第四章防触电技术

第四章防触电技术海南大学:黄广民电工作业安全与防爆第四章防触电技术学习要点

掌握绝缘,屏护,安全距离等防止直接电击的措施.

掌握保护接地,保护接零等防止间接电击的措施.

掌握双层绝缘,安全电压和漏电保护等防止电击的措施.第一节直接接触电击防护

绝缘,屏护,安全距离是防止直接接触电击技术措施.

一.绝缘

绝缘是用绝缘物把带电体封闭起来.良好的绝缘能保证电气设备和线路正常;也能防止人误触及带电体,电气设备的绝缘应符合其相应的电压等级,环境条件和使用条件.第一节直接接触电击防护

(一)绝缘材料

1.绝缘材料种类

电工绝缘材料:指体积电阻率＞107Ω·m的材料.分类为:(1)固体绝缘材料:陶瓷,玻璃,云母,石棉等

(2)液体绝缘材料:矿物油,硅油等.(3)气体绝缘材料:六氟化硫,氮气等.第一节直接接触电击防护

2.绝缘材料性能

电性能,热性能,力学性能,化学性能,吸潮性能,抗生物性能等.(1)电性能:主要是电阻率和介电常数等.(2)力学性能:指强度,弹性等.(3)热性能:耐热性能和耐弧性能等.(4)吸潮性能:指吸水性能和亲水性能等

(5)抗生物性能:抵御霉菌等生物破坏能力.第一节直接接触电击防护

(二)绝缘破坏绝缘材料受到电气,高温,潮湿,机械,化学,生物等因素的作用可能遭到破坏.有3种破坏方式:1.绝缘击穿

2.绝缘老化

3.绝缘损坏.第一节直接接触电击防护

(三)绝缘检测包括绝缘试验和外观检查.

绝缘试验:绝缘电阻试验,耐压强度试验,泄漏电流试验和介质损耗试验.

绝缘电阻试验:绝缘电阻测量和吸收比测量,用兆欧表测量.

外观检查:绝缘机构物理性能观察和检查.第一节直接接触电击防护二.屏护用遮挡,护罩,护盖,箱闸等将带电体同外界隔开.屏护包括屏蔽与障碍.(1)屏护装置应有足够的尺寸.遮拦高度≥1.7m,下部边缘离地面高度＜0.1m.户内栅栏高度＞1.2m,户外栅栏高度＞1.5m.户外变,配电装置围墙高度＞2.5m.第一节直接接触电击防护

(2)保证足够的安装距离.

低压设备,遮挡与裸导线的距离＞0.8m,栏条间距离＜0.2m,网眼遮拦与裸导体之间的距离,低压设备＞0.15m,10KV设备＞0.35m,25~35KV设备＞0.6m.(3)屏护装置须安装牢固.用金属材料制成的屏护装置,须将其接地(或接零).(4)遮挡,栅栏等屏护装置应挂标示牌.第一节直接接触电击防护“高压生命危险!”,”止步!高压危险!”,”禁止攀登!”(5)遮挡出入门口应根据需要安装信号灯及联锁装置.第一节直接接触电击防护三.安全距离

(一)安全距离的意义

安全距离指为防止人体触及或接近带电体,防止车辆或其他物体碰撞或接近带电体等造成危险,在其间所需保持的空间距离.

裸带电体与裸带电体间,带电体与地之间,带电体与其它设备间靠空气绝缘,带电体的工作电压越高,要求它们间的空气距离越大.第一节直接接触电击防护在一定工作电压下,当其距离小到一定程度,高压电场将使其间的空气击穿产生电弧放电,产生弧光短路;若带电体与地间放电则会产生弧光接地.若人体过分接近带电体,电弧将通过人体放电产生电击伤亡.为防止人身伤亡和设备事故,规定带电体与带电体之间,带电体与地之间,带电体与其他设备之间,带电体与工作人员之间的最小空气间隙,称为安全距离.第一节直接接触电击防护

(二)安全距离的规定安全距离大小与电压高低,设备运行状况和安装方式有关.电气工作人员从事电气设计,安装,调试,巡视,维修和带电作业,须严格遵循有关规定.

设备方面:架空线路安全距离,电缆路线安全距离,室内外配线安全距离,进户装置安全距离,变配电设备安全距离,低压用电装置安全距离;为防止人体过分接近带电体:维修,巡视时的安全距离和带电作业时的安全距离等.第二节间接接触电击防护间接接触电击在电击死亡事故中约占1/2.保护接地,保护接零,加强绝缘,电气隔离,不导电环境,等电位联结,安全电压和漏电保护是防止间接接触电击的技术措施.而保护接地和保护接零是防止间接接触电击的基本措施.此外,这两种技术措施还与低压系统防火性能有关.第二节间接接触电击防护一.IT系统

IT系统即保护接地系统.将设备某一部位经接地装置与大地紧密连接.分为正常接地和故障接地.正常接地又分工作接地和安全接地.第二节间接接触电击防护

工作接地:正常情况下有电流通过,利用大地代替导线的接地及正常情况下没有或只有很小不平衡电流通过,用以维持系统安全运行的接地.

安全接地:正常情况下没有电流通过的起防止事故作用的接地,如防止触电的保护接地,防雷接地等.

故障接地:指带电体与大地之间的意外连接,如对地短路等.第二节间接接触电击防护

(一)IT系统安全原理

如图为不接地配电网,若一相碰壳,接地电流IE通过人体和配电网对地绝缘阻抗构成回路.如各相对地绝缘阻抗对称,则Z1=Z2=Z3=Z,人体承受的电压UP=3URP/(3RP+Z),IP=UP/RP.第二节间接接触电击防护

(一)IT系统安全原理

a.绝缘阻抗Z是绝缘电阻和分布电容C的关联阻抗,R为MΩ的电阻,C的范围0.006~0.06μF/Km,如相电压为220V,绝缘电阻∞C=0.55μF,则人体电压为158.3V,电流为79.2mA.第二节间接接触电击防护

(一)IT系统安全原理

b.设备上有接地,接地电阻RE与人体电阻RP并联,RE＜＜RP,如RE=4Ω,则人体上的电压降低为4V,人体电流减小为2.3mA,危险性可消除.第二节间接接触电击防护

(一)IT系统安全原理

这种接法将有故障情况时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,把故障电压限制在安全范围的做法叫保护接地.这种接地保护称IT系统.I表示配电网不接地或经高电阻接地,T表示电气外壳接地.

第二节间接接触电击防护二.保护接地应用范围适用于各种不接地配电网,如交流不接地配电网,直流不接地配电网.也包括低压不接地配电网和高压不接地配电网.这类配电网中,凡由于绝缘损坏或其它原因可能呈现危险电压的金属部位,除另有规定除外,均应接地.第二节间接接触电击防护

接地部位包括：

(1)电机,变压器,电器,携带式或移动式用电器具的金属底座和外壳.(2)电气设备的传动装置.(3)屋内外配电装置的金属或钢筋混凝土构架的钢筋及靠近带电部分的金属遮挡和金属门.(4)配电,控制,保护用的屏(柜,箱)及操作台等的金属框架和底座.第二节间接接触电击防护

(5)交,直流电力电缆的金属接头盒,终端头和膨胀器的金属外壳和电缆的金属护层,可触及的金属保护管和穿线的钢管.(6)电缆桥架,支架和井架.(7)装有避雷线的电力线路杆塔.(8)装在配电线路杆上的电力设备.(9)非沥青地面的居民区,无避雷线的小接地短路电流架空电力线路金属杆塔和钢筋混凝土杆塔.第二节间接接触电击防护

(10)电除尘器的构架.(11)封闭母线的外壳及其它裸露的金属部位.(12)六氟化硫封闭式组合电器和箱式变电站的金属箱体.(13)电热设备的金属外壳.(14)控制电缆的金属护壳.

电气设备下列金属部分,除另有规定外,可不接地:第二节间接接触电击防护

(1)木质,沥青等不导电地面,无裸露接地导体的干燥的房间,交流电压≤380KV,直流电压≤440KV电气设备金属外壳;但若有可能同时触及上述电气设备外壳和已接地的其他物体,则仍应接地.(2)干燥场所,交流电压≤127KV,直流电压≤110KV电气设备外壳.(3)装在配电屏,控制屏和配电装置上的电气仪表,继电器及其低压电器等外壳,如绝缘损坏时不会在支持物上引起危险电压的绝缘子的金属底座等.第二节间接接触电击防护

(4)安装在已接地金属框架上的设备,穿墙套管(但应保证设备底座与金属框架接触良好).(5)测定电压≤220V蓄电池室内金属支架.(6)由发电厂,变电所和工企事业区域引出的铁路轨道.(7)与已接地的机床,机座间有可靠电气接触的电动机和电器外壳.

此外,木结构或木杆塔上的电气设备的金属外壳一般不应接地.第二节间接接触电击防护

(三)保护接地电阻值

1.低压设备接地电阻

380V不接地低压系统中,单相接地电流很小,为限制设备漏电时对外壳对地电压不超过安全范围,保护接地电阻RE≤4Ω第二节间接接触电击防护

2.高压设备接地电阻

小接地短路电流系统,如高压设备与低压设备共用接地装置,对地电压≤120V,接地电阻应为RE≤120/IEΩ.

若高压设备单独装设接地装置,设备对地电压可放宽至250V时,其接地电阻为

RE≤250/IEΩ,但两者均不能超过10Ω.第二节间接接触电击防护

大接地短路电流系统要安装故障接地速断保护装置.其接地电阻RE≤2000/IEΩ,若接地电流IE＞4000A,则RE≤0.5Ω.若单相接地时,接触电压和跨步电压应≤50V.IT系统中,除接地电阻要符合要求外,还要采用等电位联结,对地绝缘监视,过电压防护等措施.还要接入阻抗为5~6倍相电压值的阻抗.第二节间接接触电击防护二.TT系统

(一)TT系统原理我国低压配电网多采用如图示的星形接法的低压中点直接接地的三相四线配电网.第二节间接接触电击防护

TT系统配电网能提供一组线电压和一组相电压,便于动力与照明,由由同一台变压器供电,TT配电网具有较好的过电压防护性能,一相故障接地时,单相电击危险性较小,故障接地点较容易检测.低压中性接地叫工作接地,中性点引出导线叫中性线.第二节间接接触电击防护中性线通过工作接地与零电位大地连接,中性线称零线.这种配电网额定电压为0.23/0.4KV,额定电压为220V/380V.第二节间接接触电击防护若接地配电网发生单相电击,人体承受的电压接近相电压.即在接地配电网中,若电气设备没采取任何防止间接接触电击措施,则漏电时触及该设备的人所承受的接触电压可能接近相电压,其危险性大于不接地的配电网.第二节间接接触电击防护若设备外壳接地,电源中性点直接接地构成TT系统,若有一相漏电,则故障电流经接地电阻RE和工作接地电阻RN构成回路,RN,RE＜＜RP,漏电设备对地电压即为人体电压,近似为:UP≈REU/(RE+RP)

这一电压＜相电压.第二节间接接触电击防护因RE,RN同在一数量级,漏电设备对地电压降低不到安全电压范围.

且故障电流主要由RE,RN构成回路形成,其大小为IE≈U/(RE+RN),因RE=RN=4Ω,故障电流≈27.5A,短路装置不起作用,不能及时切断电源使故障长期延续下去,因此能与之相适应的短路保护装置十分有限.第二节间接接触电击防护

一般情况下不用TT系统.只有采用其它防止间接接触电击措施确有困难,且土壤电阻率低的情况下,可考虑用TT系统.采用TT系统还须同时采用快速切除接地故障的自动保护装置或采取其他防止电击的措施,并保证零线没有电击的危险.第二节间接接触电击防护

(二)TT系统的应用采用TT系统时,被保护设备的所有外露导电部分均应与接向接地体的保护导体连接起来.采用TT系统时应保证,在允许故障持续时间内漏电设备的故障对地电压不超过某一限值,即UE=IERE≤UL第二节间接接触电击防护第一种状态,即环境干燥或略微潮湿,皮肤干燥,地面电阻率高,UL＜50V;

第二种状态,即环境潮湿,皮肤潮湿,地面电阻率低,UL＜25V.

故障时间最长应＜5s.对于其它电压限值,允许时间不应超过下表所列的数值.第二节间接接触电击防护一.第二节间接接触电击防护三.TN系统

N表示电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点之间金属性的连接,即与配电网保护零线(保护导体)的紧密连接.这种做法就是保护接零.第二节间接接触电击防护三相四线配电网中,有工作零线和保护零线.前者是中性线(N),后者是保护导体(PE).如果一根线既是工作零线又是保护零线,则用PEN表示.

若某相带电部分碰壳,将经设备外壳形成短路电流促使保护元件动作,切断电源消除电击危险.第二节间接接触电击防护

TN系统分TN-S,TN-C-S,TN-C三种方式第二节间接接触电击防护

TN-S系统是保护零线与工作零线完全分开的系统;第二节间接接触电击防护

TN-C-S系统是干线部分的前一段保护零线与工作零线共用,后一段保护零线与工作零分开的系统;第二节间接接触电击防护

TN-C系统是干线部分零线与工作零线完全共用.第二节间接接触电击防护

(二)TN系统速断和限压要求

TN系统中,单相短路电流越大,保护元件动作越快;反之动作越慢.单相短路电流决定于配电网电压和相—零线回路阻抗.稳态单相短路电流Iss按下式计算.Iss=U/|ZL+ZPE+ZE+ZT|

相零线回路阻抗不能太大,以保证有足够的单相短路电流,迫使线路上短路保护元件动作.第二节间接接触电击防护国标规定,相电压220V的TN系统,手持式和移动式电气设备末端线路或插座回路的短路保护元件应保证相,零线短路持续时间≤0.4s.配电线路或固定式电气设备末端线路应保证短路持续时间≤5s.

常采用一般过电流保护装置或剩余电流保护装置.第二节间接接触电击防护

(三)保护接零应用范围保护接零用于中性点直接接地220/380V三相四线配电网.这种配电网,接地保护方式(TT系统)难以保证安全条件,不轻易采用.接零系统中,凡因绝缘损坏而可能出现危险电压的金属部分均应接零.接零和不接零的设备和部位与保护接地大致相同.第二节间接接触电击防护

TN-S系统可用于有爆炸危险,或火灾危险性较大,或安全要求较高的场所;宜用于有独立附设变压器的车间.

TN-C-S系统宜用于厂内设有总变电站,厂内低压配电的场所及民用楼房.

TN-C系统可用于无爆炸危险,火灾危险性不大,用电设备少,用电线路简单且安全条件好的场所.第二节间接接触电击防护

TT与TN混合系统:指TN系统中个别设备接成TT系统.这种情况不安全.如当接地设备漏电时,该设备和保护零线对地电压分别为:UE=REU/(RN+RE)UN=U-UE=RNU/(RN+RE)RE是接地电阻,RN是工作接地与零线并联电阻.第二节间接接触电击防护若故障电流不大,不一定能使短路保护电流元件动作切断电源,危险状态将在大范围内持续存在.因此除非接地的设备装有快速切断故障的自动保护装置,不得在TN系统中混用TT方式.

同一建筑物,若有中性点接地和中性点不接地两种配电方式,则应分别采取保护接零和保护接地措施,且允许两者共用一套装置.第二节间接接触电击防护四.重复接地指零线上除工作接地以外其它点的再次接地.1.重复接地的作用重复接地的安全作用:(1)减轻零线断开或接触不良时电击的危险性.第二节间接接触电击防护

PE线,PEN线断开或接触不良可能性是不能排除的.如图是没有重复接地的接零系统.当零线断开,后面又有一相碰壳时,故障电流经触及各接零设备的人体和工作接地构成回路.因人体电阻比工作接地电阻RN大得多,断线处以后,人体几乎承受全部相电压,存在触电危险.第二节间接接触电击防护如图是零线后面有重复接地Rs,这时,较大的故障电流经过Rs和RN构成回路.在断线处以后和断线处经前设备对地电压分别为UE=RSU/(RN+RS),UN=U-UE=RNU/(RN+RS),二者都小于相电压,第二节间接接触电击防护事故严重程度就减轻一些.如图下方是相应情况下的电位分布曲线.

若保护零线断线时，即使没有设备漏电,而是三相负荷不平衡,也会给人身安全造成很大的威胁.因此,重复接地能减轻危险或消除危险.第二节间接接触电击防护中性点直接接地的配电系统,单相220V用电设备应均匀地分配在三相线路,由负荷不平衡引起的中性线电流应＜Y,yno接法变压器额定电流的25%,若零线完好,25%的不平衡电流在零线上产生很小压降,对人体没伤害;若零断开,断线处以后零线可能会呈现数十伏及至接近相电压的危险电压,其危险可想而知.第二节间接接触电击防护如图若两相停电,一相运行,如果零线断线,电流经过该相负荷,人体,工作接地构成回路.因人体电阻较大,故大部分电压降在人体上,便造成触电危险.第二节间接接触电击防护若零线或设备上装有重复接地,设备对地电压即重复接地上的电压降,一般情况下,RS与负载电阻及RN比较都不是太大的数值,其上电压降只是电源电压的一部分,减轻或消除了触电的危险性.第二节间接接触电击防护

TN系统中,PEN线或N线断线并不安全.若三相不平衡,负载中性点将发生”漂移”,使电气设备不能正常工作,有一相电压将升高至严重过电压,而将用电设备烧毁.另一相电压降到很低,不能正常工作.PEN重复接地,危险性将大大减轻.第二节间接接触电击防护零线断线时,重复接地只能减轻零线断线时触电的危险,不能完全消除触电的危险.(2)降低漏电设备的对地电压.重复接地有降低故障对地电压的作用.如图为没有装设重复接地的保护接零系统.第二节间接接触电击防护当碰壳短路尚未切除时,该设备对地电压为

UE=U|ZPE/(ZL+ZPE)|,显然,零线阻抗越大,设备对电压便越高.因此,通常总是将建筑用的金属结构,生产用的金属装备同保护零线连接起来,增大零线的等效面积.第二节间接接触电击防护一.第二节间接接触电击防护若采用如图的重复接地RS,则漏电设备对地电压降低为:UE=RSU/(RS+RN)|ZPE/(ZL+ZPE)|

迅速切断电源是保护接零的基本保护方式,即使有重复接地,往往只能减轻危险,而难以消除危险.且危险范围扩大.第二节间接接触电击防护

(3)缩短漏电故障持续时间.

重复接地和工作接地构成零线并联分支,短路时能增大单相短路电流,且线路越长,效果越显著,这就加速了线路保护装置的动作,缩短了漏电故障持续时间.(4)改善架空线路的防雷性能.

架空线路零线的重复接地对雷电流有分流作用,有利于限制雷电过电压.第二节间接接触电击防护

2.重复接地的要求电缆或架空线路引入车间或大型建筑物处,配电线路的最远端及每1km处,高低压线路同杆架设时共同敷设的两端应作重复接地.

线路上重复接地宜采用集中埋设的接地体.车间内宜采用环形重复接地或网络重复接地.零线与接地装置至少有两点连接.除进线处的一点外,其对角线最远点也应连接,而且车间第二节间接接触电击防护周围边长超过400m者,每200m应有一点连接.

每一重复接地的接地电阻不得超过10Ω;在变压器低压工作接地的接地电阻允许不超过10Ω的场合,每重复接地的接地电阻允许不超过30Ω,但不得少于3处.第二节间接接触电击防护

(五)工作接地工作接地指配电网在变压器或发电机近处的接地.

工作接地的主要作用是减轻各种过电压.10KV系统高压侧意外与低压侧发生短接时,如低压侧没有工作接地,低压系统的对地电压将上升至约5800V;如低压侧有工作接地,低压系统的对地电压受到很大程度限制.第二节间接接触电击防护配电网有一相故障,工作接地能抑制电压升高.如没有工作接地,若有一相接地故障,中性线对地电压可上升到接近相电压,另两相对地电压上升到接近线电压(在特殊情况下可达到更高的数值).如图为低压侧有工作接地.第二节间接接触电击防护如图接地故障电流经工作接地构成回路,对地电压的”漂移”受到抑制,在线电压0.4KV的配电系统中,中性线对地电压一般不超过50V,另两相对地电压一般不超过250V.第二节间接接触电击防护

工作接地,变压器外壳接地,避雷器的接地共用,称为”三位一体”的接地.其接地电阻如10KV不接地系统,工作接地应能保证当发生高压窜入低压时,低压中点对地电压升高＜120V.10KV不接地系统单相接地电阻应＜30A,工作接地的接地电阻＜4Ω.在高土壤电阻率地区,允许放宽至＜10Ω.第二节间接接触电击防护

(六)速断保护元件接零系统中,短路保护保护设备和线路,也是防止间接接触电击的主要单元.速断保护元件的动作时间应符合表4-3要求.在不至于错误断路,不影响正常工作的前提下,保护元件的动作电流越小越好.第二节间接接触电击防护根据规定,接零系统中用熔断器作为短路保护,若要求故障持续时间＜5S,单相短路保护电流ISS与熔体额定电流IFU的比值不应小于表4-4所列的数值.单相短路电流ISS与熔体额定电流IFU的比值不应小于表4-3所列数值.第二节间接接触电击防护若中性线不能被相线上的保护元件保护,可在中性线上装保护元件.但其动作应当只断开相线或同时断开相线和中性线,而不能只断开中性线,不断开相线.第二节间接接触电击防护四.接地装置

(一)接地装置安全要点它由接地体(极)和接地线组成.接地体分为自然接地体和人工接地体;接地线也分为自然接地线和人工接地线.1.自然导体的作用

地下金属管道,金属井管,与大地可靠连接建筑物及构筑物金属结构等均可用作接地体.第二节间接接触电击防护建筑物金属结构(梁,桩等)及混凝土结构内部的钢筋,生产用的金属结构(起重机轨道,配电装置外壳,走廊,平台,电梯竖井,起重机与升降机构架,运输皮带的钢梁,电除尘器构架等),配线的钢管,电缆的金属构架及铅,铝包皮(通讯电缆除外)等均可用作自然接地体.不流经可燃液或气体的金属管道可用作低压设备接地线.第二节间接接触电击防护

利用水管作自然接地体或自然接地线,须取得主管部门同意,应考虑到非导体段存在和接触不良的可能性,凡接触不可靠处应加跨接线;检查时有电气工作人员配合,切断水管前应先做好跨接线.

利用自然导体接地体和接地线可节省钢材和施工费用,可降低接地电阻和等化地面及设备间电位.应优先利用自然接地体作接地体和接地线.第二节间接接触电击防护

2.接地装置的材料

人工接地体可用钢管,角钢,圆钢或废钢铁等材料制成.钢质接地体和接地线的最小尺寸见表4-5,铜,铝接地线只能用于地面以上,其尺寸见表4-6.

对于接地电流较大的接地装置,应就其表面积和截面积按规定进行热稳定校验.第二节间接接触电击防护一.第二节间接接触电击防护

3.接地体安装人工接地体宜采用垂直接地体,多岩石地区可采用水平接地体.接地体布置如图所示.第二节间接接触电击防护典型角钢垂直接地体的安装如图4-13,接地体上端离地面深度＞0.6m,并在冰冻层以下,垂直接地体长度2~2.5m,相邻垂直接地体之间的距离可取其长度约2倍.接地体的引出导体应引出地面＞0.3m,接地体离独立避雷针接地体之间的地下距离＞3m;离建筑墙基的地下距离＞1.5m第二节间接接触电击防护变电站等接地故障电流较大的场所和带有裸露导体的用电设备数量大,密集度高,占地面积大的场所常采用以水平接地体为主的复合接地体.复合接地体的外缘应当闭合,并做成圆弧形.第二节间接接触电击防护

4.接地装置的连接接地装置地上部分可用螺纹连接.螺纹应牢固防松动,防锈.地下部分须焊接,不得虚焊,圆钢搭焊长度＞圆钢直径的6倍,且两边施焊.扁钢搭焊长度＞扁钢宽度的2倍,且三边施焊.交叉焊接处应加焊包板.扁钢与钢管焊接时,应将扁钢弯成圆弧形或直角形,或借助圆弧形或直角形包板与钢管焊接.第二节间接接触电击防护利用建筑物的钢结构,起重机轨道,工业管道作自然接地线时,其伸缩缝或接头处应予跨接.接地线与自然导体的连接采用焊接,螺纹连接或抱箍螺纹连接,应防松,防腐.连接方法如图,人工接地体与自然接地体须可靠连接.第二节间接接触电击防护

5.接地装置的保护接地装置宜用保护措施;人工接地体周围不应堆有腐蚀性物质.接地体最好是镀锌元件;焊接处涂沥青防腐;明设的接地线应涂漆防腐.接地体安装位置应避开腐蚀性杂质土壤.接地线要安装在不易受到机械损伤的地方,能便于检查的明处.接地线与铁路或公路交叉时,应穿管或用角钢保护.第二节间接接触电击防护穿过铁路,接地线应向上拱起,留有伸缩余地,防止断开.接地线穿墙时,应敷设在明孔,管道或其他坚固的保护管中,接地线与建筑物伸缩缝交叉时,应弯成弧状或另加补偿连接件.第二节间接接触电击防护

(二)接地电阻的测量

1.测量仪表及原理接地电阻一般用接地电阻测量仪测定.它是测量接地电阻的专用仪表.接地电阻测量仪由自备100~115Hz的交流电源和电位差计机构组成.常见接地电阻测量仪的自备电源是手摇发电机,或电子交流电源.第二节间接接触电击防护

接地电阻测量仪的主要附件:3条测量电线和两支测量电极.接地电阻测量仪有C2,P2,P1,C14个接线端子或E,P,C3个接线端子.测量时,在离被测接地体一定距离向地下打入电流极和电压极;将C2,P2端并接后或将正端接于被测接地体,将P1端或P端接于电压极,将C1端或C端接于电流极;第二节间接接触电击防护选好倍率,以约120rpm转速不停地摇动手把或接通电源,调节电位器旋钮至仪表指针稳定指在中心位置时,从刻度盘读数;将读数乘以倍率即得被测接地电阻值.测量时,电流I1流过被测接地体,电流I2流过仪表内的电位器,平衡时,等式I1RE=I2R2第二节间接接触电击防护由此可求出被测接地电阻.RE=K1R2.被测电阻尺PE与电位器电阻R2保持一定的比例关系,可由仪表直接读出被测接地电阻值.被测电阻RE与电位器电阻R2保持一定比例关系.可以由仪表直接读出被测电阻接地电阻值.第二节间接接触电击防护

2.测量方法和注意问题应用接地电阻测量仪测量接地电阻应当注意以下问题:(1)先检查接地电阻测量仪及其附件是否完好;必要时作一下短路校零实验,以检验仪表的误差.(2)对于与配电网导电性连接接地装置,测量前最好与配电网断开,以保证测量的准确性.第二节间接接触电击防护并防止将测量电源反馈到配电网上造成其它危险.(3)正确接线,外部接线图如图示.(4)接好线后,水平放置仪表,并选择适当的倍率,以提高测量精度.随后即可开始测量.第二节间接接触电击防护

(5)测量连线应避免与邻近的架空线路平行,防止感应电压的危险.(6)测量距离应选择适当,以提高测量的准确性,如测量电极直线排列,对于单垂直接地体或占地面积很小的复合接地体,电流极与被测接地体之间的距离约40m,电压极与被测接地体之间的距离约20m;第二节间接接触电击防护对于占地面积较大的网络接地体,电流极与被测接地体之间的距离可取为接地网对角线的2~3倍,电压极与被测接地体间的距离约为电流极与被测接地体间距离的50%~60%.(7)测量电极的排列应避免与地下金属管道平行,以保证测量结果的真实性.(8)雨天一般不应测量接地电阻,雷雨天不得测量防雷装置的接地电阻.第二节间接接触电击防护(9)如被测接地电阻＜1Ω,且测量连接线较长,应将C2与P2分开,分别引出连线接向被测接地体,以减小测量误差.(三)接地装置检查和维护

1.定期检查周期

(1)变,配电站接地装置每年检查一次,并于干燥季节每年测量一次接地电阻;第二节间接接触电击防护(2)车间电气设备接地装置每两年检查一次,并于干燥季节每年测量一次接地电阻;(3)防雷接地装置每年雨季前检查一次,避雷针的接地装置每五测量一次接地电阻;(4)手持电动工具接零线或接地线每次使用前须检查;(5)有腐蚀性土壤内的接地装置每五年局部挖开检查一次.第二节间接接触电击防护

2.接地装置定期检查的主要内容

(1)检查部连接是否牢固,有无松动,有无脱焊,有无严重锈蚀;(2)检查接零线,接地线有无机械损伤或化学腐蚀,涂漆有无脱落;(3)检查人工接地体周围有无堆放强烈腐蚀性物质;第二节间接接触电击防护

2.接地装置定期检查的主要内容

(4)检查地面以下50cm以内接地线的腐蚀和锈蚀情况;(5)测量接地电阻是否合格.3.下列情况下,应对接地装置进行维修

(1)焊接连接处开焊;(2)螺纹连接处松动;第二节间接接触电击防护

3.下列情况下,应对接地装置进行维修(3)接地线有机械损伤,断股或有严重锈蚀,腐蚀;锈蚀或腐蚀＞30%应更换;(4)接地体(极)露出地面;(5)接地电阻超过规定值.第二节间接接触电击防护五.保护导体

(一)保护导体安全要点

1.自然导体的利用凡用作接地线的自然导体均可用作保护导体.2.人工保护导体人工保护导体不包括PEN线.人工保护导体应尽量靠近相线敷设.第二节间接接触电击防护典型的人工保护导体布置图,保护干线宜用25㎜×4㎜扁钢沿车间四周安装,离地面高度为200㎜,与墙之间距离为15㎜.多芯电缆的芯线,与相线同一护套内的绝缘线裸线均可用作保护支线.3.连续性保护导体各部须连接牢固,接触良好;PE线和PEN线上不得装设单极开关或熔断器.第二节间接接触电击防护五.保护导体4.最小截面若保护线与相线材料相同时,如相线截面积为S,则干线部分保护最小截面积SPE应满足以下要求:SPE=S(S≤16㎜2)SPE=16㎜2(16㎜2S≤35㎜2)SPE=S/2(S＞35㎜2)第二节间接接触电击防护如支线部分保护线采用绝缘铜线,有机械保护时最小截面积为2.5㎜2;无机械保护时最小截面积为4㎜2.手持电动工具的保护线应采用0.75～1.5㎜2的多股软铜线.第二节间接接触电击防护如断开时间≥0.1S,＜5S时,保护导体最小截面应符合下列热稳定要求

SPE=ISS√t/KSPE——保护导体最小截面积,㎜2.ISS——单相短路电流,A.t——保护电器动作时间,s.K——计算系数.K=50～60.第二节间接接触电击防护

5.安装和连接

变压器中性点引出的保护导体可直接向保护干线(PE干线).用自然导体作保护零线时,自然导体与相线之间的距离不得太大.不能仅用电缆的金属包皮作为保护线,而应再敷设一条20㎜×4㎜的扁钢.PE线和PEN线不得装设开关或熔断器.也不得接入电器的动作线圈.第二节间接接触电击防护各设备的保护线不得经设备本身串联,而应单独接向保护干线.保护线连接处须便于检查和测试.须用工具才能拆开接头.保护线应有防机械损伤和化学腐蚀的措施.第二节间接接触电击防护

(二)等电位联结等电位联结指保护导体用于其它目的的不带电导体之间的联结(包括IT系统和TT系统中各用电设备金属外壳之间的联结).等电位联结的组成如图示.第二节间接接触电击防护

主接地端子与自然导体之间的联结称为总等电位联结;用电设备金属外壳与自然导体之间的联结为局部等电位联结.

主等电位联结导体的最小截面应＞最大保护导体的1/2,但应＞6㎜2.如系铜线,不需大于25㎜2.第二节间接接触电击防护局部等电位联结导体的最小截面应＞相应保护导体的1/2.两台设备之间的等电位联结导体的最小截面＞两台设备保护导体中较小者的截面.等电位联结可实现等电位环境.等电位环境内可使接触电压和跨步电压限制在安全范围.采用等电压环境应采取防止环境边缘处危险跨步电压,应考虑防止环境内高电位引出和环境外低电位引入的危险.第二节间接接触电击防护

(三)相零回路测量

相—零回路阻抗可停电测量或不停电测量.用伏安法测量.停电测量需用到低压辅助电源;测量结果不包括配电变压器的阻抗.不停电测量需用到高值负荷或电压变换装置;测量结果不包括配电变压器阻抗.对于钢质零线或部分钢质零线相—零回路,应将阻抗测量值×1.5非线性系数予以修正.第二节间接接触电击防护如测量时温度偏高也应予以适当修正.停电测量时,测量电流应适当加大,但＜相线额定工作电流的1/4.不停电测量时,应注意尽量减小配电网电压波动的影响.测量工作应严密组织,确保安全.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

双重绝缘用于防止间接接触电击;安全电压和漏电保护既能防止直接接触电击,也能防止间接接触电击.

一.双重绝缘

(一)双重绝缘结构双重绝缘是强化的绝缘结构,包括双重绝缘和加强绝缘.如图为双重绝缘结构和加强绝缘结构.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

双重绝缘指工作绝缘(基本绝缘)和保护绝缘(附加绝缘).前者是带电体与不可触及的导体间的绝缘,是保证设备正常工作和防止电击的基本绝缘;后者是不可触及导体与可触及的导体间的绝缘,是当工作绝缘损坏后用于防止电击的绝缘.加强绝缘是具有与上述双重绝缘相同绝缘水平的单一绝缘.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护具有双重绝缘的电气设备属于Ⅱ类设备.按其外壳特征可分为3类型：

(1)绝缘外壳基本上连成一体的Ⅱ类设备.(2)金属外壳基本上连成一体的Ⅱ类设备.(3)兼有绝缘外壳和金属外壳两种特征的的Ⅱ类设备.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

(二)双重绝缘的基本条件

1.绝缘电阻和电气强度用500V直流电压测试,工作绝缘的绝缘电阻应＞2MΩ,保护绝缘的绝缘电阻应＞5MΩ,加强绝缘的绝缘电阻应＞7MΩ.电气强度:试验电压工作绝缘1250V.保护绝缘2500V,加强绝缘3725V,有可能产生谐振电压,试验电压应比2倍谐振电压高出1000V.耐压时间1min.试验中,不得发生闪络或击穿.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护做直流泄漏电流试验时,对于额定电压不超过250V的Ⅱ类设备,试验电压为其额定电压上限值或峰值的1.06倍.施加电压后5s读数,泄漏电流不得超过0.25mA.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

2.外壳防护和机械强度

Ⅱ类设备应能保证正常工作,在打开门盖和拆除可拆卸部件时,人体不得触及有工作绝缘与带电体隔离的金属部件.其外壳上不得有容易触及上述金属部件的小孔.

若用绝缘外护物实现加强绝缘,外护物须用钥匙或工具才能开启;其上不得有金属件穿过,并有足够的绝缘水平和机械强度.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

3.电源连接线

Ⅱ类设备的电源连接线须加强绝缘.电源插头上不得有起导电作用以外的金属件.电源连接线与外壳之间至少应有两层单独的绝缘层,能有效地防止损伤.

电源线固定件应用绝缘材料;如用金属材料,应加以保护绝缘等级的绝缘.

电源线截面应符合下表要求.额定电流＜3A,长度＜2m,允许截面积0.5㎜2.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护电源连接线应经受1min拉力试验不损坏.设备≤1kg,试验拉力为30N;1kg＜设备＜4kg,试验拉力为60N;＞4kg,试验拉力100N.

4.Ⅱ类设备在其明显部位应有”回”形标志.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护(三)双重绝缘设备的使用应定期测量双重绝缘设备可触及部位与工作时带电部位之间的绝缘电阻是否符合要求;使用前,应检查双重绝缘设备及其电源线是否完好;凡金属双重绝缘的设备,不得再接地或接零.一般场所使用的手持电动工具,应优先选用Ⅱ类设备.潮湿场所或金属构架上工作应尽且选用Ⅱ类工具或选用安全电压的工具.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护二.安全电压安全电压是在一定条件下,一定时间内不危及生命安全的电压.即把通过人身上的电压限制在某一范围,使得这种电压下,通过人体的电流不超过允许范围.这一电压称安全电压,具有安全电压的设备属于Ⅲ类设备.1.限值

安全电压限值是指任何情况下,任意两导体间都不得超过的电压值.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

工频安全电压有效值为50V.这是根据人体电流30mA和人体电阻1700Ω来确定的.我国标准规定直流安全电压有效值为120V.

电动儿童玩具及类似电器,如接触时间＞1s,干燥环境中工频安全电压有效值为33V,直流安全电压为70V;潮湿环境中工频安全电压有效值为16V,直流安全电压的限值为35V.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

2.额定值我国规定工频有效值为42V,36V,24V,

12V和6V.特别危险环境用的携带式电动工具应用42V电压;有电击危险环境使用的手持和局部照明灯应用36V或24V电压;金属容器内,隧道内,水井内及周围有大面积接地导体等狭窄,行动不便的工作地点应用12V电压;水下作业等特殊场所应用6V电压.当电气设备采用＞24V电压时,须采取直接接触电击防护措施.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

(二)安全电源及回路配置

1.安全电源常用安全隔离变压器作为安全电压的电源.其接线如图.安全隔离变压器一次绕组与二次绕组之间应有良好的绝缘;其间还可用接地屏蔽隔离.除隔离变压器外,还有同等隔离能力的发电机,蓄电池,电子装置等均可做成安全电压电源.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护一般用途的单相安全隔离变压器额定容量≤10KVA,三相安全隔离变压器的额定容量≤16KVA.电铃用变压器的额定容量≤100VA.玩具用变压器的额定容量≤200VA.

安全隔离变压器的外壳不能打开.其外壳结构应能防止偶然触及带电部分的可能性.变压器的各附件应予紧固,运行中不得因振动,发热而松动.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护安全隔离变压器的电源线截面和各部分绝缘电阻应满足下表要求.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护环境温度35℃,安全隔离变压器正常使用时金属材料允许温升应≤20℃,其它材料允许温升应≤40℃,对于不持续握持的外壳应分别≤25℃和≤50℃.

Ⅰ类变压器可能触及的金属部分须接地(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类变压器不采取接地(或接零)措施,没有接地端子.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

2.回路配置

安全电压回路的带电部分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)线或其它电气回路连接.但变压器外壳及一,二次线圈之间的屏蔽离层按规定接地或接零.若变压器没有双重绝缘结构,为减轻变压器一次线圈与二次线圈短接的危险,二次线圈应接地或接零.安全电压的配线最好与其它电压等级配线绝缘水平一致.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

3.插销座

安全电压设备的插销座不得带有接零或接地插头或插孔.为保证不与其它电压的插销座插错,安全电压应采用不同结构的插销座,或在其插座上有明显标志.4.短路保护安全隔离变压器的一次边和二次边均应装设短路保护元件.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

5.功能特低电压

若电压值与安全电压值相符,因功能上的原因,电源或回路配置不完全符合安全电压要求,则称为功能特低电压.其补充安全要求是:装设必要的屏护或加强设备绝缘,以防止直接接触电击;若该回路同一次边保护零线或保护地线连接,一次边应装设防止电击的自动断电装置,以防止间接接触电击.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

(三)电气隔离

电气隔离指工作回路与其它回路实现电气上的隔离.是通过采用一次边,二次边电压相等的隔离变压器来实现的.其接线如图示.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护电气隔离的安全原理是在隔离变压器的二次构成一个不接地的电网,阻断二次边工作的人员单相电击时电击电流的通路.

电气隔离回路须符合的条件:1.电源变压器必须是隔离变压器隔离变压器输入绕组与输出绕组没有电气连接,且有双重绝缘结构.单相隔离变压器额定容量＜25KVA,三相隔离变压器的额定容量＜40KVA.隔离变压器空载输出电压＜1000V.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护2.二次边保持独立被隔离回路不得与其它回路及大地有任何连接.对于二次边回路线路较长者,应装设绝缘监视装置.3.二次边线路要求二次边线路电压过高或二次边线路过长,都会降低这种措施的可靠性.按照规定,应保证电源电压U≤500V,线路长度L≤200m,电压与长度的乘积UL≤100000V·m.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护4.等电位连接如图虚线是等电位接线.若没有等电位连接线,若隔离回路中两台设备发生碰壳故障时,共设备的外壳将带有不同的对地电压.如有人同时触及这两台设备,接触电压为线电压,触电危险性极大.如隔离回路带有多台用电设备,则各台设备的金属外壳应采取等电位连接.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护三.漏电保护

漏电保护装置主要用于防止间接接触电击和直接接触电击.也用于防止漏电火灾,用于监测一相接地故障.

漏电保护装置按照动作原理有:电压型和电流型两类;按照有无电子元器件,分为电子式和电磁式两类;按照极数,分为二极,三极和四极漏电保护器等.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

(一)漏电保护原理和特点

电压型漏电保护装置:以设备上的故障电压为动作信号,电流型漏电保护装置:以漏电电流或触电电流为动作信号.动作信号经处理后带动执行元件动作,促使线路迅速分断.1.电压型漏电保护如图为电压型漏电保护.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护作为检测机构的电压继电器FV零电位参考端接由三个相同灯泡组成的辅助中性点,信号端接电动机外壳.当电动机漏电,电动机外壳对地电压达到危险数值时,继电器迅速动作,切断作为线路主开关的接触器KM的控制回路,从而切断电源.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护为提高漏电保护装置的灵敏度和动作的可靠性,可用直流继电器代替交流继电器.

电压型漏电保护装置的零电位参考端也可接地,但其接地线和接地体应与设备重复接地或保护接地的接地线和接地体分开.电压型漏电保护装置可用于接地系统和不接地系统,只能用于设备的漏电保护,对直接接触电击不起防护作用.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

2.电流型漏电保护

电流型漏电保护指零序电流型漏电保护或剩余电流型漏电保护.这种漏电保护装置用零序电流互感器作为取得触电或漏电电流讯号检测元件.

电磁式电流型漏电保护的原理如图示.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护电磁式电流型漏电保护装置以极化电磁铁FV为中间机构.此电磁铁是永久磁铁且有极性.正常情况下,永久磁铁吸引力克服弹簧拉力使衔铁保护闭合位置.如图,3条相线和一条工作零线穿过环形的零序电流互感器OTA构成互感器原边,与极化电磁铁连接的线圈构成互感器的副边.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护设备正常运行时,互感器原边三相电流在其铁芯中产生的磁场互相抵消,互感器副边不产生感应电动势,电磁铁不动作.设备发生漏电或后方有人触电时,出现额外零序电流,互感器副边产生感应电动势,电磁铁线圈中有电流流过,并产生交变磁通.这个磁通与永久磁通叠加,产生去磁作用,使吸引力减小,衔铁被反作用弹簧拉开,电磁铁动作,并通过开关切断电源.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

(二)漏电保护装置的选用首先正确选择漏电保护装置的动作电流.浴室,游泳池,隧道等高电击危险性大的场合,应选高灵敏度的漏电保护装置.作业场所受电击后,有其他人帮助能及时摆脱电源,漏电保护装置动作电流可大于摆脱电流;如系快速型保护装置,动作电流可按室颤电流选取;如果是前级保护,即分保护前面的总保护,动作电流可超过心室颤动电流.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护作业场所无他人配合工作,动作电流应＜摆脱电流.触电后可能导致严重二次事故的场合,应选用6mA动作电流.儿童或病人,应用＜10mA的动作电流.

对于电动机,保护器应能躲过电动机起动时泄漏电流而不动作.保护器应有较好的平衡性,以避免在数倍于额定电流的堵转电流冲击下误动作.不允许停转的电动机,应采用漏电报警方式,而不采用漏电切断方式.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护照明线路,宜根据泄漏电流大小和分布,用分级保护方式.支线选高灵敏度保护器,干线选中灵敏度保护器;建筑工地,金属构架上等电击危险较大,Ⅰ移动式设备应配用高灵敏度漏电保护装置.电热设备应按热态泄漏状况选择保护器的动作电流.电焊机,应考虑保护器正常工作不受电焊的短时冲击电流,电流急剧的变化,电源电压的波动的影响.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护高频电焊机,保护器还应有良好的抗电磁干扰性能.有非线性元件产生高次谐波及有整流元件的设备,应采用零序电阻互感器且二次边接有滤波电容的保护器.互感器铁芯应选用剩磁的软磁性材料制成.

用于防止漏电火灾的漏电报警装置的动作电流可在100～500mA范围内选择.

漏电保护装置的额定电压,额定电流,分断能力等均应与线路条件相适应.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护漏电保护装置的极数应按线路特征选择.单相线路选用二极保护器,带三相负载的三相线路选用三极保护器,动力与照明合用的三相四线制线路和三相照明线路须选用四极保护器.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

(三)漏电保护装置安装和运行

1.安装有金属外壳的Ⅰ类移动式电气设备和手动式电动工具,安装在潮湿或强腐蚀环境中电气设备,建筑工地施工电气设备,临时性电气设备,宾馆客房内的插座,触电危险性大的民用建筑内的插座,游泳池,浴池水中照明设备,安装在水中的供电线路和电气设备,及医院中直接接触人体的医用电气设备都要安装漏电保护器.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护公共场所通道照明电源和应急照明电源,消防用电梯及确保公共场所安全的电气设备,用于消防设备的电源(火灾报警装置,消防水泵,消防通道照明等),用于防盗报警的电源,及其它不允许突然停电的场所或电气装置的电源,漏电时立即切断电源将会造成其他事故或重大经济损失.这些场合,应装设不切断电源的漏电报警装置.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护使用安全电压供电的电气设备,一般环境条件下使用的双重绝缘或加强绝缘结构的电气设备,一般环境条件下使用隔离变压器供电的电气设备,在采用不接地的局部等电位联结措施的场所中使用的电气设备,其他没有漏电危险和触电危险的电气设备等可不安装漏电保护装置.

安装漏电保护装置前,应仔细检查其外壳,铭牌,接线端子,试验按钮,合格证等.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护

漏电保护装置的安装应符合生产厂产品说明书的要求;漏电保护装置的额定电压,额定电流,额定分断能力,极数,环境条件及额定漏电动作电流和分断时间在满足被保护供电线路和电气设备运行要求的同时,还须满足安全要求.

装有漏电保护装置的电气线路和设备泄漏电流须控制在允许范围内.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护所选用的漏电保护装置的额定不动作电流＞正常泄漏电流最大值的2倍.当泄漏电流＞允许值时,须更换绝缘良好的电气线路或设备.若电气设备装有高灵敏度漏电保护装置,则电气设备单独接地装置的接地电阻可适当放宽,但应限制预期的接触电压在允许范围内.安装漏电保护装置的电动机及其它电气设备正常运行时绝缘电阻的阻值应＞0.5MΩ.第三节双重绝缘,安全电压和漏电保护漏电保护装置应安装在无腐蚀性气体,无爆炸危险(防爆型除外)的场所,应注意防潮,防尘,防强震,防阳光直射,防磁场;安装位置应便于检查,