低压用电安全技术

1、低压用电安全技术本质安全 本质安全是指设备、设施或技术工艺含有内在的能够从根本上防止发生事故的功能。包括三方面的内容。失误安全功能。指操作者即便操作失误，也不会发生事故或伤害，或者说设备设施和技术工艺本身具有自动防止人的不安全行为的功能。故障安全功能。指设备、设施或技术工艺发生故障或损坏时，还能暂时维持正常工作或自动转变为安全状态。上述两种安全功能应该是设备、设施和技术工艺本身固有的，即在它们的规划设计阶段就被纳入其中，而不是事后补偿的。间接接触触电防护 在正常情况下电气设备不带电的外露金属部分，如金属外壳、护罩等，在发生漏电碰壳等金属性短路故障时就会出现危险的接触电压，此时人体触及这些外露的

2、金属部分，称为间接接触触电。 在电气设备、线路等出现故障的情况下，为避免发生人身触电伤亡事故而进行的防护，称为间接接触触电防护，或称为防止间接接触带电体的保护。第一章 低压电伤害案例 XX市某大学校园内，市公安局刑警队法医室主任李XX，紧紧握着市供电局副总工程师蒋XX的手，“感谢你们的支持，为我们解开了这一案件之谜。事情是一日晚该校一教师酒后去接小孩，骑上摩托车歪倒在地。这校园园内建筑呈阶梯型布设。他从车上跌下后，从高处向低处滚落，在电线杆旁停下，左肩靠在拉线上右膝着地次日晨人们发现时已死。公安法医鉴定死者颈脖上有一电伤痕迹，粗细与拉线一致，解剖未发现其它问题，于是结果认定为电击死亡。 95年

3、8月25日，XX省中试所高XX（男31岁高压试验工程师，本工种工龄11年）低压触电死亡。中试所“8.25”低压触电死亡事故俯视图电杆电源灯试验用补偿电抗器3号联变地网抽头17m 灯地线20m 接地线 86年5月18日，500kVXX变施工中，由于一台机具380V电源的一相绝缘层损坏触及该设备外壳，保护装置又拒动。造成人员低压触电死亡。剪冲弯闸刀变电处“5.18”低压触电死亡事故简图第二章 应知应会 一般来说，30mA以下的交流电流或50mA以下的直流电流通过人体，人可以摆脱电源，可以看做是安全电流。总的来说，通过人体的电流不论是交流还是直流，大于100mA时，只要很短的时间就会失去知觉而死亡。

4、 由于工作场所不同，安全电压也不尽相同一般有：42V（空载上限50V）、36V （空载上限43V）、24V、12V、6V （空载上限29V、15V、8V） 。 中性点与零点、中性线与零线当电源侧（变压器或发电机）或者负载侧为星型接法时，三相线圈的首端或尾端连接在一起的共同点称为中性点，简称中点。中性点分为电源中性点和负载中性点。由中性点引出的导线称为中性线，简称中线。 电源侧负载侧中线中性点中性点 如果中性点与接地装置直接连接而取得大地参考零电位，则该中性点称为零点，从零点引出的导线称为工作零线简称零线。 电源侧负载侧零线零点零点 通常220V单相回路两根线中一根称为“相线”而另一根称为“零线

5、”。“火线”与“地线”的称呼，只是实用中的一种俗称，特别是“地线”的称呼欠妥。严格的说，如果该回路电源中性点直接接地，则称为“零线”，若不接地则应称为“中线” 以免与保护接地装置中的“地线”相混。在低压配电系统中，按IEC标准规定的中性点工作制度有三种： TT系统：电源系统有一点直接接地，用电设备外露导体部分的接地与电源系统的接地在电气上无关联，我国称之为保护接地系统。 第一个字母“T”表示电源系统中一点直接接地；第二个字母“T”表示用电设备的外露导电部分的接地与电源系统的接地在电气上无关联。见下图。 用电设备NPE线IT系统：电源端不接地或通过阻抗接地，用电设备的外露导电部分接地。第一个字母

6、“I”表示电源端不接地或通过阻抗接地；第二个字母“T”表示用电设备的外露导电部分的接地与电源端无论是否接地它们在电气上无关联。见下图。用电设备PE线阻抗TN系统：电源的中性点直接接地，用电设备外露导电部分通过保护导体与该接地点相连接。 根据工作零线与保护导体（保护零线）连接方式的不同， TN系统又派生出三种型式。 TNS系统、 TNCS系统、 TNC系统。 不提倡采用不提倡采用TNC系统！（后讨论）系统！（后讨论） TNS系统：在整个配电系统中，工作零线和保护零线是严格分开的，即所谓的单项三线制和三项五线制。见下图。PE用电设备NTNS系统示意图TNCS系统：在整个配电系统中，有一部分工作零线

7、和保护零线的功能合二为一，另一部分工作零线和保护零线的功能是严格分开的。见下图。TNCS系统示意图用电设备NPEPENTNC系统：在整个配电系统中，工作零线和保护零线的功能合二为一。见下图TNC系统示意图PEN用电设备第三章 接地保护 所谓保护接地就是将用电设备在故障情况下可能出现危险对地电压的外露的金属部分用导体与大地连接起来。 对用电设备实行保护接地后，接地故障电流同时沿接地体和人体两条路通过。接地阻值一般为10及以下，而人体阻值约为1000，因此，通过接地体的分流作用，流经人体的电流从理论上讲很小，这样就降低了人体触电的危险。 如果用电设备没有保护接地，当某一部分绝缘损坏时，用电设备金属

8、外壳将带电，人接触其金属外壳时，将有触电的危险。见下图。剪冲弯单项碰壳86年“5.18”事故简图R0R0R人220VI无保护接地人触及用电设备的简化电路图。人触及故障设备时流经人体的电流： I=U（R人R0）=220 1004219mA 人触及故障设备时加在人体的电压： U人= IR人=0.219 1000 219V在低压用电系统中，用电设备无保护接地是危险的；而用电设备有了保护接地也不能保证安全，危险依然存在。RdR0设备有保护接地的原理图R人有保护接地简化电路图R0220VIRd 分析如下：如上图所示这时人体与设备保护接地成并联。Rd人=1/Rd +1/R人= Rd R人/ Rd + R人

9、Rd人=101000（1000 + 10）10 总阻值：R = R0 + Rd人= 4 + 10 = 14 故障电流：I =U/R =220/14 15.7A （27.54) 人触及故障设备时加在人体的电压： U人=UIR0 =22015.7 4 157V （1104) 人触及故障设备时流经人体的电流： I人= U人/ R人=157/1000 157mA （1104)结论：在1000V以下中性点直接接地系统中，不能采取保护接地作为唯一的保护措施。在这一系统中无保护接地是危险的，有保护接地危险依然存在。再从简单保护装置能否动作来分析：在TT系统中例如采用熔断器作保护装置，一般来说当电流大于熔断器

10、额定工作电流2.5倍时，熔断器动作。 但15.7A或（27.54)A的故障电流它只能使6.3A或11A（额定）以下的熔断器快速动作切断故障电流。这当然是不能令人满意的，当大于6.3A或11A时，保护装置拒动或延时再动就成为可能。 例如72.5=17.5A 15.7A（不可能快速动作）由于用电设备额定工作电流不可能都是6.3A或11A以下，人一触及故障设备危险随之而来。 那么采取降低R0 和Rd阻值来增在事故电流迫使保护装置快速动作呢？ 例如取100A的熔断器，事故电流应250A（1002.5）。 R0+ Rd=V/I=220/250=0.88这样小的接地电阻不但不经济，况在土壤电阻率高的地方，

11、根本不可能。 同理单纯采取降低Rd来降低设备对地电压的办法，也是行不通的。 结论：在TT系统中还必须优先加装漏电保护器。第四章 接零保护 所谓保护接零就是将用电设备在正常情况下不带电的金属部分（外壳等），用导线与低压电网的保护零线直接规范连接起来。以保护人身安全，防止触电事故的发生。 用电用电设备设备N NPEPETNTNS S系统示意图系统示意图NPE单相设备单相三线制如上图所示：当某相碰到设备外壳时，形成该相对零线的单相短路，由于零线阻抗很小故障电流很大能能使保护装置快速断开故障电源，消除触电危险。 但是，事物总是一分为二，保护接零从快速断开故障电源比保护接地要可靠的多，但只采取保护接零是

12、不够的。在保护接零的同时还必须做到以下几点： 将零线上若干处通过接地装置与大地再次连接，称为重复接地（RC）。它在降低故障设备对地电降低故障设备对地电压、减轻零线断线的危险性、缩短故障时间压、减轻零线断线的危险性、缩短故障时间等方面都起着重要作用。在没有重复接地的保护接零系统，当发生碰壳短路时，保护装置将快速动作切断故障电源，但时间不可能为零。此时设备外壳是有电的，其对地电压即故障电流在零线部分上的电压降。零线阻抗越大，设备对地电压越高。一般来说，这个电压对人是危险的。保护接零无重复接地原理图R0设备用电IRX保护接零无重复接地简化电路图220VI RL设零、相线完全相同，则阻值相同 。 UL

13、=IRL=U/(RL+Rx)RL=U/2RLRL=220/2=110V 若加上重复接地则设备对地电压如下：有重复接地的保护接零原理图RC3用电设备R0RCRC1RC2ILGIGIXG保护接零系统有一处重复接地人触及用电设备的简化电路图。这时有了RC 保护零线对地电压将重新分布，接零设备对地电压即故障电流IG通过重复接地电阻RC 上的电压降： U人=URC = IGRC = UL /（ RC R0）RC U人=URC =110/(10+4)10 79V 显见，这时设备故障电压只占保护零线电压的一部分。这个电压对人还有危险，但相对减少一些。R0RC110VIGUL保护接零系统有二处重复接地人触及用

14、电设备的简化电路图。这时在保护零线增加一处重复接地电阻RC3则降低用电设备故障电压就更为显著： U人=URC = IGRCC3 = UL /（RCC3R0）RCC3 RCC3 = RC RC3 / RC+ RC3 = 100 /20 =5 U人=URC =110/(5+4)561V 显见，这时设备故障电压已接近安全电压。但这个电压对人还有危险，但相对又减少一些。IGUL110VRCRC3R0保护接零系统有三处重复接地人触及用电设备的简化电路图。这时在保护零线再增加一处重复接地电阻RC2则降低用电设备故障电压就更为显著： U人=URC=IGRCC3C2=UL/(RCC3C2R0)RCC3C2 R

15、CC3C2= RC /3 =10/33.3 U人=URC =110/(3.3+4)3.350V 显见，这个电压对人已无危险。 依此类推若再有RC1，设备故障电压就可想而知了。IGUL110VRCRC3R0RC2一处RC流经人体 IG=79/1000 =79mA ； 二处RC流经人体 IG=61/1000 =61mA ； 三处RC流经人体 IG=50/1000 =50mA 。有重复接地的保护接零原理图RC3用电设备R0RCRC1RC2IG减轻保护零线断线的危险： 无RC的保护零线断线见下图用电设备R0IG用电设备结论：无RC的保护接零系统当零线断裂，断裂处后某设备故障，则该设备等于既无保护接地又

16、无保护接零。 有RC的保护零线断线见下图用电设备R0IG用电设备RC结论：有RC的保护接零系统当零线断裂，断裂处后某设备故障，该设备故障电压小于相对地电压，危险程度减小。 顺便指出，在零线断裂的情况下，如果三相负荷不平衡，即使没有设备发生故障零线上也会呈现一定的电压。 在这方面RC有减轻或消除危险的作用。根据规定，单相220V的用电设备应均匀分布在三相线路上，由单相负荷不平衡所引起的零线电流一般不得超过电源额定电流的25。如果零线完好由于零线阻抗很小，这25的不平衡电流只在零线上产生很小的电压降，对人体无害；但是如果零线断裂，断线处后的零线可能会呈现数十伏的电压。若不平衡超标，更增加触电的危险

17、。结论：由此可见，零线上不得装设熔断器，不得单独装设开关。 例在两相停止用电仅一相用电的特殊情况下，如果零线断裂如下TNTNC C系统系统图。R0I用电设备PEN电流从A相负荷人R0成回路。人阻值大大部分电压降在人体上，造成触电危险。 例在有RC两相停止用电仅一相用电的特殊情况下，如果零线断裂如下图。PENR0I用电设备RC上图中U人=URC它只是电源电压的一部分，从而减轻或消除了触电的危险。 假定该相负荷为1KW： P = IU cos I = P/U=1000/220 4.54A 则RF =U/I =220/4.54 48.4 U人= U RC =IRC =U/（R0+RC + RF ）R

18、C U人= 220/（4+10+48.4 ）10 35V 这个电压对人来说是没有危险的。 加设RC还能提高故障电流值，且线路越长作用越显著。加速保护动作，缩短故障时间。 综上所述：重复接地RC是必不可少的，总配箱、分配箱、开关箱等处均应设置重复接地。专用电源供电系统中，严禁一部分用电设备采用保护接地，一部分用电设备采用保护接零。 例专用电源供电系统中保护接地和接零混用：用电设备1R0IG用电设备2RD如上图所示：专用电源供电的两台用电设备，设备1采用保护接零，设备2采用保护接地。 当设备2故障设备1正常时，故障电流通过RD和R0构成回路，在这种情况下，接触设备2的人有危险，接触设备1（正常设备

19、）的人危险依然存在。 U=U0+UD U0 =U/ (R0+RD)R0 U0 =220/ (4+10)4 U0 63V50V 两台设备混用是这样，许多设备也同样。所以，在保护接零系统中不允许任一台设备采用保护接地。220VIG R0RD 目前，在我们电力建设施工现场，为防止造成人身触电事故，除临时施工供电电源实行“三相五线制”供电外，“三级配电，二级保护，一机一漏保” 漏电保护器已被广泛使用。但在日常安全监督检查中发现，由于安装、使用人员对漏电保护器的工作原理、安装维护知识了解不够，漏电保护器由于错误的安装、使用等原因而造成误动、拒动的现象时有发生，不能发挥漏电保护器的真正作用，给安全工作带来

20、了隐患。 现就漏电保护器在使用中常见问题，谈一些自己的看法，发表一些谬论，仅供安装、使用者参考不足只处，请大家批评指正。 第五章 漏电保护器漏电保护器的定义：是指当电路中发生漏电或触电时，能够自动切断电源的保护装置。是一种利用检测被保护电网内所发生的相线对地漏电或触电电流的大小，而作为发出动作跳闸信号，并完成动作跳闸任务的保护电器。 漏电保护器的用途（以DZ15LE系列为例）：适用50HZ，额定电压为220V或380V，额定电流至100A的电路中，作漏电保护之用，也可用来防止因设备绝缘损坏，产生接地故障电流而引起的火灾危险。并可用来保护线路过载及短路，亦可作为线路不频繁转换之用。手持式电动工具

21、、移动式生活日用电器、其它移动式用电设备，以及触电危险性大的用电设备，必须安装漏电保护器。 潮湿、高温、金属占有系数大的场所及其它导电良好的场所，如机械加工等等行业的生产作业场所，以及锅炉房、水泵房、食堂、浴室等辅助场所，必须安装漏电保护器。漏电保护器的使用范围： 触电、防火要求较高的场所和新、改、扩建工程使用各类低压用电设备、插座，均应安装漏电保护器。漏电保护器与保护接零或保护接地：。 安装漏电保护器后，不能撤掉或降低对线路、设备的接零或接地保护要求及措施。安装时应注意区分线路的工作零线和保护零线。工作零线应接入漏电保护器，并应穿过漏电保护器的零序电流互感器。经过漏电保护器的工作零线不得作为

22、保护零线，不得重复接地或接设备外壳。线路的保护零线不得接入漏电保护器。应采用安全电压的场所，不得用漏电保护器代替。如使用安全电压有困难，须经安全管理部门批准，方可有漏电保护器作为补充保护。建筑施工场所、临时线路的用电设备，必须安装漏电保护器。 漏电保护器的工作原理和主要部件： 一般工作原理：低压电网中正常情况下，相线对地泄漏电流较小，达不到漏电保护器的动作电流值，漏电保护器不动作。当被保护电路中有漏电或人身触电时，只要漏电电流达到动作电流值，零序电流互感器的二次绕组就输出一个信号，并通过漏电脱扣器使漏电保护器动作，从而切断电源起到漏电和触电保护作用。 当被保护电路中出现过载或短路时，液压式脱扣

23、器完成延时或瞬时脱扣器动作而使漏电保护器动作，从而切断电源起到过载或短路保护作用。漏电保护器工作原理图:R0220V断路器电子控制漏电脱扣器零序电流互感器试验电阻试验按钮外壳RC380VR0RC380/220V断路器电子控制漏电脱扣器零序电流互感器试验电阻试验按钮外壳主要部件零序电流互感器的结构原理如图 它是由一个具有闭合磁路的铁芯上绕一定匝数的线圈为副边绕组（即二次线圈）和原边绕组（即一次线圈由两根或多于两根的导线穿过铁芯或在铁芯上绕匝数）组成的。 主要部件零序电流互感器工作原理 ： 当零序电流互感器的一次导线中通过电流时，若负载线路上没有漏电电流存在，那么一次导线电流的矢量和应为零，铁芯中

24、的磁通则互相抵消，互感器二次线圈中的感应电势E2也为零，当被保护的负载线路上发生漏电或触电事故时，一次导线电流的矢量和就不为零，它们在铁芯中产生的磁通也就不为零。因此，互感器二次线圈中便产生感应电势E2。显然，漏电或触电电流越大，二次感应电势E2也越大。 零序电流互感器作为一个检测元件，它的作用就是把检测到的漏电或触电信号变换成二次回路的工作电压，使加在漏电脱扣器线圈上，产生 二次回路的工作电流，从而推动脱扣器动作，或者通过放大电路将二次信号放大，再去推动执行元件或脱扣器动作。 所以，零序电流互感器是漏电保护器中的关键元件，它的性能好坏，对漏电保护器的性能和对漏电保护器的性能和质量影响很大。质

25、量影响很大。 漏电保护器，又名漏电断路器、漏电自动开关、漏电开关。它是上世纪它是上世纪9090年代在自动空气开年代在自动空气开关基础上设计生产的一类新型开关。关基础上设计生产的一类新型开关。 漏电保护器分为电压型漏电保护器和电流型漏电保护器。因电压型漏电保护器工作性能不可靠，故应使用电流型漏电保护器。 漏电保护器运行中的故障查找实例分析：例1 R0380V电焊机断路器电子控制漏电脱扣器零序电流互感器试验电阻试验按钮外壳RC例2：某日晚，天下大雨，一户主在关掉装设在院内电灯时引起漏电开关动作跳闸。未发现异常现象，试送一次不成功，第二天请电工处理。电工据户主所述，查看了该户线路设备，未发现异常再送

26、一次也未成功，故建议换漏电开关。后来一人问情况后，把院内电灯开关合上，又试送一次成功，漏电开关未动作。RD瓷接头其它房间故障分析：在单相电网中，正常泄漏电流和漏电电流的矢量和不存在减少问题，若漏保本身正常，那么正常情况下关掉院内电灯只会使该电网漏电电流减少。然而为什么会出现相反的情况呢？情况表明，当断开电灯回路后，该电网中产生了漏电电流。初步判定，一是漏保本身可能有故障，二是院内电灯回路有故障。RD瓷接头其它房间故障查找：首先拆除漏保负荷出线，对其本身进行试跳，结果正常，漏保无问题。然后用500V摇表测院内电灯回路，绝缘电阻在0.05M以下，不合格。RD瓷接头其它房间RD瓷接头其它房间故障查找

27、：取下灯头，进一步对相线、零线分别测试，结果未进拉线开关的一根线绝缘电阻在0.5M以上，开关至瓷接头一段导线也无问题，开关至灯头一段导线的绝缘电阻为0.05M以下RD瓷接头其它房间摇表摇表RD瓷接头其它房间摇表故障查找：对开关至灯头一段导线的故障点进行查找，结果发现一固定点处扎线（细铁丝）勒破导线绝缘层，而扎线另一头又与墙壁相连，雨水淋湿墙壁和导线，造成绝缘下降。那么正常泄漏电流和漏电电流的矢量和减少？ RD瓷接头其它房间RD瓷接头其它房间摇表故障查找：进一步检查又发现开关控制零线，当开关闭合，灯头至开关一段导线是零线，零线对地绝缘降低，漏保不动。而当开关打开后，此段导线通过灯丝变成了带电的火

28、线，因此，漏保动作跳闸。 RD瓷接头其它房间RD瓷接头其它房间例3：220KVXX开关站一期工程加工间，当照明灯1一开，砂轮机的漏保就跳闸。照明灯2一开，两个漏保都跳闸。RD220VRD12故障分析：违反了在正常情况下漏电保安器（零序电流互感器）工作原理。RD220VRD故障排除：见下图RD220VRD213例4：某现场保护接零系统(TN-C)中，在电源箱中新安装了一台三相四线式漏保。电源箱和一电源小拖箱之间用四芯电缆相连，但小拖箱象往常一样插上单相用电设备时，漏保就跳闸。PEN电源小拖箱零铜排电源箱故障分析：对于小拖箱在以前接零保护电网中(无漏保)，无论是三相单相用电设备都可以正常使用。但装

29、漏保后，三相设备可正常工作；单相设备一通电漏保就会跳闸。PEN电源小拖箱零铜排电源箱220故障分析：因为单相插座工作零线和保护零线经铜排连在一起，于是漏保相线输出端通过单相设备和漏保零线输入端相连，这相当于在漏保进出线两侧跨接一个单相负荷，漏保当然跳闸。PEN电源小拖箱零铜排电源箱220故障排除：将小拖箱单相插座中的工作零线和保护零线分开，把工作零线单独接到漏保零线的输出端。或者把单相、三相插座分开，改为两只小拖箱。电源箱中漏保就不会再误动作了。PEN电源小拖箱零铜排电源箱220例5：某现场用三相四线式漏保当作三相三线式漏保使用，试验按钮不起作用。正确的安装接线必须把工作零线接入三相四线式漏保的进线端零线接线桩上，才能使漏保内部试验回路接通，试验按钮起作用。PE负荷负荷例6：某单位一电源箱下有6台电机2路照明原使用一切正常。将闸刀更换为漏电保安器后,负荷无法工作,无