供电系统的保护接地与防雷

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1、内容提要：本章概述供电系统的保护接地与防雷保护。第5章供电系统的保护接地与防雷第5章供电系统的保护接地与防雷第一节供电系统的保护接地第二节供电系统的防雷保护第一节供电系统的保护接地一、电流对人体的危害电流对人体的伤害程度与通过人体电流的强度、持续时间、频率、路径及人体健康状况等因素有关。电流大小不同，引起人体的生理、病理效应不同。我国规定触电时间不超过ls的安全电流为30mA(50Hz)。一般情况下通过人体的工频电流超过50mA时，心脏就会停止跳动，发生昏迷，并出现致命的电烧伤。工频lOOmA电流通过人体时，很快使人致命。图5-1是人体触电时

2、间与通过人体电流对人身机体反应的曲线二、接地和接地装置1．接地的基本概念电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。接地装置是由接地体和接地线两部分组成的。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体或接地极。接地体与电气设备的金属外壳之间的连接线，称为接地线。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。2．接地装置的构成接地装置是由接地极(埋入地中并与大地接触的金属导体)和接地线(电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分)所组成。由若干接地极在大地中相互连接而组成的总体，称为接地网。接地电流、对地

3、电压及接地电流电位分布曲线当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，这一电流称为接地电流－IE。试验表明，在距单根接地体或接地故障点20m左右的地方，实际上散流电阻已趋近于零，电位为零的地方，称为电气上的“地”或“大地”。电气设备的接地部分与零电位的“地”（大地）之间的电位差，就称为接地部分的对地电压，如图中的UE。3．接地装置的散流效应跨步电压和接触电压示意图接触电压是指设备的绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差。跨步电压是指在故障点附近行走，两脚之间出现的电位差4．接地电阻的组成及电力系统对接地电阻的要

4、求a)土壤电阻:土壤电阻的大小用土壤电阻率表示。土壤电阻率就是的正立方体土壤的电阻值。b)接地线:自然接地线包括建筑物的金属结构，生产用的金属构架如吊车轨道、配电装置外壳，布线的钢管，电缆外皮以及非可燃和爆炸危险的工业管道等。c)接地极:自然接地极主要有：地下水管道，非可燃、非爆炸性液、气金属管道；建筑物和构筑物的金属结构和电缆外皮。（2）电力系统对接地电阻的要求电力系统在不同情况下对接地电阻的要求是不同的。具体内容见表5-3（1）决定接地电阻的因素5．工频接地电阻的计算(1)人工接地极工频接地电阻的计算不同类型的单个接地极的接地电阻计算公式

5、，在设计手册中均有介绍，读者可根据需要参考有关设计手册。在实际的供电系统设计中，往往单个接地极的接地电阻不能满足某些系统对接地电阻的要求，因此，必须将数根接地极进行并联成组。——人工接地极(以钢管为例)单根电阻()——接地极的根数——接地极组的利用系数，根据接地极布置情况，根数及其间距而定；设计时可查阅相关设计手册——人工接地极组的总电阻值()组合接地极是用扁钢连接的——长度为z的扁钢考虑利用系数时的电阻值()。——长度为z的扁钢，未考虑利用系数影响前的电阻值()。——扁钢的利用系数。设计时可查阅相关设计手册。人工接地网的总接地电阻人工接地极

6、组的总电阻为钢管数扁钢6.冲击接地电阻的计算冲击接地电阻——冲击接地电阻()——接地体的冲击系数——工频接地电阻()三、保护接地为保证人体触及意外带电的电气设备时的人身安全，而将电气设备的金属外壳进行接地即为保护接地（又称安全接地）依据低压配电系统的对地关系、电气设备（或装置）的外露可导电部分的对地关系以及整个系统的中性线（neutralwire，简写N线）与保护线（protectivewire，简写PE线）的组合情况，低压配电系统接地型式有IT系统、TT系统和TN系统（包括TN-C、TN-S、TN-C-S系统）共5种。1、IT系统电源小电流

7、接地系统的保护接地方式，电气设备的不带电金属部分直接经接地体接地电气设备的保护接地（IT系统）2、TT系统配电系统的中性线N引出，但电气设备的不带电金属部分经各自的接地装置直接接地TT系统3、TN系统TN系统TN系统TN－C系统TN－S系统TN－C－S系统整个系统的中性线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。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。TN-C和TN-S系统的综合，电气设备大部分采用TN-C系统接线，在设备有特殊要求场合局部采用专设保护线接成TN-S形式四、共同接地与重复接地1、

8、共同接地要想用简单可靠的方法保证安全，就应当采取共同接地的方式(见图5-9)。这样就可以将两相分别接地短路变成相间短路，迅速使保护装置动作。图5-9共同接地2、重复