間接接觸電擊防護(hù)措施探討

劉艷

摘要：因觸電引發(fā)的危害人身安全的事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重的可能會(huì)致人死亡。造成這類事故的最主要原因是配電系統(tǒng)出現(xiàn)了接地故障，且未采取有效的預(yù)防觸電的措施。本文將對(duì)間接接觸電擊防護(hù)的措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵字：觸電、電擊防護(hù)、接地故障、間接接觸電擊防護(hù)

1電擊防護(hù)的重要性

當(dāng)人體同時(shí)觸及不同電位的導(dǎo)電部分時(shí)，電位差使電流在人體中流過，稱之為觸電。電流在人體內(nèi)的大小和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，將會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不同的效應(yīng)。

當(dāng)通過人體的電流很小時(shí)，往往對(duì)人體無(wú)害。但如果電流較大或持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，電流效應(yīng)可使人受到傷害甚至死亡。人體能夠感覺出的最小電流值一般為0.5mA，此值與電流通過人體的時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。而當(dāng)流過人體的電流值超過某個(gè)數(shù)值（IEC取值為5mA）時(shí)，人體將發(fā)生肌肉痙攣而不能動(dòng)彈，導(dǎo)致無(wú)法擺脫帶電導(dǎo)體，使得電流在人體內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間作用而遭受傷害。通過人體的電流越大，電流效應(yīng)作用的時(shí)間越長(zhǎng)，人體電擊致死的危險(xiǎn)就越大。

因此，在電氣設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)采用各種安全措施，降低人體觸電的可能性和危險(xiǎn)性，保護(hù)人身安全。

2電擊防護(hù)的基本原則

根據(jù)國(guó)家規(guī)范GB/T 17045，電擊防護(hù)的基本原則是危險(xiǎn)的帶電部分必須不可觸及，而可觸及的可導(dǎo)電部分在正常情況下或在單一故障的情況下必須不帶危險(xiǎn)電位。

3電擊防護(hù)措施的分類

在正常條件下的保護(hù)稱為直接接觸防護(hù)，采用基本保護(hù)措施;而在單一故障條件下的保護(hù)稱為間接接觸防護(hù)，應(yīng)采用故障保護(hù)措施。

直接接觸防護(hù)是指采用絕緣物質(zhì)、遮攔或外護(hù)物等來(lái)阻隔人體與帶電部分接觸。間接接觸防護(hù)是指當(dāng)電氣裝置因絕緣損壞發(fā)生接地故障時(shí)，通過采取一定的措施，降低人體接觸電壓，使得線路上的保護(hù)開關(guān)裝置能夠迅速檢測(cè)到故障電流并斷開故障線路，從而降低人體觸電的危險(xiǎn)。間接接觸電擊防護(hù)措施遠(yuǎn)比直接接觸電擊防護(hù)措施復(fù)雜得多，本文將對(duì)間接接觸電擊防護(hù)措施進(jìn)行探討。

4間接接觸電擊防護(hù)措施

據(jù)統(tǒng)計(jì)，電網(wǎng)故障的80%左右為單相接地故障。接地故障引起的間接接觸電擊事故是最常見的電擊事故。接地故障引起的對(duì)地電弧、電火花和異常高溫則是最常見的電氣火災(zāi)和爆炸的根源。就引起的電氣災(zāi)害而言，接地故障遠(yuǎn)比一般短路更具危險(xiǎn)性。因此，在電氣設(shè)計(jì)工作中必須采取一定的防護(hù)措施來(lái)防范接地故障引起的間接接觸電擊。

4.1自動(dòng)切斷電源防電擊措施

自動(dòng)切斷電源是最常用的防間接接觸電擊措施。要實(shí)現(xiàn)這一防電擊措施，配電系統(tǒng)需要進(jìn)行保護(hù)接地。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流能夠沿接地導(dǎo)體返回電源，進(jìn)而配電回路上的保護(hù)電器能夠檢測(cè)到這一故障電流，從而使人在發(fā)生觸電危險(xiǎn)之前切斷電源。

4.1.1 配電系統(tǒng)的保護(hù)接地

保護(hù)接地是指用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與保護(hù)導(dǎo)體連接。其作用是降低電氣裝置的外露導(dǎo)電部分在故障時(shí)的對(duì)地電壓或接觸電壓。以380V/220V配電系統(tǒng)為例，當(dāng)?shù)蛪弘姎庠O(shè)備的外殼發(fā)生單相短路接地故障時(shí)，如果未做保護(hù)接地，設(shè)備外殼上將帶220V的接觸電壓，周圍的人發(fā)生電擊致死的危險(xiǎn)非常大。如果設(shè)置了保護(hù)接地，系統(tǒng)則形成了故障電流返回電源星形結(jié)點(diǎn)的通路，配電線路上設(shè)置的保護(hù)電器能夠檢測(cè)到這一故障電流從而切斷電源，使得接觸故障設(shè)備的人可不致電擊死亡。保護(hù)接地是應(yīng)用最廣泛的安全措施之一，不論是高壓設(shè)備還是低壓設(shè)備，都必須采用保護(hù)接地作為安全技術(shù)措施。

4.1.2在故障情況下自動(dòng)切斷電源

為了使故障回路上的保護(hù)電器能夠快速斷開，要求盡量減小故障回路的阻抗，故障電流越大，切斷電源越迅速，防電擊效果越好。以下舉例說(shuō)明。

上圖是一TN-C-S系統(tǒng)，進(jìn)建筑物處設(shè)置了重復(fù)接地。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生了如圖所示的接地故障時(shí)，故障電流Id經(jīng)過相線-設(shè)備外殼-PE線-PEN線返回電源變壓器。當(dāng)人體接觸帶故障電壓的金屬設(shè)備外殼時(shí)，故障電流為Id，由于接地電阻RA+RB遠(yuǎn)大于PEN線上的電阻，對(duì)故障電流的分流作用不大，因此，人體預(yù)期接觸電壓為Ut=Id（Zab+Zbc）。

如果配電線路上采用斷路器作為防電擊電器，考慮我國(guó)產(chǎn)品制造±20%的誤差和電網(wǎng)電壓±10%的偏差等因素后，接地故障電流Id應(yīng)不小于斷路器瞬時(shí)或短延時(shí)脫扣器整定電流Ia的1.3倍，以確保電擊防護(hù)的有效性。

在TN系統(tǒng)內(nèi)還可采用RCD來(lái)防電擊。與過電流防護(hù)電器相比，RCD對(duì)接地故障引起的電擊事故的防范具有很高的動(dòng)作靈敏度。但在TN系統(tǒng)有PEN線的回路上不能裝設(shè)RCD，只能采用過電流防護(hù)電器來(lái)防電擊。并且，當(dāng)采用RCD作為間接接觸電擊防護(hù)電器時(shí)，必須裝設(shè)保護(hù)導(dǎo)體。否則，RCD將不能正確動(dòng)作。

4.1.3 自動(dòng)切斷電源的時(shí)間要求

對(duì)于不同種類的用電設(shè)備，保護(hù)電器自動(dòng)切斷電源的時(shí)間也有不同的要求。對(duì)于固定式設(shè)備，切斷時(shí)間t≤5s;對(duì)于手持式、移動(dòng)式設(shè)備，切斷時(shí)間t≤0.4s.

4.2用等電位聯(lián)結(jié)作附加防護(hù)

自動(dòng)切斷電源雖然是最常用的防電擊措施，但它并非最可靠的措施。配電系統(tǒng)上應(yīng)用的熔斷器、斷路器、RCD等開關(guān)型防護(hù)電器，可能因?yàn)榉N種原因拒動(dòng)而不起防護(hù)作用。因此需盡可能地設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)才做附加防護(hù)，以降低或消除電位差。

等電位聯(lián)結(jié)是將導(dǎo)電部分之間用導(dǎo)線做電氣連接，使其電位相等或接近。建筑物內(nèi)的等電位聯(lián)結(jié)有兩類，一類是起保護(hù)性作用的等電位聯(lián)結(jié)，其作用是防人身電擊、電氣火災(zāi)等電氣災(zāi)害;另一類是起功能性作用的等電位聯(lián)結(jié)，其作用是使各類電氣系統(tǒng)正常運(yùn)作，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

保護(hù)性等電位聯(lián)結(jié)又可以分為三類，分別是總等電位聯(lián)結(jié)、局部等電位聯(lián)結(jié)和輔助等電位聯(lián)結(jié)。就防電擊而言，等電位聯(lián)結(jié)具有比接大地更好的降低接觸電壓的效果。

總等電位聯(lián)結(jié)是將建筑物內(nèi)的電源進(jìn)線箱內(nèi)的PE母排、接地裝置的接地母排、建筑物內(nèi)的各種金屬管道、可連接的金屬構(gòu)件、集中采暖和空調(diào)的干管、電纜的金屬外皮、外部防雷裝置的引下線等在電源進(jìn)線處互相聯(lián)結(jié)而形成等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)。

等電位聯(lián)結(jié)必須保證其導(dǎo)通的持續(xù)可靠，因此總等電位聯(lián)結(jié)必須在戶內(nèi)地面上可見和可操作的位置進(jìn)行聯(lián)結(jié)。

下面將舉例說(shuō)明設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)對(duì)于降低人體預(yù)期接觸電壓的UL的效果。

上文提到，在建筑物進(jìn)線處設(shè)置了重復(fù)接地的一TN-C-S系統(tǒng)，人體預(yù)期接觸電壓為Ut=Id（Zab+Zbc）。在此基礎(chǔ)上，若在建筑內(nèi)作了總等電位聯(lián)結(jié)，在建筑物電源進(jìn)線處PE線與MEB連通，則人體預(yù)期接觸電壓為Ut2=Id·Zab，其值為建筑物內(nèi)從電源進(jìn)線處至故障電氣設(shè)備的PE線上Id產(chǎn)生的電壓降。

若在此基礎(chǔ)上又增加了局部等電位聯(lián)結(jié)，因局部范圍內(nèi)產(chǎn)生預(yù)期接觸電壓的PE線更短，僅為Ut3=Id·Zad< Ut2

局部等電位聯(lián)結(jié)可以將局部場(chǎng)所內(nèi)任一設(shè)備故障時(shí)的接觸電壓限制到接觸電壓限值以下，從而避免電擊致死事故的發(fā)生。它還可以消除沿PE線或金屬管道結(jié)構(gòu)從別處傳導(dǎo)來(lái)的轉(zhuǎn)移故障電壓引起的電位差，避免因電位傳導(dǎo)引起的電擊危險(xiǎn)。

4.3采用SELV和PELV特低電壓

IEC標(biāo)準(zhǔn)將工頻50V及以下的電壓稱之為特低壓，它能有效地防直接接觸電擊和間接接觸電擊。特低電壓作為保護(hù)措施包括兩種不同的特低壓系統(tǒng)：SELV和PELV。

按IEC標(biāo)準(zhǔn)，特低壓設(shè)備的額定電壓用于干燥場(chǎng)所者為48V（我國(guó)仍沿用前蘇聯(lián)的36V），用于潮濕場(chǎng)所為24V，用于水下者為12V及6V。當(dāng)采用特低壓供電時(shí)，即是防護(hù)電器失效拒動(dòng)，人體也不致電擊致死。

5結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種用電設(shè)備不斷被應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，由于電擊事故造成的人員傷亡和電氣災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。因此，電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)此予以高度重視，提高配電系統(tǒng)的安全性和可靠性，同時(shí)避免電擊事故和電氣災(zāi)害的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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