電氣安全的研究

【摘 要】本文將重點(diǎn)闡述常見的電氣設(shè)備的安全設(shè)計(jì)?？偨Y(jié)出了幾種常用的電氣設(shè)計(jì)方式和方法，包括電氣系統(tǒng)的接地保護(hù)、電氣設(shè)備的電擊防護(hù)、電氣設(shè)備的外殼防護(hù)。

【關(guān)鍵詞】接地 電擊 IP防護(hù)等級(jí) 電氣設(shè)備

一、 引言

電能是現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，電能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門并深入人們的日常生活之中。因而電氣安全是電力、通信、計(jì)算機(jī)等諸多領(lǐng)域共同面臨的問題，具有廣泛性的特征。同時(shí)電氣安全又涉及到材料選用、設(shè)備制造、設(shè)計(jì)施工和運(yùn)行維護(hù)等諸多環(huán)節(jié)，具有綜合性的特征。再者，電氣安全的問題往往發(fā)生在人們與其以外的電磁過程，具有隨機(jī)性和統(tǒng)計(jì)規(guī)律的特征。電氣安全問題具有豐富的學(xué)術(shù)內(nèi)涵和廣闊的應(yīng)用范圍，應(yīng)該得到足夠的關(guān)注。

二、低壓電氣設(shè)備接地保護(hù)

一般供配電系統(tǒng)都有兩個(gè)接地問題：其一是系統(tǒng)內(nèi)電源側(cè)帶電導(dǎo)體的接地；其二是負(fù)荷側(cè)電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分的接地。就低壓供配電系統(tǒng)而言，前者通常是指發(fā)電機(jī)、變壓器等之中性點(diǎn)的接地，稱為系統(tǒng)接地；后者通常是指電氣設(shè)備的金屬外殼、布線用金屬管槽等外露可導(dǎo)電部分的接地，稱為保護(hù)接地。系統(tǒng)接地的主要作用是保證供電系統(tǒng)的正常工作，因此也叫工作接地。保護(hù)接地則對(duì)電氣安全十分重要。

低壓接地系統(tǒng)按接地形式可分為TN、TT和IT三種類型。其中TN系統(tǒng)按N線與PE線的不同組合又分為以下三種類型：

（一）TN-C系統(tǒng)——在此系統(tǒng)內(nèi)N線和PE線是合一的，亦即利用N線兼作PE線，合稱為PEN線。

（二）TN-S系統(tǒng)——在此系統(tǒng)內(nèi)N線和PE線是分開的， N線引出后應(yīng)對(duì)地絕緣；PE線引出后可多次重復(fù)接地。

（三）TN-C-S系統(tǒng)——在此系統(tǒng)內(nèi)，僅在電氣裝置電源進(jìn)線點(diǎn)前N線和PE線是合一的，在電源進(jìn)線點(diǎn)后即分為N線和PE線。

需要特別說明，TN-S系統(tǒng)和PE線的分開是從變電所或發(fā)電站的低壓配電盤出線處開始算起的。因?yàn)閺淖儔浩骰虬l(fā)電機(jī)到低壓配電盤的一段線路很短，可以將它們看成一個(gè)電源點(diǎn)。只要此電源點(diǎn)的中性點(diǎn)是直接接地的，則從電源點(diǎn)的低壓配電盤可同時(shí)引出相線、中性線、PEN線和PE線。換言之，可同時(shí)引出除IT系統(tǒng)外的TN-S、TN-C、TN-C-S以至TT等不同接地系統(tǒng)的供電線路。

三、電氣設(shè)備的電擊防護(hù)

電擊有直接接觸電擊和間接接觸電擊之分。直接接觸電擊是指電氣裝置正常工作時(shí)（沒有發(fā)生故障），人體觸及（或過分接近，不同）帶電體時(shí)的電擊事故。間接接觸電擊是指人體觸及故障時(shí)可帶危險(xiǎn)電壓而正常時(shí)不帶電的電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分時(shí)的電擊事故。

當(dāng)電氣裝置因絕緣破損等發(fā)生接地故障時(shí)，原本不帶電壓的電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分因此而帶對(duì)地故障電壓。人體接觸此故障電壓而遭受的電擊，就稱為間接接觸電擊。對(duì)間接接觸電擊的防護(hù)遠(yuǎn)比直接接觸電擊復(fù)雜。間接接觸電擊由接地故障引起，其防護(hù)措施亦因接地系統(tǒng)類型不同而異。

IEC產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)將低壓電氣設(shè)備按防間接接觸電擊的不同要求分為0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共四類。

（一） 0類設(shè)備

0類設(shè)備是指僅依靠基本絕緣作為電擊防護(hù)的設(shè)備。這類設(shè)備的基本絕緣一旦失效時(shí)，是否會(huì)發(fā)生電擊危險(xiǎn)，完全取決于設(shè)備所處的場(chǎng)所條件。所謂場(chǎng)所條件，主要是指人操作設(shè)備時(shí)所站立的地面及人體能觸及到的墻面或裝置外可導(dǎo)電部分等的情況。

為了保證安全，0類設(shè)備一般只能用于非導(dǎo)電場(chǎng)所，否則就需要用隔離變壓器供電。由于0類設(shè)備的電擊防護(hù)條件較差，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已逐步被淘汰，有些國(guó)家甚至已明令禁止生產(chǎn)該類產(chǎn)品。

（二） Ⅰ類設(shè)備

Ⅰ類設(shè)備的電擊防護(hù)不僅依靠基本絕緣，而且還可以采取附加的安全措施，即設(shè)備外露可導(dǎo)電部分連接有一根PE線，這根線用來與場(chǎng)所中固定布線系統(tǒng)中的保護(hù)線（或端子）相連接。這類設(shè)備在目前應(yīng)用最為廣泛。

Ⅰ類設(shè)備的保護(hù)線，要求與設(shè)備的電源線配置在一起。設(shè)備的電源線若采用軟電纜或軟電線，則保護(hù)線應(yīng)當(dāng)是其中的一根芯線。我們常用的家用電氣的三芯插頭，其中有一芯就是PE線插頭片，它通過插座與室內(nèi)固定配線系統(tǒng)中的PE線連接。

在我國(guó)日常使用的電器中，Ⅰ類設(shè)備占了絕大多數(shù)。因此，做好對(duì)Ⅰ類設(shè)備的電擊防護(hù)，對(duì)降低電擊事故的發(fā)生率有著十分重大的意義。

（三） Ⅱ類設(shè)備

Ⅱ類設(shè)備的電擊防護(hù)不僅依靠基本絕緣，而且還增加了附加絕緣作為輔助安全措施，或者使設(shè)備的絕緣能達(dá)到加強(qiáng)絕緣的水平。Ⅱ類設(shè)備不設(shè)置PE線。

Ⅱ類設(shè)備的電擊防護(hù)全靠設(shè)備本身的技術(shù)措施，其電擊防護(hù)不依賴于供配電系統(tǒng)，也不依賴于使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，是一種安全性能很好的設(shè)備類別。若排除價(jià)格因素，這是一種值得大力發(fā)展的設(shè)備類別。但Ⅱ類設(shè)備絕緣外殼的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱水平不高，其外型尺寸和電功率都不宜過大，而且價(jià)格較高，致使它的應(yīng)用范圍受到了限制。

（四）Ⅲ類設(shè)備

Ⅲ類設(shè)備的防間接接觸電擊原理是降低設(shè)備的工作電壓，即根據(jù)不同的環(huán)境條件采用適當(dāng)?shù)奶氐碗妷汗╇?，是發(fā)生接地故障或者人體直接接觸帶電導(dǎo)體時(shí)，接觸電壓都小于安全限值。

應(yīng)當(dāng)注意，安全（特低）電壓并不只是一個(gè)電壓值，它是包括較低電壓值在內(nèi)的一系列規(guī)定的總稱。因此，必須滿足對(duì)安全（特低）電壓的全部要求，Ⅲ類設(shè)備的電擊防護(hù)才是完整有效的。

四、電氣設(shè)備外殼的防護(hù)

電氣設(shè)備的“外殼”是指電氣設(shè)備直接相關(guān)聯(lián)的界定設(shè)備空間范圍的殼體。而那些設(shè)置在設(shè)備以外的為保證人身安全或防止人員進(jìn)入的柵欄、圍護(hù)等的設(shè)施，不能被算作是“外殼”。

外殼防護(hù)是電氣安全的一項(xiàng)重要措施，它既是保護(hù)人身安全的措施，又是保護(hù)設(shè)備自身安全的措施，因此標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定了外殼的兩種防護(hù)形式。

第一種防護(hù)形式：防止人體觸及或接近殼內(nèi)帶電部分和觸及殼內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件（光滑的轉(zhuǎn)軸和類似部件除外），防止固體異物進(jìn)入外殼內(nèi)部。

第二種防護(hù)形式：防止水進(jìn)入外殼內(nèi)部而引起有害的影響。

表示外殼防護(hù)等級(jí)的代號(hào)由表征字母“IP”和附加在后面的兩個(gè)表征數(shù)字組成，寫作IPXX，其中第一位數(shù)字表示第一種防護(hù)形式的各個(gè)等級(jí)，第二位數(shù)字則表示第二種防護(hù)形式的各個(gè)等級(jí)，表征數(shù)字的含義分別見表3-1和表3-2.

五、結(jié)語

我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，促成城市化進(jìn)程加快；城市居民家庭的電氣化水平迅速提高，使得電氣安全問題顯得更為迫切。因此，將電氣安全問題作為電氣工程一個(gè)重要的專業(yè)方向進(jìn)行研究，以科學(xué)的態(tài)度去認(rèn)識(shí)它，用工程的手段去應(yīng)對(duì)它，是一項(xiàng)十分有意義的工作。

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