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接地与接零安全课程课件

		点击数：	更新时间： 2021年07月18日
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第九章 接地与接零
一、基本概念
1、接地：指将电气线路和设备的外露可导电部分或外部可导电部分，通过接地装置与大地做良好的连接。
接地电阻：接地体的对地电阻和接地线的电阻.
2、接零：将电气设备正常不带电的金属部分通过保护线与电源中性点相连接。
一、基本概念
3、接地装置：是由埋在地下的接地体和连接接地体与电气设备的接地线组成。
接地装置的组成形式：根据使用环境、技术要求和安装形式、接地装置按接地体的数目分为三种形式，
单级接地装置：由单一接地体组成。
多级接地装置：由两个及两个以上的接地体组成，个接地体之间用接地干线连成一体。
接地网络：由多个接地体互相连接而形成的网络形式。
图一  接地装置组成
一、基本概念
4、接地体：
接地体：分为人工接地体和自然接地体。
人工接地体：即为接地需要而专门设置的金属导体，通常选用金属锌圆钢，角钢、扁钢和钢管。
自然接地体：即利用为其他用途而装设的并且与大地土壤紧密接触的金属构件、金属管线和混凝土中的钢筋等。
一、基本概念
5、接地电阻：接地装置的对地电压和接地故障电流的比值。
接地电阻的组成：接地线电阻、接地体电阻和流散电阻。
流散电阻：是由接地体与流散土壤接触面电阻和流散土壤电阻之和构成。
接地线电阻和接地体电阻很小，可忽略不计。
对接地装置：工作可靠性高；接地电阻越小越好。

二、对地电压、接触电压和跨步电压
1、对地电压
当电气线路和设备发生接地故障时，接地故障电流将通过接地体，并以接地体为中心向大地土壤做半球形流散。

图二  接地故障电流的流散情况
    接地故障电流在大地土壤
流散过程中，所形成的电压
分布情况，随着远离接地体
而迅速地降低，在距接地体
20m远处，电压趋于零。
二、对地电压、接触电压和跨步电压
1、对地电压
对地电压：系指电气设备发生接地故障后，其故障点，对大地零电位之间的电位差，成为对地电压。
对地电压可用下式表示：

式中：Ud—故障点对地电压（V）；
      Id—接地故障电流（A）；
      Rd—接地装置电阻（Ω）；
二、对地电压、接触电压和跨步电压
2、接触电压
接触电压：系指当人体触及发生接地故障的电气线路和设备的外露导电部分时，人的手和脚之间所呈现的电压，称之为接触电压。可用下式表示：

式中：Uc—人所承受的接触电压（V）；
      Ud—电气设备外露导电部分对地电压（V）；
      UΦ—人脚处的对地电压（V）；
二、对地电压、接触电压和跨步电压
2、接触电压

图三  人体接触电压示意图
二、对地电压、接触电压和跨步电压
2、接触电压
该式表明，当人体触及发生接地故障的电气线路和设备的
外露导电部分时，当人体离他的距离越远接触电压越大；
反之，当人体离它越近接触电压越小。
二、对地电压、接触电压和跨步电压
2、接触电压
降低接触电压所采取的措施：
1）尽量降低对地电压；
2）将电气线路和设备与它的接地装置之间的距离缩短。
二、对地电压、接触电压和跨步电压
3、跨步电压
当电气线路或设备发生接地故障时，以接地体为中心在地面上呈现不同的电压分布曲线。
跨步电压：当人在接地故障附近行走时，前脚和后脚的距离一般为0.8m，此时前脚和后脚之间的电位差成为跨步电压。可用下式表示：
式中：UK—跨步电压（V）；
      UΦ2—前脚处电压（V）；
      UΦ2—后脚处电压（V）；
二、对地电压、接触电压和跨步电压
3、跨步电压
可用下式表示：
图四  人体跨步电压示意图
二、对地电压、接触电压和跨步电压
3、跨步电压
据图所示：当人体离接地体越近跨步电压越大，相反，当人体离接地体越远跨步电压越小。
防止跨步电压对人体的电击伤害所采取的措施：
1）采取措施降低对地电压；
2）在对地发生接地故障的电气线路或设备进行巡视检查时，应穿绝缘鞋，其他人员不得靠近接地故障点并应保持一定的安全距离；
3）若误入接地故障区，应迅速并拢两脚跳出该区域之外。
二、对地电压、接触电压和跨步电压
3、跨步电压
二、对地电压、接触电压和跨步电压
4、接触电压和跨步电压的允许值
一般干燥环境条件下，取50V为接触电压和跨步电压的允许值。
二、低压配电系统的接地形式
    （国际电工委员会规定）            
             
二、低压配电系统的接地形式
    接地系统文字符号代表意义：
T—表示电源设备中性点直接接地；
I—表示电源设备中性点和所有带点部分不接地与大地绝缘经高阻抗接地；
N—表示电气设备的外露导电部分，通过保护线（PE线）与大地直接作电气连接，并且此接地点与电源中性点的接地点无电气联系。
S—表示中性线（N线）和保护线（PE）线是分开使用的；
C—表示中性线（N线）和保护线（PE）是合一兼用的。            
二、低压配电系统的接地形式
    （国际电工委员会规定）            
 1、TT系统:电源中性点直接接地，用电设备正常不带电的外露可导电部分，通过保护线与电源直接接地点无直接关联的连接体做良好的金属性连接。

TT系统
T T
电气设备外露导电部分接地与电源系统的接地无电气联系
电源系统有一点直接接地
二、低压配电系统的接地形式
    （国际电工委员会规定）            
2、IT系统：电源中性点不直接接地，用电设备正常不带电的外露可导电部分，通过保护线与接地体做良好的连接

IT系统
I T
电气设备外露导电部分接地与电源系统的接地无电气联系
电源系统所有带电部分无直接接地
二、低压配电系统的接地形式
    （国际电工委员会规定）                      3、TN系统：电力系统有一点（电源中性点）直接接地，用电设备外露可导电部分，通过保护线与接地点做良好的金属性连接
按照中性线与保护线组合情况，可分为三种形式
TN系统
T N
电气设备外露导电部分接地与电源系统的接地有直接电气联系
电源系统有一点直接接地
a：TN—C系统
中性线和保护线合用一根导线
TN系统
T N
电气设备外露导电部分接地与电源系统的接地有直接电气联系
电源系统有一点直接接地
b：TN—S系统
中性线和保护线是分开的
TN系统
T N
电气设备外露导电部分接地与电源系统的接地有直接电气联系
电源系统有一点直接接地
c：TN—C—S系统
系统靠电源侧的前一部分中性线与保护线是合一的，而后一部分是分开的。
三、接地系统的火灾危险性分析
           
            1、TT系统

2、IT系统

3、TN系统
TT系统
a:  如电气设备容量较大，可能出现Id小于保护电气设备的熔断器或自动空气开关的动作电流，故障会长期存在，使电气设备发热，且电弧引起可燃物燃烧，发生火灾。
b: 设备外壳和变压器中性点出现对地电压，对人身有危害。
IT系统
在电气设备没有接地的情况下，若电气设备有一相绝缘损坏，在外壳就带电。由于电气线路对地存在电阻和对地分布电容，且绝缘电阻和电容正常时处于并联状态，构成线路对地的总阻抗。若人体触及已遭损坏的电气设备外壳则电流通过人体构成通道，将遭电击。
IT系统
优点：通过调节Rd使通过人体的电流限制到安全值以内。
缺点：发生单相接地故障时，非故障相电压升为线电压，此时人误触，加在人体电压为线电压，很危险。
TN系统
a：TN—C系统
中性线和保护线合用一根导线。
    当单相负载过多，三相负载运行不平衡时，PEN线中会有不平衡电流流过，在PEN线上形成压降。若人体触及设备外壳，可使人感觉麻木，并可能对附近的金属件放电，形成火花，特别是在爆炸危险环境中很危险。
TN系统
b：TN—S系统
中性线和保护线是分开的
       
        中性点流过电流时形成的电压降，并没有加到电气设备外壳上，从防触电和防火角度看都是安全的。
TN系统
c：TN—C—S系统
即为a、b两系统的连接，具有a、b系统的优缺点。
四、接地系统安全运行要求           
   1、IT系统
      该系统中，采用保护接地时，若同一台变压器供电的两台电气设备同时发生碰撞接地，则两台设备外壳都要承受大于0.866Ux的电压，对人身安全不利，且容易对周围金属构件发生火花放电，引起火灾。
    措施：采用金属导线将两个保护接地的接地体直接连接，形成共同接地方式，使两相分别接地变成相间短路。促使保护装置迅速动作，切除设备电源，达到安全目的。
四、接地系统安全运行要求           
   2、TN系统
      该系统中，不能采用有些设备保护接地、有些设备保护接零的不合理接地方式。
    措施：对电气设备采取保护接零，同时需与熔断器或自动空气开关等保护装置配合应用。
四、接地系统安全运行要求           
   3、重复接地
      将TN系统中N线上一处或多处通过接地装置于大地再次连接。
危险：系统中将电器设备外壳于N线相接，可以使漏电舍内从线路中迅速切除，但并不能避免漏电设备对地危险电压的存在，设备外壳还存在着接近相电压的对地电压，继电保护动作时间未达到最低程度。
    措施：重复接地

四、接地系统安全运行要求           
3、重复接地
1）可从PEN线上直接接地；
2）从电气设备外壳上接地；
3）户外架空线宜从线路终端接地，分支线宜在超过200m的分支处接地，高压与低压线宜在同杆敷设段的两端接地。
4）金属外皮作中性线的低压电缆重复接地；
5）工厂车间内宜采用环形重复接地。

四、接地系统安全运行要求           
4、中性线的选择
1）变压器中性点引出的中性线采用钢母线；
2）车间采用行车轨道、金属结构构件作保护接地线；
3）专用中性线截面大于相线截面的一半。
4）四芯电缆的中性线与电缆钢恺焊接后，可作为TN系统的N线；
5）金属钢管可作为中性线使用。

五、接地故障火灾的预防
           
   1、接地故障火灾 
   a：接地装置不良，引起火灾
   b：接地完善，可故障得不到及时切除，故障电流使设备发热，产生电弧和火花，引起火灾。          
五、接地故障火灾的预防
           
      1、接地故障火灾 
2、接地故障火灾的预防措施
a：接地系统设计时综合考虑
b：保证接地装置的安全
c：等电位连接
d：装设漏电保护器
e：通过降低接地电阻来降低接触电压
五、接地故障火灾的预防           
 1、接地故障火灾 
2、接地故障火灾的预防措施
a：接地系统设计时综合考虑
1）TT、IT系统中，电气设备用采用保护接地或共同接地措施。
2）TN系统中，电气设备采用保护接零或重复接地措施。
3）TN系统中，不能采用有些设备接地、有些设备接零的不合
理接地方式。
4）TN系统中，一般在PEN线上不要装设开关和熔断器，防止
接零设备上呈现危险的对地电压
五、接地故障火灾的预防           
 1、接地故障火灾 
2、接地故障火灾的预防措施
b：保护接地装置安全
1）可靠性连接。
2）机械强度。
3）防腐与防损伤。
4）安全距离及其他连接法。
5）足够的载流量和热稳定性。
五、接地故障火灾的预防           
 1、接地故障火灾 
2、接地故障火灾的预防措施
c：等电位连接
分为总等电位连接和辅助等电位连接。
  总等电位连接：在建筑物的电源进户处将PE干线、
接地干线、总水管、总煤气管、采暖和空调立管相
连接，建筑物的钢筋和金属构件等也与上述部分相连。
  辅助等电位连接：在某一局部范围内将上述管道构件
做再次相同连接。
五、接地故障火灾的预防           
 1、接地故障火灾 
2、接地故障火灾的预防措施
d：装设漏电保护器
作用：
1）可进一步提高用电安全水平，大大提高TN系统和TT系统单项接地故障保护灵敏度；
2）可解决手握式、移动式电气的安全供电问题；
3）可以避免相线接地故障时设备带危险的高电位以及避免人体直接接触相线所造成的伤亡事故。
五、接地故障火灾的预防           
 1、接地故障火灾 
2、接地故障火灾的预防措施
e：通过降低电阻来降低接触电压
方法：
1）换土法；
2）深埋接地体法；
3）外引式接地装置法；
4）长效降阻剂法。

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