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防雷接地和電氣安全

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防雷、接地和電氣安全 
§9.1   過電壓、防雷及其設(shè)計(jì)
§9.2   電氣裝置接地
§9.3   靜電及其防護(hù)
§9.4   電氣安全與觸電急救
小結(jié)
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
9.1.1 過電壓及雷電的有關(guān)概念
1．雷電與過電壓
防雷就是防御過電壓，過電壓是指電氣設(shè)備或線路上出現(xiàn)超過正常工作要求的電壓升高。在電力系統(tǒng)中，按照過電壓產(chǎn)生的原因不同，可分為內(nèi)部過電壓和雷電過電壓兩大類。
（1） 內(nèi)部過電壓
內(nèi)部過電壓（又稱操作過電壓），指供配電系統(tǒng)內(nèi)部由于開關(guān)操作、參數(shù)不利組合、單相接地等原因，使電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)突然改變，從而在其過渡過程中引起的過電壓。
內(nèi)部過電壓又可分為操作過電壓和諧振過電壓。操作過電壓是由于系統(tǒng)內(nèi)部開關(guān)操作導(dǎo)致的負(fù)荷驟變，或由于短路等原因出現(xiàn)斷續(xù)性電弧而引起的過電壓。諧振過電壓是由于系統(tǒng)中參數(shù)不利組合導(dǎo)致諧振而引起的過電壓。
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
（2） 雷電過電壓
雷電過電壓又稱大氣過電壓或外部過電壓，是指雷云放電現(xiàn)象在電力網(wǎng)中引起的過電壓。雷電過電壓一般分為直擊雷、間接雷擊和雷電侵入波三種類型。 
1） 直擊雷   是遭受直擊雷擊時(shí)產(chǎn)生的過電壓。經(jīng)驗(yàn)表明，直擊雷擊時(shí)雷電流可高達(dá)幾百千安，雷電電壓可達(dá)幾百萬(wàn)伏。遭受直擊雷擊時(shí)均難免災(zāi)難性結(jié)果。因此必須采取防御措施。 
2） 間接雷擊，又簡(jiǎn)稱感應(yīng)雷，是雷電對(duì)設(shè)備、線路或其它物體的靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)所引起的過電壓。圖9-1所示為架空線路上由于靜電感應(yīng)而積聚大量異性的束縛電荷，在雷云的電荷向其它地方放電后，線路上的束縛電荷被釋放形成自由電荷，向線路兩端運(yùn)行，形成很高的過電壓。經(jīng)驗(yàn)表明，高壓線路上感應(yīng)雷可高達(dá)幾十萬(wàn)伏，低壓線路上感應(yīng)雷也可達(dá)幾萬(wàn)伏，對(duì)供電系統(tǒng)的危害很大。
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
圖 9-1 架空線路上的感應(yīng)過電壓 
雷云在線路上方時(shí)

b) 雷云對(duì)地或其他放電時(shí)

c) 雷云對(duì)架空線路放電時(shí) 
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
3）雷電侵入波   
是感應(yīng)雷的另一種表現(xiàn)，是由于直擊雷或感應(yīng)雷在電力線路的附近、地面或桿塔頂點(diǎn)，從而在導(dǎo)線上感應(yīng)產(chǎn)生的沖擊電壓波，它沿著導(dǎo)線以光速向兩側(cè)流動(dòng)，故又稱為過電壓行波。行波沿著電力線路侵入變配電所或其他建筑物，并在變壓器內(nèi)部引起行波反射，產(chǎn)生很高的過電壓。據(jù)統(tǒng)計(jì)，雷電侵入波造成的雷害事故，要占所有雷害事故的50%～70%。
2． 雷電形成及有關(guān)概念
?????       （1）雷電形成
雷電是帶有電荷的“雷云”之間、“雷云”對(duì)大地或物體之間產(chǎn)生急劇放電的一種自然現(xiàn)象。關(guān)于雷云普遍的看法是：在悶熱的天氣里，地面的水汽蒸發(fā)上升，在高空低溫影響下，水蒸汽凝成冰晶。冰晶受到上升氣流的沖擊而破碎分裂，氣流挾帶一部分帶正電的小冰晶上升，形成“正雷云”，而另一部分較大的帶負(fù)電的冰晶則下降，形成“負(fù)雷云”。由于高空氣流的流動(dòng)，正雷云和負(fù)雷云均在空中飄浮不定。據(jù)觀測(cè)，在地面上產(chǎn)生雷擊的雷云多為負(fù)雷云。
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
  當(dāng)空中的雷云靠近大地時(shí)，雷云與大地之間形成一個(gè)很大的雷電場(chǎng)。由于靜電感應(yīng)作用，使地面出現(xiàn)與雷云的電荷極性相反的電荷。當(dāng)雷云與大地之間在某一方位的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到25～30kV/cm時(shí)，雷云就開始向這一方位放電，形成一個(gè)導(dǎo)電的空氣通道，稱為雷電先導(dǎo)。 
  當(dāng)其下行到離地面100～300m時(shí)，就引起一個(gè)上行的迎雷先導(dǎo)。當(dāng)上下行先導(dǎo)相互接近時(shí)，正、負(fù)電荷強(qiáng)烈吸引、中和而產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電流，并伴有雷鳴電閃。這就是直擊雷的主放電階段，這階段的時(shí)間極短。主放電階段結(jié)束后，雷云中的剩余電荷會(huì)繼續(xù)沿主放電通道向大地放電，形成斷續(xù)的隆隆雷聲。 
這就是直擊雷的余輝放電階段，時(shí)間一般為0.03～0.15s，電流較小，約為幾百安。雷電先導(dǎo)在主放電階段與地面上雷擊對(duì)象之間的最小空間距離，稱為閃擊距離。雷電的閃擊距離與雷電流的幅值和陡度有關(guān)。確定直擊雷防護(hù)范圍的“滾球半徑”大小，就與閃擊距離有關(guān)。
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
(2) 雷電的有關(guān)概念
1）雷電流幅值和陡度 
    雷電流是一個(gè)幅值很大、陡度很高的沖擊波電流，如圖9-2所示。成半余弦波形的雷電波可分為波頭和波尾兩部分，一般在主放電階段1～4μs內(nèi)即可達(dá)到雷電流幅值。雷電流從0上升到幅值的波形部分，稱為波頭；雷電流從下降到1/2的波形部分，稱為波尾。 
圖 9-2 雷電流波形示意圖 
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
雷電流的陡度即雷電流波升高的速度，用表示。因雷電流開始時(shí)數(shù)值很快地增加，陡度也很快達(dá)到極大值，當(dāng)雷電流陡度達(dá)到最大值時(shí)，陡度降為零。
雷電流幅值大小的變化范圍很大，需要積累大量的資料。圖9-3給出了我國(guó)的雷電流幅值概率曲線。從圖9-3可知：≥20kA出現(xiàn)的概率是65%，≥120kA出現(xiàn)的概率只有7%。一般變配電所防雷設(shè)計(jì)中的耐雷水平是取雷電流最大幅值為=100kA。
           圖 9-3 雷電流幅
           值概率曲線 
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
2）年平均雷暴日數(shù)  凡有雷電活動(dòng)的日子，包括見到閃電和聽到雷聲，由當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)統(tǒng)計(jì)的，多年雷暴日的年平均值稱為年平均雷暴日數(shù)。年平均雷暴日數(shù)不超過15天的地區(qū)稱為少雷區(qū)，多于40天的地區(qū)稱為多雷區(qū)。
3）年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)   這是表征建筑物可能遭受雷擊的一個(gè)頻率參數(shù)。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB50057-1994《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，應(yīng)按下式計(jì)算：
                    (9-1) 
  式中，為建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)；為與建筑物接受雷擊次數(shù)相同的等效面積（km2），按GB50057-1994之附錄一規(guī)定的方法確定；為年平均雷暴日數(shù)；為校正系數(shù)，一般取1，位于曠野孤立的建筑物取2。
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
9.1.2  防雷設(shè)計(jì)
1． 防雷裝置
防雷裝置是接閃器、避雷器、引下線和接地裝置等的總和。如圖9-4和圖9-5所示為不同的防雷裝置的設(shè)置組合。
   要保護(hù)建筑物等不受雷擊損害，應(yīng)有防御直擊雷、感應(yīng)雷和雷電侵入波的不同措施和防雷設(shè)備。 
直擊雷的防御主要須設(shè)法把直擊雷迅速流散到大地中去。一般采用避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)等避雷裝置。
感應(yīng)雷的防御是對(duì)建筑物最有效的防護(hù)措施，其防御方法是把建筑物內(nèi)的所有金屬物，如設(shè)備外殼、管道、構(gòu)架等均進(jìn)行可靠接地，混凝土內(nèi)的鋼筋應(yīng)綁扎或焊成閉合回路。
雷電侵入波的防御一般采用避雷器。避雷器裝設(shè)在輸電線路進(jìn)線處或10kV母線上，如有條件可采用30～50m的電纜段埋地引入，在架空線終端桿上也可裝設(shè)避雷器。避雷器的接地線應(yīng)與電纜金屬外殼相連后直接接地，并連入公共地網(wǎng)。
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
9-4避雷針結(jié)構(gòu)示意圖
1- 避雷針
2- 引下線 
3- 接地裝置
圖 9-5避雷器裝置示意圖
1- 架空線路 
2-避雷器 
3-接地體
4- 電力變壓器
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
（1） 接閃器
接閃器是專門用來(lái)接受直擊雷的金屬物體。接閃的金屬桿稱為避雷針；接閃的金屬線稱為避雷線，或稱為架空地線；接閃的金屬帶、網(wǎng)稱為避雷帶、避雷網(wǎng)。

1）避雷針
避雷針一般采用鍍鋅圓鋼（針長(zhǎng)1m以下時(shí)，直徑不小于12mm；針長(zhǎng)1～2m時(shí)，直徑不小于16mm），或鍍鋅鋼管（針長(zhǎng)1m以下時(shí)，直徑不小于20mm，針長(zhǎng)1～2m時(shí)，直徑不小于25mm）制成。它通常安裝在電桿、構(gòu)架或建筑物上。它的下端通過引下線與接地裝置可靠連接，如圖9-4所示。 
避雷針的功能實(shí)質(zhì)是引雷作用。它能對(duì)雷電場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)附加電場(chǎng)（該附加電場(chǎng)是由于雷云對(duì)避雷針產(chǎn)生靜電感應(yīng)引起的），使雷電場(chǎng)畸變，從而改變雷云放電的通道。雷云經(jīng)避雷針、引下線和接地裝置，泄放到大地中去，使被保護(hù)物免受直擊雷擊
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
2）避雷線
避雷線一般用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼鉸線，架設(shè)在架空線或建筑物的上面，以保護(hù)架空線或建筑物免遭直擊雷擊。由于避雷線既是架空的又是接地的，也稱為架空地線。 
3）避雷網(wǎng)和避雷帶
避雷網(wǎng)和避雷帶主要用來(lái)保護(hù)高層建筑物免遭直擊雷擊和感應(yīng)雷擊。 
  避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用圓鋼和扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。圓鋼直徑不小于9mm，扁鋼截面不小于49mm2，其厚度不小于4mm。當(dāng)煙囪上采用避雷環(huán)時(shí)，其圓鋼直徑不小于12mm，扁鋼截面不小于100mm2，其厚度不小于4mm。避雷網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)尺寸要求應(yīng)符合表9-1的規(guī)定。 
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
表9-1按建筑物防雷類別確定滾球半徑和避雷網(wǎng)格尺寸

建筑物防雷類別

滾球半徑（）

避雷網(wǎng)格尺寸（）（不大于）

第一類防雷建筑物

≤5×5或6×4

第二類防雷建筑物

≤10×10或12×8

第三類防雷建筑物

≤20×20或24×16

§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
（2） 避雷器
  避雷器是用來(lái)防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣，如圖9-5所示。 
  避雷器主要有閥式避雷器、排氣式避雷器、角型避雷器和金屬氧化物避雷器等幾種。 
2． 避雷針的保護(hù)范圍
（1） 單支避雷針的保護(hù)范圍
  避雷針的保護(hù)范圍，一般采用IEC推薦的“滾球法”來(lái)確定。所謂“滾球法”就是選擇一個(gè)半徑為的“滾球半徑”球體，沿需要防護(hù)的部位滾動(dòng)，如果球體只接觸到避雷針（線）或避雷針與地面而不觸及需要保護(hù)的部位，則該部位就在避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi) 
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
圖9-6   按“滾球法”確定單支避雷針保護(hù)范圍 
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
  單支避雷針的保護(hù)范圍可按以下方法計(jì)算：
當(dāng)避雷針高度h≤hr時(shí)
1）在距地面高度處做一條平行于地面的平行線。 
2）以避雷針的頂尖為圓心，hr為半徑，做弧線交于平行線于A，B兩點(diǎn)。
3）以A，B為圓心，hr為半徑，該弧線與地面相切，與針尖相交。此弧線與地面構(gòu)成的整個(gè)錐形空間就是避雷針的保護(hù)區(qū)域。 
4）避雷針在距地面高度的平面上的保護(hù)半徑，按下式計(jì)算
(9-2) 
式中，hr為滾球半徑；hx為離地高度；h為避雷針高度；rx為離地高度為hx時(shí)所能保護(hù)的半徑。 
5）避雷針在地面的保護(hù)半徑r0（相當(dāng)于上式中hx=0時(shí)）：
(9-3) 
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
  當(dāng)避雷針高度h>hr時(shí)，在避雷針上取高度hr的一點(diǎn)來(lái)代替避雷針的頂尖作為圓心，其余與避雷針高度h≤hr時(shí)的計(jì)算方法相同，讀者可自行分析。 
9.1.3  雷的防御
直擊雷的防御 
防御直擊雷的方法：
（1） 裝設(shè)獨(dú)立的避雷針；
（2） 在建筑物上裝設(shè)避雷針或避雷線；
（3）在建筑物屋面鋪設(shè)避雷帶或避雷網(wǎng)。 
  所有防雷裝置都須有可靠的引下線與合格的接地裝置相焊連。除獨(dú)立的避雷針外，建筑物上的防雷引下線應(yīng)不少于兩根。這既是為了可靠，又是對(duì)雷電流進(jìn)行分流，防止引下線上產(chǎn)生過高的電位。如圖9-8所示為防直擊雷的接地裝置的安全距離。為避雷針與被保護(hù)物（如建筑物和配電裝置）之間在空氣中的間距，一般不小于5m；為在地下的接地裝置之間的距離，一般不小于2m。 
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
1.?感應(yīng)雷的防御
防御感應(yīng)雷的方法如下：
（1） 在建筑物屋面沿周邊裝設(shè)避雷帶，每隔20米左右引出接地線一根，接地電阻的選擇可參見附錄表19-1。
（2） 建筑物內(nèi)所有金屬物如設(shè)備外殼、管道、構(gòu)架等均應(yīng)接地，混凝土內(nèi)的鋼筋應(yīng)綁扎或焊成閉合回路。
（3） 將突出屋面的金屬物接地；
（4） 對(duì)凈距離小于100mm的平行敷設(shè)的長(zhǎng)金屬管道，每隔20～30米用金屬線跨接，避免因感應(yīng)過電壓而產(chǎn)生火花。 
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
3. 雷電侵入波的防御
  ?? 架空線
1）對(duì)6～10kV架空線，如有條件就采用30～50m的電纜段埋地引入，在架空線終端桿裝避雷器，避雷器的接地線應(yīng)與電纜金屬外殼相連后直接接地，并連入公共地網(wǎng)。
2）對(duì)沒有電纜引入的6～10kV架空線，在終端桿處裝避雷器，在避雷器附近除了裝設(shè)集中接地線外，還應(yīng)連入公共地網(wǎng)。
   3）對(duì)低壓進(jìn)出線，應(yīng)盡量用電纜線，至少應(yīng)有50m的電纜段經(jīng)埋地引入，在進(jìn)戶端將電纜金屬外殼架相連后直接接地，并連入公共地網(wǎng)。 
(1)????? 變配電所
1）在電源進(jìn)線處  主變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器。要求避雷器與主變壓器盡量靠近安裝，相互間最大電氣距離不超過表9-2的規(guī)定，同時(shí)，避雷器的接地端與變壓器的低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼均應(yīng)可靠接地。 
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
2）3～10kV高壓配電裝置及車間變配電所的變壓器  要求它在每路進(jìn)線終端和各段母線上都裝有避雷器。避雷器的接地端與電纜頭的外殼相連后須可靠接地。圖9-9為3～10kV高壓配電裝置避雷器的裝設(shè)。 
表9-2  閥式避雷器至3～10kV主變壓器的最大電氣距離
雷雨季節(jié)經(jīng)常運(yùn)行的進(jìn)線路數(shù)

≥4

避雷器至主變壓器的最大電氣距離（m）

§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
圖 9-9  3～10kV高壓配電裝置避雷器的裝設(shè)
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
  3）在低壓側(cè)裝設(shè)避雷器  在多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)及向一級(jí)防雷建筑供電的Yyn0和Dyn11聯(lián)結(jié)的配電變壓器，應(yīng)裝設(shè)一組低壓避雷器。 
? 高壓電動(dòng)機(jī)的防雷
高壓電動(dòng)機(jī)的防雷不能采用普通型的FS、FD系列避雷器，而要采用專用
的保護(hù)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的FCD系列磁吹式閥型避雷器，或用串聯(lián)間隙的金屬氧
化物避雷器。

9.1.4  建筑物防雷類別及其防雷措施 
1)建筑物防雷類別 
按防雷要求，建筑物根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，分為三類（據(jù)GB50057-1994規(guī)定）
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
（1）第一類防雷建筑物 
1）凡制造、使用、貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑物，因電火花而引起爆炸會(huì)造成巨大破壞和人身傷亡者。
2）具有0區(qū)或10區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物。（參見表9-3）
3）具有1區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，因電火花而引起爆炸會(huì)造成巨大破壞和人身傷亡者。 
（2）第二類防雷建筑物
1）制造、使用、貯存爆炸物資的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。
2）具有1區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。
3）具有2區(qū)或11區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物。
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
4）預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.06次/a的部、省級(jí)辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物；預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。（注：次/a中的a為年的符號(hào)，下同）
5）工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險(xiǎn)的露天鋼質(zhì)封閉氣罐。
6）國(guó)家級(jí)重要建筑物（略）。 
（3）第三類防雷建筑物
1）根據(jù)雷擊后對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響及產(chǎn)生的后果，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀?、地形、地質(zhì)及周圍環(huán)境等因素，確定需要防雷的21區(qū)、22區(qū)、23區(qū)火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境。
2）預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a的一般工業(yè)建筑物。
3）預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.012次/a且小于或等于0.06次/a的部、省級(jí)辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物；預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.06次/a且小于或等于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
4) 在平均雷暴日大于15d/a的地區(qū)，高度為15m及以上的煙囪、水塔等孤立高聳建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地區(qū)，高度為20m及以上的煙囪、水塔等孤立高聳建筑物。
5）省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物及省級(jí)檔案館。 
2.各類防雷建筑物的防雷措施 
（1）第一類防雷建筑物的防雷措施
   1）防直擊雷 
   2)防雷電感應(yīng) 
      3)防雷電波侵入

§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
9.1.5  信息系統(tǒng)的防雷措施 
1． 有信息系統(tǒng)的建筑物的防雷
2． 電涌保護(hù)器（SPD）的原理、分類、選用原則 
(1)電涌保護(hù)器（SPD）的原理 
(2)電涌保護(hù)器（SPD）的分類 
(3)  電涌保護(hù)器SPD的選用原則 
3．信息系統(tǒng)等電位聯(lián)結(jié) 
§9.1 過電壓、防雷及其設(shè)計(jì) 
圖9-10 信息系統(tǒng)等電位聯(lián)結(jié)的基本方法 
§9.2  電氣裝置接地 
9.2.1  接地有關(guān)概念 
1.接地和接地裝置的概念 
9-12  接地電流、對(duì)地電壓及接地電位分布曲線 
2.接地電流和對(duì)地電壓 
§9.2  電氣裝置接地 
3．接觸電壓和跨步電壓 
圖 9-13  接觸電壓和跨步電壓 
§9.2  電氣裝置接地 
4．接地的類型 
接地可分為下列幾類：
（1）按裝置屬性分，有自然接地和人工接地；
（2）按電流性質(zhì)分，有交流電路系統(tǒng)接地和直流電路系統(tǒng)接地；
（3）按電壓分：
（4）按作用分：
（5）按裝置方式分： 
9.2.2  電氣裝置的接地和接地電阻 
1.電氣裝置的接地 
2．接地電阻及要求
     接地電阻是接地體的流散電阻與接地線和接地體電阻的總和。由于接地線和接地體的電阻相對(duì)很小，可忽略不計(jì)，因此接地電阻主要就是接地體的流散電阻。

§9.2  電氣裝置接地 
9.2.3 接地裝置的裝設(shè) 
1．自然接地體的利用
   在設(shè)計(jì)和裝設(shè)接地裝置時(shí)，首先應(yīng)考慮自然接地體的利用，以節(jié)約
投資，節(jié)約鋼材。 
圖 9-16 人工接地體的結(jié)構(gòu)
§9.2  電氣裝置接地 
圖 9-17 加裝均壓帶的接地網(wǎng) 
3． 防雷裝置接地的要求 
  避雷針宜裝設(shè)獨(dú)立的接地裝置，防雷的接地裝置及避雷針引下線的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)符合GB50057-1994《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。 
§9.2  電氣裝置接地 
9.2.4  接地裝置的計(jì)算 
1.人工接地體工頻電阻的計(jì)算 
(9-4) 
(9-5) 
(9-6) 
(9-7) 
(9-8) 
§9.2  電氣裝置接地 
2.自然接地體工頻電阻的計(jì)算 
3.沖擊接地電阻的計(jì)算 
4.接地線的最小截面計(jì)算 
5.接地裝置的計(jì)算 
6． 人工接地體的常用材料及實(shí)施如下 
（1） 垂直接地體采用Φ50mm的鋼管或50×50×5的角鋼，長(zhǎng)度=2.5～3m較合適，排列間距一般不宜小于5m，棒頂距地面以0.7～0.9m為合適。 
（2） 水平接地體采用40×4mm的扁鋼，或Φ12～Φ16的圓鋼；埋設(shè)深度以0.9～1.0m為合適；連接時(shí)要用搭接，搭接長(zhǎng)度要為扁鋼寬度二倍或圓鋼直徑的4倍，所有扁鋼與扁鋼的連接或扁鋼與圓鋼的連接，均要采用電焊或氣焊可靠連接。 
§9.2  電氣裝置接地 
（3） 接地裝置至少要有兩處以上引至地面或室內(nèi)，穿墻處對(duì)引接接地線要穿鋼管加以保護(hù)。室內(nèi)接地干線采用25×4mm的扁鋼，或用Φ6～Φ12的圓鋼。 
9.2.5  低壓配電系統(tǒng)的等電位聯(lián)結(jié) 
  等電位聯(lián)結(jié)，是指使電氣裝置各外露可導(dǎo)電部分及裝置外的導(dǎo)電部分的電
位作實(shí)質(zhì)上相等的電氣聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)的作用是降低接觸電壓，保障人
身安全。圖9-18所示為一個(gè)總等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)的示意圖。

§9.2  電氣裝置接地 
圖 9-18 總等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位的聯(lián)結(jié) 
§9.3  靜電及其防護(hù) 
靜電現(xiàn)象是一種常見的帶電現(xiàn)象。它有其可利用的一面：如靜電復(fù)印等；但也有其有害的一面：如靜電放電，在粉塵和可燃?xì)怏w多的地方，甚至可能引起爆炸等。因此，對(duì)其有害的一面應(yīng)盡量避免。
9.3.1  靜電的產(chǎn)生及其危害
     
1.靜電的概念及其產(chǎn)生
2.靜電的特點(diǎn)及其危害 
如上所述，靜電現(xiàn)象有其有用的一面：如靜電復(fù)印、靜電噴涂和靜電除塵等。靜電現(xiàn)象也有它有害的一面：當(dāng)帶電物體間的電位差達(dá)到一定程度后，便可產(chǎn)生靜電放電，對(duì)人體產(chǎn)生電擊。
9.3.2  靜電放電形式及干擾的傳遞 
1．靜電放電形式 
圖 9-20 人體帶電的等效電路 
§9.3  靜電及其防護(hù) 
2．靜電放電干擾的傳遞
靜電放電干擾傳遞有多種途徑，大致可分為以下幾種：
1)設(shè)備信號(hào)線與地線上的直接放電
2)在設(shè)備金屬外殼上的放電
在電子設(shè)備金屬外殼上放電是最常見的靜電放電，放電電流流過金屬外殼，產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，通過分布阻抗耦合到殼內(nèi)的電源線、信號(hào)線等內(nèi)部走線，引起誤動(dòng)作。該電流通過電感耦合，電容耦合，輻射電磁場(chǎng)以及放電電流在導(dǎo)線上引起的電位差和相位差。
9.3.3  防靜電方法

1．抑制靜電放電
   2．抑制靜電感應(yīng)
   3．抑制電磁感應(yīng)
   4．抑制傳導(dǎo)耦合 
§9.3  靜電及其防護(hù) 
9.3.4 國(guó)家對(duì)靜電防護(hù)的要求 
   為了考核靜電放電對(duì)設(shè)備的影響。從1994年開始，國(guó)際上先后制定了IEC901標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)過程測(cè)量和控制裝置的電磁兼容性》，包括IEC901-1《總論》， IEC901-2 《靜電放電要求》，IEC901-3《射頻電磁場(chǎng)的抗擾度》， IEC901-4《電快速瞬變脈沖群的要求》 ，IEC901-5《浪涌抗擾度的要求》，IEC901-6《高于9kHz的由射頻電磁場(chǎng)感應(yīng)所引起的射頻傳導(dǎo)干擾的抗擾度》。我國(guó)對(duì)IEC901標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)重視，已于1993年起等效執(zhí)行。對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)是GB/T13926-1992《工業(yè)過程測(cè)量和控制裝置的電磁兼容性》，收入IEC901-1～4共四個(gè)正式出版的分標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。
§9.3  靜電及其防護(hù) 
§9.4 電氣安全與觸電急救 
9.4.1  電流對(duì)人體作用 
  1.電流對(duì)人體作用
  電流通過人體時(shí)，人體內(nèi)部組織將產(chǎn)生復(fù)雜的作用。人體觸電可分為兩大類：一是雷擊或高壓觸電，較大的電流數(shù)量級(jí)通過人體所產(chǎn)生的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，將使人的機(jī)體受到嚴(yán)重的電灼傷、組織炭化壞死以及其它難以恢復(fù)的永久性傷害。另一種是低壓觸電，在幾十至幾百毫安的電流作用下，使人的機(jī)體產(chǎn)生病理、生理性反應(yīng)，輕者出現(xiàn)針刺痛感，或痙攣、血壓升高、心律不齊以致昏迷等暫時(shí)性功能失常，重的可引起呼吸停止、心跳驟停、心室纖維顫動(dòng)等危及生命的傷害。
§9.4 電氣安全與觸電急救 
圖 9-21  IEC提出的人體觸電時(shí)間和通過人體電流（50Hz）對(duì)人身機(jī)體反應(yīng)的曲線

§9.4 電氣安全與觸電急救 
2. 安全電流及有關(guān)因素
安全電流就是人體觸電后最大的擺脫電流。各國(guó)規(guī)定不完全一致。我國(guó)依1974年IEC提出的479號(hào)報(bào)告，規(guī)定安全電流為30mA·s（50Hz）。
9.4.2  安全電壓和人體電阻 
安全電壓就是不致使人直接死亡或致殘的電壓 
§9.4 電氣安全與觸電急救 
表9-10 安全電壓
安全電壓（交流有效值）/V

選用舉例

額定值

空載上限值

在有觸電危險(xiǎn)的場(chǎng)所使用的手持式電動(dòng)工具等

在礦井、多導(dǎo)電粉塵等場(chǎng)所使用的行燈等

可供某些具有人體可能偶然觸及的帶電體設(shè)備選用

§9.4 電氣安全與觸電急救 
9.4.3  電氣安全的一般措施 
 ?1. 電氣安全的一般措施
在供配電系統(tǒng)中，必須特別注意安全用電。這是因?yàn)?，如果使用不?dāng)，可能會(huì)造成嚴(yán)重后果，如人身觸電事故、火災(zāi)、爆炸等，給國(guó)家、社會(huì)和個(gè)人帶來(lái)極大的損失。
保證電氣安全的一般措施有：
（1） 加強(qiáng)電氣安全教育
（2） 嚴(yán)格執(zhí)行安全工作規(guī)程
電氣安全用具分為基本電氣安全用具和輔助電氣安全用具兩類。
1）基本電氣安全用具
2) 輔助電氣安全用具
§9.4 電氣安全與觸電急救 
???1. 觸電的急救處理
觸電者的現(xiàn)場(chǎng)急救是搶救過程中關(guān)鍵的一步。如能及時(shí)、正確的搶救，則因觸電而呈假死的人有可能獲救。反之，則可能帶來(lái)不可彌補(bǔ)的損失。因此，《電業(yè)安全工作規(guī)程》將“特別要學(xué)會(huì)觸電急救”規(guī)定為電氣工作人員必須具備的條件之一。
1） 脫離電源 
  2） 如果觸電者接觸低壓帶電設(shè)備，救護(hù)人員應(yīng)設(shè)法迅速切斷電源，如拉開電源開關(guān)，或使用絕緣工具、干燥的木棒等不導(dǎo)電的物體解脫觸電者；也可抓緊觸電者的衣服將其拖開。為使觸電者與導(dǎo)體解脫，最好用一只手進(jìn)行搶救。 
3）如果觸電者接觸高壓帶電設(shè)備，救護(hù)人員應(yīng)設(shè)法迅速切斷電源，或用適合該絕緣等級(jí)的絕緣工具解脫觸電者。救護(hù)人員在搶救過程中，要注意保持自身與帶電部分的安全距離。
§9.4 電氣安全與觸電急救 
 4）如果觸電者處于高處，解脫電源后，可能會(huì)從高處墜落，要采處相應(yīng)的措施。以防觸電者摔傷。 
 5）在切斷電源后，應(yīng)考慮事故照明、應(yīng)急燈照明等，以便繼續(xù)進(jìn)行急救。 
(2）急救處理
當(dāng)觸電者脫離電源后，應(yīng)根據(jù)具體情況，迅速救治，同時(shí)趕快通知醫(yī)生。 
1）如觸電者神志尚清，則應(yīng)使之平躺，嚴(yán)密觀察，暫時(shí)不要站立或走動(dòng)。
2）如觸電者神志不清，則應(yīng)使之仰面平躺，確保氣道通暢。并用5s時(shí)間，呼叫傷員或輕拍其肩部，嚴(yán)禁搖動(dòng)頭部。
3）如觸電者神志失去知覺，停止呼吸，但心臟微有跳動(dòng)時(shí)，應(yīng)在通暢氣道后，立即施行口對(duì)口的人工呼吸。
§9.4 電氣安全與觸電急救 
4） 如觸電者傷害相當(dāng)嚴(yán)重，心跳和呼吸已停止，完全失去知覺，則在通暢氣道后，立即施行口對(duì)口的人工呼吸和胸外按壓心臟的人工循環(huán)。先按胸外4～9次，再口對(duì)口的吹氣2～3次；再按壓心臟4～9次，再口對(duì)口的吹氣2～3次。
對(duì)人工呼吸要有耐心，不能急。不應(yīng)放棄現(xiàn)場(chǎng)搶救。只有醫(yī)生有權(quán)做出死亡診斷。
(3) 人工呼吸法
  人工呼吸法有仰臥壓胸法、俯臥壓背法和口對(duì)口吹氣法等。最簡(jiǎn)便的是口對(duì)口吹氣法。其步驟如下： 
  1）迅速解開觸電者的衣服、褲子，松開上身的緊身衣等，使其胸部能自由擴(kuò)張，不致妨礙呼吸； 
§9.4 電氣安全與觸電急救 
2）使觸電者仰臥，不墊枕頭，頭先側(cè)向一邊，清除其口腔內(nèi)的血塊、假牙及其它異物，將舌頭拉出，使氣道通暢，如觸電者牙關(guān)緊閉可用小木片、金屬片等小心地從口角伸入牙縫撬開牙齒，清除口腔內(nèi)異物。然后將其頭扳正，使之盡量后仰，鼻孔朝天，使氣道通暢；
3）救護(hù)人位于觸電者頭部的左側(cè)或右側(cè)，用一只手捏緊鼻孔，不使漏氣，用另一只手將下頜拉向前下方，使嘴巴張開，嘴上可蓋一層紗布，準(zhǔn)備接受吹氣； 
4）救護(hù)人作深呼吸后，緊貼觸電者嘴巴，向他大口吹氣，如圖9-22所示，如果掰不開嘴巴，也可捏緊嘴巴，緊貼鼻孔吹氣，吹氣時(shí)要使胸部膨脹；
圖 9-22  口對(duì)口吹氣法
a) 貼緊吹氣  b) 放松換氣 
§9.4 電氣安全與觸電急救 
5）救護(hù)人吹氣完畢后換氣時(shí)，應(yīng)立即離開觸電者的嘴巴，并放松緊捏的鼻，讓其自由排氣。
按上述要求對(duì)觸電者反復(fù)地吹氣、換氣，每分鐘約12次。對(duì)幼小兒童施行此法時(shí)，鼻子不必捏緊，可任其自由漏氣。
（4）胸外按壓心臟的人工循環(huán)法
按壓心臟的人工循環(huán)法有胸外按壓和開胸直接擠壓心臟兩種方法。后者由醫(yī)生進(jìn)行，這里介紹胸外按壓心臟的人工循環(huán)法的操作步驟：
1）同上述人工呼吸的要求一樣，迅速解開觸電者的衣服、褲子，松開上身的緊身衣等，使其胸部能自由擴(kuò)張，使氣道通暢；
2）觸電者仰臥，不墊枕頭，頭先側(cè)向一邊，清除其口腔內(nèi)的血塊、假牙及其它異物，將舌頭拉出，使氣道通暢，后背著地處的地面必須平整；
§9.4 電氣安全與觸電急救 
3）救護(hù)人位于觸電者一側(cè)，最好是跨腰跪在觸電者的腰部，兩手相疊，手掌根部放在心窩稍高一點(diǎn)的地方，如圖9-23所示；
4）救護(hù)人找到觸電者正確的壓點(diǎn)后，自上而下、垂直均衡地用力向下按壓，壓出心臟里的的血液，對(duì)兒童用力應(yīng)小一點(diǎn)；
5）按壓后，掌根迅速放開，使觸電者胸部自動(dòng)復(fù)原，心臟擴(kuò)張，血液又回到心臟里來(lái)，如圖9-24所示。
圖 9-23  胸外按壓心臟的正確壓點(diǎn) 
圖 9-24  人工胸外按壓心臟法
a) 向下按壓  b) 放松回流 
§9.4 電氣安全與觸電急救 
   事實(shí)說明，只要正確地堅(jiān)持施行人工救治，觸電假死的人被搶救成活的可能性是非常大的。
  按上述要求對(duì)觸電者的心臟進(jìn)行反復(fù)地按壓和放松，每分鐘約60次；按壓時(shí)定位要準(zhǔn)，用力要適當(dāng)。
  在進(jìn)行人工呼吸時(shí)，救護(hù)人應(yīng)密切關(guān)注觸電者的反應(yīng)。只要發(fā)現(xiàn)觸電者有蘇醒跡象，應(yīng)中止操作規(guī)程幾秒鐘，讓觸電者自行呼吸和心跳。
小 結(jié)
    1．過電壓是指電氣設(shè)備或線路上出現(xiàn)超過正常工作要求的電壓升高，分為內(nèi)部過電壓和雷電過電壓兩大類。內(nèi)部過電壓指供配電系統(tǒng)內(nèi)部由于開關(guān)操作、參數(shù)不利組合、單相接地等原因，使電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)突然改變，從而在其過渡過程中引起的過電壓。雷電過電壓是指雷云放電現(xiàn)象在電力網(wǎng)中引起的過電壓，雷電過電壓一般分為直擊雷、間接雷擊和雷電侵入波三種類型。遭受直擊雷擊時(shí)時(shí)雷電流可高達(dá)幾百千安，難免災(zāi)難性結(jié)果，因此必須采取防御措施；高壓線路上感應(yīng)雷可高達(dá)幾十萬(wàn)伏，低壓線路上感應(yīng)雷也可達(dá)幾萬(wàn)伏，對(duì)供電系統(tǒng)的危害也很大；雷電侵入波造成的雷害事故，要占所有雷害事故的50%～70%。 
   2．防雷裝置是接閃器、避雷器、引下線和接地裝置等的總和。其中，直擊雷的防御一般采用避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)等避雷裝置；感應(yīng)雷的防御是對(duì)建筑物最有效的防護(hù)措施，通常把建筑物內(nèi)的所有金屬物，如設(shè)備外殼、管道、構(gòu)架等均進(jìn)行可靠接地，混凝土內(nèi)的鋼筋應(yīng)綁扎或焊成閉合回路；雷電侵入波的防御一般采用避雷器。按防雷要求，建筑物根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，分為三類，并且，各類防雷建筑物采取的防雷措施和要求是不同的。
同時(shí)，隨著我國(guó)通訊業(yè)的不斷發(fā)展，信息系統(tǒng)的防雷越來(lái)越重要。有信息系統(tǒng)的建筑物需防雷擊電磁脈沖時(shí)，按第三類防雷建筑物采取防直擊雷的防雷措施；在考慮屏蔽時(shí)，防直擊雷的接閃器宜采用避雷網(wǎng)；并且要合理選用和安裝電涌保護(hù)器（SPD）以及做符合要求的等電位聯(lián)結(jié)。SPD按用途可分為：電源防雷器、信號(hào)防雷器、天線饋線防雷器，廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)、信息系統(tǒng)用以限制電網(wǎng)中的大氣過電壓，保護(hù)設(shè)備免受雷電損害。而信息系統(tǒng)的等電位聯(lián)結(jié)目的在于減小需要防雷的空間內(nèi)各金屬物與各系統(tǒng)之間的電位差。 
3．第二道防線就是要求可靠接地。接地是保證人身安全和設(shè)備安全而采取的技術(shù)措施。在正?；蚴鹿是闆r下，為保證電氣設(shè)備可靠地運(yùn)行，必須在供配電系統(tǒng)中某點(diǎn)實(shí)行接地，稱為工作接地；出于安全目的，對(duì)人員能經(jīng)常觸及的、正常時(shí)不帶電的金屬外殼，因絕緣損壞而有可能帶電的部分實(shí)行的接地，稱為保護(hù)接地。其中，保護(hù)性接地中的類型主要有：防雷接地、保護(hù)接地、防靜電接地和防電蝕接地；功能性接地中主要的接地類型有：工作接地、重復(fù)接地、屏蔽接地、邏輯接地和信號(hào)接地。接地裝置由接地線與接地體兩部分組成。接地體包括自然接地體和人工接地體，首先考慮自然接地體的利用，在其不滿足熱穩(wěn)定條件時(shí)，再裝設(shè)人工接地裝置。
小 結(jié)
   4．靜電現(xiàn)象是一種常見的帶電現(xiàn)象，在生產(chǎn)和生活中，由于兩種不同物質(zhì)的物體相互磨擦，就會(huì)產(chǎn)生靜電。靜電的特點(diǎn)是靜電電量不大而靜電電壓很高，雖然靜電電量不大，不會(huì)直接使人致命，但其電壓很高，很容易發(fā)生放電，出現(xiàn)靜電火花，甚至對(duì)人體產(chǎn)生電擊。靜電放電一般通過電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)、傳導(dǎo)耦合和放電輻射等危害電氣設(shè)備，而且越是精密的儀器儀表，越是高科技的技術(shù)，靜電的危害越大。防靜電方法有：（1）抑制靜電放電，（2）抑制靜電感應(yīng)，（3）抑制電磁感應(yīng)，（4）抑制傳導(dǎo)耦合，（5）做好防靜電接地工作，采用靜電接地，即對(duì)設(shè)備、管道和容器等進(jìn)行接地，防止可能產(chǎn)生或聚集的靜電荷。  
  5．第三道防線是防觸電死亡措施，是指人身受到電擊后，如何減輕其危害程度，不致于有生命危險(xiǎn)。安全電流就是人體觸電后最大的擺脫電流；安全電壓就是不致使人直接死亡或致殘的電壓。我國(guó)安全電流取30 mA，人體允許持續(xù)接觸的安全電壓一般為50V。保證電氣安全的一般措施有：（1） 加強(qiáng)電氣安全教育，（2） 嚴(yán)格執(zhí)行安全工作規(guī)程，（3） 加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)和檢修試驗(yàn)工作，（4） 采用安全電壓和和符合安全要求的相應(yīng)電器，（5） 確保供電工程的設(shè)計(jì)安裝質(zhì)量，（6） 按規(guī)定采用電氣安全用具，（7） 普及安全用電常識(shí)，（8） 正確處理電氣失火事故。觸電者的現(xiàn)場(chǎng)急救是搶救過程中關(guān)鍵的一步，為電氣工作人員必須具備的條件之一。
小 結(jié)

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