触及带电外壳，则电流 经过人体人地，再经其他两相对由于接地电阻与人体电阻是并联关系,所以接地电阻RE越小，流过人体的电流也就越小。为了将流过人身的 电流限制在一定范围之内，必须将接地电阻限制在一定数值以下。(3)TN系统IN系统分为下面三种，见图1017。TN-C系统。该系统的中性线N与保护线PE是合在一起的，电气设 备不带电金属部分与之相连。TN-S系统。该系统的配电线路中性线N与保护线PE分开，电气设 备的金属外壳接在保护线PE上。系统。该系统是TNC和TNS系统的综合，电气设备上一页下一页任务一防雷设计与接地保护大部分采用TN-C系统接线，在设备有特殊要求的场合局部采用专设 保护线接成TN-S形式。3）重复接地在三相四线制供电系统中，将零线上的一处或多处，通过接地装置 与大地再次连接的措施称为重复接地，如图所示。保护接地系统中，当零线断线，断线点负荷侧的设备发生单相碰壳 时，其外壳的对地电压为电网的相电压（设外壳与地的接触电阻为无穷 大），此时当人触及该外壳时，对人有绝对危险。当采用重复接地时，发生碰壳的电气设备外壳的对地电压为断线点后面重复接地装置的总 接地电阻与断线点前面接地装置总接地电阻串联分压值，从而大大上一页下一页 任务一防雷设计与接地保护降低了人身触及带电外壳时的触电危险性。重复接地不仅可降低零线断线时的危险性，在零线完好时也可降低 4壳设备的对地电压;还能增大碰壳短路时的短路电流，以缩短线路保 护装置的动作时间;还可降低正常时零线上的电压损失。由此可见，在 保护接地系统(TN系统)中重复接地是不可缺少的。为了提高保护接地系统的安全性能，应按以下要求进行可靠的重复 接地：(1)在架空线路的干线和分支线的终端及沿线每1km处，零线都要 进行重复接地。(2)架空线的零线进出户内时，在进户处和出户处零线都要进行上一页下一页任务一防雷设计与接地保护F复接地。I(3)户内的零线应与配电盘、控制盘的接地装置相连。每一处重复 基地装置的接地电阻均不得大于10SL。(4)零线的重复接地装置，应充分利用自然接地体，以节约投资。7.保护接零地面低压电网为了获得380/220V两种电压，采用三相四线制供 电系统，其电源中性点采用直接接地的运行方式。直接接地的中性点 称为零点，由零点引出的导线称为零线。保护接零系统属于TN(TN-C)系统，就是将电气设备正常情况下不 带电的外露金属部分与电网的零线作电气连接，如图1019所示。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护当电气设备发生一相碰壳时，则通过设备外壳造成相线对零线的金 卜性单相短路，使线路中的过流保护装置迅速动作，切断故障电路，蘸少了触电的几率。如果在电源被切断之前恰有人触及该带电外壳，则利用保护接零的分流作用，减少了人身触电电流，降低了人接触电 压，从而使人身触电的危险性得以减少。保护接零与保护接地相比，其最大的优越性就是能使保护装置迅 速动作，快速切断电源，从而克服了保护接地的局限性。接零系统必 须注意以下问题：(1)保护接零只能用在中性点直接接地系统中，否则当发生单相接地故障时，由于设备外壳与地接触不良，不能使保护装置动作，上一页下一页任务一防雷设计与接地保护F时当人触及任一接零的设备外壳时，故障电流将通过人体和设备流 回零线，危及人身体安全。F(2)在接零系统中不能有一些设备接零，而另一些设备接地，这种 情况属于在同一供电系统中，TN方式和TT方式混合使用。如前所述,在TT方式下当接地设备发生单相碰壳时，线路的保护装置可能不会动 作，使设备外壳带有110V危险的对地电压，此时零线上的对地电压 也会升高到110V,这将使所有接零设备的外壳全部带有110V的对 地电压，这样人只要接触到系统中的任一设备都会有触电的危险。(3)在保护接零系统中，电源中性点必须接地良好，其接地电阻不 得超过上一页下一页任务一防雷设计与接地保护(4)为迅速切除线路故障，电网任何一点发生单相短路时，短路电流应 不小于其保护熔体额定电流的4倍或不小于自动开关过电流保护装置动 电流的1.5倍。(5)为了保证零线不致断线和有足够单相短路电流，要求零线的材料应与相线的相同。零线的截面不应小于表102所列数值。注意:在中性线上不允许安装熔断器和开关，以防中性线断线，失去 保护接零的作用，为安全起见，中性线还必须实行重复接地，以保证接 零保护的可靠性。8.接地装置的装设接地体是接地装置的主要部分，其选择与装设是能否取得合格上一页下一页任务一防雷设计与接地保护接地电阻的关键，接地体分为自然接地体和人工接地体。I(1)自然接地体的利用利用自然接地体不但可以节约钢材，节省施 工费用，还可以降低接地电阻，因此设计保护接地装置时，应首先考 虑利用自然接地体，如地下金属管道(输送燃料管道除外)、建筑物金 属结构和埋在土壤中的恺装电缆的金属外皮等。如果采用自然接地体 接地电阻不满足要求或附近没有可使用的自然接地体时，应装设人工 接地体。利用自然接地体，必须保证良好的电气连接，在建筑物钢结构结合 处凡是用螺栓连接的，只有在采取焊接与加跨接线等措施后才能利用。(2)人工接地体的装设自然接地体不能满足接地要求或无自然上一页下一页任务一防雷设计与接地保护F接地体时，应采用人工接地体。人工接地体通常采用垂直打人地中 的钢管、圆钢或角钢，以及埋入土壤中的钢带制作。一般情况下，人 k接地体都采取垂直敷设，特殊情况下（如多岩石地区），可采取水平 敷设。:口图工020所示。垂直埋入地中的接地体一般长23m,为防止冬季土壤表面冻结 和夏季水分的蒸发而引起接地电阻的变化，接地体上端与地面应有 0.5：Lm的距离。若采用扁钢作为主要接地体，其敷设深度一般不小 于0.8m。埋入地中的接地体的.上端与连接钢带焊接起来，就构成了 一个良好的接地系统。按国标GB 50161992有关规定，钢接地体和接地线的截面不应上一页下一页任务一防雷设计与接地保护小于表103的规定。I对于110 kV及以上变电所或腐蚀性较强场所的接地装置，应采用 k镀锌钢材，或适当加大截面。由于单根接地体周围地面电位分布不均匀，并且可靠性也差。为了 使地面电位分布尽量均匀，以降低接触电压和跨步电压及提高接地可 靠性，接地网的布置可采用环路式接地网，如图JQ21所示。9.接地装置的接地电阻计算接地体与土壤接触时，二者之间的电阻及土壤的电阻，称为流散电 阻。而接地线电阻、接地体电阻及流散电阻之和，称为接地电阻。其 中，接地体、接地线电阻甚小，可忽略不计，故可以认为接地电阻上一页下一页任务一防雷设计与接地保护等于流散电阻。I 1)接地电阻的要求，对接地装置的接地电阻进行限定，实际上就是限制接触电压和跨步 电压，保证人身安全。电力装置的工作接地电阻应满足以下几个要求。(1)电压为1 000V以上的中性点接地系统中，电气设备实行保护 接地。由于系统中性点接地，故电气设备绝缘击穿而发生接地故障时,将形成单相短路，由继电保护装置将故障部分切除，为确保可靠动作,此时接地电阻REV0.5SL。(2)电压为1 000 V以上的中性点不接地系统中，由于系统中性点 不接地，当电气设备绝缘击穿而发生接地故障时，一般不跳闸而是上一页下一页任务一防雷设计与接地保护发出接地信号。此时，电气设备外壳对地电压为Re工e,工e为接地电容 电流，当这个接地装置单独用于1000V以上的电气设备时，为确保 人身安全，取Re%为250V,同时还应满足设备本身对接地电阻的要求，即同时r 250Re W 10。(10-5)当这个接地装置与1000V以下的电气设备公用时，考虑到1000V以下设备分布广、安全要求高的特点，所以取r 250丫/E(10-6)上一页下一页任务一防雷设计与接地保护同时还应满足下述1000V以下设备本身对接地电阻的要求。|(3)电压为1000V以下的中性点不接地系统中，考虑到其对地电容 通常都很小，因此，规定REW4。，即可保证安全。对于总容量不超过lOOkVA的变压器或发电机供电的小型供电系统,接地电容电流更小，所以规定REW1。(4)电压为1。V以下的中性点接地系统中，电气设备实行保护 接零，电气设备发生接地故障时，由保护装置切除故障部分，但为了 防止零线中断时产生危害，仍要求有较小的接地电阻，规定REW4。同样，对总容量不超过1OOkVA的小系统可采用REWIOd2)接地电阻的计算上一页下一页任务一防雷设计与接地保护(1)人工接地体工频接地电阻的计算在工程设计中，人工接地的工频接地电阻采用下式计算。单根垂直管型接地体的接地电阻为%=y(10-7)式中:p一为土壤电阻率，单位为。mI一为接地体的长度，单位为m多根垂直管型接地体的接地电阻n根垂直接地体并联时，由于接地体间的屏蔽效应的影响，使得总的接地电阻REVRE(1)/n。实际总的接地电阻为的E(10-8)上一页下一页任务一防雷设计与接地保护(10-10)(10-11)式中山一接地体的利用系数，可以查相应的表得出。单根水平带形接地体的接地电阻为使得总的接地电阻p 2d/=7(10-9)n根放射形水平接地带(nV 12,每根长度la60m)的接地电阻为d 0.062d xL p=71+1.2环形接地带的接地电阻为 0 6。%二方式中:A一环形接地带所包围的面积，单位为m。(2)自然接地体工频接地电阻的计算一些自然接地体工频接地电阻可用下式进行计算。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护P电缆金属外皮及水管等的接地电阻为E y(10-12)式中一一为电缆及水管等的埋地长度，单位为m。钢筋混凝土基础的接地电阻为=012(10-13)E R式中:v一钢筋混凝土基础的体积，单位为m。冲击接地电阻的计算冲击接地电阻是指雷电流流经接地装置泄放人地时的接地电阻,其一般小于工频接地电阻。冲击接地电阻可按下式进行计算:5 a(10-14)上一页下一页任务一防雷设计与接地保护B中:a换算系数。I 3)接地装置的设计计算F在已知接地电阻要求值的前提下，所需接地体根数的计算可按下列步骤进行：(工)按国标GB 50057T994规定确定允许的接地电阻Re。(2)实测或估算可以利用的自然接地体的接地电阻口吹向)。(3)计算需要补充的人工接地体的接地电阻RE(man)，即r E(nat)E(man)p pE(nal)-K(10-15)若不考虑自然接地体，则Z?E(man)=灭eman)匕上一页下一页任务一防雷设计与接地保护(4)按经验初步确定接地体和连接导线长度、接地体的布置，并计算单 根接地电阻RE(1)f(5)计算接地体的数量，即&in=、(10-16)E E(man)、(6)校验短路热稳定度。对于大接地电流系统的接地装置，应进行单相 短路热稳定度校验。由于钢线的热稳定系数C=70,因此接地钢线的最 小允许截面(mrrP)为A r(l)a.=q 元(10-17)式中:工K一为单相接地短路电流;/一为短路电流持续时间。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护10.接地装置接地电阻的测量I接地装置施工完成后，使用前应测量接地电阻的实际值，以判断其 及否符合设计要求。若不满足设计要求，则需要补打接地极。每年雷 雨季节来临之前还需要重新检查测量。接地电阻的测量有电桥法、补 偿法、电压一电流法和接地电阻测量仪法。工）测量接地电阻的一般原理如图1022所示,在两接地体上加一电压u后，就有电流a通过接 地体A流入大地后经接地体B构成回路，形成图中所示的电位分布曲线,离接地体A（或B）20m处电位等于零，即在CD区为电压降实际上等于 零的零电位区。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护只要测得接地体A（或B）与大地零电位的电压uAC（或UBD）和电流L 就可以方便地求出接地体的接地电阻。2）电压一电流法测量接地电阻电压极和电流极为测量用辅助电极。电压极2、电流极3与接地体 1（接地极）之间的布置方案有直线布置和等腰三角形布置两种，如图 工023所示。直线布置如图1023（a）所示,取S3 N（2 3）D D为被测接地网的对角线长度，而2=0.6s”s。等腰三角形布置 如图1023（b）所示,取512 0.6513 2 2D,夹角a=30在图1023所示电路上加上电源后，同时读取电压U、电流工的值,即可由下式计算出接地装置的接地电阻:上一页下一页任务一防雷设计与接地保护E=7（10-18）3）直接法测量接地电阻采用接地电阻测量仪（俗称接地电阻摇表）可以直接测量接地电阻。以常用的国产接地电阻测量仪ZC-8型为例，如图1024所示。三 个接线端子E,P,C分别接于被测接地体（E）、电压极（P）和电流极（C1）o以大约IZOr/min的转速转动手柄，摇表内产生的交变电流将 沿被测接地体和电流极形成回路，调节“粗调旋钮”和“细调拨盘”，使表针处于中间位置，便可以读出被测接地电阻。被保护电气设备具 体操作过程如下：（1）拆开接地干线和接地体的连接点。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护(2)将两支测量接地钢棒分别插人离接地体20m(接地棒P，)与40m(接地棒C)远的地中，深度约为400mm。f(3)把接地摇表放置在接地体附近平整的地方，按图10-23所示接 线。(4)根据被测接地体的估计电阻值，调节好“粗调旋钮”。(5)摇测时，首先慢慢转动摇柄，同时调整“粗调旋钮”，使指针 指零(中线)，然后加快转速(约为120r/min),并同时调整“细调拨 盘”，使指针指示表盘中线为止。(6)”细调拨盘”所指示的数值乘以“粗调旋钮”的数值，即为接地 装置的接地电阻值。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护11低压配电系统的等电位连接I等电位连接是指使电气装置各外露可导电部分及装置外的导电部分 电位作实质上相等的电气连接。等电位连接是为了降低接触电压，保障人身安全。图1025所示为一个总等电位连接和局部等电位连接 小意图。按GB 5。541995的规定，进行低压接地故障保护时，应该在 建筑物内作总等电位连接;当电气装置或某一部分的接地故障保护不能 满足要求时，还应该在局部范围内作局部等电位连接。总等电位连接是在建筑物进线处，将PE线或PE N线与电气装置接 地干线，建筑物内的各种金属管道，以及建筑物金属构件等都接上一页下一页任务一防雷设计与接地保护向总等电位连接端子板，使它们都具有基本相等的电位，如图 际示的M EB部分。局部等电位连接（辅助等电位连接）是在远离总等电位连接处，非常 潮湿、有腐蚀性物质、触电危险性大的局部范围内进行的等电位连接,作为总等电位连接的一种补充，如图JQ25所示的LEB部分。在一般电气装置中，要求等电位连接系统的导通良好，从等电位连 接端子板到被连接体末端的阻抗不大于4。上一页下一页任务一防雷设计与接地保护意:无论是总等电位连接还是局部等电位连接，与每一电气装置的其 他系统只可连接一次。M务实施填写任务实施表表104。评价总结根据接地极接地电阻的测定结果，结合任务报告进行评议总结，并填写成绩评议表（表105）o上一页返叵任务二安全用电卜随着生产技术的发展，自动化、电气化水平不断提高，电能在各个领 域中得到了越来越广泛的应用，人们接触电气设备的机会也随之增多,册果缺乏安全用电知识，就很容易发生触电事故，影响生产，危及生 命安全。安全用电包括供电系统的安全、用电设备的安全及人身安全 三个方面，它们之间是紧密联系的。供电系统的故障可能导致用电设 备的损坏或人身伤亡事故，而用电事故也可能导致局部或大范围停电,甚至造成严重的社会灾难。在用电过程中，必须特别注意电气安全，如果稍有麻痹或疏忽，就可能造成严重的人身触电事故或引起火灾或 爆炸，给国家和人民带来极大的损失。因此，研究、分析触电事故起 因及预防对于安全用电是十分重要的。下一页任务二安全用电相关知识工安全电压*采用低压安全电源的目的是为了保障人身的安全，当人体处于直接 接触用电设备或用电器具的劳动条件下，如翻砂工手拿行灯作造型照明、钳工在潮湿环境中用电钻钻孔等时，人体就有构成触电的危险。要确保 处于这种条件下的人体不受触电伤害，就必须使这些用电设备的电源电 压降低到不致威胁人身安全的程度。电压低到什么程度才是安全的，是综合触电时电流的大小、时间的 长短、电压的高低对人体危害的程度，以及劳动环境和劳动条件影响上一页下一页任务二安全用电4体电阻的变化等因素为主要依据的。在干燥无汗时，人体电阻一般 为23 KC,因此，交流工频安全电压的上限值，在任何情况下，两 导体间或任一导体与地之间都不得超过50V。我国安全电压的额定值为42 V,36 V,24 V,12 V,6VO如手 提照明灯、危险环境的携带式电动工具，应采用36 V安全电压;金属 容器内、隧道内、矿井内等工作场合，狭窄、行动不便及周围有大面 积接地导体的环境，应采用24 V或12V安全电压，以防止因触电而 造成的人身伤害。2.安全距离为了保证电气工作人员在电气设备运行操作维护检修时不致误碰上一页下一页任务二安全用电F电体，规定了工作人员离带电体的安全距离;为了保证电气设备在正 常运行时不会出现击穿短路事故，规定了带电体离附近接地物体和不相带电体之间的最小距离。安全距离主要指以下几个方面：(1)设备带电部分与接地部分和设备不同相带电部分之间的距离如表106(2)设备带电部分与各种遮拦间的安全距离，如表所示。(3)无遮拦裸导体与地面间的安全距离，如表108所示。(4)电气工作人员在设备维修时与设备带电部分间的安全距离，如 表所示。3.绝缘安全用具 上一页下一页任务二安全用电卜 绝缘安全用具是保证作业人员安全操作带电体及人体与带电体安全 距离不够时所采取的绝缘防护工具。绝缘安全用具按使用功能可分为如下两种：工)绝缘操作用具绝缘操作用具主要用来进行带电操作、测量和其他需 要直接接触电气设备的特定工作。常用的绝缘操作用具，一般有绝缘 操作杆、绝缘夹钳等，如图1026,图1027所示。这些绝缘操作用 具均由绝缘材料制成。正确使用绝缘操作用具，应注意以下两点：(1)绝缘操作用具本身必须具备合格的绝缘性能和机械强度。(2)只能在和其绝缘性能相适应的电气设备上使用。2)绝缘防护用具绝缘防护用具对可能发生的有关电气伤害起到上一页下一页任务二安全用电防护作用，主要用于对泄漏电流、接触电压、跨步电压和其他接近电 气设备存在的危险等进行防护。常用的绝缘,防护用具有绝缘手套、绝缘靴、绝缘隔板、绝缘垫、绝缘站台等，如图1028所示。当绝缘防护用具的绝缘强度足以承受设备的运行电压时，才可以 用来直接接触运行的电气设备，一般不直接触及带电设备。使用绝缘 防护用具时，必须做到使用合格的绝缘防护用具，并掌握正确的使用 方法。4.电工安全操作知识1）电气安全技术操作规程上一页下一页任务二安全用电(工)电气工作人员必须经医生鉴定，没有疾病或只是无碍本工作的病 症，具备必要的电气知识并经考试合格，取得特种作业证才能上岗作 业。(2)电气工作人员必须严格执行相关工种颁发的电气安全工作规 程，不得玩忽职守。(3)电气工程投产前必须事先配齐合格的操作人员和电气安全用具。(4)电工用的工具、器具、测量仪表及防护用具应由专人负责保管,保证完整、良好，合理使用。(5)电气工作人员必须严格执行停送电、验电和监护等制度，并熟 知触电紧急救护知识;工作前必须了解清楚工作内容及要求。上一页下一页任务二安全用电(6)不准带电作业，不得将电源引线接于现场;特殊情况须带电，必须 空主管部门批准并采取安全防范措施。(7)带电作业人员应有带电作业实践经验，必须设专人监护，监护 人应具有带电作业实践的人员担任，监护人不得直接操作，并且监护 的范围不得超过一个作业点。(8)电气线路和设备拆除后，不得留有带电的裸露接头或接点。(9)严禁用无插头的导线直接插人电源插座，动力开关和照明开关 不得共用。(10)各种手持电动工具要有管理制度，必须保持完好并定期检查。(工1)对高压电器设备和绝缘工具要定期进行预防性的耐压试验。上一页下一页任务二安全用电(12)接近带电设备或线路施工时必须符合安全电压工作距离，并采取 可靠的安全措施。I(13)电气设备着火时应立即将有关设备电源切断，并用CO,灭火剂、干粉灭火器灭火，严禁用泡沫灭火器带电灭火。(14)高处作业时，必须严格执行高处作业安全技术操作规程。2)安全用电标志明确统一的标志是保证用电安全的一项重要措施。统计表明，不少 电气事故完全是由于标志不统一而造成的。例如由于导线的颜色不统 一，误将相线接设备的机壳而导致机壳带电，造成触点伤亡事故。标志分为颜色标志和图形标志:颜色标志常用来区分各种不同性质、上一页下一页任务二安全用电不同用途的导线或用来表示某处安全程度;图形标志一般用来告诫人们 不要去接近有危险的场所。为保证安全用电，必须严格按有关标准使 用颜色标志和图形标志。我国安全色标采用的标准基本上与国际标准 草案(SD)相同。一般采用安全色有以下几种：(1)红色用来标志禁止、停止和消防，如信号灯、信号旗、机器上 用红色来表示“禁止”的信息。(2)黄色用来标志注意危险，如“当心触电”，“注意安全”等。(3)绿色用来标志安全无事，如“在此工作”，“已接地”等。(4)蓝色用来标志强制执行，如“必须戴安全帽”等。(5)黑色用来标志图像、文字符号和警告标志的几何图形。上一页下一页任务二安全用电那照规定，为便于识别，防止误操作，确保运行和检修人员的安全，采用不同颜色来区别设备特征。如电气母线，A相为黄色，B相为绿色,d相为红色，明敷的接地线涂为黑色。在二次系统中，交流电压回路 用黄色，交流电流回路用绿色，信号和警告回路用白色。3)安全用电的注意事项随着生活水平的不断提高，生活中用电的地方也越来越多。因此，掌握以下最基本的安全用电常识是十分必要的。(1)认识、了解电源总开关，学会在紧急情况下关断总电源。(2)不用手或导电物(如铁丝、钉子、别针等金属制品)去接触、探 试电源插座内部。上一页下一页任务二安全用电(3)不用湿手触摸电器，不用湿