关于防雷、接地和电气安全的研究

远程与继续教育学院本科生毕业论文（设计）题目：关于防雷、接地和电气安全的研究学习中心：奥鹏远程教育南京学习中心（直属）[27]VIP 层次：专升本专业：电气工程及其自动化年级： 13 年 03 /春季学号： 201301497941学生：盛薛兵指导教师：周延艳完成日期： 2014年12月23日内容摘要在供电系统的的运行过程中,由于雷击、操作、短路等原因,产生危及电气设备绝缘的过电压,严重危害供电系统,需要进行电气设备的防雷、接地、防腐蚀。

还需要注意静电的防护及防爆和防腐蚀。

在供电系统运行时,人们得知道触电后该怎么样做才安全。

必须认识电流对人体的危害,人体触电的形式和触电后脱离电源的方法,同时还得了解电后急救的知识。

关键词：防雷;防爆;防腐蚀;接地保护;用电安全第一章概述----------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.1雷电的形成及危害------------------------------------------------- 4 1.2电流对人体的作用------------------------------------------------- 5第二章建筑防雷设备和防雷措施72.1接地防雷设备----------------------------------------------------- 7 2.2防雷措施--------------------------------------------------------- 8 2.3接地的种类------------------------------------------------------- 9 2.4防雷的等电位连接------------------------------------------------ 10 第三章建筑防雷接地 -------------------------------------------------------------------------- 113.1防雷接地-------------------------------------------------------- 11 3.2接地系统-------------------------------------------------------- 12第四章接地和接零等全用电措施及使用范围 -------------------------------------------- 134.1接地安全-------------------------------------------------------- 13 4.2接零安全-------------------------------------------------------- 14第五章防雷接地装置结构 -------------------------------------------------------------------- 155.1雷电流反击电压与引下线间距的关系-------------------------------- 15 5.2引下线与人体之间的安全间距---------------------------------------155.3跨步电压与接地装置埋地深度---------------------------------------16结束语 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 18参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------------- 1920世纪之初，由于电讯业、电力业的发展，以及人们的日常生活和生产过程中，离不开电器、用电设备和电力设施，每年因为电击伤人甚至致人死亡和损毁电气设备所带来的经济损失数额巨大，因此电气安全问题成为关系到人身安全和设备安全的头等大事，雷电对其产生的危害越来越显著，探讨接地与电气安全问题意义重大。

第一章概述当人类社会进入电子信息时代后，由于航天技术的发展，半导体集成技术和微电子技术普遍运用，以及大气环境污染，导致雷电的电磁干扰、闪电的脉冲危害越来越严重，因此雷灾出现的特点与以往有很大的不同。

首先受灾面大大扩大，从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等，其次从二维空间入侵变为三维空间入侵。

从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落，无空不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP），再次雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。

1.1雷电的形成及危害雷电是雷暴天气的产物，而雷暴则是在垂直方向上剧烈发展的积雨云所形成的一种天气现象。

雷雨云中电荷分布并非均匀的，而是形成堆积中心。

因而不论是在云中或是在云对地之间，电磁强度不是到处一样。

当云中电荷密集处的电场达到25～30KV/m时，就会有云向地开始先导放电。

当先导通道的顶端接近地面时，可诱发迎面先导（通常起自地面的突出部分），当先导与迎面先导会合时即形成了从云到地面的强烈电离通道，这是出现极大的电流，这就是雷电的主放电阶段，雷鸣和电闪都伴随出现。

主放电存在的时间极短，约50～100微秒，主放电的过程是逆着先导通道发展，速度约为光速的1/20～1/2，主放电的电流可达几十万安，是全部雷电流中最主要部分。

主放电到达云端时就借宿了，然后云中的残余电荷经过主放电通道流下来，由于云中电阻较大，余光阶段对应的电流不大，约为几百安，持续时间较长，约为0.03～0.15秒。

由于云中可能同时存在几个电荷中心，所以低一个电荷中心的上述放电完成之后，可能引起第二个、第三个中心向第一通道放电，因此雷电往往是多重性的，每次放电相隔约为600～800微秒，放电次数平均为2～3次。

随大气电场的进一步加强，进入起始击穿的后期，电子与空气的分子发生碰撞，形成天空中带电的雷雨云的云粒或水成物）向地面延伸，在雷雨云下形成从云层向下的流光，表现为一条暗淡的光柱，即先导注流。

注流先导不断地向地面发展过程是一电离过程，在电离过程中生成成对的正、负离子，其正离子被云中向下输送的负电荷不断中和, 从而形成多枝状的充满负电荷（对负地闪）的通道，其中有一枝是充满负电荷（对负地闪）的主通道，称为电离通道或闪电通道，简称为通道。

其特征是在雷击放电通道中，雷雨云与大地之间凝聚着大量的电荷，通过在放电先导所开辟的狭小电离通道（雷击放电通道）中发生猛烈的电荷中和，释放出大量的能量，以至在雷击放电通道中产生万度的高温并发出强烈的闪光和震耳欲聋的雷鸣，在雷击中，雷击点有的巨大雷电流流过。

雷雨云是否发生闪电，取决于雷雨云的电荷量和对地高度或者云地间的电场强度，对于云与云之间的放电，其破坏作用主要体现在对飞行物和无线通讯的影响，对地面的建筑物和人畜的安全基本没有影响。

而云对地放电（包括对地面建筑物）对人类的影响是巨大的其破坏作用主要是雷电流引起的。

直击雷破坏作用（热效应、机械效应、电效应），雷电电磁脉冲的破坏作用（雷电反击、雷电波侵入、电磁感应、雷击电磁脉冲等）。

雷电以其高电压，大电流对财物、人员造成巨大伤害，其实质是雷击产生瞬态高压浪涌。

浪涌通过电网或感应进入电源线，对设备产生破坏。

一个强烈的雷击可能会对用户的设备立即造成灾害性后果，除直接的设备破坏、人身伤亡损失外，有些会产生间接的损失，如果银行服务停顿，交通指挥混乱。

高压、大电流有时也会因人为的操作而产生，如高压变压器的切换、补偿调整电容系统的调节等，有时候，终端负载过流短路也会对用电系统造成冲击。

中强度的雷击可能造成用户设备中的一些零部件被损害或致其性能提前老化，如电子设备的线路板及元件烧毁。

轻度过频的雷击亦有可能对用户造成损失，如传输或存储的讯号或数据错乱，丢失服务器，电脑死机等。

1.2电流对人体的作用当电流流过人体时，人身所察觉到的最小电流值被称为感觉阈值。

对于15～100Hz交流电流为0.5mA。

人握电极能摆脱的电流最大值被称为摆脱电流，对于15-100Hz交流电流为10mA。

心室纤维性颤动是电击致死的主要原因。

一个心动周期由产生兴奋期、兴奋扩展期和兴奋复原期所组成。

在兴奋复原期内有一个相对较小的部份称为易损期，在易损期内，心肌纤维处于兴奋的不均匀状态，如果受到足够幅度电流的刺激，心室纤维发生颤动和血压降低，如电流足够大将导致死亡。

在工业企业和民用建筑中，有不少电气设备的使用频率超过100Hz，例如有些电动工具和电焊机，可用到450Hz；电疗设备大多数使用4000—5000Hz；开关方式供电的设备则为20kHz-1MHz；微波及无线电设备还有使用更高的频率的。

对于这些100Hz以上交流电流，人体皮肤的阻抗，在数十伏数量级的接触电压下，大致与频率成反比，例如500Hz 时皮肤阻抗，仅约为50Hz时皮肤阻抗的1／10，在很多情况下，皮肤的阻抗可以忽略不计。

但因为是高频电流，对人体的感觉和对心脏的影响都比100Hz以下交流电小。

频率在 10kHz及100Hz之间时，阈值大致由10mA 上升到100mA，频率在100kHz以上及电流强度在数百毫安数量级时，较低频率时有针刺的感觉，频率再高则有温暖的感觉。

频率在100khz以上及电流在安培数量级时，可能出现烧伤，烧伤的严重程度随电流流通的持续时间而定。

电流对人体的效应，例如刺激神经和肌肉，引起心房或心室纤维性颤等，与电流大小的变化有关，特别是在接通或断开电流的时候。

电流幅度不变的直流电流要产生同样的效应，要比交流电流大得多。

握持直流电器，事故时较易摆脱；当电击持续时间长于心动周期时，心室纤维性颤动阈值比交流的阈值高得多。

直流电流感觉阈值取决于接触面积、接触状态(干湿度、压力、温度)、电流流过的持续时间和各自的生理特征等，与交流电不同的是：当电流以感觉阈值强度流过人体时，只是在接通和断开电流时有感觉，其他时间没有感觉。

在与测定交流电流感觉阈值相等条件下，直流电流的感觉阈值约为2mA。