电气安全工程课件14.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电气安全工程课件14.精品文档.第一章 电气安全基础 1. 电力系统概述1.1 系统定义： 由相互作用、依赖的若干部分组成的具有特定功能的有机整体，它又从属于一个更大的系统1.2 电力系统： 完成电能生产、输送、分配、消费 的统一整体。通常由发电机、变压器、电力线路和负荷等电力设备组成的三相交流系统。目前世界上最大的人造机器，人类20世纪最伟大的发明之一，当今社会最庞大的工业之一，是国民经济的支柱产业（我国1/4国有资产）1.3 电力系统如何组成？n 一次系统u 发电机：电能生产，一次能源转换成二次能源(电能)，火/水/核/风/太阳/地热等.u 电力网络（输配电系统）：电能输送和分配，包括：输电网（输电系统）和配电网（配电系统）.u 负荷（用户）：电能消费，将电能转换成其他形式能量，电动机/照明/电炉等 .n 二次系统（低电压）：保证一次系统安全/可靠/经济运行的信息系统及其操作机构。1.4 电力系统电压等级： 20世纪80年代，我国修订发布了额定电压的统一等级，共分为以下三类：第一类额定电压是100V以下的电压，主要用于安全照明、蓄电池及直流操作电源。具体有： 直流：6、12、24、36、48；（v） 三相交流：36； 单相交流：12、36。第二类额定电压大于100V、小于1000V的电压，主要用于电力及照明设备。具体有：l 直流：110、220、440；（v）l 三相交流：220，380、400；l 单相交流：127、220。第三类额定电压是1000V以上的电压，主要用于发、输、变、配、用设备。具体有：l 三相交流：6，10、35、110、220、500；（kv）额定电压等级线路(电网)电力设备(kV)发电机(kV)变压器电压(kV)额定电压额定电压一次二次33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及1135 3538.5110 110121220 220242330 330363500 500550交流电高低压划分标准：l 电业安全工作规程规定，电气设备分为高压和低压两种： 高压：设备对地电压在250V以上者； 低压：设备对地电压在250V及以下者。l 设计、制造和安装规程通常是以1000V为界限来划分电压高低的，一般规定： 低压指额定电压在1000V及以下者； 高压指额定电压在1000V以上者； 1.5 电力系统负荷： 我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失或影响的程度划分为三级。  一级负荷      一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者； 中断供电将影响有重大政治、经济影响的用电单位的正常工作的负荷。一级负荷应有两个独立电源供电。所谓独立电源，就是当一个电源发生故障，另一个电源应不致同时受到损坏。      在一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个独立电源外，还必须增设应急电源。n 二级负荷         二级负荷为中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者；中断供电系统将影响重要用电单位正常工作的负荷者；中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱者。         二级负荷应由双回线路供电，供电变压器亦应有两台。做到当电力变压器发生故障或电力线路发生常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。n   三级负荷         三级负荷对于供电电源没有特殊要求，一般由单回电力线路供电。2. 电气事故2.1 电气事故的特点 严重性（危害大）； 抽象性（危害直观识别难）； 广泛性（应用广泛和非用电场所）； 综合性（管理技术并重）2.2 电气事故的种类（按照电能量的不同作用形式）l 触电事故； 按照人体触及带电体的方式, 可分为以下几种情况：单相触电；两相触电；跨步电压触电； 剩余电荷触电；感应电压触电l 静电危害事故 ； 定义：物体表面过剩或不足的静止的电荷，静电荷的积聚 静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移。静电电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电. 特点：高电压、瞬间冲击性电击 危害：二次伤害、火灾、爆炸、产品质量l 雷电灾害事故 ； 定义：雷电是大气中的一种放电现象。 特点：电流大、电压高的特点。其能量释放出来可能形成极大的破坏力。 危害：(1) 直击雷放电、二次放电、雷电流的热量会引起火灾和爆炸。(2) 雷电的直接击中、金属导体的二次放电、跨步电压的作用及火灾与爆炸的间接作用，均会造成人员的伤亡。(3) 强大的雷电流、高电压可导致电气设备击穿或烧毁。发电机、变压器、电力线路等遭受雷击，可导致大规模停电事故。雷击可直接毁坏建筑物、构筑物。l 射频电磁场危害 定义：射频指无线电波的频率或者相应的电磁振荡频率，泛指100kHz以上的频率。射频伤害是由电磁场的能量造成的。 特点：直观性差，各种危害尚待研究 危害：在射频电磁场作用下，人体因吸收辐射能量会受到不同程度的伤害。 在高强度的射频电磁场作用下，可能产生感应放电，会造成电引爆器件发生意外引爆l 电气系统事故危害 定义：系统内部元器件故障引发的事故，并可能危及人身安全 特点：涉及面广，危害性大 危害：人身伤亡、社会稳定、经济损失2.3 触电事故的分布规律 1、年龄规律 年轻人较多，老年人很少 2、季节性规律 雨季较多，6、7、8、9月份较多 3、电压规律 低压电比高压电多 4、行业规律 冶金、建筑、建材、矿山等行业较多。3. 电流对人体的作用3.1 电流的特点 电对生物体的危害取决于电流而非电压 电流效应3.2 伤害形式 电击电流直接流过人体时反映在人体内部造成器官的伤害，而在人体外表不一定留下电流痕迹。 电伤电流流过人体时使人的皮肤受到灼伤、烤伤和皮肤金属化的伤害，严重的可致人死亡。 电流通过人体，会令人有发麻、刺痛、压迫、打击等感觉，还会令人产生痉挛、血压升高、昏迷、心率不齐、窒息、心室颤动等症状，严重时导致死亡。人体工频电流试验的典型资料见 表单手 -双脚电流途径的实验资料感觉情况初试者百分数5%50%95%手表面有感觉0.92.23.5手表面有麻痹似的针刺感1.83.45.0手关节有轻度压迫感 , 有强度的连续针刺感2.94.86.7前肢有压迫感4.06.08.0前肢有压迫感 , 足掌开始有连续针刺感5.37.610.0手关节有轻度瘟孪 , 手动作困难5.58.511.5上肢有连续针刺感 , 腕部、特别是手关节有强度痉孪6.59.512.5肩部以下有强度连续针刺感 , 肘部以下僵直 , 还可以摆脱带电体7.511.014.5手指关节、躁骨、足眼有压迫感 , 手的大姆指 ( 全部 ) 痉孪8.812.315.8只有尽最大努力才可能摆脱带电体10.01418.0l 感知电流和感知阈值。 感知电流是指在一定概率下，电流流过人体时可引起感觉的最小电流。感知电流的最小值称为感知阈值。不同的人，感知电流及感知阈值是不同的。成年男性平均感知电流约为 1.1mA( 有效值，下同 )；成年女性约为 0.7mA 。对于正常人体，感知阈值平均为 0.5mA，并与时间因素无关。感知电流一般不会对人体造成伤害，但可能因不自主反应而导致由高处跌落等二次事故。 l 摆脱电流和摆脱阈值。 摆脱电流是指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流。摆脱电流的最小值称为摆脱阈值。成年男性平均摆脱电流约为 16mA； 成年女性平均摆脱电流约为 10.5mA；成年男性最小摆脱电流约为9mA；成年女性最小摆脱电流约为6mA；儿童的摆脱电流较成人要小。l 室颤电流和室颤阈值。 室颤电流是指引起心室颤动的最小电流，其最小电流即室颤阈值。由于心室颤动几乎终将导致死亡，因此，可以认为，室颤电流即致命电流。 3.3 影响触电程度的因素l 人体电阻l 伤害程度与电流大小的关系 l 伤害程度与电流持续时间的关系 l 伤害程度与电流途径的关系l 伤害程度与电流种类的关系1、人体电阻 在一般情况下，人体电阻可按10002000欧姆计算 人体电阻因人而异。手有毛茧，皮肤潮湿、多汗，有损伤，带有导电粉尘的电阻较小，危险性较大。2、电流大小 感觉电流引起人的感觉的最小电流 （1.1mA/0.7mA） 摆脱电流人触电后能自动摆脱电源的最大电流 （16mA/10.5mA） 致命电流在短时间内能危及生命的最小电流（>3050mA）3、触电时间 触电时间越长，情绪紧张，发热出汗，人体电阻减小，危险大。若可迅速脱离电源则危险小。4、电流频率 人体被伤害程度与电流频率及通电时间的关系 5060HZ最危险，大于或小于，其危险性降低通电时间越长，危险性越大。5、电流途径 最危险：经过心脏（手手，手脚） 危险较小；不经过心脏（脚脚）6、环境影响 低矮潮湿，仰卧操作，特别是在金属容器中工作，不易脱离现场的情况下触电危险大，安全电压取12V。其它条件较好的场所，可取24V或36V。 7、触电部位的压力 压力越大，接触电阻就越小，危险性就越大。8、人体健康情况及精神状态 身心健康，情绪乐观的人电阻大， 较安全。情绪悲观，疲劳过度的人电阻小，较危险。3.4 人体阻抗 定义：人体皮肤、血液、肌肉、细胞组织及其结合部等构成了含有电阻和电容的阻抗。 l 皮肤阻抗 ZPl 体内阻抗 Zi l 人体总阻抗 ZT 安全电压-不致使人直接致死或致残的电压 体内电阻 约500 人体电阻 皮肤电阻 约2000（下限1700） 人体允许持续触电的安全电压为：第二章 直接接触电击防护 用电安全导则国家技术监督局1992-11-24 1主题内容与适用范围本标准规定了用电安全的基本原则，用电安全的基本要求以及电气装置的检查和维护安全要求，其目的是为人身和财产提供安全保障。各类设备、产品、场所的安全要求和措施，应依据本标准在有关标准中作出具体规定。本标准适用于交流额定电压1000V及以下、直流1500V以下的各类电气装置的操作、使用、检查和维护。2用电安全的基本原则2.1 直接接触防护a防止电流经由身体的任何部位通过；b限制可能流经人体的电流，使之小于电击电流。 2.2 间接接触防护a防止故障电流经由身体的任何部位通过；b限制可能流经人体的故障电流，使之小于电击电流； c在故障情况下触及外露可导电部分时，可能引起流经人体的电流等于或大于电击电流时，能在规定的时间内自动断开电源。定义：防止危险的带电部分不被有意或 无意的触及两个原则： a防止电流经由身体的任何部位通过；b限制可能流经人体的电流，使之小于电击电流。基本措施：绝缘、屏护、间距2.1 绝缘(图片)定义：利用绝缘材料对带电体进行封闭和 隔离作用：l 防止设备、元件短路；l 防止触电。是衡量电气设备寿命的指标2.1.1 绝缘材料定义：又称电介质，凡由电阻系数大于的物质构成的材料，在电工技术上便称为绝缘材料。种类：气体绝缘材料，常用的有空气、氮、氢、二氧化碳和六氟化硫等；电气设备举例：空气断路器、真空断路器、氢冷发电机、SF6断路器液体绝缘材料，常用的有从石油原油中提炼出来的绝缘矿物油，十二烷基苯、聚丁二烯、硅油和三氯联苯等合成油以及蓖麻油；电气设备举例：变压器、多油断路器、少油断路器、充油电缆、电容器注意：防水、防杂质（变压器）固体绝缘材料，常用的有树脂绝缘漆，纸、纸板等绝缘纤维制品，漆布、漆管和绑扎带等绝缘浸渍纤维制品，绝缘云母制品，电工用薄膜、复合制品和粘带，电工用层压制品，电工用塑料和橡胶、玻璃、陶瓷等。分类：有机、无机、复合电气设备举例：绝缘子2.1.2 绝缘材料的电气性能对绝缘材料的基本要求n 良好的介电性能n 良好的耐热性能n 导热性与耐潮性，较高的力学强度，且又便于加工绝缘材料的性能指标n 绝缘电阻率( 或电导) 、n 相对介电常数r 、n 介质损耗角 tan n 绝缘电阻和绝缘电阻率泄漏电流Ii吸收电流Ia充电电流IC(1) 在正常工作时（稳态），漏导电流决定了绝缘材料的导电性，因此，漏导支路的电阻越大，说明材料的绝缘性能越好。（2）温度、湿度、杂质含量、电磁场强度的增加都会降低电介质材料的电阻率。 n 介电常数 介电常数是表征电介质极化特征的性能参数。(储电能力，又称相对电容率) 绝缘材料的介电常数受电源频率、温度、湿度等因素而产生变化。 通过测量介电常数，能够判断电介质受潮程度。 n 介质损耗 在交流电压作用下，电介质中的部分电能不可逆地转变成热能，这部分能量叫做介质损耗。 介质损耗一种是由漏导电流引起的；另一种是由于极化引起的。总结：介质损耗将使介质发热，是介质热击穿的根源。电气设备中使用的电介质，要求它的tan值愈小愈好。 影响绝缘材料介质损耗的因素 2.1.3 绝缘的破坏绝缘击穿 当施加于电介质上的电场强度高于临界值时，会使通过电介质的电流突然猛增，这时绝缘材料被破坏，完全失去了绝缘性能，这种现象称为电介质的击穿。发生击穿时的电压称为击穿电压，击穿时的电场强度简称击穿场强。 名词： 击穿电压、击穿场强n 气体电介质击穿机理n 液体电介质击穿机理n 固体电介质击穿机理绝缘老化电气设备在运行过程中,其绝缘材料由于受热、电、光、氧、机械力 ( 包括超声波 ) 、辐射线、微生物等因素的长期作用，产生一系列不可逆的物理变化和化学变化，导致绝缘材料的电气性能和机械性能的劣化。n 热老化n 电老化绝缘损坏2.1.4 绝缘检测和绝缘试验 目的：检查电气设备或线路的绝缘指标是否符合要求。 内容：主要包括绝缘电阻试验、耐压试验、泄漏电流试验和介质损耗试验 绝缘电阻的测量兆欧表 耐压试验2.2 屏护(图片)定义：屏护是遮拦、护罩、护栏等装置将带电体同外界隔离起来的电气安全防护措施。 作用：防电击、电弧烧伤、防止短路、便于安全操作等。屏护装置举例：变压器遮拦、母线护网、开关罩盖、开关柜、检修遮拦屏护装置主要用于电气设备不便于绝缘或绝缘不足以保证安全的场合 。其安全条件要求如下：(1) 屏护装置所用材料应有足够的机械强度和良好的耐火性能。为防止因意外带电而造成触电事故，对金属材料制成的屏护装置必须实行可靠的接地或接零。(2) 遮栏、栅栏等屏护装置上应有 “ 止步 , 高压危险 !” 等标志。(3) 必要时应配合采用声光报警信号和联锁装置。4) 屏护装置应有足够的尺寸，与带电体之间应保持必要的距离。遮栏高度不应低于 1.7m，下部边缘离地不应超过 0.1m ， 网眼遮栏与带电体之间的距离应满足最小安全距离，网眼手指不能伸入。栅遮栏的高度户内不应小于 1.2 m ,户外不应小于 1.5m ，栏条间距离不应大于 0.2 m 。对于低压设备，遮栏与裸导体之间的距离不应小于 0.8 m 。户外变配电装置围墙的高度一般不应小于 2.5 m 。2.3 间距定义：间距是指带电体与地面之间，带电体与其他设备和设备与设施之间，带电体与带电体之间的必要安全距离。起作用是防止人体触及或接近带电体造成触电事故；防止电压放电和各种短路故障导致火灾事故，以及为了方便操作。其距离的大小取决于电压高低、设备类型、安装方式和周围环境等。 2.3.1 线路间距 架空线路 架空线路挡距 架空线路导线间距 架空线路安全净距 接户线和进户线 从配电线路到用户进线处第一个支持点之间的一段导线称为接户线。从接户线引入室内的一段导线称为进户线。安全特点： 线路长度一般较短； 临近或处于用户区； 电缆线路 直埋电缆与电缆沟敷设电缆2.3.2 变配电设备间距类别电压等级10kV35kV无遮拦作业，人体及其所携带工具与带电体之间0.71.0无遮拦作业，人体及其所携带工具与带电体之间，用绝缘杆操作0.40.6线路作业，人体及其所携带工具与带电体之间1.02.5带电水冲洗，小型喷嘴与带电体之间0.40.6喷灯或气焊火焰与带电体之间1.53.0 带电体间距 变压器间距2.3. 3 用电设备间距 配电箱 开关插座 照明灯具2.3. 4 检修间距 高压作业 高处作业 起重作业注 距离不足时，应装设临时遮拦。 距离不足时，邻近线路应当停电。 火焰不应喷向带电体。 第三章 间接接触电击防护 在正常情况下，直接防护措施能保证人身安全，但是当电气设备绝缘发生故障而损坏时，造成电气设备严重漏电，使不带电的外漏金属部件呈现危险电压，也可能造成触电。间接接触电击防护目的是为了防止电气设备发生故障情况下，发生人身触电事故，也是为了防止电气设备事故进一步扩大。目前主要采用保护接地接零以及等电位连接等技术措施。1. 接地技术的基本概念1.1 技术术语： 接地与接地技术： 在电力系统中，由于正常运行的需要和为了保障人身、设备的安全，将电力系统及其电气设备的某些部分与埋入大地的金属导体相连接，即为接地。 接地技术就是研究接地原理、方法及其实施，如何避免减轻人身伤亡事故，保证人身和设备安全而发展起来的一门科学技术。 接地体、接地线与接地装置：接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体。分为自然接地体和人工接地体。接地线：电气设备与接地体连接的导线接地装置：接地线和接地体总称接地装置。 接地电流和接地短路电流 凡从接地点流入地下的电流即属于接地电流。 系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流叫做接地短路电流，如0.4kV 系统中的单相接地短路电流。在高压系统中，接地短路电流可能很大，接到电流500A 及以下的称小接地短路电流系统；接地短路电流大于 500A 的称大接地短路电流系统。 流散电阻和接地电阻接地电流入地下后自接地体向四周流散这个自接地体向四周流散的电流叫做流散电流。流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电阻。接地电阻是接地体的流散电阻与接地线的电阻之和。接地线的电阻一般很小，可忽略不计，因此，在绝大多数情况下可以认为流散电阻就是接地电阻。 电气上的“地”、对地电压和对地电压曲线 电流通过接地体向大地作半球形流散。因为半球面积与半径的平方成正比，半球的面积随着远离接地体而迅速增大，因此，与半球面积对应的土壤电阻随着远离接地体而迅速减小，至离接地体 20m 处，半球面积已达 2500，土壤电阻己可小到忽略不计。这就是说，可以认为在离开接地体 20m 以外，电流不再产生电压降了。或者说，至远离接地体 20m 处，电压几乎降低为零。电气工程上通常说的 “地”就是这里的地，而不是接地体周围 20m 以内的地。对地电压，即带电体与大地之间的电位差，也是指离接地体 20m 以外的大地而言的。简单地说，对地电压就是带电体与电位为零的大地之间的电位差。显然，对地电压等于接地电流和接地电阻的乘积。 如果用曲线来表示接地体及其周围各点的对地电压，这种曲线就叫做对地电压曲线。 图 3-1 所示的是单一接地体的对地电压曲线，显然，随着离开接地体，曲线逐渐变平，即曲线的陡度逐渐减小。图3-1 对地电压跨步电压曲线1.2 接地分类接地正常接地故障接地工作接地安全接地小电流接地大电流接地保护接地防雷接地防静电接地屏蔽接地工作接地：工作接地是指正常情况下有电流流过，利用大地代替导线的接地，以及正常情况下没有或只有很小不平衡电流流过，用以维持系统安全运行的接地。安全接地：是正常情况下没有电流流过的起防止事故作用的接地，如防止触电的保护接地、防雷接地等。故障接地是指带电体与大地之间的意外连接，如接地短路等。保护接地：是一种技术上的安全措施，它是把故障情况下可能呈现危险电压的金属部分同大地紧密连接起来。防雷接地：又叫过电压保护接地，是指为限制过电压危险影响而设的接地（如避雷针，避雷器）2 电网接地运行方式及其安全性分析 电网种类很多。按照电压可分为 1000 伏以上的高压电网和 1000 伏及 1000 伏以下的低压电网； 按电流种类可分为交流电网和直流电网； 按相数可分为三相电网和单相电网； 按用途可分为动力电网、照明电网和专用电网等；按运行方式可分为直接接地电网、经阻抗接地电网和不接地电网等。高压电网运行方式：l 中性点直接接地运行方式l 中性点经阻抗接地运行方式l 中性点不接地运行方式低压电网运行方式：l 中性点直接接地运行方式l 中性点不接地运行方式 接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障防护能力是不相同的。本节将重点讨论这两种低压电网的安全特征。2.1 接地电网(工作接地) 我国最常用的低压接地电网是用电电压380/220 V （线电压 380V 、相电压 220V），供电电压 0.4/0.23 kV ( 线电压 0.4 kV、相电 压 0.23 kV ) 的中性点直接接地的三相四线制电网。380V用于动力设备，220V用于照明设备和单相设备。2.1.1 接地电网单相触电的危险性式中 U电网相电压 Ro工作接地电阻 Rd人脚下的土壤流散电阻 Rs鞋的电阻 Rr人体的电阻结论：触电的危险性主要决定于Rs的大小。在接地电网中，单相触电的危险性是比较大的。2.1.2 接地电网抑制过电压的能力         过电压是指一切对电气设备或电气线路绝缘有危害的电压升高。电网中出现过电压的原因很多，根据造成过电压的原因，过电压分可为外部过过电压和内部过电压。外部过电压主要有雷击过电压、雷电感应过电压、电磁感应过电压和静电感应过电压等；内部过电压主要有操作过电压、谐振过电压以及变压器高压侵入低压等。由于电网直接接地，各种过电压都将受到一定的抑制。例：以变压器高压侵入低压为例来分析接地电网的安全性。图3-3 接地电网高压侵入低压设高压 10 kV， 低压 0.4 kV ，尽管高压相线对地电压将近为 5800 V，但当高压侧意外与低压侧发生短路时 ，由于10 kV是不接地电网，单相接地电流 Iad 不超过 2030 A，如能控制RN 4 ，即可限制低压中性点对地电压UN 不超过80120V。 结论： 由于接地电阻小（一般RN 4 ），因此，接地电网可大大地抑制过电压，减轻了触电的危险性，同时由于控制了各导体间产生过大的电位差，也减轻了由放电火花所造成的火灾的危险性。但是，该故障还是会影响到电气设备的正常运行，应及时排除。2.1.3 接地电网单相接地的危险性 单相接地是电网最常见的故障之一。一相故障接地不仅破坏了电网的运行方式，破坏了电气设备的安全运行，甚至损坏电气设备本身，还有可能危及人身安全。图3-4 接地电网单相接地故障接地电阻 Rd 一般不会低于 15 ，在工作接地电阻符合规定的条件下( 一般要求 RN 4)，可以把中性线对地电压Ud 限制在50V以下； 由于对地电压被抑制住了，这种电网在单相接地时触电的危险性虽然增加，但增加不大。由于故障接地电流可达数安乃至数十安，这种故障容易被检测出来，故障点也比较容易确定。结论：（1） 只要保证工作接地 RN 4，中性点对地电压 Ud 将被抑制，各相对地电压变化不大，触电的危险性增加不多；（2） 由于故障接地电流 Id 较大，单相接地故障易被检测出来，便于采用常规保护器件，使故障状态时间缩短； （3） 虽然触电的危险性增加不大，但由于三相电压的不平衡，也将危及到电气设备的正常运行，应及时排除故障。2.2 不接地电网 除 10 kV 及 10 kV 以下的高压电网多采用不接地电网外,井下配电常采用低压不接地电网。2.2.1 不接地电网单相触电危险性 如图3-5 所示，在不接地电网中，单相触电时流过人体的电流只能通过电网各相对地绝缘阻抗成回路，绝缘阻抗是各相与大地之间的等效应阻抗，可视为绝缘电阻与分布电容的并联。绝缘阻抗 Z 是绝缘电阻 R 和分布电容 C 的并联阻抗。对于对地绝缘电阻较低，对地分布电容又很小的情况，由于绝缘阻抗中的容抗比电阻大得多，可以不考虑电容。这时，求得人体电压和人体电流分别为对于对地分布电容较大，对地绝缘电阻很高的的情况，由于绝缘阻抗中的电阻比容抗大得多，可以不考虑电阻。这时，也可简化复数运算，求得人体电压和人体电流分别为由上列各式不难知道，在不接地电网中，单相触电的危险性取决于电网电压、电网对地绝缘阻抗和人体电阻等三方面的因素。例题：设不接地电网各相对地电压均为 220 V ,各相对地绝缘电阻均可视为无限大，各相对地电容均为 0.55 F，人体电阻为 2000 ，试判断单相触电的危险性。在给定了人体电阻的情况下判断人体触电的危险性，必须求出流过人体的电流。将上述条件代入对应公式可求得人体电流为：通过这个例子的计算可以说明，不接地电网中单相触电也有致命的危险，但与同样电压的接地电网相比，危险性较小。2.2.2 不接地电网抑制过电压的能力 由于电网与大地之间没有直接的电气连接，在意外情况下可能产生很高的对地电压。以变压器高压侵入低压为例。当高压一相与低压中性点短路时，低压侧对地电压将大幅度升高。设该变压器为 10/0.4 kV 的变压器，则低压中性点对地电压 UNO 升高到将近 5800 V，由电压矢量图可知，Ua 略高于5800 V，Ub =Uc 略低于 5800 V，这将给低压系统的安全运行造成极大的威胁。结论： 不接地电网抑制过电压的能力差，因此，不接地电网中应该有有效的过电压保护措施。2.2.3 不接地电网单相接地的危险性 因为绝缘阻抗 Z 很大，接地电流 Id 受到限制而很小。 结论：（1） 在不接地电网中发生一相接地故障时，三相电压将严重不平衡，接地相对地电压很低，另两相对地电压将升高到接近线电压，这样大幅度的电压升高，不仅会增加单相触电的危险性，完全失去不接地电网单相触电危险性小的优越性，而且还可能损坏电气设备的绝缘，可能产生放电火花，增加火灾的危险性。（2） 由于故障接地电流 Id 很小，接地故障检测困难，这种接地故障可能潜伏下来 , 成为危险的隐患。因此，在比较重要的接地电网中，应当针对一相接地故障装设绝缘监视装置。本节对低压电网的运行方式进行了比较分析。接地电网的单相触电的危险性比不接地电网大，不接地电网出现过电压的危险性和发生一相接地故障时的危险性比接地电网要大。这里所说的危险性是相对这两种电网而言的。无论接地电网还是不接地电网，出现以上故障时，对人体来说都是致命的。 从安全角度考虑，接地电网在抑制过电压、减轻故障条件下的触电危险性等方面有明显的优点。而且三相四线制线路能提供两组电压，同时供给动力和照明用电，大大节省了变配电设备，具有良好的经济性能。因此，我国和世界各国绝大部分都采用中性点直接接地的三相四线制电网。对于触电危险性大、过电压危险性不大、供电连续性要求较高，同且电网对地绝缘水平高、对地分布电容不大的场合，宜采用不接电网。在我国，这种电网主要用于矿井。对于配电范围较大、用电设备数量大，对地绝缘阻抗难以保证、过电压危害比较严重的场合，应采用接地电网。就安全防护来讲，不同的电网应采取不同的防护方式，不同电网中的用电设备应采取不同种类的安全防护措施。3 保护接地与保护接零 保护接地和保护接零，也称接地保护和接零保护，虽然两者都是安全保护措施，但是他们实现保护的原理不同。简单的说，保护接地是将故障电流引入大地，保护接零是将故障引入系统，促使保护装置迅速动作而切断电源。3.1 保护接地作用及原理分析3.1.1 在不接地配电网中，当一相碰壳时，接地电流 IE 通过人体和配电网对地绝缘阻抗构成回路。 (与不接地电网单相触电作比较)如果设备外壳不接地，根据等值电路，不难求得人体承受的电压和流过人体的电流分别为如果设备外壳有接地保护，根据等值电路，不难求得人体承受的电压和流过人体的电流分别为由于人体经过的电流将大大减小，电流分配关系例如，在前面第一章第四节的例题中流过人体的电流就是在没有保护接地情况下得到的，其大小为64.8mA，如有保护接地，且接地电阻RE =4，则人体电流减小为2.3mA 。上述做法，即将在故障情况下可能呈现危险对地电压的金属部分经接地线、接地体同大地紧密地连接起来，把故障电压限制在安全范围以内的做法就称为保护接地。 在不接地配电网中，仅当其对地绝缘阻抗较高，单相接地电流较小，才有可能通过保护接地把漏电设备故障对地电压限制在安全范围之内。3.1.2 在接地配电网中，当一相碰壳时，接地电流 IE 通过人体和配电网中兴电阻抗构成回路。 (与接地电网单相触电作比较)在接地的配电网中，如果电气设备没有采取任何防止间接接触电击的措施，则漏电时触及该设备的人所承受的接触电压可能接近相电压，其危险性大于不接地的配电网中单相电击的危险性。如果采取保护接地，一相漏电，则故障电流主要经接地电阻RE 和工作接地电阻 RN 构成回路。漏电设备对地电压和零线对地电压分别为： 由于RE和RN同在一个数量级。二者都可能远远超过安全电压，人触及漏电设备或触及零线都可能受到致命的电击。另一方面，由于故障电流主要经RE和RN构成回路，如不计及带电体与外壳之间的过渡电阻，其大小为由于RE和RN都是欧姆级的电阻，因此，IE 不可能太大。这种情况下，一般的过电流保护装置不起作用，不能及时切断电源，使故障长时间延续下去。 3.2 保护接零作用及原理分析3.2.1 基本概念l 中性点三相绕线组的联结点（Y 联结）l 零点将中性点引地称零点。l 中性线l 零线N ：由中性点引出的导线。保证电流通路。l 火线l 保护线 PE公共线，将外露可导电部分接到中性点上去的线。l 保护零线保护中性线 PEN（工作零线）二者兼有l 保护接零：将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点之间金属性的连接，亦即与配电网保护零线(保护导体)的紧密连接。这种做法就是保护接零3.2.2 保护接零作用及原理分析由于相零回路阻抗很小，当设备金属外壳漏电时，通过设备外壳形成该相对零线的单相短路，短路电流 ISS能促使线路上的短路保护元件迅速动作，从而把故障部分设备断开电源，消除电击危险。3.2.3 保护接零系统速断和限压的要求在接零系统中，单相短电流越大，保护元件动作越快；反之，动作越慢。单相短路电流决定于配电网电压和相零线回路阻抗。稳态单相短路电流 ISS按下式计算: 式中 : U 配电网相电压；ZL 相线阻抗；ZPE 保护零线阻抗；ZE 回路中电器元件阻抗；ZT 变压器计算阻抗；Z 相零线回路阻扰，Z =ZL+ZPE+ZE+ZT 。显然，相零线回路阻抗不能太大，以保证发生漏电时有足够的单相短路电流 ，迫使线路上的保护元件迅速动作。就电流对人体的作用而言，电流通过人体的持续时间越长，致命的危险性越大，引起心室颤动所需要的电流越小。因此，确定速断保护的动作时间应当同时考虑可能的接触电压。保护接零不仅起过电流速断保护作用，还能降低漏电设备对地电压。由接零等值电路可以求出保护装置动作前漏电设备对地电压为应当指出，与不接地配电网不同，在这里欲将漏电设备对地电压限制在某一安全范围内是困难的。为了实现保护接零要求，可以采用一般过电流保护装置或剩余电流保护装置。 3.3 保护接地与保护接零的适用范围3.3.1 凡正常情况下不带电，当绝缘损坏或其他特殊情况下可能带电的电器或机械设备的金属部分，都应该实行保护接地或接零。 (1) 电机、变压器、电器、携带式或移动式用电器具的金属底座和外壳；(2) 电气设备的传动装置；(3) 屋内外配电装置的金属或钢筋混凝土构架，以及靠近带电部分的金属遮栏和金属门；(4) 配电、控制、保护用的屏 ( 柜、箱 ) 及操作台等的金属框架和底座；(5) 交、直流电力电缆的金属接头盒、终端头和膨胀器的金属外壳和电缆的金属护层，可触及的金属保护管和穿线的钢管；(6) 电缆桥架、支架和井架；(7) 装有避雷线的电力线路杆塔；(8) 装在配电线路杆上