间接接触防护

1、电击防护-间接接触防护（上）间接接触防护如果电气设备的外露可导电部分接地正确，用自动切断电源作防护间接接触危险的目的就可达到。间接接触防护措施为：*自动切断电源（视不同的接地系统在发生第一次或第二次故障时切断）;*根据环境条件采取特殊的防护措施。电气设备制造过程中外露可导电部分是用基本绝缘”与带电部分相隔开的。 基本绝缘如果失效，外露可导电部分将带电。电气设备正常情况的不带电部分由于绝缘失效而变成带电部分，这时人体与它的接触就被称作间接接触。多种措施被用来防范这一电气危险，其中包括：*自动切断所接电气设备的电源。*特殊的防护措施，诸如：口采用n类绝缘材料或同等水平的绝缘材料;口置于不导电场所、

2、伸臂范围之外或加装遮挡物；口等电位连接；口用隔离变压器作电气隔离。1自动切断电源的防护措施防护原理此种防护措施基于两个基本要求 ：*将电气装置内所有电气设备的外露可导电部分进行接地并构成一个等电位连接网络；*自动切断电气装置有故障部分的电源，以使在任一接触电压 Uc下都能满足人体接触电压/通电持续时间的安全要求。（1） 接触电压Uc是（由于绝缘失效）存在于外露导电部分和处于不同电位（通常是地电位）的可导电体之间的电压。为保证防护有效，Uc的值越大，切断电源的速度要求越快（见图表1）。对人体而言，允许通电时间为无限长的最高 Uc值为交流50V。切断电源时间的理论限值：U0 (V)50< U

3、o<=120120 < Uo<=230230 < Uo<=400Uo >400接地系统TN或1T0.80.40.20.1TT0.30.20.070.04图表1 :不同假定交流接触电压下的通电最大安全持续时间（S）在TT系统内可装用 RCD来实现电源的自动切断，其动作灵敏度为I n< 50/RA式中：RA为电气装置接地极的接地电阻。（注：An及A为下标）2 TT系统的自动切断电源 防护原理在IT系统内电气装置内所有外露可导电部分和装置外导电部分必须与一共用的接地极连接。供电系统的中性点通常在电气装置接地极的影响范围之外的一点接地，但这并不是必须的。其接地

4、环路阻抗主要是这两个接地极（即电源和电气装置的接地极 ）串联的阻抗，因此其接地故障电流的幅值通常甚小，不足以使过电流继电器或熔断器动作，这样剩余电流动作保护器的装用就成为必不可少的了。这种防护原理在采用同一共用接地极的情况下也是有效的，特别是在用户级变电站内电气装置安装区域的情况下，这种场所空间有限而不能采用丁N接地系统。但是被要求采用TN系统的其他场合就不能用这种原理实现防护。在TT系统内采用RCD作自动切断电源防护措施时其动作灵敏度应为：I n< 50/RA此处：RA为电气装置接地极的电阻；I查为RCD剩余电流动作额定值。（注：金及A为下 标，以下不再注明了）对于临时用电场所（施工工

5、地等）以及农业和园艺设施，上式中的电压值50V应改为25V。示例见图表2electrode eledrpde图表2:TT系统内的自动切断电源。*变电所接地极的接地电阻Rn为10 Q。*电气装置接地极的接地电阻RA为20 Qo*接地故障环路的电流Id=7.7A。*故障电压，这一电压是危险的，但由于 I n< 50/20=2.5（A）,标准的300mA RCD可在约3 0ms时间内动作（见图表3）,而不带延时。即当外露导电部分上出现超过规定值的故障电压 时，RCD将及时切除此故障。U0 1)( V)T (s)50 < Uo<=1200.3120 < Uo<=2300.

6、2230 < Uo<=4000.07Uo >4000.04（1）Uo为相对地电压标称值。图表3:不大于3OA的交流末端回路的最大切断时间。规定的最大切断时间通常RCD跳闸的时间小于大多数国家标准所要求的时间，这一特性有利于它的推广应用和有效地实现上下级选择性保护。IEC 60364-4-41 规定了 TT系统内用于间接接触防护的保护电器的最大动作时间：*对于额定电流不大于 32A的所有的末端回路，切断时间不得大于图表中所列值；*对于所有的其他回路，其最大切断时间定为1,这一时间限值能使安装在配电回路内的上下级的RCD具有选择性。RCO 是基寸 二剩余电流动作原理的所有保护电器

7、的通用术语。RCCB（剩余电流断路器）在IEC 61008标准系列中有其定义，它是RCD的一个特定的类别。IEC 61008内的G型（普通型）RCD和S型（选择型）RCD具有下页图表4所示的跳闸时间/电流特性。利用这些特性，如采用不同类型 RCD和不同额定值的组合可实现一定 程度的选择性跳闸。工业型 RCD，按IEC 60947-2标准，可提供更可靠的选择性，因为它 具有更长的延时。XI An125>5家用型瞬动型0.30.150.040.04选择型0.50.20.150.15工业型瞬动型0.30.150.040.04延时型（0.06）0.50.20.150.15延时型（其他）根据制造商

8、的说明书图表4:RCD的最大切断时间（S）TN系统的自动切断电源可采用过电流保护电器或剩余电流防护电器来实现。3 TN系统的自动切断电源 防护原理在TN系统内电气装置的所有外露可导电部分和装置外可导电部分用保护线直接和电源的 接地点相连接。实施这一直接连接的方式需视在实现TN系统的接地，原则中是采用TN-C、TN-S或TN-C-S系统中的哪一种而定。图表 5所示为TN-C系统，在此种系统中，中性线在全部 TN系统 中兼起保护接地线和中性线 （即PEN线）的作用。在所有的 TN系统中，任一对地的绝缘故 障将成为相线和中性线间的短路。 大故障电流可采用过电流保护电器来切断电源，但在切断电源的短时间

9、内故障点处的接触电压可能升高至超过 50%的相对中性线电压。实际在地区公用配电网内，通常沿保护线（PE线或PEN线）每隔一规定距离打有接地极，而电力用户也常被要求在电源进线处打接地极。在大型电气装置的建筑物周围常分散地打接地极，以尽量降低接触电压。在高层建筑住宅楼房内，每一楼层内的装置外导电部分都与保护线相连接。为确保防护的有效，接地故障电流为：Id=Uo/Zs 或 0.8（Uo/Zc）=Ia ，式中:*Uo-相线对中性线标称电压；*Zs-接地故障电流环路阻抗，它是电源故障点前的带电相线、自故障点至返回至电源的保护线的阻抗的总和；*Zc-故障回路的环路阻抗（见第6.2分条的 通用计算方法”）;

10、注:经接地极返回电源的通路的阻抗（一般）远大于上文所列的诸阻抗，因此不必予以考虑。*Id-故障电流；*Ia-能使保护电器在规定时间内动作的电流。 示例（见图表5）图表5:TN系统内的自动切断电源故障电压Uf=230/2=115 (V)，此电压值是危险的；故障环路阻抗 Zs=ZAB+ZBC+ZDE+ZEN+ZNA如果ZBC和ZDE是故障环路阻抗的主要部分，贝UZs=2p (l/s) =64.3 欧，故Id=230/64300=3576A( 如采用 NS 160型断路器，则要求约为 22In)此种断路器的瞬动”电磁脱扣器的整定值远小于此短路电流值，因此可确保断路器能在最短时间内可靠地动作。注:某些

11、权威性专家将这种计算方法立足于一个假设：BANE部分环路阻抗上产生的电压降占相电压的20% 。对最大切断时问的规定IEC 60364-4-41标准规定了在TN系统内防间接接触危险的保护电器的最大切断时间：*对于额定电流不大于 32A的末端回路，最大切断时间不得大于图表6所列的值；*对于所有其他回路，最大切断时间固定为5s,这一时间限值使安装在配电回路内的保护电器之间具有选择性。注:在TN接地系统内也可能需装用RCD,在TN-C-S系统内装用 RCD时显然必须在 RCD的电源侧将保护线和中性线分开，通常在电源进线处分开。U0 1)(V)T (s)50< Uo<=1200.8120&l

12、t; Uo<=2300.4230< Uo<=4000.2Uo >4000.1(1)U 0是相线对地的标称电压。图表6:不大于32A的交流末端回路的最大切断时间Im就足如果用断路器作保护，只要证实故障电流总是大于其瞬动或短延时动作的整定电流够了。Zs或Zc大于某值，则保护功能仍不Ia值可从熔断器的性能曲线上查得，但如果环路阻抗 能实现。采用断路器作保护(见图表7)断路器的瞬时脱扣单元可在0.1s内切除对地短路电流。因此单元在最大允许时间内自动切断电源这一要求总是能确保的，因所有类型的脱扣电磁式或电子式，瞬动或稍带延时式，都能满足:Ia=Im。但必须考虑有关标准审定的最大制

13、造偏差。因此只要计算求得的故障电流Id=Uo/Zs或0.8(Uo/Zc)(或在现场估算出的故障电流)大于瞬动整定电流或短延时整定电流，就可以满足在允许的时间限值内跳闸的要求了。图表7在TN系统内用断路器来自动切断电源采用熔断器作保护(见图表8)能保证熔断器正确熔断的电流值可从该熔断器的电流/时间性能曲线上查得。从上文中计算求得的故障电流Id=Uo/Zs或0.8(Uo/Zc)必大大超过保证熔断器及时熔断的电流值。因此需满足的条件为Ia,如图表8所示。图表8:在TN系统内用熔断器自动切断电源举例：电气网络的相线对中性线的标称电压为23OV，图表8曲线中给出的最大切断电源时间为0.4s。从曲线上可得

14、出相应的 Ia值。以电压(230 V)和电流Ia用公式Zs=230/Ia 可求出全环路阻 抗值或回路的环路阻抗值。决不能超过此等阻抗值，最好是远远小于它，以确保熔断器能可靠地熔断。在TN-S回路内用剩余电流动作保护器作保护在下列情况下必须采用剩余电流动作保护器：*不能正确地计算环路阻抗（难于确定回路的长度，贴近线路有金属物质）；*故障电流太小以致过电流保护电器不能满足切断电源的时间要求。其理由是故障电流以若干安培计，它总是大于RCD的额定动作电流。在实际应用中 RCD常安装在低压分配电箱中，许多国家都采用RCD来自动切断末端回路的电源。文中涉及到的国外标准如旺友需要参考，可到论坛求助，仅供学习

15、之用。工程项目需要的 标准规范还请到国际标准机构购买。间接接触防护（下）-电击防护 2009-07-12 13:11:49标签Tag :电击防护 间接接触防护 1663人阅读两盘不输”学习笔记，转载请注明出处，谢谢 !续上节：4 IT系统内发生第二次故障时的自动切断电源 在lT系统内：*电气装置带电导体与地绝缘，或电源的中性点经高阻抗接地；*所有的外露导电部分和装置外导电部分经电气装置的接地极接地。在IT系统中发生第一次接地故障时不需切断电源。第一次故障 发生被称作 第一次故障”的真实接地故障时，故障电流很小，它能满足IdX Ra<=50V这一规定的要求（上节2）,不会出现危险的故障电压

16、。实际上电流Id很小，这种情况既不能对人体构成危险，也不会对电气装置造成损坏。 但在这种系统内：*必须设置能持续监测电气装置对地绝缘的仪器，它能在发生第一次接地故障时发出报警信 号（报警声和/或闪光等。*必须能迅速找出第一次故障的故障点并加以修复，以充分体现采用IT系统的优点，维持供电的不间断是IT系统的最大优点。 设某1 km长的新加线路，其对地泄漏（容性）阻抗约为每相3500，在正常运行时每相对地电 容电流为每相Uz/Zf=230/3500=66mA 当发生如图表 F17所示相对地故障时，通过接地极的电流是两非故障相的电容电流的相量 和。（由于故障的缘故）非故障的对地电压增加为正常相电压的

17、根3倍，这样，对地电容电流也增大到相同的倍数。这些电流相互间的相位角差60°,其相量和为 3X66=198 （mA）。也即在本例中故障电压 Uf为198 X 5 X 108=0.99 (V),这一电压显然是无害的。对地短路电流为中性线的电阻性电流Idi(153mA)和电容性电流(198 mA)的相量和。由于电气装置中的外露导电部分是直接接地的，电源中性点的接地电阻Zct对外露导电部分与地间的接触电压实际上没有影响。图表F17 : IT系统内发生第一次接地故障时故障电流的路径同时发生两个接地故障(不在同一相上)是危险的，需要用熔断器或断路器来切断故障。对断路器跳闸的要求视接地一连接的系

18、统，以及电气装里是否采用单独的接地极而定。第二次故障当在另一相线或中性线上发生第二次故障时，必须快速切除故障。在下述不同情况下，切除故障的要求也是不同的：第一种情况*电气装置内所有的外露导电部分都连接到一共同的PE线上，如图表F18所示。在此情况下故障电流路径内没有接地极，这样故障电流将很大， 可采用通常的过电流保护电器，即断路器和熔断器。第一次故障可能发生在电气装置内的远端，而第二次故障则可能发生在电气装置的另一远 端。为此当确定过电流保护电器故障动作整定值时，通常取回路环路阻抗的两倍值。*当IT系统内除3根相线外还有1根中性线时，如果(两个)故障中的一个故障是中性线与 地间的故障(在IT系

19、统内四根导线都是与地绝缘的 )，则将出现最小的短路故障电流。因此 在四线的lT电气装置内必须用相线对中性线的电压来验证短路时是否满足的要求。式中：Uo相线对中性线的电压。Zc故障回路的故障电流环路阻抗；Ia跳闸整定电流。*如果未配出中性线，则用以计算故障电流的电压为相间电压，即最大跳闸时间IT系统的切断电源时间视不同电气装置和变电所接地极如何互相连接而定。*对额定电流不大于 32A的给电气设备供电的末端电路，且其外露导电部分系与变电所的接地极相连接的，其最大跳闸时间示于图表F8,对于在同一组内外露导电部分互相连接的其他回路，其最大切断电源时间为 5s，这是因为在这些同一组的回路内如果发生两个故

20、障时， 其短路电流最与 TN系统相同的。*对额定电流不大于 32A的给电气设备供电的末端回路，且其外露导电部分系连接于与变电所接地极无电气联系的单独的接地极上，其最犬切断电源时间列于图表F11 ,对于同一组内外露导电部分不互相连接的其他回路，其最大切断电源时间为1s,这是因为当发生两个故障时，其中的一个绝缘故障发生在这一个组内，而另一个绝缘故障则发生在另一个组内，这时故障电流将像下下系统那样受到各个接地极电流的限制。示例（见图表F 18）电流的取值和防护措施的选用视所采用的开关电器和熔断器类型而NSX160 ieoA 50 m 35 mmLTEo图表F18:当外露导电部分接于一共同的保护线上，

21、发生两个故障时断路器跳闸。*断路器在图表F18所示的情况下必须确定瞬动和短延时过电流跳闸的整定值，上文建议的时间值 要求是很易于满足的。示例:在图表F18所示的情况下，在短路保护中如选用NS 160型断路器，对回路负载端发生的相间短路是适用的。提示:在IT系统内如两个回路发生相间短路，是假设它们的导体的长度和截面相同，且其PE线的截面和相线截面也相同来进行计算的。在这种情况下，当采用通用计算方法”见第6.2分条）进行计算时，回路的环路阻抗将是第 F章第3.3分条所述的TN系统条件下一个回路 的阻抗计算值的2倍。这样回路1的环路FGHJ的电阻式中：P-长度为lm ,截面为1 mm铜导体的电阻；L

22、-回路的长度；a-导体的截面积；BCDEFGHJ环路的电阻为 2x64.3=129故障电流将为*熔断器为保证熔断器在上文规定的时间内熔断的电流Ia可在图表F15所示的曲线上查到。此电流Ia宜大大小于计算所得的回路故障电流。*RCCB在特殊情况下需采用 RCCB，此时可在每个回路上装设RCCB作间接接触防护。第二种情况*在这种情况下外露导电部分各自单独接地（每一部分各有其自己的接地极 ），或分组接地（-组设备的外露导电部分共用一接地极）。如果全部外露导电部分不是连接到一个共用的接地极系统，则第二次故障可能发生在不同的组内或单独接地的某一电器内。对于上述的第一种情况需加防护措施，即对每一组电器或每

23、一台单独接地的电器装设带RCD功能的断路器。这一要求的理由是各分组的接地极是通过大地而互相连接”的，这样，相间短路电流通过与大地的连接点时，将受到接地极与大地间接触电阻的限制，因此采用过电流保护电器作保护不可靠，必须采用 RCD，且RCD的动作电流必须远远大于第一次故障的故障电流（见图表F19）。泄漏电容值（uF）第一次故障的电流（A）10.0750.36302.17注:1km4芯电缆的泄漏电容通常是1uF。图表F19:对地泄漏电容和第一次接地故障的电流的对应值在一共用接地极的一组电器内发生第二次故障时，其过电流保护电器的动作见前文第一种情况内的介绍。注1 :也见第G章第7.2分条，中性线的保

24、护。注2:在三相四线电气装置内中性线的过电流防护有时可更方便地在单芯中性线电缆上装设环型电流互感器来实现（见图表F20）。RCD的装设。图表F20 : IT系统内外露导电部分单独或成组接地时特低电压被用在电气危险大的地方：游泳池，使用拖曳电源线的手提灯或其他移动式电器的户外场所等。5不采用自动切断电源的直接接触和间接接触防护措施采用SELV（安全特低电压）特低电压SELV安全措施被用在电气设备的运行具有严重危险的地方（游泳池、娱乐场等）。这种措施采用符合国家标准或国际标准（IEC 60742）的特制隔离变压器的二次绕组的特低电压来供电，其一次和二次绕组间承受电压脉冲的水平很高，且/或有时在两绕

25、组间插入一层接地的金属屏蔽层。其二次电压不可能超过5OV rms。在应用SELV时必须满足以下三个条件，以保证实现完善的间接接触防护：*SELV的带电导体不得接地；*SELV设备的外露导电部分不得与地、其他外露导电部分或装置外导电部分相连接， *所有SELV回路的带电导体和其他更高电压的带电导体之间应用至少为安全隔离变压器 一、二次绕组间的绝缘进行隔离。这些措施要求：*SELV回路必须穿专用套管，除非 SELV回路采用了与附近最高电压的其他回路相同绝缘 水平的电缆；*SELV系统的插座必须不带接地插孔，SELV回路的插头和插座必须是特殊类型的，它不可能碰巧连通到不同电压的回路上。注:在正常情况

26、下，如果 SELV低于25V,可不必提供对直接接触危险的防护，如另有特殊 要求可查询第 N章第3条:特殊场所oPELV（保护性特低电压）的应用（见图表F21）PELV 一般可用于需要特低电压时的场所，或考虑更安全因素而应用，但不能用于上述高度 危险的场所。其安全概念类似SELV,但其二次回路可在一点接地。IEC 60364-4-41标准对PELV有具体的说明，除非 PELV供电的设备位于等电位连接作用 范围内，应用 PELV时一般还需要防范直接接触的危险，其标称电压不应超过25V rms,而电气设备只能在正常的于燥场所内使用，且人体与设备不宜有大面积的接触。在其他所有情况下，如不防范直接接触，

27、电压的最大允许值仅为6V。图表F21:自安全隔离变压器引出的特低电压电源FELV系统（功能性特低电压）由于功能性的原因采用了50V以下的电压，但它并未全部满足SELV或PELV的要求，应根据场所条件和回路的用途，并依据IEC 60364-4-41规定的合理措施来防范直接接触和间 接接触危险。注:这种情况是可能发生的，例如回路内接有对于较高电压的绝缘水平不够的设备时（例如变压器、继电器、遥控开关、接触器）。回路的电气分隔这一措施适用于供电电缆的长度较短而又具备高绝缘水平的情况.它最好只给一台用电器具供电。回路的电气分隔（见图表F22）图表F22:用类绝缘隔离器变压器作安全电源回路的电气分隔（一般

28、用于单相回路）用于安全目的原则是基于下述原理。自一隔离变压器不接地的二次绕组引出的两根导线是对地绝缘的。如果人体与其中的一根导线直接接触，只有很小的电流流入人体，再经大地和另一导线对地的固有电容而返回至该导线。因为导线对地电容十分小，该电流通常在人体感知阂值以下。当回路电缆的长度增加时，直接接触电流也逐步增大，当达到一定幅值时将发生危险的电击 事故。即使短电缆能消除电容电流引起的电击危险，电缆对地的低绝缘电阻值仍能引起电击危险， 因这时电流经与电缆接触的人体和大地以及电缆对地的低绝缘电阻而返回到另一导线上。由于这些原因，在电气分隔系统内减少电缆长度，提高电缆的绝缘水平是至关重要的。或具有等II

29、类绝缘的作此用途的变压器是特殊设计的，在一、二次绕组间的绝缘应具有高度绝缘水平，效的防护性能，例如在两绕组间插入接地的金属屏蔽层。变压器的结构应符合标准。如前文所叙，这些原则的正确应用要求做到：*二次回路的导线和外露导电部分必须不接地，*二次回路的长度必须加以限制以免产生过大的对地电容*供电电缆和所接用电器具必须具有高度的绝缘水平。这些条件往往将这一安全措施的应用范围限制为只给一台用电器具供电。当自一台隔离变压器给若干台用电器具供电时，必须满足下列要求：*所有用电器具的外露导电部分必须有一绝缘导线互相连通，但不得接地。（连接）。IT系统发生第二次故障*电源插座必须具有接地线的插孔，但次插孔只是

30、用来将外露导电部分互相连通如果发生第二次故障，则由过电流防护电器来自动切断电流，就象的情况那样。II类设备这类用电器具被认为是具有双重绝缘”的用电器具，因为在 n类用电器具内除基本绝缘外，还有附加绝缘（见图表F23）。II类用电器具的导电部分不得与保护线相连接：*移动式或半固定式设备，某些灯具和变压器多为双重绝缘，应慎重地使用II类设备，并应定期经常地检验它是否还符合II类绝缘标准（例如外壳无破损等），电子设备、收音机和电视机具有和II类设备相等的安全水平，但不是正规的 II类用电器具。*电气装置内的辅加绝缘：IEC 60364-4-41标准（第413-2分条）和某些国家电气标准， 例如N FC 15-100（法国）对在施工安装中补充附加绝缘的必要措施有更具体的规定。Active partBasic insulationiSupplemental insulation 图表F23 : II类绝缘水平原理图。将电缆穿入一 PVC绝缘管就是双重绝缘的一个简单例子。对于配电箱也规定了实现双重绝 缘的若干方法。*对于配电箱和类似设备，IEC 60439-1规定了一系列的要求，它被称作 全绝缘；与II类绝缘等同，*在许多国家标准中某些电缆的绝缘水平被认为等同于I