淺談電擊基本知識與防護措施

史書元

（南京市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210000）

近年來，隨著我國的發(fā)展與進步，新建項目大規(guī)模增多，在電氣設(shè)計的過程中，人身安全防護與設(shè)備安全防護正越來越受到重視，而人身安全更為重要。在實際項目施工及運行過程中，卻經(jīng)常有電氣安全事故的發(fā)生，對人身造成傷害。故做好電擊防護的各種措施是電氣設(shè)計中不可忽略的重要問題。由于低壓配電系統(tǒng)容易遭受電擊，為保證安全用電需要，在進行低壓配電系統(tǒng)設(shè)計時，需考慮電擊防護。電擊防護的重點，也在低壓配電系統(tǒng)。雖然1kV以上的中高壓系統(tǒng)的帶電體被觸及時，電擊危險大得多，死亡概率也高得多，但中高壓電氣裝置防護嚴(yán)密，且設(shè)置在專用場所，使用者不大可能觸及。而低壓配電設(shè)施由于涉及面廣，所處環(huán)境復(fù)雜等原因，故障發(fā)生概率大，電擊危險性也大幅增加。

1 電擊基本知識

1.1 電擊防護

當(dāng)帶電導(dǎo)體絕緣的失效或損壞，導(dǎo)致正常條件下不帶電的電氣裝置外露可導(dǎo)電部分呈現(xiàn)一定的電位，操作者或使用者觸及時，可能發(fā)生電擊事故，從而導(dǎo)致對人的傷害，甚至死亡，這是低壓配電系統(tǒng)最常見，也是必須嚴(yán)格防范的重點問題。

1.2 電氣設(shè)備防電擊類別

電擊防護同電氣設(shè)備的防護條件有密切關(guān)系，不同電擊防護類別的電氣設(shè)備應(yīng)該有不同的電擊防護措施。電氣設(shè)備的防電擊分類共分為4類。制造廠商的電氣設(shè)備和用電設(shè)備應(yīng)按相應(yīng)的防護結(jié)構(gòu)和特征確定其防電擊類別，并標(biāo)志在設(shè)備外殼上，用符號標(biāo)識。

（1）0類設(shè)備。0類設(shè)備具有基本絕緣作為直接接觸防護，但沒有間接接觸防護措施，從電擊防護來看，是不完善的。

（2）Ⅰ類設(shè)備。Ⅰ類設(shè)備利用基本絕緣作為基本防護措施，同時還具有附加防護措施，即設(shè)備外露可導(dǎo)電部分應(yīng)做保護接地，即通過PE導(dǎo)體連接到地或等電位聯(lián)結(jié)端子，作為故障防護措施?，F(xiàn)今的電氣設(shè)備（配電柜、屏，控制箱等）和用電設(shè)備（泵、風(fēng)機、電梯等）都制造為Ⅰ類設(shè)備，做好Ⅰ類設(shè)備的電擊防護最重要。

（3）Ⅱ類設(shè)備。Ⅱ類設(shè)備采用基本絕緣作為基本防護措施，同時還具有附加絕緣作為故障防護措施，或者采用能提供基本防護和故障防護功能的加強絕緣。由于其絕緣外殼的機械強度、溫度等的要求，Ⅱ類設(shè)備尺寸受到一定的限制，實際應(yīng)用范圍相對較小，如電視機、收音機等。

（4）Ⅲ類設(shè)備。Ⅲ類設(shè)備系將電壓限制到特低電壓值以內(nèi)，作為基本防護措施。電氣設(shè)備的最大標(biāo)稱電氣不應(yīng)超過交流50V或無紋波直流120V。Ⅲ類設(shè)備只能用于SELV和PELV系統(tǒng)連接，故此類設(shè)備應(yīng)用范圍非常有限。

1.3 電流通過人體的效應(yīng)

當(dāng)人體同時觸及不同電位的導(dǎo)電部分時，電位差使電流流經(jīng)人體，稱為電接觸。電流通過人體時，對人體的傷害程度與電流大小、電流持續(xù)時間、電流頻率、電流路徑等多種因素有關(guān)。因此，我們應(yīng)當(dāng)了解電流通過人體時產(chǎn)生的效應(yīng)，更加正確有效地采取防范措施，以避免發(fā)生電擊事故。

（1）人體的阻抗。人體的總阻抗分為人體內(nèi)阻抗和皮膚阻抗兩部分：內(nèi)阻抗的大部分可認(rèn)為是阻性的，皮膚阻抗可視為電阻和電容的網(wǎng)絡(luò)。而人體的總阻抗值取決于很多因素，如電流持續(xù)時間、電流路徑、接觸電壓、溫度、濕度等。內(nèi)阻抗的數(shù)值與電流路徑相關(guān)，皮膚阻抗會因為外界環(huán)境的不同而發(fā)生變化，因此，人體總阻抗值總是伴隨著特定的前置條件。比如，在干燥條件下、大的接觸表面積情況下，50Hz/60Hz交流電路路徑為手到手的成年人體總阻抗：對于5%人群取575Ω，對于50%人群取775Ω，對于95%人群取1050Ω。

（2）15～100HZ范圍內(nèi)正弦交流電流的效應(yīng)。通過知道接觸電壓及電流路徑阻抗，我們可以根據(jù)不同的環(huán)境因素計算出接觸電流，再利用心臟電流系數(shù)將電流折算至查表的標(biāo)準(zhǔn)路徑值，即可確定電流產(chǎn)生的生理效應(yīng)。在國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T13870.1-2008》中，人體通過電流時主要有以下幾個效應(yīng)閾值：①感知閾—通過人體有感知可能性的接觸最小值。②反應(yīng)閾—可能有感知和不自主地肌肉收縮，通常為0.5mA。③擺脫閾—能自行擺脫電極的最大接觸電流，約為5mA。④心室纖維性顫動閾—能引起心室纖維性顫動的最小接觸電流。

其中δ(·)為沖擊函數(shù)，“*”表示卷積運算；Twa為采樣脈沖寬度，Tsa為采樣周期；T為SAR信號的脈沖周期，Tp為SAR信號脈沖寬度，間歇采樣周期滿足Tsa=KT(K≥2且K∈Z).結(jié)合式(6)～(7)可得方位向間歇采樣散射波干擾信號為

2 電擊防護措施

對于電擊防護的措施主要有以下幾大類：基本防護、故障防護、加強防護、附加防護等。本文將對以上前兩種防護措施進行簡單介紹，結(jié)合實際，主要著重介紹間接接觸防護的相關(guān)內(nèi)容。

2.1 基本防護（直接接觸防護）

（1）帶電部分的基本絕緣：此防護措施就是將電氣設(shè)備帶電部分用絕緣覆蓋，防止人體接觸帶電部分。

（2）采用遮攔或外護物：此防護措施是用遮攔或外護物防止人體接觸帶電部分。

（3）采用阻擋物：此措施應(yīng)能防止人體無意地接近帶電部分，且阻擋物不可無意地挪動。

（4）置于伸臂范圍外：保證人體不應(yīng)在伸手可及的范圍內(nèi)可同時觸及不同電位。

2.2 故障防護（間接接觸防護）

在線路或設(shè)備發(fā)生故障時，為保證人身安全，我們需提前設(shè)定好對應(yīng)的防護措施。總體歸納起來，有兩大防護措施：主動防護與被動防護。

（1）主動防護：在規(guī)定的時間內(nèi)自動切斷電源。①依靠保護電器（斷路器或熔斷器）切斷回路電源。②切斷時間不應(yīng)大于表1的規(guī)定（交流）。

表1 最大切斷時間（交流回路）單位：S

在我們平時的生活中，絕大多數(shù)電氣設(shè)備為I類，其外露導(dǎo)電部分應(yīng)通過PE線實現(xiàn)接地。當(dāng)發(fā)生接地故障時，如果不能按表1規(guī)定的時間內(nèi)切斷電源時，即主動防護失效，此時，故障電流在PE線上產(chǎn)生的電壓降就是外露導(dǎo)電部分對地的接觸電壓，通?？蛇_(dá)Uo的1/2或2/3，這時我們就需要采取被動防護的措施，即降低故障時的接觸電壓。如采用等電位聯(lián)結(jié)，便可有效地降低接觸電壓。

（3）除上述兩種防護措施外，對于一些特殊情況，我們還需要采用剩余電流保護器（RCD）作為附加防護措施，并且RCD不可作為唯一的保護措施。

在了解了以上兩大防護措施后，我們將針對低壓配電系統(tǒng)的三種接地形式，分別對其故障防護要求進行介紹：

（1）TN接地形式：TN系統(tǒng)的故障保護可以采用過電流保護電器和RCD。如果TN系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障的回路故障電流較大，則主動防護措施有效，可利用過電流保護電器自動切斷電源。但在某些情況下，如遠(yuǎn)離變電所、線路截面不大時，通常無法滿足自動切斷電源的時間要求，則采用RCD做故障防護最為有效。TN系統(tǒng)亦可采用被動防護措施作為附加防護，即采用輔助等電位聯(lián)結(jié)來降低接觸電壓，從而更可靠地防止電擊事故的發(fā)生。

（2）TT接地形式：TT系統(tǒng)發(fā)生故障時，與TN系統(tǒng)比較，故障回路阻抗大，故障電流小，通常采用RCD做故障防護，其動作特性應(yīng)符合式：Ra x I△n≤50V（Ra為外露可導(dǎo)電部分的接地極電阻和PE導(dǎo)體電阻之和；I△n為RCD的額定剩余動作電流）。由于故障接觸電壓被限制在50V以下，我們也可認(rèn)為利用RCD形成了被動防護的措施。當(dāng)TT系統(tǒng)回路阻抗足夠小，且其值可靠而穩(wěn)定時，也可采用過電流保護電器做主動防護措施，但事實上，Ra不容易也沒必要設(shè)計得那么小，使故障電流足以讓過電流保護器動作，采用RCD做故障防護十分有效，也很簡便。

（3）IT接地形式：IT系統(tǒng)故障電流僅為毫安級，其故障電壓可以限制在接觸電壓以下，可以不切斷電源，而帶故障繼續(xù)運行，但應(yīng)發(fā)出報警，以便及時排除故障；若發(fā)生第二次接地故障，則其防電擊要求將會與TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)相同，需切斷電源。

3 結(jié)語

電擊防護是電氣安全技術(shù)領(lǐng)域非常重要的內(nèi)容，合理正確地采取電擊防護措施可以保證人身及設(shè)備的安全。理解并掌握電擊防護知識對于建設(shè)工程的質(zhì)量以及安全用電的目標(biāo)都有著非常重要的意義。