第四章电气安全技术

这是一篇关于第四章电气安全技术的思维导图，主要内容包括：电气防火防爆，保护接地和保护接零。当设备某相带电体碰连设备外壳（外露导电部分）时，通过设备外壳形成该相对保护零线的单相短路，短路电流促使线路上的短路保护迅速动作，从而将故障部分断开电源，消除电击危险。

第四章 电气安全技术

• 保护接地和保护接零
  • 接地保护。主要包括：IT 系统和 TT 系统。
    • IT 系统
      • IT 系统安全原理的概念如下： （1）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、接地体同大地连接起来，把故障电压限制在安全范围以内。 （2）通过低电阻接地，漏电状态并未因接地而消除。 （3）只有在不接地配电网中，由于单相接地电流较小，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。 （4）在线路较长的低压配电网中，单相电击危险性依然存在。
      • 2）保护接地应用范围和基本要求 （1）保护接地适用于各种不接地配电网。 【注】凡由于绝缘损坏或其他原因而可能呈现危险电压的金属部位，除另有规定外，均应接地。 （2）为限制设备漏电时外壳对地电压不超过安全范围，一般保护接地电阻 RE≤4Ω，当配电变压器或发电机的容量不超过 100kV·A 时，可以放宽到 RE≤10Ω。
    • TT 系统
      • TT 系统安全原理的概念如下： （1）过电压防护性能较好、一相故障接地时单相电击危险性较小、故障接地点比较容易检测。 （2）在接地的配电网中，单相电击的危险性比不接地的配电网单相电击的危险性大。 （3）由于 RE和 RN同在一个数量级（欧姆级），漏电设备对地电压一般不能降低到安全范围以内。 （4）TT 系统应装设自动切断漏电故障的剩余电流保护装置。 （5）只有在采用其他防止间接接触电击的措施有困难的条件下，才考虑采用 TT 系统。 （6）采用 TT 系统时，应当保证在允许故障持续时间内漏电设备故障对地电压不超过某一限制。 （7）TT 系统主要用于低压用户，即用于未装配配电变压器，从外面直接引进低压电源的小型用户。
  • 接零保护。主要包括：TN 系统（TN-C、TN-S、TN-C-S）
    • 保护接零系统安全原理和类别
      • 当设备某相带电体碰连设备外壳（外露导电部分）时，通过设备外壳形成该相对保护零线的单相短路，短路电流促使线路上的短路保护迅速动作，从而将故障部分断开电源，消除电击危险。
      • ① 保护接零也能在一定程度上降低漏电设备对地电压。 ② TN 系统分为 TN-S、TN-C-S、TN-C 三种方式。 ③ 在 TN 系统中，中性线用 N 表示，专用的保护线用 PE 表示，共用的保护线与中性线用 PEN 表示。
    • TN 系统速断和限压要求
      • 除速断保护的作用外，也能降低漏电设备对地电压。附图见讲义，必背内容
    • 保护接零的应用范围
      • 在保护接零系统中，凡因绝缘损坏而可能呈现危险对地电压的金属部分均应接零。 （1）TN-S 系统：火灾爆炸危险环境、有独立附设变电站的车间。 （2）TN-C 系统：无火灾爆炸危险、用电设备少、线路简单的场所。 （3）TN-C-S 系统：场内设有总变电站、厂内低压配电的场所、非生产性的楼房等。 【注】除非接地的设备装有快速切断故障的自动保护装置（如漏电保护装置），否则不得在 TN 系统中混用 TT方式。
    • 重复接地
      • 重复接地指 PE 线或 PEN 线上除工作接地以外其他点的再次接地。 重复接地的作用主要包括以下内容： （1）减轻零线断开或接触不良时电击的危险性。 （2）降低漏电设备的对地电压。 （3）改善架空线路的防雷性能。 （4）缩短漏电故障持续时间（即加速了线路保护装置的动作）。
    • 工作接地
      • 工作接地是配电网在变压器或发电机中性点的接地。 工作接地的主要作用是减轻各种过电压的危险。附图见讲义，必背内容
    • 等电位联结
      • 等电位联结指保护导体与建筑物金属结构、生产用金属装备以及允许用作保护线的金属管道等用于其他目的 的不带电导体之间的联结。 （1）主等电位：总开关柜内保护导体端子排与自然导体间的联结。 （2）辅助等电位：用电设备与保护导体之间的再连接。 （3）主等电位连接导体的最小截面积不得小于最大保护导体截面积的 1/2，且不得小于 6mm2。
  • 保护导体和接地装置
    • 保护导体
      • 保护导体组成
        • 1）交流电气设备应优先利用建筑物的金属结构、生产用的起重机的轨道、配线的钢管等自然导体①作保护导体。 2）低压系统允许利用不流经可燃液体或气体的金属管道作保护导体。 3）保护导体干线必须与电源中性点和接地体相连。 4）保护导体支线应与保护干线相连，为提高可靠性，保护干线应经两条连接线与接地体连接。直接、焊接 5）所有保护导体上均不得安装单极开关和熔断器。 6）保护导体应有防机械损伤和化学腐蚀的措施。 7）各设备的保护（支线）不得串联连接，即不得利用设备的外露导电部分作为保护导体的一部分。
      • 保护导体截面积
        • 见讲义
    • 接地装置
      • 自然接地体和人工接地体
        • 1）自然接地体的接地电阻符合要求时，可不敷设人工接地体（发电厂和变电所除外）。 2）自然接地体至少应有两根导体在不同地点与接地网相连。
      • 接地线
        • 1）交流电气设备应优先利用自然导体作接地线。 2）非经允许，接地线不得作其他电气回路使用。 3）不得利用蛇皮管、管道保温层的金属外皮或金属网以及电缆的金属保护层作接地线。
      • 接地装置
        • 1）接地体上端离地面深度不应小于 0.6m（农田地带不应小于 1m），并应在冰冻层以下。 2）接地体宜避开人行道和建筑物出入口附近。 3）接地体的引出导体应引出地面 0.3m 以上。 4）接地体离独立避雷针接地体之间的地下水平距离不得小于 3m，离建筑物墙基间的地下水平距离不得小于1.5m。（1-4条讲义有图，可参看，易记） 5）接地线与铁路或公路交叉处应穿管或用角钢保护。 6）接地线与建筑物伸缩缝、沉降缝交叉时，应弯成弧状或另加补偿连接件。
      • 接地装置连接
        • 1）接地装置地下部分的连接应焊接，并应采用搭焊。 2）利用建筑物的钢结构、起重机轨道、工业管道等自然导体作接地线时，其伸缩缝或接头处应另加跨接线。 3）接地线与管道的连接可采用螺纹连接或抱箍螺纹连接，必须采用镀锌件，以防止锈蚀。（地上，明敷情况） 4）在有振动的地方，应采取防松措施。
  • 双重绝缘、安全电压和漏电保护
    • 双重绝缘（间接接触电击的防护措施）
      • 双重绝缘结构
        • 工作绝缘：带电体与不可触及的导体之间的绝缘。 保护绝缘：不可触及导体与可触及导体之间的绝缘。 加强绝缘：具有双重绝缘相同绝缘水平的单一绝缘。
      • 双重绝缘的基本条件
        • （1）II 类设备的绝缘电阻用 500V 直流电压测试。 （2）工作绝缘的绝缘电阻不得低于 2MΩ。 （3）保护绝缘的绝缘电阻不得低于 5MΩ。 （4）加强绝缘的绝缘电阻不得低于 7MΩ。 （5）II 类设备在其明显部位应有“回”形标志。 （6）凡属双重绝缘的设备，不得再行接地或接零。
    • 安全电压（防止触电的兼防措施） 具有依靠安全电压供电的设备属于 III 类设备。
      • 安全电压限值和额定值
        • 限值
          • 在任何情况下，任意两导体之间都不得超过的电压值。 1）工频安全电压有效值的限值为 50V，直流为 120V。 2）潮湿环境中工频安全电压有效值的限值取 16V。
      • 额定值（额定值是使用值,不是限值,限值大于额定值）
        • 图表，见讲义第四章，第二节（八）
      • 安全电源及回路配置
        • （1）安全电源
          • 1）通常采用安全隔离变压器作为特低电压的电源，安全隔离变压器的一次线圈与二次线圈之间有良好的绝缘。 2）特低电压边均应与高压边保持双重绝缘的水平。 3）一般用途单相安全隔离变压器的额定容量不应超过 10kV·A，三相安全隔离变压器的额定容量不应超过16kV·A。 4）安全隔离变压器应具有耐热、防潮、防水及抗振结构。 5）隔离变压器绝缘电阻的要求： ① 输入回路与输出回路之间，绝缘电阻取 5MΩ。 ② 输入回路与输入回路之间，绝缘电阻取 2MΩ。 ③ 输出回路与输出回路之间，绝缘电阻取 2MΩ。 6）I 类电源变压器可能触及的金属部分必须接地或接零。其电源线中，应有一条专用的黄绿相间颜色的保护线。II 类电源变压器不应接地或接零措施，没有接地端子。
        • （2）回路配置
          • 1）安全电压回路的带电部分必须与较高电压的回路保持电气隔离，并不得与大地、保护接零（地）线或其他电气回路连接。 2）安全电压的配线最好与其他电压等级的配线分开敷设。否则，其绝缘水平应与共同敷设的其他较高电压等级配线的绝缘水平一致。
        • （3）插销座
          • 安全电压设备插销座不得带有接零或接地插头或插孔。
        • （4）短路保护
          • 安全隔离变压器一次边和二次边均应装设短路保护元件。
    • 电气隔离和不导电环境
      • 电气隔离（间接接触电击的防护措施） 电气隔离指在隔离变压器的二次边构成了一个不接地的电网，阻断在二次边工作的人员单相电击电流的通路。
        • 电源变压器必须是隔离变压器
          • 1）隔离变压器输入绕组与输出绕组没有电气连接，具有双重绝缘。 2）隔离变压器的空载输出电压交流不应超过 1000V。
        • 二次边保持独立
          • 1）被隔离回路不得与其他回路及大地有任何连接。 2）对于二次边回路线路较长者，应装设绝缘监视装置。
        • 二次边线路要求，二次边线路电压过高或二次边线路过长，都会降低其可靠性。
        • 等电位联结，为防止隔离回路中两台设备的不同相线漏电时的故障电压带来的危险，各台设备的金属外壳之间应采取等电位联结措施。
      • 不导电环境（间接接触电击的防护措施）
        • （1）地板和墙的每一点的电阻值要求： 1）电压 500V 及以下者，电阻不应低于 50kΩ。 2）电压 500V 以上者，电阻不应低于 100kΩ。 （2）保持间距或设置屏障 （3）具有永久性特征 （4）场所内不得有保护零线或保护地线。 （5）有防止场所内高电位引出场所范围外和场所外低电位引入场所范围内的措施。
    • 漏电保护（防止触电的兼防措施）
      • 漏电保护装置的用途
        • （1）漏电保护用于防止直接接触电击时，只能作为补充保护措施。 （2）漏电保护可用于防止漏电火灾，或用于监测一相接地故障。
      • 漏电保护装置的动作参数
      • 漏电保护装置的安装和运行
        • 安装
          • 必须装设漏电保护装置的场所： 只要在二次侧低压用电端经常有人触及的电气设备,均要装漏电保护装置
            • ① 属于 I 类的移动式电气设备及手持电动工具。 ② 生产用的电气设备、施工工地的电气设备。 ③ 安装在户外的电气设备、临时用电的设备。 ④ 除壁挂式空调电源插座外的其他电源插座。 ⑤ 游泳池、喷水池、浴池的电气设备。 ⑥ 安装在水中的供电线路和设备。 ⑦ 医院中可能直接接触人体的电气医用设备。
          • 应装设报警式漏电保护装置的场所：
            • ① 公共场所的通道照明电源和应急照明电源。 ② 消防用电梯及确保公共场所安全的电源。
          • 可以不安装漏电保护装置的场所：
            • ① 使用特低电压供电的电气设备。 ② 具有双重绝缘或加强绝缘结构的电气设备。 ③ 使用隔离变压器且二次侧为不接地系统供电的设备。 ④ 其他没有漏电危险和触电危险的电气设备
• 电气防火防爆
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