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接地與接零安全課程課件

		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月18日
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第九章 接地與接零
一、基本概念
1、接地：指將電氣線路和設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分或外部可導(dǎo)電部分，通過接地裝置與大地做良好的連接。
接地電阻：接地體的對地電阻和接地線的電阻.
2、接零：將電氣設(shè)備正常不帶電的金屬部分通過保護(hù)線與電源中性點(diǎn)相連接。
一、基本概念
3、接地裝置：是由埋在地下的接地體和連接接地體與電氣設(shè)備的接地線組成。
接地裝置的組成形式：根據(jù)使用環(huán)境、技術(shù)要求和安裝形式、接地裝置按接地體的數(shù)目分為三種形式，
單級接地裝置：由單一接地體組成。
多級接地裝置：由兩個及兩個以上的接地體組成，個接地體之間用接地干線連成一體。
接地網(wǎng)絡(luò)：由多個接地體互相連接而形成的網(wǎng)絡(luò)形式。
圖一  接地裝置組成
一、基本概念
4、接地體：
接地體：分為人工接地體和自然接地體。
人工接地體：即為接地需要而專門設(shè)置的金屬導(dǎo)體，通常選用金屬鋅圓鋼，角鋼、扁鋼和鋼管。
自然接地體：即利用為其他用途而裝設(shè)的并且與大地土壤緊密接觸的金屬構(gòu)件、金屬管線和混凝土中的鋼筋等。
一、基本概念
5、接地電阻：接地裝置的對地電壓和接地故障電流的比值。
接地電阻的組成：接地線電阻、接地體電阻和流散電阻。
流散電阻：是由接地體與流散土壤接觸面電阻和流散土壤電阻之和構(gòu)成。
接地線電阻和接地體電阻很小，可忽略不計(jì)。
對接地裝置：工作可靠性高；接地電阻越小越好。

二、對地電壓、接觸電壓和跨步電壓
1、對地電壓
當(dāng)電氣線路和設(shè)備發(fā)生接地故障時，接地故障電流將通過接地體，并以接地體為中心向大地土壤做半球形流散。

圖二  接地故障電流的流散情況
    接地故障電流在大地土壤
流散過程中，所形成的電壓
分布情況，隨著遠(yuǎn)離接地體
而迅速地降低，在距接地體
20m遠(yuǎn)處，電壓趨于零。
二、對地電壓、接觸電壓和跨步電壓
1、對地電壓
對地電壓：系指電氣設(shè)備發(fā)生接地故障后，其故障點(diǎn)，對大地零電位之間的電位差，成為對地電壓。
對地電壓可用下式表示：

式中：Ud—故障點(diǎn)對地電壓（V）；
      Id—接地故障電流（A）；
      Rd—接地裝置電阻（Ω）；
二、對地電壓、接觸電壓和跨步電壓
2、接觸電壓
接觸電壓：系指當(dāng)人體觸及發(fā)生接地故障的電氣線路和設(shè)備的外露導(dǎo)電部分時，人的手和腳之間所呈現(xiàn)的電壓，稱之為接觸電壓?？捎孟率奖硎荆?

式中：Uc—人所承受的接觸電壓（V）；
      Ud—電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分對地電壓（V）；
      UΦ—人腳處的對地電壓（V）；
二、對地電壓、接觸電壓和跨步電壓
2、接觸電壓

圖三  人體接觸電壓示意圖
二、對地電壓、接觸電壓和跨步電壓
2、接觸電壓
該式表明，當(dāng)人體觸及發(fā)生接地故障的電氣線路和設(shè)備的
外露導(dǎo)電部分時，當(dāng)人體離他的距離越遠(yuǎn)接觸電壓越大；
反之，當(dāng)人體離它越近接觸電壓越小。
二、對地電壓、接觸電壓和跨步電壓
2、接觸電壓
降低接觸電壓所采取的措施：
1）盡量降低對地電壓；
2）將電氣線路和設(shè)備與它的接地裝置之間的距離縮短。
二、對地電壓、接觸電壓和跨步電壓
3、跨步電壓
當(dāng)電氣線路或設(shè)備發(fā)生接地故障時，以接地體為中心在地面上呈現(xiàn)不同的電壓分布曲線。
跨步電壓：當(dāng)人在接地故障附近行走時，前腳和后腳的距離一般為0.8m，此時前腳和后腳之間的電位差成為跨步電壓?？捎孟率奖硎荆?
式中：UK—跨步電壓（V）；
      UΦ2—前腳處電壓（V）；
      UΦ2—后腳處電壓（V）；
二、對地電壓、接觸電壓和跨步電壓
3、跨步電壓
可用下式表示：
圖四  人體跨步電壓示意圖
二、對地電壓、接觸電壓和跨步電壓
3、跨步電壓
據(jù)圖所示：當(dāng)人體離接地體越近跨步電壓越大，相反，當(dāng)人體離接地體越遠(yuǎn)跨步電壓越小。
防止跨步電壓對人體的電擊傷害所采取的措施：
1）采取措施降低對地電壓；
2）在對地發(fā)生接地故障的電氣線路或設(shè)備進(jìn)行巡視檢查時，應(yīng)穿絕緣鞋，其他人員不得靠近接地故障點(diǎn)并應(yīng)保持一定的安全距離；
3）若誤入接地故障區(qū)，應(yīng)迅速并攏兩腳跳出該區(qū)域之外。
二、對地電壓、接觸電壓和跨步電壓
3、跨步電壓
二、對地電壓、接觸電壓和跨步電壓
4、接觸電壓和跨步電壓的允許值
一般干燥環(huán)境條件下，取50V為接觸電壓和跨步電壓的允許值。
二、低壓配電系統(tǒng)的接地形式
    （國際電工委員會規(guī)定）            
             
二、低壓配電系統(tǒng)的接地形式
    接地系統(tǒng)文字符號代表意義：
T—表示電源設(shè)備中性點(diǎn)直接接地；
I—表示電源設(shè)備中性點(diǎn)和所有帶點(diǎn)部分不接地與大地絕緣經(jīng)高阻抗接地；
N—表示電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分，通過保護(hù)線（PE線）與大地直接作電氣連接，并且此接地點(diǎn)與電源中性點(diǎn)的接地點(diǎn)無電氣聯(lián)系。
S—表示中性線（N線）和保護(hù)線（PE）線是分開使用的；
C—表示中性線（N線）和保護(hù)線（PE）是合一兼用的。            
二、低壓配電系統(tǒng)的接地形式
    （國際電工委員會規(guī)定）            
 1、TT系統(tǒng):電源中性點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備正常不帶電的外露可導(dǎo)電部分，通過保護(hù)線與電源直接接地點(diǎn)無直接關(guān)聯(lián)的連接體做良好的金屬性連接。

TT系統(tǒng)
T T
電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分接地與電源系統(tǒng)的接地?zé)o電氣聯(lián)系
電源系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地
二、低壓配電系統(tǒng)的接地形式
    （國際電工委員會規(guī)定）            
2、IT系統(tǒng)：電源中性點(diǎn)不直接接地，用電設(shè)備正常不帶電的外露可導(dǎo)電部分，通過保護(hù)線與接地體做良好的連接

IT系統(tǒng)
I T
電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分接地與電源系統(tǒng)的接地?zé)o電氣聯(lián)系
電源系統(tǒng)所有帶電部分無直接接地
二、低壓配電系統(tǒng)的接地形式
    （國際電工委員會規(guī)定）                      3、TN系統(tǒng)：電力系統(tǒng)有一點(diǎn)（電源中性點(diǎn)）直接接地，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分，通過保護(hù)線與接地點(diǎn)做良好的金屬性連接
按照中性線與保護(hù)線組合情況，可分為三種形式
TN系統(tǒng)
T N
電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分接地與電源系統(tǒng)的接地有直接電氣聯(lián)系
電源系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地
a：TN—C系統(tǒng)
中性線和保護(hù)線合用一根導(dǎo)線
TN系統(tǒng)
T N
電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分接地與電源系統(tǒng)的接地有直接電氣聯(lián)系
電源系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地
b：TN—S系統(tǒng)
中性線和保護(hù)線是分開的
TN系統(tǒng)
T N
電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分接地與電源系統(tǒng)的接地有直接電氣聯(lián)系
電源系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地
c：TN—C—S系統(tǒng)
系統(tǒng)靠電源側(cè)的前一部分中性線與保護(hù)線是合一的，而后一部分是分開的。
三、接地系統(tǒng)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析
           
            1、TT系統(tǒng)

2、IT系統(tǒng)

3、TN系統(tǒng)
TT系統(tǒng)
a:  如電氣設(shè)備容量較大，可能出現(xiàn)Id小于保護(hù)電氣設(shè)備的熔斷器或自動空氣開關(guān)的動作電流，故障會長期存在，使電氣設(shè)備發(fā)熱，且電弧引起可燃物燃燒，發(fā)生火災(zāi)。
b: 設(shè)備外殼和變壓器中性點(diǎn)出現(xiàn)對地電壓，對人身有危害。
IT系統(tǒng)
在電氣設(shè)備沒有接地的情況下，若電氣設(shè)備有一相絕緣損壞，在外殼就帶電。由于電氣線路對地存在電阻和對地分布電容，且絕緣電阻和電容正常時處于并聯(lián)狀態(tài)，構(gòu)成線路對地的總阻抗。若人體觸及已遭損壞的電氣設(shè)備外殼則電流通過人體構(gòu)成通道，將遭電擊。
IT系統(tǒng)
優(yōu)點(diǎn)：通過調(diào)節(jié)Rd使通過人體的電流限制到安全值以內(nèi)。
缺點(diǎn)：發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓升為線電壓，此時人誤觸，加在人體電壓為線電壓，很危險(xiǎn)。
TN系統(tǒng)
a：TN—C系統(tǒng)
中性線和保護(hù)線合用一根導(dǎo)線。
    當(dāng)單相負(fù)載過多，三相負(fù)載運(yùn)行不平衡時，PEN線中會有不平衡電流流過，在PEN線上形成壓降。若人體觸及設(shè)備外殼，可使人感覺麻木，并可能對附近的金屬件放電，形成火花，特別是在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中很危險(xiǎn)。
TN系統(tǒng)
b：TN—S系統(tǒng)
中性線和保護(hù)線是分開的
       
        中性點(diǎn)流過電流時形成的電壓降，并沒有加到電氣設(shè)備外殼上，從防觸電和防火角度看都是安全的。
TN系統(tǒng)
c：TN—C—S系統(tǒng)
即為a、b兩系統(tǒng)的連接，具有a、b系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。
四、接地系統(tǒng)安全運(yùn)行要求           
   1、IT系統(tǒng)
      該系統(tǒng)中，采用保護(hù)接地時，若同一臺變壓器供電的兩臺電氣設(shè)備同時發(fā)生碰撞接地，則兩臺設(shè)備外殼都要承受大于0.866Ux的電壓，對人身安全不利，且容易對周圍金屬構(gòu)件發(fā)生火花放電，引起火災(zāi)。
    措施：采用金屬導(dǎo)線將兩個保護(hù)接地的接地體直接連接，形成共同接地方式，使兩相分別接地變成相間短路。促使保護(hù)裝置迅速動作，切除設(shè)備電源，達(dá)到安全目的。
四、接地系統(tǒng)安全運(yùn)行要求           
   2、TN系統(tǒng)
      該系統(tǒng)中，不能采用有些設(shè)備保護(hù)接地、有些設(shè)備保護(hù)接零的不合理接地方式。
    措施：對電氣設(shè)備采取保護(hù)接零，同時需與熔斷器或自動空氣開關(guān)等保護(hù)裝置配合應(yīng)用。
四、接地系統(tǒng)安全運(yùn)行要求           
   3、重復(fù)接地
      將TN系統(tǒng)中N線上一處或多處通過接地裝置于大地再次連接。
危險(xiǎn)：系統(tǒng)中將電器設(shè)備外殼于N線相接，可以使漏電舍內(nèi)從線路中迅速切除，但并不能避免漏電設(shè)備對地危險(xiǎn)電壓的存在，設(shè)備外殼還存在著接近相電壓的對地電壓，繼電保護(hù)動作時間未達(dá)到最低程度。
    措施：重復(fù)接地

四、接地系統(tǒng)安全運(yùn)行要求           
3、重復(fù)接地
1）可從PEN線上直接接地；
2）從電氣設(shè)備外殼上接地；
3）戶外架空線宜從線路終端接地，分支線宜在超過200m的分支處接地，高壓與低壓線宜在同桿敷設(shè)段的兩端接地。
4）金屬外皮作中性線的低壓電纜重復(fù)接地；
5）工廠車間內(nèi)宜采用環(huán)形重復(fù)接地。

四、接地系統(tǒng)安全運(yùn)行要求           
4、中性線的選擇
1）變壓器中性點(diǎn)引出的中性線采用鋼母線；
2）車間采用行車軌道、金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件作保護(hù)接地線；
3）專用中性線截面大于相線截面的一半。
4）四芯電纜的中性線與電纜鋼愷焊接后，可作為TN系統(tǒng)的N線；
5）金屬鋼管可作為中性線使用。

五、接地故障火災(zāi)的預(yù)防
           
   1、接地故障火災(zāi) 
   a：接地裝置不良，引起火災(zāi)
   b：接地完善，可故障得不到及時切除，故障電流使設(shè)備發(fā)熱，產(chǎn)生電弧和火花，引起火災(zāi)。          
五、接地故障火災(zāi)的預(yù)防
           
      1、接地故障火災(zāi) 
2、接地故障火災(zāi)的預(yù)防措施
a：接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)時綜合考慮
b：保證接地裝置的安全
c：等電位連接
d：裝設(shè)漏電保護(hù)器
e：通過降低接地電阻來降低接觸電壓
五、接地故障火災(zāi)的預(yù)防           
 1、接地故障火災(zāi) 
2、接地故障火災(zāi)的預(yù)防措施
a：接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)時綜合考慮
1）TT、IT系統(tǒng)中，電氣設(shè)備用采用保護(hù)接地或共同接地措施。
2）TN系統(tǒng)中，電氣設(shè)備采用保護(hù)接零或重復(fù)接地措施。
3）TN系統(tǒng)中，不能采用有些設(shè)備接地、有些設(shè)備接零的不合
理接地方式。
4）TN系統(tǒng)中，一般在PEN線上不要裝設(shè)開關(guān)和熔斷器，防止
接零設(shè)備上呈現(xiàn)危險(xiǎn)的對地電壓
五、接地故障火災(zāi)的預(yù)防           
 1、接地故障火災(zāi) 
2、接地故障火災(zāi)的預(yù)防措施
b：保護(hù)接地裝置安全
1）可靠性連接。
2）機(jī)械強(qiáng)度。
3）防腐與防損傷。
4）安全距離及其他連接法。
5）足夠的載流量和熱穩(wěn)定性。
五、接地故障火災(zāi)的預(yù)防           
 1、接地故障火災(zāi) 
2、接地故障火災(zāi)的預(yù)防措施
c：等電位連接
分為總等電位連接和輔助等電位連接。
  總等電位連接：在建筑物的電源進(jìn)戶處將PE干線、
接地干線、總水管、總煤氣管、采暖和空調(diào)立管相
連接，建筑物的鋼筋和金屬構(gòu)件等也與上述部分相連。
  輔助等電位連接：在某一局部范圍內(nèi)將上述管道構(gòu)件
做再次相同連接。
五、接地故障火災(zāi)的預(yù)防           
 1、接地故障火災(zāi) 
2、接地故障火災(zāi)的預(yù)防措施
d：裝設(shè)漏電保護(hù)器
作用：
1）可進(jìn)一步提高用電安全水平，大大提高TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)單項(xiàng)接地故障保護(hù)靈敏度；
2）可解決手握式、移動式電氣的安全供電問題；
3）可以避免相線接地故障時設(shè)備帶危險(xiǎn)的高電位以及避免人體直接接觸相線所造成的傷亡事故。
五、接地故障火災(zāi)的預(yù)防           
 1、接地故障火災(zāi) 
2、接地故障火災(zāi)的預(yù)防措施
e：通過降低電阻來降低接觸電壓
方法：
1）換土法；
2）深埋接地體法；
3）外引式接地裝置法；
4）長效降阻劑法。

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