电气安全第2章2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,电气安全第2章2,2.5.1 非导电场所,如果在任何情况下，作业场所人员都不可能同时触及到两个及以上带不同电位的导体，这种场所原理上就称为非导电场所。,触及：包括有意和无意。,原理：不存在通过人体形成电流通道的可能性。,常见作法：对地面、墙面实施绝缘。,安全条件,1、绝缘电阻：交流500V及以下系统不小于50k,。,2、场所内不得设置外引PE线。,3、场所内可能带不同电位的导体，其空间距离应满足间距防护要求。,4、场所内的装置外可导电部分不得在场所外出现电位。,非导电场所示例,通过绝缘、隔离和间距实现非导电场所（1、3）,非导电场所与外界的隔离（4）,2.5.2 等电位联接理论分析,Equipotential BondingEB,基本思想：通过恰当的电气联接降低电位差，从而降低电击危险。,1、原理分析（见下页图）,直观理解：当不能降低手上电位时，抬高脚底电位，使手脚电位差消除。,与非导电场所措施对比，呈对偶关系。,2、辩异接地与等电位联接,两种不同的技术措施，但常有关联。一般等电位联接常与接地共同使用，但也有不接地的等电位联接,3、TT系统等电位联接作用分析,要点：等电位实施前后脚底电位变化,脚底电压：场所的环境基准电压。,细节解释：EB前等电位连接体电位假设，EB后接地电阻的等效，人体手脚电位与系统节点电位的对应关系。,结论：EB前后，人体预期接触电压由设备接地电阻对相电压的分压，降低到故障电流在场所处PE线上的压降。,4、TN系统的等电位联接作用分析,要点：等电位实施前后脚底电位变化,细节解释：EB前等电位连接体电位考虑，EB后接地电阻的等效，人体手脚电位与系统节点电位的对应关系。,结论：EB前后，人体预期接触电压由故障电流在全长PE线上的压降，降低到故障电流在场所处PE线上的压降。,2.5.3等电位联接的工程作法,1、总等电位联接（MEBMain Equipotential Bonding）,方法：在电源进线处，将电源PE线、公共设施的金属管道、建筑物金属构件、人工接地极等联接到等电位联接板（MEB板）上。,作用：降低由室外引入室内的高电位，降低室内电位差。,特别注意：煤气管的处理。,2、辅助等电位联接（SEBSupplementary Equipotential bonding),作法：将两个金属物体用导体直接联接起来。,作用：进一步降低两个物体间可能产生的电位差。,可能附带产生的作用：构造短路通道，使过流保护电器动作,3、局部等电位联接（LEBLocal Equipotential Bonding）,作法：当局部场所需要作若干辅助等电位联接时，可将所有需联接导体都接至一块金属联接板（或端子板），而不用再相互联接。,连接板：局部等电位联接板（LEB板）,作用：进一步降低局部场所内可能出现的电位差。,对某些场所至关重要！,有MEB时仍存在的电击危险性,实施SEB后电击危险性降低,列示对比,LEB的做法,第6节 综合应用示例,措施分类,2.6.1 住宅的电击防护措施,1、接地形式与总等电位联接,自带变配电所的单体楼：TN-S,多栋住宅小区：TN-S，TN-C-S，TT。,别墅小区：TT,总等电位联接：按栋实施，设置在公共部位。,TT与TN住宅供电系统,2、室内电击防护措施,1）RCD设置：插座须设置，30mA；照明不设置；空调两可。,2）卫生间防护措施,1）局部等电位联接LEB。,（2）插座电器隔离措施。,（3）防水、防潮。,（4）回路宜独立。,LEB作用：人体低阻抗情况下的可靠保护，防护外来电压电击。,卫生间人体阻抗低，漏电保护不能可靠防止电击事故。注意区分RCD漏电动作电流与人体电击电流。,沿卫生间各种管道可能引入源于本栋建筑其他地方的高电位，MEB失效，即使切断本住宅的电源也无济于事，LEB基本上是唯一有效的防护手段。,非常重要。,3）其他措施,电源开关是否断中性线：总开关、漏电开关（断路器）可断，其他禁止。,插座安全措施：安全挡板插座的设置。,照明灯具是否设置PE线：2.5m以下金属外壳灯具应设置。,厨、卫插座防水等问题。,3、公共部分的防护措施。,2.6.2 水中电击问题,传导电流，感应电流双重作用。,2.6.3手术室示例,IT系统绝缘监察，不许断电,手术室LEB,第7节 低压系统短路与接地故障电流计算,2.7.1 低压系统短路电流计算特点,（1）低压系统一般只有一个电压等级，采用有名值法计算更为直接方便。,（2）低压系统线缆阻抗中电阻所占比重较大，因此应采用短路阻抗进行计算，不能忽略电阻。,（3）因短路阻抗数值较小，应计入包括母线在内的各种元件的阻抗值，但导线连接点接触电阻、开关触头接触电阻、短路点电弧阻抗等可忽略不计。,（4）电阻计算要考虑温度的影响。计算系统首端（电源端）三相短路电流,，,以保守的态度取20时的电阻值进行计算,；,计算末端单相短路电流，以保守的态度估算，一般以20时电阻值的1.5倍进行短路电流计算。,（5）变压器一次侧系统阻抗可只以电抗计入，或按电阻等于电抗的10%估算，这时电抗等于系统阻抗的99.5%。,（6）计算380/220V系统的短路电流时，三相短路时计算电压取平均电压，即400/230V，单相短路时取标称电压，即380/220V。,2.7.2 三相与两相短路电流计算,三相短路电流,两相短路电流,式中,I,k,三相稳态短路电流有效值（,kA,）；,U,av,电源平均线电压（,V,）；,z,k,短路回路阻抗（,m,）；,r,k,短路回路电阻（,m,）；,x,k,短路回路电抗（,m2.7.3,单相短路电流计算,单相短路电流在低压系统设计中具有十分重要的作用，它不仅涉及到系统本身的问题，还涉及到电击防护安全性、电气火灾预防等公共安全性问题，必须给予高度重视。,单相短路是一种不对称短路，因此应采用对称分量法进行计算。但工程上还根据对称分量法发展出一些更简便的方法，如相中（或相保）阻抗法等。,以下以TN系统相线与保护线之间的短路为例，介绍单相短路电流计算方法。相线与中性线间短路电流计算方法类同。,1、原理性的序阻抗计算法,根据对称分量法推导，按正序等效定则得出单相短路电流的序阻抗计算法公式如下：,式中，短路回路的正、负、零序阻抗包括四个部分，即变压器一次侧系统阻抗、变压器阻抗、母线阻抗和线路阻抗。,正、负序阻抗总是相等的。一次侧系统零序阻抗与变压器连接组有关；变压器零序阻抗可查表求得；母线、线路的零序阻抗，除相线外，还包括保护线（或中性线）的零序阻抗。,2、工程实用的相保（中）阻抗法,以相线与保护线短路为例,式中,Z,P,短路回路总相保阻抗（,m,）；,Z,P,S,一次侧系统相保阻抗（,m,）；,Z,P,T,变压器相保阻抗（,m,）；,Z,P,B,母线相保阻抗（,m,）；,Z,P,WL,线路相保阻抗（,m,）。,相保阻抗是一个计算阻抗，是以对称分量法为基础推导出来的。,1）相保阻抗由来。从公式,入手，正、负序电流因三相平衡，只在相导体上流通，因此,正、负序阻抗只包含相导体阻抗,；零序电流除在相导体上流通外，还以三倍零序电流在保护线上通过，因此,零序阻抗为相导体零序阻抗加上3倍PE线零序阻抗,。即：,令,，称为,相计算阻抗（只与相导体有关）；,，,称为,保护线计算阻抗,（只与保护导体有关）。,则,又令,，,称为,相保阻抗。,则,2）短路回路各部分相保阻抗的求取。,（1）高压侧系统（S）相保阻抗。,对于最常用的Dyn11和Yyn0配电变压器，高压侧线电流中不可能有零序电流，故不计入高压侧零序阻抗；又因为高压侧本无PE线，相保阻抗就等于相计算阻抗，即：,（2）变压器（T）相保阻抗。,忽略变压器中性点接地母排上中性点与PE线连接点间的那一段线路阻抗，变压器相保阻抗也只有相阻抗，因此：,式中 、变压器短路阻抗（m）；,、变压器零序短路阻抗（m），与变压器连接组有关，查变压器产品样本或设计手册可得，,（3）母线（B）相保阻抗。,包括相计算阻抗和保护线计算阻抗。,很多设计手册直接给出了各种规格母线单位长度的,R,P,和,X,P,，这时直接引用即可，只是要特别注意给出,R,P,的温度，若为20，应乘以1.5进行修正。电抗不进行温度修正。,（4）线路（WL）相保阻抗。,与母线相同，依据是单位长度的序阻抗值，电阻同样要进行温度校正。,同样，很多设计手册直接给出了各种规格线路单位长度的,R,P,和,X,P,，可直接引用，但应注意电阻的温度校正。,2.7.4 各类接地系统碰壳接地故障电流计算,1、TT系统,式中,I,d,TT系统碰壳接地故障电流（A）；,U,电源相电压（V）；,R,N,电源接地电阻（）；,R,E,设备接地电阻（）；,2、TN系统,3、IT系统,一般按经验公式估算，经验公式不止一个，与线路长度、类型、敷设方式和电压等级等有关，也可以查表。典型数值为每km长度线路200mA，部分可高达三四百mA，或低至几十mA。,第8节 间接电击防护工程设计计算,2.8.1 接地故障回顾,1、定义,相线与大地或与大地有联系的导体之间的非正常电气连接，称为接地故障。,如：相线与PE线、PEN线、建筑物金属构件等的电气连接。,2、接地故障与电击事故的关系,对电击防护I类设备，在TT、TN、IT系统中，设备碰壳（漏电）故障均为接地故障。（解释为什么）,站立在地面的人发生直接电击，也是接地故障。,3、接地故障与短路故障的区别与联系,1）短路可能因接地而产生，但也有不接地的短路。,2）接地可能形成短路，也可能不形成短路。,3）不同低压系统接地与短路的关系。,TN系统设备碰壳为接地故障，也是单相短路故障。,TT系统设备碰壳为接地故障，但不是短路。,IT系统接设备碰壳为接地故障，故障电流为很小的接地电容电流，不是短路。,2.8.2 TN系统的电击防护计算,TN系统靠切断电源保证安全。,1、动作时间要求。,220V系统：,手握式设备：不大于0.4s；,移动式设备：不大于0.4s；,固定式设备：不大于5s。,解释确定以上时间所考虑的因素。,2、安全条件,切断电源作电击防护的安全条件为：,I,d,I,a,I,d,接地故障电流；,I,a,保证保护电器在,规定时间,内自动切断接地故障所需,最小故障电流,。,I,d,即相保单相短路电流，一般按相保阻抗法进行计算。,I,a,与保护电器的类型和特性有关，分以下几种情况。,1）熔断器保护（兼）。要求通过电流,I,达到熔体额定电流,I,rFU,的一定倍数，才能在规定时间内动作。,切断时间不大于5s的倍数,n,5,要求,切断时间不大于0.4s的倍数,n,0.4,要求,I,a,=n,x,I,r,FU,。,I,d,I,a,意味着,I,d,n,x,I,r,FU,，于是：,I,d,/,I,rFU,n,x,2）低压断路器保护（兼）。,低压断路器瞬时和短延时脱扣器原本用作短路保护，但都可能兼做TN系统接地故障保护，前提是满足以下条件。,瞬时脱扣器：,I,a,=1.3,I,op3,，只要故障电流大于瞬时脱扣器动作值1.3倍即可。即：,I,d,1.3,I,op3,短延时脱扣器：,I,a,=1.3,I,op2,，要求延时时间小于电击防护规定时间，且,I,d,大于短延时脱扣器动作值。,以上1.3是保护灵敏度系数要求。,熔断器、低压断路器原本是作为过电流保护设置的，缘于TN系统碰壳接地故障即为单相短路故障这一特殊原因，以上电,器,可兼作电击防护用，前提是必须满足前述条件。,3）剩余电流保护电器。,TN系统碰壳接地故障电流全部为剩余电流，因此安全条件为：,I,d,I,n,I,n,剩余电流保护电器额定漏电动作电流。,TN系统只能设置漏电断路器，不能设置漏电开关。（why？）,3、PE线截面选择。,原理：满足短路热稳定要求，满足故障电流量值要求。,工程方法：以相线截面为参照选择。,相线截面16mm,2,及以下，与相线等截面。,相线截面1635mm,2,之间，取16mm,2,。,相线截面35mm,2,以上，取相线截面一半。,4、工程应用思路与方法的延伸,若只考虑用过电流保护电器兼作电击防护，则防护有效性取决于故障电流大小，故障电流必须大到,某个量值,，才能在满足电击防护要求的规定时间内切断故障。,将故障电流的这“,某个量值,”作为一个确定条件，反过来考虑，故障电流最小值与线路长度、截面和类型等有关，在截面、类型、敷设方式等确定的条件下，为保证末端最小单相短路电流不小于这“,某个量值,”，则线路最大长度必须予以限定。,手册上最大线路长度就是如此衍生出来的。,2.8.3 TT系统的电击防护计算。,1、安全条件：,R,E,I,a,U,L,I,a,保证保护电器在,规定时间,内自动切断接地故障所需,最小故障电流,；,R,E,故障设备接地电阻；,U,L,安全电压。,该公示应用了灵活的工程处理手法，体现了典型的工程意识与智慧，解读如下。,1）逻辑推理。,R,E,I,a,U,L,R,E,I,d,=,U,t,（1）若,I,d,I,a,，虽然保护电器不动作，但此时,U,t,=,R,E,I,d,R,E,I,a,U,L,成立，,无电击危险。,（2）若,I,d,I,a,，虽然实际预期接触电压,R,E,I,d,有可能大于,U,L,，有电击危险，但保护电器肯定能在规定时间内切断电源，也是安全的。,2）不确定因素的处理。,本来也可象TN系统那样，用,I,d,I,a,作为安全条件，但有两个问题（这两个问题在TN系统中不存在）：,（1）遗漏。即使这一条件不满足，也可能因,R,E,量值小而使接触电压低于50V安全电压。,（2）,Id,的计算涉及到系统中性点接地电阻,R,N,，是不确定因素（解释）。,R,E,I,a,U,L,巧妙地避开了以上的不确定因素，又避免了遗漏。,2、,I,a,的确定,与TN系统相同。对熔断器、断路器和RCD分别考虑。,熔断器：电流倍数。,低断：瞬时与短延时脱扣器动作电流。,RCD：额定漏电动作电流。,对TT系统，熔断器、低断过流保护兼作电击防护通常不满足要求，一般应设置RCD。,2.8.4 IT系统,按以上思路自学。,讨论课 方案论证阶段与电击防护相关的问题,系统接地形式的选取,供电半径考虑中的电击防护因素,变压器连接组选取中的电击防护因素,男子在浴室泡澡遭电击身亡 2008年12月01日02:21 扬子晚报,本报讯 11月29日晚，连云港通灌南路一家浴室突然漏电，浴室内3名男子不幸遭遇电击，导致其中一人受伤，一人死亡。,昨天上午，记者在连云港第一人民医院采访了受伤的马先生。“幸亏我是站在浴池里，要是全身泡在水里真的没命了。”想起当晚在浴池里发生的一幕，躺在病床上马先生仍然心惊肉跳。他强忍左侧大腿的疼痛，向记者诉说自己在浴室触电的过程。,当晚7点多钟，家住通灌南路的马先生在理完发后就来到附近的南方浴室洗澡。他脱完衣服进入浴室时，却发现澡堂里的淋浴没水了。他听说淋浴坏了，于是，他便躺进一个不到三米宽的浴池里。“当时已经7点多了，澡堂里没什么人，大多数都已经洗好了。”,10分钟后，马先生感觉身上出汗了，便拿起毛巾和香皂，站在池子里的台阶上搓灰。此时，马先生看到一个年轻人也走到浴池边，将身体浸泡在池水中。不一会，又来了一个男子，该男子站上池边，右脚刚一触水，立刻感觉脚部一阵酸麻，迅速将脚缩回。“有电！”该男子一边大叫，一边跑出浴室。而此时，在浴池中的马先生和那个年轻人则完全被“电”住了。“当时我眼睛直冒金花，全身好像被什么东西缠得紧紧的，根本迈不动步子。”马先生回忆说。,当浴室收银台得知浴池有电，便迅速将电路切断。在电路被切断的一刹那，马先生瘫倒在浴池中。,浴室搓背工在看到马先生倒在池中后，立即冲入池中，将马先生抱了出去。与此同时，池中的年轻人也被其他顾客抬到浴室躺椅上。很快，马先生便醒了，但年轻人已经昏了过去。,几分钟后，120救护车到达现场，将二人拉至第一人民医院抢救。晚上8点钟，没有大碍的马先生被抬到病房养伤，而那个年轻人则一直躺在急诊室，多名医生伴其左右紧张抢救。当晚8点30分，马先生得知那名年轻人因抢救无效而死亡。,随后，记者又来到了南方浴室，看到该浴室大门紧闭，门前已经拉起了警戒线。而在附近的商店里，大家谈论着澡堂触电一事。,据参与此事调查的人员告诉记者，此事是浴室供水人员在操作供水时出现漏电引起的。事发前，先是女浴客反映浴池中水有点冷，要求工作人员加热水。热水房在男浴室的隔壁，水管是经过男浴室到达女浴室的。他们调查发现，该浴室供水的电机和水泵存在安全问题，没安装漏电保护开关。目前，警方已介入调查此事。,