第十一章 接觸電擊防護

第十一章接觸電擊防護低壓電工作業(yè)（2016版·取證）第一節(jié)直接接觸電擊防護第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)目錄第十一章接觸電擊防護第五節(jié)第五章照明電路安全用電的基本方針應是“安全第一，預防為主,綜合治理”?！?、特低電壓特低電壓是為了保障人身及設備安全而提出的。特低電壓的安全防護應包括電壓值、提供這個電壓的電源和采用這個電壓的系統(tǒng)三個方面。具備上述三方面的要求，采用了規(guī)定的特低電壓限值的電氣系統(tǒng)稱之為特低電壓防護系統(tǒng)。第一節(jié)直接接觸電擊防護1.特低電壓的分類按IEC的標準，將小于規(guī)定限值的電壓統(tǒng)稱為特低電壓，簡稱為ELV。（1）特低電壓可分為如下類別：SELV（Safety

Extra

Low

Voltage）—安全特低電壓

PELV（Protective

Extra

Low

Voltage）—保護特低電壓

FELV（Functional

Extra

Low

Voltage）—功能特低電壓特低電壓各類別的用途如下：①SELV只作為不接地系統(tǒng)的電擊防護，用于具有嚴重電擊危險性的場所，如游泳池、娛樂場等，作為主要或唯一的電擊防護措施。②PELV可作為保護接地系統(tǒng)的電壓防護，用于一般危險場所，通常是在配置了其他電擊防護措施的前提下，為了更安全而采用的防護。③FELV是指因使用功能（而非電擊防護）的原因而采用的特低電壓，使用FELV的設備很多，如電源外置的筆記本計算機、電焊槍等。2.特低電壓限值特低電壓限值是指在任何條件下，任意兩導體之間或任一導體與地之間允許出現(xiàn)的最大電壓值。任何條件包括正常運行、故障和空載等所有可能的情況。國家標準GB/T3805—2008《特低電壓（ELV)限值》對于安全防護的電壓上限值作出如下規(guī)定：正常環(huán)境條件下，正常工作時工頻電壓有效值的限值為33V，直流（無紋波）電壓的限值為70V;單故障時工頻電壓有效值的限值為55V，直流（無紋波）電壓的限值為140V。除此之外，該標準還對其他環(huán)境狀況下的特低電壓做了規(guī)定，見表11-1。3.特低電壓的選用在正常環(huán)境中作間接電擊防護時，應用限值以下的安全電壓；當采用安全特低電壓作直接電擊防護時，應選用25V及以下的安全電壓。例如：有電擊危險環(huán)境中的手持照明燈具和局部照明燈應采用24V;醫(yī)用電氣設備應采用24V及以下電壓，但插入人體的醫(yī)用電氣設備應更低；浴室、游泳池的電氣設備應采用12V;金屬容器、隧道、礦井內等工作地點狹窄，工作人員活動困難，周圍有大面積接地導體或金屬物件，有高度觸地危險的環(huán)境以及特別潮濕的場所均應采用12V的安仝特低電壓。4.安全電源的選用所謂安全電源，首先要滿足的條件是正常工作時電壓值在安全特低電壓范圍內，同時還要滿足在發(fā)生各種可能的故障時不會引人更高的電壓。滿足上述條件的電源有以下幾種：采用安全隔離變壓器的電源或具有多個安全隔離繞組的電動發(fā)電機組。電化學電源(如蓄電池等)或與較高電壓回路無關的其他獨立電源(如柴油發(fā)電機組)。即使在故障時仍能確保輸出端子上的電壓不超過SELV限值的電子裝置電源(如UPS)。二、屏護和間距1.屏護所謂屏護，就是使用圍墻、柵欄、遮欄、護罩、箱盒等將帶電體與外界隔離。1)屏護的作用（1）防止工作人員意外觸及或過分接近帶電體，如圍墻、柵欄、遮欄、護罩、箱盒等。（2）作為檢修部位與帶電體的距離小于安全距離時的隔離措施，如絕緣隔板。（3）保護電氣設備不受機械損傷，如低壓電器的護罩、箱盒和擋板等。2）屏護的設置場所（1）對于高壓電氣設備，無論是否有絕緣，均應采取屏護或其他防止接近的措施。（2）開關電器的可動部分一般不能包以絕緣，因而需要加以屏護。其中防護式開關電器本身帶有屏護裝置，如膠蓋閘刀開關的膠蓋、鐵殼開關的鐵殼、磁力啟動器的鐵盒等。而開啟式石板閘刀開關則要另加屏護裝置。對于用電設備的電氣部分，按設備的具體情況常備有電氣箱、控制柜，或裝于設備的壁龕內作為屏護裝置。（3）變配電設備應有完善的屏護裝置。安裝在室外地上的變壓器，以及安裝在車間或公共場所的變配電裝置，均需裝設遮欄以做屏護。3）常用屏護的規(guī)格及安全要求屏護裝置有永久性的，如配電裝置的遮欄和開關的罩蓋等；臨時性的，如搶險維修中臨時裝設的柵欄等；固定的，如母線的護網(wǎng)；移動性的，如跟隨天車移動的天車滑線屏護裝置。由于屏護裝置不直接與帶電體接觸，因此對制作屏護裝置所用材料的導電性能沒有嚴格的規(guī)定。但各種屏護裝置都應根據(jù)環(huán)境條件符合防火、防風要求并有足夠的機械強度和穩(wěn)定性。此外，還應滿足以下要求。(1)用金屬材料制成的屏護裝置，為了防止屏護裝置意外帶電造成觸電事故，必須將屏護裝置接地或接零。(2)屏護裝置一般不宜隨便打開、拆卸或挪移，有時其上還應裝有連鎖裝置（只有斷開電源才能打開）。(3)屏護裝置還應與以下安全措施配合使用：①屏護裝置應有足夠的尺寸，并應與帶電體之間保持必要的安全距離。②網(wǎng)狀屏護裝置的網(wǎng)孔應不大于40mm×40mm。③遮欄高度應不低于1.7m，底部離地應不超過0.1m;對于低壓設備，網(wǎng)眼遮欄與裸導體之間的距離不宜小于0.15m,10kV設備不宜小于0.35m，25?35kV設備不宜低于0.6m。戶內柵欄高度應不低于12m，戶外不低于15m;對于低壓設備，柵欄與裸導體之間的距離不宜小于0.8m，欄條間距應不超過0.2m。戶外變電裝置的圍墻高度一般應不低于2.5m。(4)被屏護的帶電部分應有明顯的標志，標明規(guī)定的符號或涂上規(guī)定的顏色和遮欄、.柵欄等屏護標志。裝置上應根據(jù)被屏護對象掛上“當心觸電！”等警告牌。2.電氣安全距離1)安全距離的含義裸帶電體之間、帶電體與地面及其他設施之間是靠空氣絕緣的，帶電體的工作電壓越高，要求其間的空氣距離越大。當此距離不足時，將于其間發(fā)生電弧放電現(xiàn)象。帶電體之間的放電將引起弧光短路；帶電體與地之間的放電將引起弧光接地；當人體過分接近帶電體時，放電將引起電擊或電傷事故。為防止人體觸及或過分接近帶電體，或防止車輛和其他物體碰撞帶電體以及避免發(fā)生各種短路、火災和爆炸事故，在人體與帶電體之間、帶電體與地面之間、帶電體相互之間及與其他物體和設施之間，都必須保持的最小距離，稱之為電氣安全距離，簡稱間距。2)架空線路的安全距離架空線路所用的導線可以是裸線，也可以是絕緣線，但即使是絕緣線，露天架設導線的絕緣也極易損壞。因此，架空線路的導線與地面，與各種工程設施、建筑物、樹木，以及與其他線路之間，還有同桿架設的多回線路橫擔之間，均應保持一定的安全距離，其具體要求如下（表中數(shù)據(jù)應考慮風偏、氣溫、覆冰等自然因素，以導線最大尺度為準）。

(1)架空線路的導線與地面的距離，應不小于表11-2所列數(shù)值。(2)架空線路的導線與建筑物之間的距離，應不小于表11-3所列數(shù)值。(3)架空線路導線與街道或廠區(qū)樹木的距離不應低于表11-4所列數(shù)值。

(4)架空線路導線間的最小間距，可參考表11-5所列數(shù)值，并考慮登桿的需要，靠電桿的兩根導線間的距離不應小于0.5m。(5)同桿線路的最小距離。幾種線路同桿架設時，必須保證電力線路在通訊線路上方，而高壓線路在低壓線路上方。線路間距應滿足表11-6的要求。

3)配電裝置的安全通道配電裝置室內各種通道的最小安全距離，應不小于表11-7所列數(shù)值。表11-7配電裝置室內各種通道的最小安全距離高壓配電裝置與低壓配電裝置應分室裝設。如在同一室內單列布置時，高壓開關柜與低壓配電屏之間的距離應不小于2m。配電裝置的長度超過6m時，屏后應有兩個通向本室或其他房間的出口，其距離不宜大于15m。4）常用開關的安裝高度常用開關設備安裝高度為1.3～1.5m。為了便于操作，開關手柄與建筑物之間應保持150mm的距離。開關手柄離地面高度可取1.4m。拉線開關離地面高度可取2～3m。明裝插座離地面高度1.3?1.5m;暗裝的可取0.15-0.3m。5）檢修安全距離為防止人體接近帶電體，必須保證足夠的檢修間距。低壓操作中，人體或其所攜帶的工具與帶電體之間的距離應不小于0.1m;在髙壓操作中，無遮攔作業(yè)人體或其所攜帶工具與帶電體之間的距離應不小于0.7m。三、絕緣防護1.絕緣的作用所謂絕緣防護，是指用絕緣材料把帶電體封閉或隔離起來，借以隔離帶電體或不同電位的導體，使電氣設備及線路能正常工作，防止人身觸電。良好的絕緣是保證設備和線路正常運行的必要條件，也是防止觸電事故的重要措施。顯然，絕緣防護的前提是電氣設備的絕緣必須與其工作的電壓等級、環(huán)境條件和使用條件相符。2.常用絕緣材料電工技術上將電阻率等于和大于108a/m的材料稱絕緣材料（又稱電介質）。它在直流電壓的作用下，只有極小的電流通過。絕緣材料按形態(tài)可分為氣體、液體和固體三大類，按化學性質可分為無機、有機和混合絕緣材料。常用的氣體絕緣材料有空氣、氮、氫、二氧化碳和六氟化硫等；常用的液體絕緣材料有礦物油（如變壓器油、開關油、電容器油和電纜油等）、硅油和蓖麻油等；常用的固體絕緣材料有絕緣纖維制品（如紙、紙板）、絕緣浸漬纖維制品（如漆布、漆管和扎帶等）、絕緣漆、膠和熔敷粉末、絕緣云母制品、電工用薄膜、復合制品和黏帶，以及電工用塑料和橡膠等。電氣設備的絕緣應能長時間耐受電氣、機械、化學、熱力以及生物等有害因素的作用而不失效。電工產品的質量和使用壽命，在很大程度上取決于絕緣材料的電、熱、機械和理化性質。絕緣材料在外電場的作用下會發(fā)生極化、損耗和擊穿等過程，在長期使用的條件下絕緣材料還會老化。3.絕緣破壞1）絕緣擊穿擊穿是電氣絕緣遭受破壞的一種基本形式，絕緣物在強電場等因素作用下完全失去絕緣性能的現(xiàn)象稱為絕緣的擊穿。電介質發(fā)生擊穿時的電壓稱為擊穿電壓，擊穿時的電場強度簡稱擊穿強度。2）絕緣老化電氣設備的絕緣材料在運行過程中，受到熱、電、光、氧、機械力、微生物等因素的長期作用，會發(fā)生一系列化學物理變化，從而導致其電氣性能和機械性能的逐漸劣化，這一現(xiàn)象稱為絕緣老化。每一種絕緣材料都有一個極限的耐熱溫度，當設備運行超過這一極限溫度，絕緣材料的老化就加劇，即電氣設備的使用壽命就縮短。絕緣材料按耐熱程度的不同，可分為Y、A、E、B、F、H和C級，其分類見表11-8。在高壓電氣設備中，絕緣老化主要是電老化。它是由絕緣材料的局部放電所引起的。3)絕緣損壞損壞是指絕緣材料受到外界腐蝕性液體、氣體、蒸汽、潮氣、粉塵的污染和侵蝕，以及受到外界熱源或機械因素的作用，在較短或很短的時間內失去電氣性能或機械性能的現(xiàn)象。4.絕緣性能指標和測定絕緣性能用絕緣電阻、擊穿強度、泄漏電流、介質損耗、吸收比等指標來衡量。1）絕緣電阻絕緣材料的絕緣電阻，是加于絕緣的直流電壓與流經(jīng)絕緣的電流（泄漏電流）之比。絕緣電阻是最基本的絕緣性能指標。足夠的絕緣電阻能把泄漏電流限制在很小的范圍內，有效地防止漏電造成的觸電事故。絕緣電阻通常用兆歐表（搖表）測定，搖表測量實際上是給被測物加上直流電壓，測量通過其上的泄漏電流，表面上的刻度是經(jīng)過換算得到的絕緣電阻值。下面列出幾種主要線路和設備應達到的絕緣電阻值：（1）新裝和大修后的低壓線路和設備，要求絕緣電阻不低于0.5MO（2）運行中的線路和設備，絕緣電阻可降低為每伏工作電壓1000MO（3）I類攜帶式電氣設備的絕緣電阻不應低于2MO。（4）控制線路的絕緣電阻不應低于1MO，但在潮濕環(huán)境中可降低為0.5MO。（5）高壓線路和設備的絕緣電阻一般應不低于1000MO。（6）架空線路每個懸式絕緣子的絕緣電阻應不低于300MO。（7）電力變壓器投入運行前，絕緣電阻應不低于出廠時的70%，絕緣電阻可適當降低。2）吸收比吸收比是從開始測量起第60s的絕緣電阻與第15s的絕緣電阻的比值，用兆歐表進行測定。吸收比是為了判斷絕緣的受潮情況。直流電壓作用在電介質上，有三部分電流通過，即介質的泄漏電流、吸收電流和瞬時充電電流。吸收電流和充電電流在一定時間后都趨近于零，而泄漏電流與時間無關。如介質材料干燥，其泄漏電流很小，在電壓開始作用的15s內，充電電流和吸收電流較大，此時電壓與電流的比值較低，經(jīng)較長時間（60s)后，充電電流和吸收電流衰減趨向于零，總電流穩(wěn)定在較小的泄漏電流值上，數(shù)值較大，吸收比(R60/R15)就較大。如介質材料受潮，泄漏電流較大，相對而言介質充電電流和吸收電流較小，15s時測出的R15與60S時測出的相差很小，吸收比就小，所以可以用吸收比來反映絕緣的受潮程度。一般沒有受潮的絕緣，吸收比應大于1.3，受潮或有局部缺陷的絕緣，吸收比接近于1。電氣設備裸露的導電部分接導電導體（保護接地、保護接零等）、加強絕緣、采用特低電壓、實行電氣隔離、裝置剩余電流動作、保護設備等都是防止間接接觸電擊的安全措施。而其中的保護接地、保護接零是工程中用以防止間接接觸電擊最基本的安全措施。第二節(jié)間接接觸電擊防護直接一、保護接地與保護接零二、IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)的特點IT系統(tǒng)就是保護接地系統(tǒng)。第一個大寫字母“I”表示配電網(wǎng)不接地或經(jīng)高阻抗接地，第二個大寫字母“T”表示電氣設備金屬外殼接地。顯然，IT系統(tǒng)是配電網(wǎng)不接地或經(jīng)高阻抗接地，電氣設備金屬外殼接地的系統(tǒng)。

1、IT系統(tǒng)的保護原理（a）無保護接地（b）有保護接地―――IT系1)不接地配電網(wǎng)電擊的危險性如圖ll-l(a)所示，在不接地配電網(wǎng)中，如電氣設備金屬外殼未采取任何安全措施，則當外殼故障帶電時，通過人體的電流經(jīng)線路對地絕緣阻抗構成回路。絕緣阻抗是絕緣電阻和分布電容的并聯(lián)組合。當各相對地絕緣阻抗相等，運用電工學的方法可求得漏電設備對地電壓（人體承受的電壓）和流過人體的電流分別為：

式中UE,IP漏電設備對地電壓和流過人體的電流;U—電網(wǎng)相電壓；Rp—人體電阻；Z—電網(wǎng)每相對地絕緣復數(shù)阻抗。

如電網(wǎng)對地絕緣良好，可將對地絕緣電阻看做無限大，則以上兩式可簡化為：2)對地電壓限制上述分析表明，即使在低壓不接地配電網(wǎng)中，也必須采取防止間接接觸電擊的措施。這種情況下最常用的安全措施是保護接地，即將設備金屬外殼經(jīng)接地線、接地體與大地緊密連接起來。圖ll-l(b)表示設備上裝有保護接地，構成IT系統(tǒng)。在這種情況下，當外殼故障帶電時，保護接地電阻與人體電阻處在并聯(lián)狀態(tài)。由于RA比RP小得多，并聯(lián)后的阻值與RA近似相等。應用同樣方法可求得設備金屬外殼對地電壓（即人體可能承受的電壓）和流過人體的電流為：如對地絕緣電阻可看做無限大，則以上兩式可簡化為：

雖然故障電流必須經(jīng)過很高的絕緣阻抗才能構成回路，但在線路較長、絕緣水平較低的情況下，即使是低壓電網(wǎng)，電擊的危險性仍然很大。

注意設備金屬外殼未采取任何安全措施時

漏電設備對地電壓約為135.4V

流過人體電流約為

67.7mA

設備金屬外殼采取保護接地且接地良好時

漏電設備對地電壓約為

0.44V

流過人體的電流約為

0.22mA

設備金屬外殼采取保護接地且接地良好時

漏電設備對地電壓約為

0.44V

流過人體的電流約為

0.22mA

2.保護接地應用范圍保護接地適用于各種不接地配電網(wǎng)，包括低壓不接地配電網(wǎng)（如井下配電網(wǎng)）和高壓不接地配電網(wǎng)，還包括不接地直流配電網(wǎng)。在這些電網(wǎng)中，凡由于絕緣損壞或其他原因而可能帶危險電壓的正常不帶電金屬部分，除另有規(guī)定外，均應接地。應當接地具體部位是：（1）電動機、變壓器、開關設備、照明器具、移動式電氣設備的金屬外殼或金屬構架。（2）I類和II類電動工具或民用電器的金屬外殼。（3）配電裝置的金屬構架、控制臺的金屬框架及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門。（4）配線的金屬管。（5）電氣設備的傳動裝置。（6）電纜金屬接頭盒、金屬外皮和金屬支架。（7）架空線路的金屬桿塔。（8）電壓互感器和電流互感器的二次線圈。直接安裝在已接地金屬底座、框架、支架等設施上的電氣設備的金屬外殼一般不必另行接地；有木質、瀝青等高阻導電地面，無裸露接地導體，而且干燥的房間，額定電壓交流380V和直流440V及以下的電氣設備的金屬外殼一般也不必接地；安裝在木結構或木桿塔上的電氣設備的金屬外殼一般也不必接地。3.接地電阻允許值因為故障對地電壓等于故障接地電流與接地電阻的乘積，所以，各種保護接地電阻不得超過規(guī)定的限值。對于低壓配電網(wǎng)，由于分布電容很小，單相故障接地電流也很小，限制電氣設備的保護接地電阻不超過4Ω即能將其故障時對地電壓限制在安全范圍以內；如配電容量在100kw以下，由于配電網(wǎng)分布范圍很小，單相故障接地電流更小，限制電氣設備的保護接地電阻不超過10Ω即可滿足安全要求。在高壓配電網(wǎng)中，由于接地故障電流比低壓配電網(wǎng)的大得多，將故障電壓限制在安全范圍以內是難以實現(xiàn)的。因此，對高壓電氣設備規(guī)定了較高的保護接地電阻允許值，并限制故障持續(xù)時間。各種保護接地電阻允許值見表11-10。在高土壤電阻率地區(qū)，接地電阻允許適當提高，但必須符合專業(yè)標準。設備名稱接地電阻/Ω備注低壓電氣設備4（重復接地10）電源容量≥100kV?A10電源容量<100kV?A高壓電氣設備小接地短路電流系統(tǒng)120/IE

與低壓共用接地裝置250/IE高壓單獨接地大接地短路電流系統(tǒng)2000/IEIE≤4000A0.5IE>4000A降低接地電阻的方法引出接地線與埋在水井內、湖邊或樹下等低土壤電阻率處的接地體相連。避開地表高電阻層，將接地體埋在更深的地下。用大量低電阻率的土壤替換高電阻率的沙礫或土石。用氯化鈣、氯化鈉、氧化鋅渣、木炭、粘土等化學減阻劑填入接地體周圍。采用網(wǎng)絡狀接地體等化故障時地面各點之間的電位，以減小電擊的危險性。外引接地法深埋法換土法化學處理法網(wǎng)絡接地法引出接地線與埋在水井內、湖邊或樹下等低土壤電阻率處的接地體相連。不接地配電網(wǎng)中，即使每臺設備的保護接地都合格，但其接地裝置又是各自獨立的，若發(fā)生不同相漏電則兩臺設備之間為線電壓（380V）、兩臺設備對地電壓為190V，這兩種狀態(tài)都是很危險的，所以將它們作等電位聯(lián)結后，此時由于是兩相短路，保護裝置會馬上動作，保證了安全。三、TT系統(tǒng)圖12-3所示的配電網(wǎng)俗稱三相四線配電網(wǎng)。這種配電網(wǎng)引出三條相線（L1、L2、L3線）和一條中性線（N線，工作零線）。在這種低壓中性點直接接地的配電網(wǎng)中，如電氣設備金屬外殼未采取任何安全措施，則當外殼故障帶電吋，故障電流將沿低阻值的低壓工作接地（配電系統(tǒng)接地）構成回路。由于工作接地的接地電阻很小，設備外殼將帶有接近相電壓的故障對地電壓，電擊的危險性很大。因此，必須采取間接接觸電擊防護措施。1.TT系統(tǒng)限壓原理TT系統(tǒng)是配電網(wǎng)中性點直接接地，用電設備外殼也采取接地措施的系統(tǒng)。前后兩個字母“T”分別表示配電網(wǎng)中性點和電氣設備金屬外殼接地。典型TT系統(tǒng)見圖11-3。在這種系統(tǒng)中，當某一相線直接連接設備金屬外殼時，其對地電壓為：式中，RN為工作接地的接地電阻。該電壓低于相電壓，但由于RN與RA同在一個數(shù)量級，而幾乎不可能被限制在安全范圍內。對于一般的過電流保護，實現(xiàn)速斷是不可能的。因此，一般情況下不能采用TT系統(tǒng)。如確有困難，不得不采用TT系統(tǒng)，則必須將故障持續(xù)時間限制在允許范圍內。設備金屬外殼未采取任何安全措施時

漏電設備對地電壓約為220V

流過人體電流約為109.8mA

設備金屬外殼采取保護接地且接地良好時

漏電設備對地電壓約為

110V

流過人體的電流約為55mA

所以在TT系統(tǒng)中，雖然作保護接地可以使觸電的危險性降低，但還是不安全；可以采取裝設剩余電流保護裝置或其他裝置限制故障持續(xù)時間，故障最大持續(xù)時間不得超過5s。3.TT系統(tǒng)應用范圍TT系統(tǒng)主要用于低壓共用用戶，即用于未裝備配電變壓器，從外面引進低壓電源的小型用戶。例12-1:某相電壓220V的三相四線系統(tǒng)中，工作接地電阻RN=2.8o，系統(tǒng)中用電設備采取接地保護方式，接地電阻為RA=3.6o，如有用電設備漏電，試問故障排除前漏電設備和中性線各帶有多高的對地電壓（導線阻抗可忽略不計）？解：接地的設備漏電時，故障電流經(jīng)接地電阻RA和RN構成回路，故障電流為：

漏電設備和中性線對地電壓分別為：UE=IRA=34.375×3.6=123.75(V)UN=IRN=34.375×2.8=96.25(V)四、TN系統(tǒng)目前，我國地面上低壓配電網(wǎng)絕大多數(shù)都采用中性點直接接地的三相四線配電網(wǎng)。在這種配電網(wǎng)中，TN系統(tǒng)是應用最多的配電及防護方式。1.TN系統(tǒng)安全原理和基本安全條件1)TN系統(tǒng)安全原理設備斷開電源前，其上對地電壓決定于相一零線回路(L—PE線回路)的特征，其大小為:

式中ZPE——回路中包括PE線和PEN線的全部保護線阻抗；ZL——相線阻抗；ZE——相線上電氣元件的阻抗；ZT——變壓器計算阻抗。如上述阻抗值難以確定，預期解除電壓殼按下式近似計算：

式中m——保護零線電阻與相線電阻之比，即設備斷開電源前，其上對地電壓決定于相一零線回路(L—PE線回路)的特征，其大小為:

K——計算系數(shù)，有總等電位連接時取K=0.6?1。應當指出，這樣依靠回路阻抗分壓，將漏電設備故障對地電壓限制在安全范圍以內一般是不可能的。例如，當U=220V、m=1時，UE=66～11OV;當U=220V、m=2時，UE=88～147V。這些電壓都遠遠超過安全電壓。設備金屬外殼未采取任何安全措施時

漏電設備對地電壓約為220V

流過人體電流約為

109.8mA

設備金屬外殼采取保護接零時

漏電設備對地電壓約為

66～147V

流過人體的電流約為

33～73.5mA

TN系統(tǒng)設備外殼作保護接零時，當發(fā)生接地故障時，形成單相短路，短路電流使短路保護裝置迅速動作，開關斷開；該系統(tǒng)雖然作了保護接零，但是故障對地電壓還是不安全的，所以對該系統(tǒng)發(fā)生故障時，迅速切斷電源是保護接零第一位的安全作用；降低漏電設備對地電壓是其第二位安全作用。例12-2:某相電壓220V的TN系統(tǒng)保護零線電阻與相線電阻之比為1.5:1.試計算有主等電位連接時在漏電狀態(tài)下預期的接觸電壓。解：預期的接觸電壓為：

2)TN系統(tǒng)的基本安全條件國際電工委員會以額定電壓為依據(jù)作了以下簡明規(guī)定：（1）對于I類手持電動工具、移動式電氣設備和63A以下的插座，故障持續(xù)時間不得超過表11-12所列數(shù)值。（2）對于配電干線和接向固定設備的配電線路（該配電線路的配電盤不接用I類手持電動工具、移動式電氣設備或63A以下的插座，或配電盤與保護零干線有電氣連接），故障持續(xù)時間不得超過5s。2.TN系統(tǒng)種類及應用保護接零適用于電壓0.23/0.4kV低壓中性點直接接地的三相四線配電系統(tǒng)。應接保護導體部位與保護接地相同。如圖11-5所示，TN系統(tǒng)有三種類型，即TN—S系統(tǒng)、TN—C—S系統(tǒng)和TN—C系統(tǒng)。其中，TN—S系統(tǒng)是有專用保護零線（PE線），即保護零線與工作零線（N線）完全分開的系統(tǒng)。爆炸危險性較大或安全要求較高的場所應采用TN—S系統(tǒng)，有獨立附設變電站的車間宜采用TN—S系統(tǒng)。TN—C—S系統(tǒng)是干線部分保護零線與工作零線前部共用（構成PENS)、后部分開的系統(tǒng)。廠區(qū)設有變電站，低壓進線的車間以及民用樓房可采用TN—C—S系統(tǒng)。TN—C系統(tǒng)是干線部分保護零線與工作零線完全共用的系統(tǒng)，用于無爆炸危險和安全條件較好的場所。施工現(xiàn)場專用臨吋用電，中性點直接接地的供電系統(tǒng)，必須采用TN—S保護接零系統(tǒng)。PE線應單獨敷設，不作他用，如果使用電纜，必須選用五芯電纜。重復接地只能與PE線連接。

同一臺變壓器供電的配電網(wǎng)中，不允許一部分設備采用保護接地而另一部分設備采用保護接零；若如此接法，則當接地設備外殼故障帶電時，該設備和零線（包括所有接零設備）將帶有約110V左右的危險對地電壓，此時接地電流不太大，過流保護裝置不會實現(xiàn)速斷，危險狀態(tài)長時間存在。如確有困難，不得不采用這種混合系統(tǒng)，則屬于TT保護方式的設備必須裝設符合表11-11和圖11-4要求的自動保護裝置或采取其他有效的防電擊措施。例11-3:某線電壓380V的TN系統(tǒng)中，1號設備采用接地保護，除1號設備外其他設備均采用接零保護。已知配電變壓器工作接地電阻RN=2.5、1號設備接地電阻RA=3、零線上沒有重復接地。試計算1號設備漏電且故障尚未排除時1號設備和其他設備各帶有多高的對地電壓。解：1號設備漏電時，故障電流經(jīng)接地電阻構成回路.故障電流為：

1號設備和其他接零設備對地電壓分別為：

3.過電流保護裝置的特性(1)熔斷器保護特性在小接地短路電流系統(tǒng)(接地短路電流不超過500A)中采用熔斷器作短路保護時，要求:ISS≥4IFU式中，Iss為單相短路電流；IFU為熔體額定電流。當符合上述條件時，市場上國產低壓熔斷器的熔斷時間多在5?10s之間。為滿足發(fā)生故障后5s以內切斷電源的要求，對于一般電氣設備和手持電動工具（移動式電氣設備與手持電動工具要求相同），建議按表11-13選取ISS與IFU的比值。2)斷路器保護特性在小接地短路電流系統(tǒng)中采用低壓斷路器作短路保護時，要求:ISS≥1.5IQF式中，U為低壓斷路器瞬時動作或短延時動作過電流脫扣器的整定電流。由于繼電保護裝置動作很快，故障持續(xù)時間一般不超過0.1～0.4s。3)單相短路電流單相短路電流是保護接零設計和安全評價的基本要素，如有充分的資料，穩(wěn)態(tài)單相短路電流可按下式計算：

式中，U為相電壓；ZL為相線阻抗；ZpE為保護零線阻抗；ZE為回路中電氣元件阻抗；盡為變壓器計算阻抗。4.重復接地TN系統(tǒng)中，PE線或PEN線上除工作接地外其他點的再次接地稱為重復接地。1)重復接地的作用減輕PE線或PEN線意外斷線或接觸不良時接零設備上電擊的危險性。當PE線或PEN線斷開時，如像圖ll-7(a)所示的那樣，斷線后方某接零設備漏電但斷線后方無重復接地，則斷線后方的零線及其上所有接零設備都帶有將近相電壓的對地電壓，電擊危險性極大。如像圖ll-7(b)那樣，斷線后方某接零設備漏電但斷線后方有重復接地，則斷線后方的零線及接零設備和斷線前方的零線及接零設備分別帶有如下的對地電壓：這兩個電壓雖然都可能是危險電壓，但畢竟都遠低于相電壓，總的危險程度得以降低。

這兩個電壓雖然都可能是危險電壓，但畢竟都遠低于相電壓，總的危險程度得以降低。

討論保護線斷開、沒有設備漏電，但斷線后方有不平衡負荷的情況。為簡明起見，設第1、2兩相未帶負荷，僅第3相帶有負荷。在沒有重復接地的情況下，如圖ll-8(a)所示，斷開處的后方零線及其上所有接零設備對地電壓為：式中，RN、RP和RL分別為工作接地電阻、人體電阻和負載電阻；u為相電壓。如已知U=220V、RN=4Ω,Rp=l500Ω、RL=484n(相應的額定功率為400W),可按上式求得UE=166V。顯然，電擊危險性很大。而且不平衡負荷越大，這一故障電壓越高，電擊的危險性越大。在有重復接地的情況下，如圖ll-8(b)所示，斷開處后方的零線及其上所有接零設備對地電壓為：式中，RC為重復接地電阻。如已知RC=10Ω,其他條件不變按上式可求得故障對地電壓降低為uE=4.4V。顯然，故障電壓將大幅度降低。電擊的危險性大大減小或消除。

(2)減輕PEN線斷線時負載中性點“漂移”。TN—C系統(tǒng)的PEN線斷開后，如斷線后方有不平衡負荷，則負載中性點發(fā)生電位“漂移”，使三相電壓失去平衡，可能導致接在一相或兩相上的用電器具燒壞。這里分析一個如圖11-9所示的PEN線斷線、第1相未用電、第2相和第3相分別接有P2=4kW和P3=1kW(設功率因數(shù)相同）的負荷的例子。這時，第2、3兩相負載串聯(lián)在線電壓上，如線電壓為380V，則第2、3兩相負載上的電壓分別為：（3）進一步降低故障持續(xù)時間內意外帶電設備的對地電壓。如圖11-10所示，如有設備漏電，過電流保護裝置尚未動作，則無重復接地時漏電設備對地電壓為：

而有重復接地時，漏電設備對地電壓降低為：（4）縮短漏電故障持續(xù)時間。由于重復接地在短路電流返回的途徑上增加了一條并聯(lián)支路，可增大單相短路電流，縮短漏電故障持續(xù)時間。（5）改善架空線路的防雷性能。由于重復接地對雷電流起分流作用，可降低沖擊過電壓，改善架空線路的防雷性能2)重復接地的要求以下處所應裝設重復接地：(1)架空線路干線和分支線的終端、沿線路每lkm處、分支線長度超過200m分支處；(2)線路引入車間及大型建筑物的第1面配電裝置處（進戶處）；(3)采用金屬管配線時，金屬管與保護零線連接后做重復接地；采用塑料管配線時，另行敷設保護零線并做重復接地。當工作接地電阻不超過4Ω時，每處重復接地電阻不得超過l0Ω;當允許工作接地電阻不超過l0Ω時，允許重復接地電阻不超過30Ω，但不得少于3處。工作接地在TN—C系統(tǒng)和TN—C—S系統(tǒng)中，變壓器低壓繞組中性點的接地有時流過一定量的不平衡電流。該接地稱為工作接地或配電系統(tǒng)接地。工作接地的作用是保持系統(tǒng)電位的穩(wěn)定性，即減輕低壓系統(tǒng)由高壓竄入低壓等原因所產生過電壓的危險性。如沒用工作接地，則當10kV的高壓竄入低壓時，低壓系統(tǒng)的對地電壓上升為5800V左右。當配電網(wǎng)一相故障接地時，工作接地也有抑制電壓升高的作用。如沒有工作接地，發(fā)生一相接地故障時，中性線對地電壓可上升到接近相電壓，另兩相對地電壓可上升到接近線電壓（在特殊情況下可達到更高的數(shù)值）。如有工作接地，由于接地故障電流經(jīng)工作接地構成回路，對地電壓的“漂移”受到抑制。在線電壓0.4kV的配電網(wǎng)中，中性線對地電壓一般不超過50V，另兩相對地電壓一般不超過250V。工作接地與變壓器外殼的接地、避雷器的接地是共用的，并稱為“三位一體”接地。其接地電阻應根據(jù)三者中要求最高的確定。僅就工作接地的要求而言，工作接地應能保證當發(fā)生高壓竄人低壓時，低壓中性點對地電壓升高不得超過120V。10kV配電網(wǎng)一般為不接地系統(tǒng)，其單相接地電流一般不超過30A。工作接地的接地電阻不超過40是能夠滿足要求的。在高土壤電阻率地區(qū)，允許放寬至不超過10Ω。五、剩余電流動作保護裝置剩余電流動作保護裝置也稱剩余電流動作保護器（RCD)，它主要用于防止由于間接接觸和由于直接接觸引起的單相觸電事故。它還可以用于防止因電氣設備漏電而造成的電氣火災爆炸事故，以及監(jiān)測或切除各種一相接地故障。剩余電流動作保護裝置主要用于1000V以下的低壓系統(tǒng)。1.剩余電流動作保護的意義一是電氣設備（或線路）發(fā)生漏電或接地故障時，能在人尚未觸及時，就把電源切斷;二是當人體觸及帶電體時，能在0.1s內切斷電源，從而減輕電流對人體的傷害程度。由于其具有可靠的電擊保護和防接地故障引起著火危險的功能而獲得廣泛的應用。2.剩余電流動作保護裝置的類型和主要技術參數(shù)目前我國市場上出售RCD產品的型號、規(guī)格多種多樣，稱謂也不盡相同。如觸電保護器、觸電保安器、漏電開關、漏電斷路器、漏電保護插座、觸電保護繼電器及漏電繼電器等。它們之間的主要區(qū)別在于：凡名稱為“保安器”、“開關”、“斷路器”、“插座”者均指本身已具有脫扣裝置，能直接接通和切斷電路的產品；而名為“繼電器”者，其本身只能反映故障，需與交流接觸器、自動空氣開關等配套使用。1）RCD的類型按檢測電流分，可分為零序電流型和泄漏電流型。檢測信號為零序電流的即為零序電流型；檢測信號為泄漏電流的即為泄漏電流型。（1）按放大機構分，可分為電子式和電磁式。有電子放大機構的即為電子式，無放大機構或放大機構是機械式的即為電磁式。（2）按極數(shù)分，可分為單極、二極、三極、四極。極數(shù)決定于觸頭對數(shù)，即可通斷的線數(shù)。RCD有幾對觸頭或者說控制幾根線，即為幾極。（3）按相數(shù)分，可分為單相和三相。用于保護單相設備或單相電路的，即為單相剩余電流動作保護器；用于保護三相設備或三相電路的，即為三相剩余電流動作保護器。2）主要技術參數(shù)（1）額定剩余電流動作值。RCD的額定動作電流是能使RCD動作的最小電流。剩余動作電流分為0.006A、0.01A、(0.015A)、0.03A、(0.075A)、0.1A、(0.2A)、3A、0.5A、1A、3A、5A、10A、20A十幾個等級，其中帶括號者不推薦優(yōu)先使用。剩余動作電流小于或等于0.03A為高靈敏度，大于0.03A且小于或等于1A的為中靈敏度，大于1A屬低靈敏度。為避免誤動作，要求RCD的不動作電流不低于額定剩余動作電流的1/2。（2）RCD動作時間。RCD的動作時間指動作時最大分斷時間。直接接觸保護用的剩余電流保護裝置的最大分斷時間與電流的關系見表11-14。間接接觸保護用的剩余電流保護裝置的最大分斷時間與電流的關系見表11-15。(3)其他參數(shù)。如脫扣器額定電流（RCD正常工作所允許長期通過的最大電流值）、額定不動作電流(制造廠規(guī)定必須不動作的電流值)等。表11-16為常見的RCD的性能參數(shù)。3.剩余電流動作保護裝置的工作原理及基本結構電氣設備在正常工作的情況下，從電網(wǎng)流入的電流和流回電網(wǎng)的電流總是相等的。當有人觸電或設備漏電時，一般會出現(xiàn)漏電流和漏電壓。發(fā)生漏電事故時，流人電氣設備的電流就有一部分直接流入大地或經(jīng)過人體流入大地，這部分流人大地并且經(jīng)過大地回到變壓器中性點的電流就是漏電電流；另外，電氣設備正常工作時，殼體對地電壓是為零的，在電氣設備漏電時，殼體對地電壓就不為零了，而出現(xiàn)的對地電壓就叫漏電電壓。RCD就是通過檢測機構對漏電時出現(xiàn)的異常信號，經(jīng)過中間機構的傳遞和轉換放大等，送給執(zhí)行機構動作而斷電，從而達到保護用電安全的目的。

圖11-11為常見的RCD的原理圖，其中圖（a)為電磁式剩余電流動作保護器，圖（b)為電子式剩余電流動作保護器。它們都具有一個檢測剩余電流的零序電流互感器，將檢測到的剩余電流與一個預定的基準值相比較，從而作出是否脫扣的判斷。RCD的基本結構由三部分組成，即檢測機構、判斷機構和執(zhí)行機構。檢測機構的任務就是將剩余電流信號檢測出來，然后送給判斷機構。判斷機構的任務就是判斷檢測機構送來的信號大小，如果達到RCD動作電流或動作電壓，它就會把信號傳給執(zhí)行機構。執(zhí)行機構的任務就是按判斷機構傳來的信號迅速動作，實現(xiàn)斷電。在檢測機構和判斷機構之間，一般有放大機構，這是因為檢測機構檢測到的信號都非常微弱，有時必須經(jīng)放大機構放大后才能送給判斷機構，實現(xiàn)判斷動作。另外，為了增加漏電保護器的可靠性，有時還加有檢查機構。即人為輸入一個漏電信號，檢查漏電保護器是否動作。如果動作，說明漏電保護器工作正常；如果不動作，則應及時檢查。檢測機構一般采用電流互感器或靈敏繼電器；判斷機構一般采