保护接地和保护接零.docx
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保护接地和保护接零
保护接地和保护接零
以保护人身安全为目的,把电气设备不带电的金属外壳接地或接零,叫做保护接地及保护接零。
一、保护接地
在中性点不接地的三相电源系统中,当接到这个系统上的某电气设备因绝缘损坏而使外壳带电时,如果人站在地上用手触及外壳,由于输电线与地之间有分布电容存在,将有电流通过人体及分布电容回到电源,使人触电,如图6-7-13所示。
在一般情况下这个电流是不大的。
但是,如果电网分布很广,或者电网绝缘强度显著下降,这个电流可能达到危险程度,这就必须采取安全措施。
图6-7-13没有保护接地的电动机一相碰壳情况
保护接地就是把电气设备的金属外壳用足够粗的金属导线与大地可靠地连接起来。
电气设备采用保护接地措施后,设备外壳已通过导线与大地有良好的接触,则当人体触及带电的外壳时,人体相当于接地电阻的一条并联支路,如图6-7-14所示。
由于人体电阻远远大于接地电阻,所以通过人体的电流很小,避免了触电事故。
图6-7-14装有保护接地的电动机一相碰壳情况
保护接地应用于中性点不接地的配电系统中。
二、保护接零
(一)保护接零的概念
所谓保护接零(又称接零保护)就是在中性点接地的系统中,将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与零线作良好的金属连接。
图6-7-15是采用保护接零情况下故障电流的示意图。
当某一相绝缘损坏使相线碰壳,外壳带电时,由于外壳采用了保护接零措施,因此该相线和零线构成回路,单相短路电流很大,足以使线路上的保护装置(如熔断器)迅速熔断,从而将漏电设备与电源断开,从而避免人身触电的可能性。
图6-7-15保护接零
保护接零用于380/220V、三相四线制、电源的中性点直接接地的配电系统。
在电源的中性点接地的配电系统中,只能采用保护接零,如果采用保护接地则不能有效地防止人身触电事故。
如图6-7-16所示,若采用保护接地,电源中性点接地电阻与电气设备的接地电阻均按4Ω考虑,而电源电压为220V,那么当电气设备的绝缘损坏使电气设备外壳带电时,则两接地电阻间的电流将为:
图6-7-16中性点接地系统采用保护接地的后果
熔断器熔体的额定电流是根据被保护设备的要求选定的,如果设备的容易较大,为了保证设备在正常情况下工作,所选用熔体的额定电流也会较大,在27.5A接地短路电流的作用下,将不断熔断,外壳带电的电气设备不能立即脱离电源,所以在设备的外壳上长期存在对地电压Ud,其值为:
Ud=27.5×4=110V
显然,这是很危险的。
如果保护接地电阻大于电源中性点接地电阻,设备外壳的对地电压还要高,这时危险更大。
(二)系统采用保护接零时需要注意的问题
1.在保护接零系统中,零线起着十分重要的作用。
一旦出现零线断线,接在断线处后面一段线路上的电气设备,相当于没作保护接零或保护接地。
如果在零线断线处后面有的电气设备外壳漏电,则不能构成短路回路,使熔断器熔断,不但这台设备外壳长期带电,而且使接在断线处后面的所有作保护接零设备的外壳都存在接近于电源相电压的对地电压,触电的危险性将被扩大,如图6-7-17(a)所示。
对于单相用电设备,即使外壳没漏电,在零线断开的情况下,相电压也会通过负载和断线处后面的一段零线,出现在用电设备的外壳上,如图6-7-17(b)所示。
图6-7-17采用保护接零时零线断开的后果
零线的连接应牢固可靠、接触良好。
零线的连接线与设备的连接应用螺栓压接。
所有电气设备的接零线,均应以并联方式接在零线上,不允许串联。
在零线上禁止安装保险丝或单独的断流开关。
在有腐蚀性物质的环境中,为了防止零线的腐蚀,应在其表面涂以必要的防腐涂料。
2.电源电性点不接地的三相四线制配电系统中,不允许用保护接零,而只能用保护接地。
在电源中性点接地的配电系统中,当一根相线和大地接触时,通过接地的相线与电源中性点接地装置的短路电流,可以使熔断器熔断,立即切断发生故障的线路。
但在中性点不接地的配电系统中,任一相发生接地,系统虽仍可照常运行,但这时大地与接地的相线针等电位,则接在零线上的用电设备外壳对地的电压将等于接地的相线从接地点到电源中性点的电压值,是十分危险的,如图6-7-18所示。
图6-7-18中性点不接地系统采用保护接零的后果
3.在采用保护措施时,必须注意不允许在同一系统上把一部分设备接零,另一部分用电设备接地。
在图6-7-19中,当外壳接地的设备发生碰壳漏电,而引起的事故电流烧不断熔丝时,设备外壳就带电110V,并使整个零线对地电位升高到110V,于是其他接零设备的外壳对地都有110V电位,这是很危险的。
由此可见,在同一个系统上不准采用部分设备接零、部分设备接地的混合做法。
即使熔丝符合能烧断的要求,也不允许混合接法。
因为熔丝在使用中经常调换,很难保证不出差错。
图6-7-19不正确的接零保护
4.在采用保护接零的系统中,还要在电源中性点进行工作接地和在零线的一定间隔距离及终端进行重复接地。
在三相四线制的配电系统中,将配电变压器副边中性点通过接地装置与大地直接连接叫工作接地。
将电源中性点接地,可以降低每相电源的对地电压,当人触及一相电源时,人体受到的是相电压。
而在中性点不接地系统中,当一根相线接地,人体触及另一根相线时,作用于人体的是电源的线电压,其危险性很大。
同时配电变压器的中性点接地,为采用保护接零方式提供必备条件。
工作接地的接地电阻不得大于4Ω,如图6-7-20所示。
图6-7-20工作接地示意图
(a)电源中性点不接地系统(b)电源中性点接地系统
在中性点接地的系统中,除将配电变压器中性点作工作接地外,沿零线走向的一处或多处还要再次将零线接地,叫重复接地。
重复接地的作用是当电气设备外壳漏电时可以降低零线的对地电压;当零线断线时,也可减轻触电的危险。
当设备外壳漏电时,如前所述,经过相线、零线构成了短路回路,短路电流能迅速将熔断器熔断,切断电路,金属外壳亦随之无电,避免发生触电的危险性。
但是从设备外壳漏电到熔断器熔断要经过一个很短的时间,在这短时间内,设备外壳存在对地电压,其值为短路电流在零线上的电压降。
在这很短的时间内,如果有人触及设备外壳,还是很危险的。
若在接近该设备处,再加一接地装置,即实行重复接地,如图6-7-21所示,设备外壳的对地电压则可降低。
图6-7-21重复接地
此外,如果没有重复接地,当零线某处发生断线时,在断线处后面的所有电气设备就处在既没有保护接零,又没有保护接地的状态。
一旦有一相电源碰壳,断线处后面的零线和与其相连的电器设备的外壳都将带上等于相电压的对地电压,是十分危险的,如图6-7-22所示。
图6-7-22无重复接地时零线断线情况
在有重复接地的情况下,当零线偶尔断线,发生电器设备外壳带电时,相电压经过漏电的设备外壳,与重复接地电阻、工作接地电阻构成回路,流过电流,如图6-7-23所示。
漏电设备外壳的对地电压为相电压在重复接地电阻上的电压降,使事故的危险程度有所减轻,但对人还是危险的,因此,零线断线事故应尽量避免。
图6-7-23有重复接地时零线断线情况
在作接零保护的线路中,架空线路的干线和分支线的终端及沿线每一公里处,零线应重复接地。
电缆线路和架空线路在引入建筑物处,零线亦应重复接地,但是如无特殊要求时,距接地点不超过50m的建筑物可以不作重复接地。
三、保护接零和保护接地的适用范围
对于以下电气设备的金属部分均应采取保护接零或保护接地措施。
(1)电机、变压器、电器、照明器具、携带式及移动式用电器具等的底座和外壳;
(2)电气设备的传动装置;
(3)电压和电流互感器的二次绕阻;
(4)配电屏与控制屏的框架;
(5)室内、外配电装置的金属架、钢筋混凝土的主筋和金属围栏;
(6)穿线的钢管、金属接线盒和电缆头、盒的外壳;
(7)装有避雷线的电力线路的杆塔和装在配电线路电杆上的开关设备及电容器的外壳。
安全用电
随着电能在人们生产、生活中的广泛应用,使人接触电气设备的机会增多,而造成的电气事故的可能性增加了。
电气事故包括设备事故和人身事故两种。
设备事故是指设备被烧毁或设备故障带来的各种事故,设备事故会给人们造成不可估量的经济损失和不良影响;人身事故指人触电死亡或受伤等事故,它会给人们带来巨大的痛苦。
因此,应了解安全用电常识,遵守安全用电的有关规定,避免损坏设备或发生触电伤亡事故。
一、电流对人体的伤害
电流对人体的伤害是电气事故中最为常见的一种,它基本上可以分为电击和电伤两大类。
(一)电击
人体接触带电部分,造成电流通过人体,使人体内部的器官受到损伤的现象,称为电击触电。
在触电时,由于肌肉发生收缩,受害者常不能立即脱离带电部分,使电流连续通过人体,造成呼吸困难,心脏麻痹,以至于死亡,所以危险性很大。
直接与电气装置的带电部分接触、过高的接触电压和跨步电压都会使人触电。
而与电气装置的带电部分因接触方式不同又分为单相触电和两相触电。
1.单相触电 单相触电是指当人体站在地面上,触及电源的一根相线或漏电设备的外壳而触电。
单相触电时,人体只接触带电的一根相线,由于通过人体的电流路径不同,所以其危险性也不一样。
如图6-7-9所示,为电源变压器的中性点通过接地装置和大地作良好连接的供电系统,在这种系统中发生单相触电时,相当于电源的相电压加给人体电阻与接地电阻的串联电路。
由于接地电阻较人体电阻小很多,所以加在人体上的电压值接近于电源的相电压,在低压为380/220V的供电系统中,人体将承受220V电压,是很危险的。
图6-7-9中性点接地的单相触电
图6-7-10所示为电源变压器的中性点不接地的供电系统的单相触电,这种单相触电时,电流通过人体、大地和输电线间的分布电容构成回路。
显然这时如果人体和大地绝缘良好,流经人体的电流就会很小,触电对人体的伤害就会大大减轻。
实际上,中性点不接地的供电系统仅局限在游泳池和矿井等处应用,所以单相触电发生在中性点接地的供电系统中最多。
图6-7-10中性点不接地的单相触电
2.两相触电 当人体的两处,如两手、或手和脚,同时触及电源的两根相线发生触电的现象,称为两相触电。
在两相触电时,虽然人体与地有良好的绝缘,但因人同时和两根相线接触,人体处于电源线电压下,在电压为380/220V的供电系统中,人体受380V电压的作用,并且电流大部分通过心脏,因此是最危险的,如图6-7-11所示。
图6-7-11两相触电
3.接触电压和跨步电压 过高的接触电压和跨步电压也会便人触电。
当电力系统和设备的接地装置中有电流时,此电流经埋设在上壤中的接地体向周围土壤中流散,使接地体附近的地表任意两点之间都可能出现电压。
如果以大地为零电位,即接地体以外15~20m处可以认为是零电位,则接地体附近地面各点的电位分布如图6-7-12所示。
图6-7-12接地体附近的电位分布
人站在发生接地短路的设备旁边,人体触及接地装置的引出线或触及与引出线连接的电气设备外壳时,则作用于人的手与脚之间就是图中的电压UJ,称为接触电压。
人在接地装置附近行走时,由于两足所在地面的电位不相同,人体所承受的电压即图中的UK为跨步电压。
跨步电压与跨步大小有关。
人的跨距一般按0.8m考虑。
当供电系统中出现对地短路时,或有雷电电流流经输电线入地时,都会在接地体上流过很大的电流,使接触电压UJ和跨步电压Uk都大大超过安全电压,造成触电伤亡。
为此接地体要做好,使接地电阻尽量小,一般要求为4Ω。
接触电压Uj和跨步电压Uk还可能出现在被雷电击中的大树附近或带电的相线断落处附近,人们应远离断线处8m以外。
(二)电伤
由于电弧以及熔化、蒸发的金属微粒对人体外表的伤害,称为电伤。
例如在拉闸时,不正常情况下,可能发生电弧烧伤或刺伤操作人员的眼睛。
再如熔丝熔断时,飞测起的金属微粒可能使人皮肤烫伤或渗入皮肤表层等。
电伤的危险程度虽不如电击,但有时后果也是很严重的。
二、安全电压
发生触电时的危险程度与通过人体电流的大小,电流的频率,通电时间的长短,电流在人体中的路径等多方面因素有关。
通过人体的电流为10mA时,人会感到不能忍受,但还能自行脱离电源;电流为30~50mA,会引起心脏跳动不规则,时间过长心脏停止跳动。
通过人体电流的大小取决于加在人体上的电压和人体电阻。
人体电阻因人而异。
差别很大,一般在800Ω至几万欧。
考虑使人致死的电流和人体在最不利情况下的电阻,我国规定安全电压不超过36V。
常用的有36、24、12V等。
在潮湿或有导电地面的场所,当灯具安装高度在2m以下,容易触及而又无防止触电措施时,其供电电压不应超过36V。
一般手提行灯的供电电压不应超过36V,但如果作业地点狭窄,特别潮湿,且工作者接触有良好接地的大块金属时(如在锅炉里)则应使用不超过12V的手提灯。
三、触电急救
触电者是否能获救,关键在于能否尽快脱离电源和施行正确的紧急救护。
人体触电急救工作要镇静、迅速。
据统计,触电1min后开始急救,90%有良好效果,6min后10%有良好效果,12min后救活的可能性就很小了。
具体的急救方法是:
(一)使触电者尽快脱离电源
当人体触电后,由于失去自我控制能力而难以自行摆脱电源,这时,使触电者尽快脱离电源是救活触电者的首要因素。
抢救时必须注意,触电者身体已经带电,直接把他脱离电源,对抢救者来说是十分危险的。
为此,如果开关或插头离救护人员很近,应立即拉掉开关或拔出插头。
如果距离电源开关太远,抢救者可以用电工钳或有干燥木柄的刀、斧等切断电线,或用干燥、不导电的物件,如木棍、竹杆等拨开电线,或把触电者拉开。
抢救者应穿绝缘鞋或站在干木板上进行这项工作。
触电者如在高空作业时发生触电,抢救时应采取适当的防止摔伤的措施。
(二)脱离电源后的急救处理
触电者脱离电源后,应尽量在现场抢救,抢救的方法根据伤害程度的不同而不同。
如果触用人所受伤害并不严重,神志尚清醒,只是有些心慌、四肢发麻,全身无力或者虽一度昏迷,但未失去知觉时,都要使之安静休息,不要走路,并严密观察其病变。
如触电者已失去知觉,但还有呼吸或心脏还在跳动,应使其舒适、安静地平卧。
劝散围观者,使空气流通,解开其衣服以利呼吸。
如天气寒冷,还应注意保温。
并迅速请医生诊治。
如发现触电者呼吸困难、稀少,不时还发生抽筋现象,应准备在心脏停止跳动、呼吸停止后立刻进行人工呼吸和心脏挤压。
如果触电人伤害得相当严重,心跳和呼吸都已停止,人完全失去知觉时,则需采用口对口人工呼吸和人工胸外心脏挤压两种方法同时进行,千万不要认为已经死亡而不去急救。
抢救触电人往往需要很长时间,有时要进行1~2h,必须连续进行,不得间断,直到触电人心跳和呼吸恢复正常,解电人面色好转,嘴唇红润,瞳孔缩小,才算抢救完毕。
四、防止触电的主要措施
1.经常对设备进行安全检查,检查有无裸露的带电部分和漏电情况。
裸露的带电线头,必须及时地用绝缘材料包好。
检验时,应使用专用的验电设备,任何情况下都不要用手去鉴别。
2.装设保护接地或保护接零。
当设备的绝缘损坏,电压窜到其金属外壳时,把外壳上的电压限制在安全范围内,或自动切断绝缘损坏的电气设备。
3.正确使用各种安全用具,如绝缘棒、绝缘夹钳、绝缘手套、绝缘套鞋、绝缘地毯等。
并悬挂各种警告牌,装设必要的信号装置。
4.安装漏电自动开关。
当设备漏电、短路、过载或人身触电时,自动切断电源,对设备和人身起保护作用。
5.当停电检修时及接通电源前都应采取措施使其他有关人员知道,以免有人正在检修时,其他人合上电闸;或者在接通电源时,其他人员由于不知道而正在作业,造成触电。
为了防止和减少建筑工地的触电事故以保证安全用电,还必须注意以下几点:
1.电源变压器带电部分距地如小于2.5m时,需设置变电所的安全栏栅。
临时供电的开关箱,其中心高度一般应在1.5m左右,而且必须上锁。
开关箱内最好采用瓷插式熔断器加DZ型装置式自动空气开关,进行变压器低压侧的保护和操作,忌用无灭弧装置的石板闸刀带负荷分闸或合闸,以免引起电弧短路。
2.安装电气设备时,要按施工及验收规范进行工作。
对于隐蔽工程更不要马虎从事。
3.采用裸导线的低压架空配电线路,导线距建筑物和脚手架等施工设施至少3m以上,如不能保证该距离时,应改用绝缘线。
4.中性点直接接地的低压三相380V电网的用电设备外壳采用保护接零,禁止采用保护接地。
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