一、 間接接觸觸電防護
(1) 在正常情況下電氣設備不帶電的外露金屬部分,如金屬外殼、金屬護罩和金屬構架等,在發(fā)生漏電、碰殼等金屬性短路故障時就會出現危險的接觸電壓,此時人體觸及這些外露的金屬部分,稱為間接接觸觸電。
(2) 在電氣設備、線路等出現故障的情況下,為避免發(fā)生人身觸電傷亡事故而進行的防護,稱為間接接觸觸電防護,或稱為防止間接接觸帶電體的保護。
(3) 間接接觸電防護措施有以下幾種:
② 采用雙重絕緣或加強絕緣的電氣設備(即Ⅱ級電工產品)。
③ 將有觸電危險的場所絕緣,構成不導電環(huán)境。
④ 采用不接地的局部等電位連接保護,或采取等電位均壓措施。
⑤ 采用安全特低電壓。
⑥ 實行電氣隔離。
二、 中性點與零點、中性線與零線的區(qū)別
當電源側(變壓器或發(fā)電機)或者負載側為星形接線時,三相線圈的首端(或尾端)連接在一起的共同接點稱為中性點,簡稱中點。中性點分電源中性點和負載中性點。由中性點引出的導線稱為中性線,簡稱中線。
如果中性點與接地裝置直接連接而取得大地的參考零電位,則該中性點稱為零點,從零點引出的導線稱為零線。
通常220伏單相回路兩根線中的一根稱“相線”或“火線”,而另一根線稱為“零線”或“地線”。“火線”與“地線”的稱法,只是實用中的一種俗稱,特別是“地線”的稱法不確切。嚴格地說,應該是,如果該回路電源側(三相配電變壓器中性點)接地,則稱“零線”;若不接地,則應稱“中線”,以免與接地裝置中的“地線”相混。
當為三相線路時,除了三根相線外,還可從中性點引出一根導線,即中性線,從而構成三相四線制線路。這種線路中相線之間的電壓,稱為線電壓,相線與零線之間的電壓稱為相電壓。
中性點是否接地,亦稱為中性點制度。中性點制度可以大致分為兩大類,即中性點接地系統(tǒng)與中性點絕緣系統(tǒng)。而按照國際電工委員會(IEC)的規(guī)定,將低壓配電系統(tǒng)分為IT、TT、TN三種,其中TN系統(tǒng)又分為TN-C、TN-S、TN-C-S三類。
三、 保護接地
所謂保護接地,就是將電氣設備在故障情況下可能出現危險對地電壓的金屬部分(如外殼等)用導線與大地做電氣連接。
如果電氣設備沒有保護接地,當其某一部分的絕緣損壞時,外殼將帶電,同時由于線路與大地間存在電容,人體觸及此絕緣損壞的電氣設備的外殼,將遭受觸電危險。對電氣設備實行保護接地后,接地短路電流將同時沿接地體和人體兩條通路通過。接地電阻一般為4歐以下,而人體電阻約為1000歐,因此通過接地體的分流作用,流經人體的電流幾乎等于零,這樣就避免了在短路故障電流下人體觸電的危險。
四、 保護接零
保護接零簡稱為接零,就是將電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分(外殼),用導線與低壓配電網的零線(中性線)直接連接,以保護人身安全,防止發(fā)生觸電事故。
保護接零一般與熔斷器、脫扣器等配合,作為低壓中性點直接接地系統(tǒng)和380/220伏三相四線制系統(tǒng)(在IEC標準中稱之為TN-C系統(tǒng))的防觸電措施。
有了保護接零,當發(fā)生碰殼短路時,短路電流就由相線流經外殼到零線,再回到變壓器的中性點。由于故障回路的電阻、電抗都很小,所以故障電流很大,它足以使線路上的保護裝置(熔斷器或自動開關)迅速動作,從而將漏電的設備斷開電源,消除危險,起到保護作用。
雖然保護接地和保護接零都可以保證人身安全,但保護接零較保護接地更具有優(yōu)越性,因為零線的阻抗小、短路電流大,從而克服了保護接地要求其電阻值很小的局限性。
五、 保護接地與保護接零的區(qū)別
保護接地與保護接零的主要區(qū)別是:
(1) 保護原理不同 保護接地是限制設備漏電后的對地電壓,使之不超過安全范圍。在高壓系統(tǒng)中,保護接地除限制對地電壓外,在某些情況下,還有促使電網保護裝置動作的作用;保護接零是借助接零線路使設備漏電形成單相短路,促使線路上的保護裝置動作,以及切斷故障設備的電源。此外,在保護接零電網中,保護零線和重復接地還可限制制備漏電時的對地電壓。
(2) 適用范圍不同 保護接地既適用于一般不接地的高低壓電網,也適用于采取了其他安全措施(如裝設漏電保護器)的低壓電網;保護接零只適用于中性點直接接地的低壓電網。
(3) 線路結構不同 如果采取保護接地措施,電網中可以無工作零線,只設保護接地線;如果采取保護接零措施,則必須設工作零線,利用工作零線作接零保護。保護接零線不應接開關、熔斷器,當在工作零線上裝設熔斷器等開斷電器時,還必須另裝保護接地線或接零線。
六、 電氣設備的哪些金屬部分應進行保護接地或接零
凡是在正常情況下不帶電,而當絕緣損壞、碰殼短路或發(fā)生其他故障時,有可能帶電的電氣設備金屬部分及其附件都應實行接地或接零。這些金屬部分或附件包括:
(1) 電機、變壓器、斷路器和其他電氣設備的金屬外殼或基座。
(2) 配電屏(盤)和控制屏(臺)的框架,變、配電所的金屬構架及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門,鋼筋混凝土構架中的鋼筋。
(3) 導線、電纜的金屬保護管和金屬外皮,交、直流電力電纜的接線盒和終端盒的金屬外殼,母線的保護罩和保護網等。
(4) 照明燈具、電扇及電熱設備的金屬底座和外殼,起重機的軌道。
(5) 架空地線和架空線的金屬桿塔,以及裝在桿塔上的開關、電容器等的外殼和支架。
(6) 電流互感器和電壓互感器的二次繞組。
(7) 超過安全電壓而未采用隔離變壓器的手持電動工具或移動式電氣設備的外殼等。
(8) 電氣設備的傳動裝置。
(9) 避雷器、保護間隙、避雷針和耦合電容器的底座。
七、 電氣設備的哪些金屬部分可不實行保護接地或接零
電氣設備的以下金屬部分,除另有規(guī)定者外,一般可不實行保護接地或接零:
(1) 干燥場所采用的安全電壓或低于安全電壓(交流50伏以下、直流110伏以下)的電氣設備外殼。
(2) 裝在配電盤(屏)、控制屏(臺)和配電裝置金屬框架上的電氣測量儀表、繼電器和其他低壓電器的外殼。
(3) 架空線路木桿上和變電所室外木構架上的絕緣瓷瓶金具,以及絕緣損壞時不會危及人身安全的絕緣子金屬底座。
(4) 已接地金屬的構架上的支持絕緣子和套管的金具,已接地機床上的電機和電器的外殼。
(5) 不導電場所的低壓電氣設備(包括與之有金屬性連接的機械設備等)的外殼。
(6) 裝有確保人身安全的高靈敏度漏電保護器的電氣裝置。
八、 保護接地線的顏色
我國過去生產的電工產品,其接地線都以黑色為標志,這種標志已被淘汰。目前,我國已執(zhí)行國際標準,采用黃、綠雙色絕緣線作為保護接地線。黃、綠雙色是國際電工委員會規(guī)定的保護接地線專用色標,已為國際通用,我國亦在相應標準中明確規(guī)定使用這一色標。但日本、西歐一些國家采用單一綠色線作為保護接地線,所以我國出口這些國家的某些電工產品也用單一綠色線作為保護接地線。如果使用這此出口轉內銷的電工產品,必須注意,不要因接地線顏色不同而接錯線,造成觸電。如果對保護接地線的色標難以判斷,應查看說明書,或拆開辨認,或用萬用表判別。
九、 在低壓配電系統(tǒng)中,采用保護接零應注意的事項
在1千伏以下配電系統(tǒng)中,采用保護接零應注意以下事項:
(1) 三相四線制低壓電源的中性點必須良好接地,工作接地電阻應符合規(guī)定要求,以保證零線起工作和保護雙重作用。
(2) 必須在規(guī)定地點將零線重復接地,以防止零線斷線造成危險。
(3) 零線回路上不得裝設開關和熔斷器,以防止零線斷開時接零設備外殼產生危險的對地電壓;但對于不起保護作用的零線,或另裝保護接零線時,可同時在電路的相線和零線上裝開關和熔斷器。
(4) 對零線的敷設要求與相線相同,以防止零線發(fā)生斷線故障。
(5) 所有電氣設備的保護接零線,應以并聯(lián)方式接到零干線上。
(6) 在接零系統(tǒng)中不許任一設備實行保護接地。
(7) 零線的載流量至少應大于相線載流量的1/2。
(8) 零線的最小截面不得小于規(guī)程規(guī)定的最小截面,以保證零線能承受短路故障電流和自動切除故障設備的電源。
十、 自動切斷供電電源的基本原則
自動切斷供電電源這一保護措施,是指采用適當的開關電器,當設備絕緣損壞后,在規(guī)定時間內自動切斷損壞設備的電源,以防止因人體接觸危險電壓的時間過長而引起觸電傷亡事故。因此,基本原則是:電氣設備的任何故障所產生的故障電流,在保證人身安全所要求的時間內及時被切斷。
采取這一保護措施,是以下述兩個相互關聯(lián)的條件為前提的:
(1) 電流流通的通路,或稱為“故障環(huán)路”,亦即故障電源在該環(huán)路內流通。這種環(huán)路的構成,與配電系統(tǒng)的型式(或中性點制度)有關。通常,所采用的TN、TT、IT各種不同系統(tǒng)的故障環(huán)路是各不相同的。
(2) 切斷故障電流的時間,亦即故障發(fā)生后,在一定時間內切斷故障電流,以保障人身安全。切斷故障電流的時間,與許多因素有關。例如,故障發(fā)生的幾率,發(fā)生故障時人體觸及設備外殼的幾率。但關鍵是人體觸及帶電外殼時,可能遭受的接觸電壓大小
十一、 按IEC標準規(guī)定的中性點工作制度
根據IEC標準,低壓配電系統(tǒng)的中性點工作制度有三種:
(1) TN系統(tǒng) 電源的中性點直接接地,負載設備的外露導電部分(金屬外殼)通過保護導體與該接地點相連接。根據中性導體(工作零線)與保護導體(保護地線)連接方式的不同,TN系統(tǒng)又分為三種型式:TN-S系統(tǒng),在整個系統(tǒng)中,中性導體和保護導體是嚴格分開的,即所謂的單相三線制和三相五線制;TN-C-S系統(tǒng),系統(tǒng)中有一部分中性導體和保護導體的功能合在一根導體上,另一部分中性導體和保護體則是分開的;TN-C系統(tǒng),在整個系統(tǒng)中,中性導體和保護導體的功能合在一根導體上,即我國常用的接零保護系統(tǒng)。
上述字母所表示的意義為:第一個字母“T”表示電源系統(tǒng)中的一點(或中性點)直接接地;第二個字母“N”表示設備的外露導電部分與電源系統(tǒng)接地點實行直接電氣連接;字母“S”表示中性導體和保護導體是分開的;字母“C”表示中性導體和保護導體的功能合在一根導體上。
(2) TT系統(tǒng) 電源系統(tǒng)有一點直接接地,設備外露導電部分的接地與電源系統(tǒng)的接地在電氣上無關聯(lián),我國稱之為保護接地系統(tǒng)。
第一個字母“T”表示電源系統(tǒng)中的一點直接接地;第二個字母“T”表示設備的外露導電部分的接地與電源系統(tǒng)的接地在電氣上無關聯(lián)。
(3) IT系統(tǒng) 電源端不接地或通過阻抗接地,電氣設備的外露導電部分(金屬外殼)接地。
第一個字母“I”表示電源端所有帶電部分不接地或一點通過阻抗接地;第二個字母“T”表示設備外露導電部分的接地與電源系統(tǒng)的接地(無論是否接地)在電氣上無關聯(lián)。
十二、 采取自動切斷供電電源的保護措施時對切斷電源的時間規(guī)定
當發(fā)生接地故障時,最好是迅速切斷故障點的供電電源。通常,切斷時間與接觸電壓的大小和所在場所的環(huán)境特征有關。對于一般環(huán)境,接觸電壓應不大于工頻交流50伏;對于三相交流380/220伏系統(tǒng),接地故障發(fā)生后,切斷供電電源的時間有以下規(guī)定:
(1) 只向固定電氣設備供電的線路和配電線路,應在故障發(fā)生后5秒內切斷供電電源。
(2) 在TN系統(tǒng)中,對持電動工具和移動式電氣設備供電的線路,應在0.4秒內切斷供電電源。此時,保護導體的截面不應小于相線截面的1/2,且在受電端進線處必須重復接地。
(3) 在TN系統(tǒng)中,如果由同一配電盤向手持電動工具、移動式電氣設備和固定式電氣設備供電,則由該配電盤供電的所有線路的電源切斷時間,應符合上述第(2)項的規(guī)定。
(4) 在TT系統(tǒng)中,向手持電動工具和移動式電氣設備供電的電源切斷時間,一般不應超過0.1秒。
當所采用的保護電器不能滿足有關電源切斷時間的要求時,可采用漏電保護電器,此時電源切斷時間不應超過0.1秒。
十三、 采用TN系統(tǒng)時要實現自動切斷電源保護應采取的措施及要求
在TN系統(tǒng)中,為了使自動切斷供電電源保護更加可靠,所采取的措施和應滿足的要求如下:
(1) 所有電氣設備的金屬外殼都應使用保護地線或通過工作零線與電源端的接地點可靠連接。如果附近有其他金屬構件(如管道等)可作為自然接地體,則應盡可能將保護地線與其連接,并將保護地線或零線在建筑物的進線處作重復接地。
(2) 在NT-C系統(tǒng)(即接零系統(tǒng))中,一般電氣設備應采用過電流保護電器作為自動切斷電源的保護裝置。而手持電動工具和移動式電氣設備,則應裝設漏電保護器(為滿足切斷時間的要求以及其他原因),因此這些工具和設備的保護地線須單獨接地(組成局部的TT系統(tǒng));如果沒有單獨的接地極,則應與漏電保護器電源側的保護地線相連。
(3) 為了保證能自動切斷供電電源,除了應滿足上述第(2)項的要求外,還應滿足以下要求:保護干線的截面不小于10毫米<sup>2</sup>(銅線)或16毫米<sup>2</sup>(鋁線),保護支線的截面(如果采用多芯電纜或保護地線與相線共穿保護管敷設)不小于1.5毫米<sup>2</sup>(銅線)或2.5毫米<sup>2</sup>(鋁線)。
十四、 采用TT系統(tǒng)時要實現自動切斷電源保護應采取的措施及要求
通常,TT系統(tǒng)的電源端接地點(中性點接地)與用電設備的保護接地點是分開的,即設備采用保護接地方式。因此,當所有用電設備都使用同一個保護電器進行保護時,應將這些用電設備的金屬外殼用保護地線連接在一起,并應滿足以下要求:
Re·Id≤Us
式中Re為接地極電阻與保護地線電阻之和,歐;Id為保證保護電器自動切斷電源的動作電流,安;Us為規(guī)定的極限接觸電壓,伏。
在TT系統(tǒng)中,應優(yōu)先采用漏電保護器。如果能滿足上述要求,也可采用過電流保護電器。
十五、 采用IT系統(tǒng)時對觸電保護的要求
采用TT系統(tǒng)時,電源端(中性點)一般不接地;變壓器中性點絕緣,也不引出。但用電設備可導電的外露部分(金屬外殼)必須接地。在這種情況下,當發(fā)生單相接地故障時,接地電流很小,即當觸電者觸碰外殼時,通過人體進入地中的電流,又通過線路導線的絕緣泄漏和通過耦合電容返回電源。如果導線絕緣良好(具有很大的絕緣電阻),則比接觸中性點接地線路(TN或TT系統(tǒng))的一根相線的危險性要小得多。這是指線路無故障和對地電容電流很小的情況而言。
但是,在故障情況下,即發(fā)生單相接地時,另兩相的對地電壓將升高到線電壓。因此,一般應采取防止單相接地的監(jiān)視和報警措施(尚不需切斷電源),以避免發(fā)生雙重接地(兩相接地)。考慮到發(fā)生雙重接地這一情況,應采取TT系統(tǒng)中同樣的自動切斷供電電源的措施(用電設備單獨接地時),或者采取TN系統(tǒng)中自動切斷電源的措施(用電設備實行共同接地時)。
如果線路的分支線既多又長,且相線與大地之間的電容電流也很大,則觸碰一根相線的危險性是很大的。因此,采用IT系統(tǒng)時,應安裝絕緣監(jiān)視裝置,以及在雙重接地時能自動切斷供電電源的保護電器(過電流保護電器或漏電保護器)。
十六、 選擇配電系統(tǒng)的接地方式(或中性點制度)的依據
選擇配電系統(tǒng)的接地方式,應兼顧經濟和安全這兩方面的要求。
從經濟方面考慮,低壓配電系統(tǒng)常用三相四線制或三相五線制,將380和220伏這兩種工作電壓分別用于動力負荷和照明負荷。這樣,不僅變壓器數量少,而且還可以采用較小截面的導線,從而能節(jié)約投資。
從安全方面考慮,如果線路能保持較高的絕緣水平,且對地電容電流又很小,可采用IT系統(tǒng)。例如,在某些分支線路既少又很短的配電網中,如果線路不易受腐蝕性介質的侵蝕,且有條件進行經常的絕緣監(jiān)視和維護(例如,有移動式機械,并要求安全性較高的場所),可采用這種系統(tǒng)。
下列場所應首先采用中性點接地的系統(tǒng):
(1) 生產場所很潮濕,有腐蝕性介質,不能保證電氣設備有良好的絕緣。
(2) 難以及時發(fā)現和迅速消除已損壞的絕緣。
(3) 分支線路很多,線路的電容電流很大。
因此,企業(yè)中的大型車間和不易進行絕緣監(jiān)視的生產廠房,均應采用中性點接地的系統(tǒng)。
根據統(tǒng)計資料,從安全方面來看,上述兩種系統(tǒng)的運行可靠性基本相同。
對于1000伏以上、35千伏以下的系統(tǒng),由于技術上的原因,中性點絕緣的情況較多,目前,有將中性點通過電阻接地的傾向。至于35千伏以上的系統(tǒng),其中性點最好接地。
十七、 TT系統(tǒng)防止觸電及應采取什么措施消除所存在的缺陷
在TT系統(tǒng)中,一般將設備的金屬外殼接地,與系統(tǒng)的中性點接地不相關聯(lián)。當電氣設備的絕緣損壞時,如果其外殼未接地,則外殼上就帶有相電壓,人體與之觸碰就很危險。如果實行保護接地,就可使絕大部分電流通過接地流散。因為人體電阻與接地電阻是并聯(lián)的,而且人體電阻遠大于接地電阻,所以通過人體的電流很小。
不過這種系統(tǒng)尚有一些缺陷,需要采取適當措施予以消除。例如,在1000伏以下的中性點直接接地的TT系統(tǒng)中,中性點接地電阻為4歐,如果保護接地的電阻也按4歐計算,則在單相碰殼短路時,短路電流僅為27.5安,即I=220/(4+4)=27.5,要保證在出現故障時能自動切斷供電電源,熔斷器和自動開關的額定電流就要受到限制,即自動開關的整定電流不應超過18安,熔斷器的熔體額定電流不應超過7安。如果電氣設備稍大,所選保護電器的整定值或額定值超過上述值,將不能自動切斷供電電源,且在外殼上長時間存在對地電壓27.5×4=110伏,這對人體是很危險的。
采用單一的TT系統(tǒng)時,電源側的接地點與用電設備的保護接地是分開的。如果電源側接地點的接地電阻為4歐,發(fā)生單相接的短路(碰殼)時,要使電氣設備外殼上的對地電壓降到50伏安全電壓以下,則保護接地電阻必須降到1歐下,即使如此,也只能使設備外殼在故障時的對地電壓降低到50伏以下,觸電的危險性依然存在,仍不能保證保護裝置動作。因此,在這種系統(tǒng)中,應優(yōu)先考慮采用漏電保護器。只有在能夠保證保護裝置動作的條件下,才采用過電流保護電器。所以,采用TT系統(tǒng)時,應作以下考慮:
(1) 由同一保護裝置(電器)來保護的各用電設備,其接地外殼應用保護地線連接在一起。
(2) 設備的極限接觸電壓應保證在50伏以下,此時極限接觸電壓≥保護裝置的自動切斷動作電流×[接地極電阻+保護地線(連接各用電設備的外殼)電阻]。
(3) 采用過電流保護裝置時,如果使用反時限特性的電器,則應有保證在5秒內動作的電流。而使用瞬時動作的電器時,則取最小瞬時動作電流。如果采用漏電保護器。則應取額定靈敏度的動作電流。
(4) 優(yōu)先采用漏電保護器作為保護裝置。
十八、 采用TN-C系統(tǒng)時應滿足的要求
低壓配電線路如果采用TN-C系統(tǒng),亦即實行保護接零,應滿足以下要求:
(1) 電源側中性點必須直接、良好接地,工作接地電阻應符合規(guī)定要求。
(2) 應按規(guī)定將零線重復接地。
(3) 不允許其中任一設備再采用保護接地。
(4) 零線上不得裝設開關和熔斷器。
(5) 零線截面的選擇,除要求考慮機械強度外,還必須保證發(fā)生短路故障時,短路電流能達到使保護電器動作的水平。
(6) 所有電氣設備的保護接零線,應以并聯(lián)方式接到零干線上,不允許相互串聯(lián)。
十九、 TN-C系統(tǒng)防止觸電及應采取什么措施來消除所存在的缺陷
在TN-C系統(tǒng)中,如果電氣設備發(fā)生單機碰殼短路,就會形成一個單相短路回路,短路電流比TT系統(tǒng)的短路電流大,因此能使保護電器迅速自動切斷電源。我國各廠礦企業(yè)廣泛采用這種系統(tǒng),因為它具有一定的優(yōu)點。如果系統(tǒng)結構簡單,由于短路電流較大,能很快使保護裝置動作,因而具有一定的安全性和可靠性。
但是,各企業(yè)采用TN-C系統(tǒng)的實踐經驗表示,這種系統(tǒng)尚有不足之處,例如:
(1) 當三相負荷不平衡時,在正常運行狀態(tài)下,零線中有電流通過,因而產生壓降,使接零設備的金屬外殼上出現電壓。
(2) 采用這種系統(tǒng),要求在發(fā)生單相接地短路時能迅速切斷故障回路。但是,在某些情況下(如容量較大、距電源較遠的電動機、其保護裝置的選擇,往往滿足不了迅速切斷故障回路的要求),單相短路電流不足以使故障回路斷開,導致設備外殼上長期存在危險電壓。
(3) 當零線斷線(例如設備接零的前端斷線)時,零線和接零設備的對地電壓升高,帶來觸電危險。
(4) 容易將相線與零線接錯,或者因互換而引起外殼帶電。
(5) 在同一系統(tǒng)中,易出現接零與接地保護同時存在的情況,這是我國規(guī)范所不允許的。因為一旦發(fā)生單相短路,短路電流不足以使保護裝置動作,結果接零設備的外殼上也會出現危險電壓。
針對TN-C系統(tǒng)存在的缺陷,可采取以下措施和對策:
(1) 針對零線在正常運行時帶電的缺陷,在三相負荷明顯不平衡的情況下,可采用TN-S系統(tǒng)(將工作零線與保護地線分開的系統(tǒng)),亦即采用單相三線制或三相五線制。
(2) 為保證迅速切斷故障回路,必須滿足關于自動切斷電源保護的要求。
(3) 防止零線斷線的措施有:①加設重復接地;②按機械強度的要求選擇零線截面。
(4) 將工作零線、保護地線與相線嚴格區(qū)分,如采用不同顏色的絕緣導線等。
(5) 不允許在中性點直接接地的低壓電網的同一系統(tǒng)中,同時出現接零和接地保護。國家標準也規(guī)定:“由同一臺發(fā)電機、同一臺變壓器或由同一段母線供電的低壓線路,不宜采用接零與接地兩種保護方式”。應防止出現這種情況。
二十、 IT系統(tǒng)與中性點接地的TN、TT系統(tǒng)的比較
在其他條件均相同的前提下,如果電氣網絡處于正常運行狀態(tài)(非故障狀態(tài)),且線路的對地電容又很小,則采用IT系統(tǒng)(中性點絕緣系統(tǒng))比采用TN、TT系統(tǒng)(中性點接地系統(tǒng))更為安全。但是,在故障情況下(例如發(fā)生單相短路事故),則IT系統(tǒng)非故障相的對地電壓將接近或等于線電壓。此時存在著雙重接地和對地電壓高的潛在危險。在這種情況下,如果未裝設絕緣監(jiān)視裝置,則IT系統(tǒng)也是很危險的。
此外,目前敷設的電氣線路一般都很長,分支線也很多,客觀上增加了相線與大地之間的電容電流,因而也增加了在IT系統(tǒng)中單相觸電的危險性。
因此,從安全的觀點出發(fā),要選擇合理的中性點制度,應結合線路的具體情況、電氣設備的具體條件和檢測手段的實際水平,綜合地加以衡量。
二十一、 一般低配電系統(tǒng)的中性點接地
在380/220伏三相四線制(或五線制)低壓配電系統(tǒng)中,一般都將配電變壓器的中性點進行工作接地(或稱系統(tǒng)接地),這是因為:
(1) 在正常供電情況下,能保持相線對地電壓的基本穩(wěn)定,從而可對負荷實行兩種電壓供電,即380伏供動力負荷,220伏供照明、電熱等民用負荷或工業(yè)負荷。
(2) 與中性點不接地系統(tǒng)(如IT系統(tǒng))相比,更符合現代工業(yè)供配電的需要,所受限制較少,而相對安全性則更高。
(3) 可以避免高壓向低壓竄電的危險。
因此,我國的低壓配電線路一般都采用中性點接地系統(tǒng),只有在特殊情況下,或有特殊要求時(例如礦山),才采用中性點不接地系統(tǒng)。
二十二、 同一配電系統(tǒng)中保護接地和保護接零這兩種保護方式不能混用
由同一臺配電變壓器供電的低壓配電系統(tǒng),一般只能采用一種保護方式,亦即或者全部采用保護接地,或者全部采用保護接零,而不能混用兩種保護方式。
如果同時采用兩種保護方式,即一些設備采用保護接地,另一些設備采用保護接零,則實行接地保護的設備一旦發(fā)生碰殼短路,零線的對地電壓將升高到不能允許的程序,這就會導致接零保護的設備外殼上出現高電位,從而對接觸這些設備的人員造成觸電危險。
當采用接地保護的設備碰殼短路時,零線的對地電壓將升高到
此時,如果 把D電機的外殼再與系統(tǒng)中的零線連接起來(即構成IEC標準中的TN-C-S系統(tǒng)),就能滿足安全要求。D電機外殼的接地電阻R<sub>d</sub>實際上就相當于系統(tǒng)的重復接地。
二十三、 不接地系統(tǒng)中應裝絕緣監(jiān)視裝置
在不接地系統(tǒng)中,當發(fā)生單相接地短路故障時,其余兩相的對地電壓將升高到與線電壓接近的水平。這不僅會損壞線路和用電設備的絕緣,增加觸電的危險性,而且,單相接地電流很小,不足以使線路保護裝置動作,故障可能持續(xù)較長時間,從而增加了觸電的可能性。因此,在不接地系統(tǒng)中,應對系統(tǒng)的絕緣經常進行監(jiān)視。一旦發(fā)生單相短路接地或對地絕緣顯著惡化,監(jiān)視裝置就發(fā)出信號,提配電工人員及時消除故障,以保護設備和人身的安全。
二十四、 防上高壓竄入低壓側
所謂高壓竄入低壓側,就是指變壓器高壓側與低壓側之間的絕緣損壞,或者高壓線路斷線搭落在低壓配電線路上,使整個低壓系統(tǒng)的對地電壓升高到相當于高壓系統(tǒng)的對地電壓。高壓竄入低壓,嚴重威脅著低壓系統(tǒng)中各類作業(yè)人員的安全,使觸電的幾率和觸電的危險程序大大增加。
對于中性點不接地的低壓系統(tǒng),應將中性點或某一相經擊穿保險器接地。采取這一措施,在正常情況下,低壓系統(tǒng)仍為不接地系統(tǒng),但當高壓竄入低壓系統(tǒng)時,擊穿保險器被擊穿,故障電流經接地裝置流入大地。如果故障電流較大,則可引起高壓側的過電流保護裝置動作,以切斷電源;如果故障電流較小,不足以引起高壓保護裝置動作,則可以通過接地電阻的分流作用,使低壓系統(tǒng)的電壓升高不超過120伏,從而達到一定的保護目的。
二十五、 使用擊穿保險器應注意的事項
擊穿保險器是在不接地低壓系統(tǒng)中防止高壓竄入的主要保護裝置。擊穿保險器的間隙由一對平板電極和一帶孔的云母片組成,其放電電壓大于相應的額定電壓。一旦發(fā)生過電壓,達到保險器的放電電壓,間隙即行放電,故障電流經接地裝置流入大地,從而可將過電壓限制在一定數值之內。使用擊穿保險器應注意以下事項:
(1) 應根據高壓系統(tǒng)的電壓等級,選擇相應規(guī)格的擊穿保險器,使其擊穿電壓與高壓系統(tǒng)的相電壓相適應。
(2) 在正常情況下,擊穿保險器必須保持良好的絕緣,以保證低壓系統(tǒng)處于不接地狀態(tài)。
(3) 為保證擊穿保險器可靠工作,應經常對其絕緣情況進行檢查,或利用高內阻電壓表進行經常監(jiān)視。
二十六、 重復接地
在中性點直接接地的低壓配電系統(tǒng)中,為了確保線路運行安全可靠,防止零線斷線所造成的危害,系統(tǒng)中除了系統(tǒng)(工作)接地外,還必須在引出零線的其他地點進行必要的重復接地。需要進行重復接地的地點有:
(1) 室外架空線路宜實行集中重復接地;架空線路的終端、分支線長度經過200米的分支處以及沿線每1公里處,零線應重復接地。
(2) 高壓線路與低壓線路同桿架設時,同桿段的兩端低壓零線也應重復接地。
(3) 電纜或架空線引入車間或大型建筑物的進線處,如距接地點超過50米,應將零線重復接地;或者在室內將零線與配電屏(盤)、控制屏(盤)的接地裝置相連。
(4) 以金屬外皮作為零線的低壓電纜應重復接地。
(5) 車間內部宜實行環(huán)路式重復接地;零線與接地裝置至少有兩點連接,除進線處一點外,其對角處最遠點也應連接;當車間周圍邊長超過400米時,每200米應有一點與接地裝置相連。
二十七、 接零保護與供電線路上的保護裝置的關系
在采用接零保護的配電系統(tǒng)中,如果電氣設備漏電,其供電線路上的保護裝置是否迅速動作,是能否防止或減輕觸電事故的關鍵。要使保護裝置迅速動作,就要求有足夠大的單相短路電流,而短路電流的大小,又取決于相線回路的阻抗。從安全方面考慮,希望增大相線和零線的截面,以減小相一零回路的阻抗,但這就必然增加材料消耗,從而增加了費用,也是不可取的。另一方面,當線路已選定時,短路電流也是一定的,保護裝置能否迅速動作,取決于調整保護裝置的動作電流大小。動作電流調整得小,保護裝置動作快,對保證安全有利;但動作電流如果調整得太小,又會造成不必要的跳閘,影響設備的正常運行。所以,在選擇和調整保護裝置時,關于安全與經濟以及保護裝置動作電流大小的問題,要全面衡量,綜合考慮,加以解決。
二十八、 在直接接地的低壓配電系統(tǒng)中,零線經常出現帶電現象的原因
在低壓配電系統(tǒng)中,零線帶電現象一般較為普遍,其原因有以下幾種:
(1) 線路上有電氣設備漏電,而保護裝置未動作。
(2) 線路上有一相接地,而系統(tǒng)中的總保護裝置未動作。
(3) 零線斷開,斷開處后面的電氣設備漏電,或者接有單相負荷。
(4) 在接零保護系統(tǒng)(TN-C系統(tǒng))中,個別采取保護接地的設備漏電或碰殼。
(5) 在采取接零保護的系統(tǒng)中,有個別單相設備采用一相一地(不用工作零線)方式,使零線帶電。
(6) 系統(tǒng)中有些電氣設備的絕緣電阻損壞,因而爬電。
(7) 系統(tǒng)接地不良,接地電阻較大,三相負荷嚴重不平衡。
(8) 采用二線一地運行方式時,如果接地體靠近低壓工作接地或重復接地,零線也往往帶電。
(9) 磁場感應或靜電感應使零線帶電。
(10) 由于絕緣電阻和對地電容的分壓作用,可能導致電氣設備外殼帶電。
二十九、 對零線的安全要求
從安全著眼,對零線有以下要求:
(1) 對其截面積的要求 從安全并兼顧節(jié)約的觀點考慮,其最大截面,鋼線不大于800毫米<sup>2</sup>,鋁線不大于70毫米<sup>2</sup>,銅線不大于50毫米<sup>2</sup>。為保證零線具有足夠的機械強度,其最小截面不得小于下列值:裸銅線為4毫米<sup>2</sup>;裸鋁線為6毫米<sup>2</sup>;絕緣銅線為1.5毫米<sup>2</sup>;絕緣鋁線為2.5毫米<sup>2</sup>;鐵線為12毫米<sup>2</sup>。
(2) 對其連接的要求 零線連接線與設備的連接應使用螺栓壓接,必要時要加彈簧墊圈。鋼質零線或零線連接線本身的連接應采用焊接。利用自然導體作為零線時,在連接不可靠的地點,應另加跨接線。所有電氣設備的接零線,均應以并聯(lián)方式接在零干線上,不得串聯(lián)。
(3) 對其防腐的要求 在有腐蝕性物質的環(huán)境中,為防止零線腐蝕,其表面應涂以防腐涂料。
(4) 對加強檢查的要求 對臨時設備、移動式設備、攜帶式設備和手持電動工具的零線,要加強檢查,以防錯接、斷線和萬一發(fā)生碰殼時造成觸電事故。
(5) 對禁止安裝斷流設備的要求 禁止在零線上安裝熔斷器或單獨的斷流開關,否則,一旦產生碰殼短路電流,熔體熔斷或開關動作時,零線將被切斷。此時如果相線沒有同時斷開,會造成嚴重的觸電事故。
三十、 設備的基本絕緣、附加絕緣、雙重絕緣和加強絕緣
基本絕緣,是指用于帶電部分,提供防觸電基本保護的絕緣。
附加絕緣,是為了在基本絕緣失效后提供防觸保護,而在基本絕緣以外另加的單獨絕緣。
雙重絕緣,是由基本絕緣和附加絕緣組合而成的絕緣。
加強絕緣,是用于帶電部分的一種單一絕緣系統(tǒng),其防觸電保護等級相當于雙重絕緣。
三十一、 雙重絕緣結構
通常,具有雙重絕緣結構的電氣設備,不需采取保護接地或其他特殊的安全措施,就具備一定的預防間接接觸觸電的功能。因此,這種設備的應用范圍日益廣泛。
某些場所,如果采用普通電氣設備,難以采取其他安全措施,或者不足以保證安全,則可采用雙重絕緣結構的電氣設備;手持電動工具和移動式電氣設備,由于使用地點不固定,其結構可以采用雙重絕緣;特別潮濕或有腐蝕性介質的場所,所使用的電動機多為雙重絕緣結構。此外,某些家用電器或器械的外殼和手柄,也采用雙重絕緣。
為確保雙重絕緣的電氣設備安全可靠地運行,雙重絕緣結構中的零部件應滿足以下基本要求:
(1) 帶電零件與不可觸及的金屬零件之間,必須用工作(基本)絕緣隔開。
(2) 不可觸及的金屬零件與可觸及的金屬零件之間,應使用保護(附加)絕緣隔開。
(3) 帶電零件與可觸及的金屬零件之間,必須用雙重絕緣或加強絕緣隔開。
(4) 上述各零件之間,應有必要的爬電距離和電氣距離。
三十二、 電氣隔離
所謂電氣隔離,就是將電源與用電回路作電氣上的隔離,即將用電的分支電路與整個電氣系統(tǒng)隔離,使之成為一個在電氣上被隔離的、獨立的不接地安全系統(tǒng),以防止在裸露導體故障帶電情況下發(fā)生間接觸電危險。要實行電氣隔離,必須滿足以下條件:
(1) 每一分支電路使用一臺隔離變壓器,這種變壓器的耐壓試驗電壓,比普通變壓器高,應符合Ⅱ級電工產品(雙重絕緣或加強絕緣)的要求,也可使用與隔離變壓器的絕緣性能相等的繞線型發(fā)電機。
(2) 被隔離的電路,其電壓不超過500伏,線路長度不超過500米,以防止電容電流過大。
(3) 被隔離的電路與其他電路不得有任何連接,尤其與大地必須絕緣。
(4) 在被隔離的電路中,原則上一臺隔離變壓器只向一個用電設備供電。如果向多個用電設備供電,則所有用電設備的外露導電部分要作等電位連接,并且不得接地。此外,所有軟電纜都必須有用作等電位連接的保護導體。
在些電氣隔離系統(tǒng)中,如果不是接觸兩相,而是只接觸單相,由于與另一相不能形成通路(通過絕緣電阻或電容),所以是能夠防止間接接觸觸電的。
三十三、 保證攜帶式電氣設備安全運行應采取的措施
由于攜帶式電氣設備在使用中需要經常移動,且有些攜帶式電氣設備的振動往往較大,因此,導線或電纜容易損壞而產生碰殼短路事故。此外,這種設備都是在工作人員緊握之下使用和運行的,更增加了觸電的危險性,所以必須采取可靠的措施,以保障其安全運行。這些措施包括:
(1) 對攜帶式電氣設備進行接零或接地保護,與這些設備相連的軟電纜或橡套軟線中應有專用于接零或接地的芯線,芯線截面應不小于規(guī)定值,以保證單相碰殼時及時切斷電源。
(2) 在特別危險的場所,應采用安全電壓,且應由安全變壓器或隔離變壓器供電,不允許采用自耦變壓器作為電源。
(3) 采用雙重絕緣的設備,并且移動電纜和軟線應保證不致因拉、磨、碾等機械作用而破損,因此,應經常進行檢查。
(4) 采用防護用具,如絕緣靴、絕緣墊、絕緣手套等,使人與大地或與單相設備的外殼隔絕。
三十四、 怎樣使用三眼插座
通常,單相用電設備,特別是移動式用電設備,都應使用三芯插頭和與之配套的三眼插座。三眼插座上有專用的保護接零(地)插孔,在采用接零保護時,有人常常僅在插座底內將此孔接線柱頭與引入插座內的那根零線直接相連。這是極為危險的。因為萬一電源的零線斷開,或者電源的火(相)線為零線接反,其外殼等金屬部分也將帶有與電源相同的電壓,這就會導致觸電。上述錯誤接線方法,不但在故障情況下不能起保安作用,相反還可能在正常情況下也易造成觸電事故。
因此,接線時專用接地插孔應與專用的保護地線相接。采用接零保護時,接零線應從電源端專門引來,而不應就近利用引入插座的零線。
三十五、 三相移動式電氣設備要使用四眼插座
三相移動式電氣設備之所以要使用四眼插座,主要是從安全方面考慮。因為四芯(孔)插頭插座有專用的保護接零(地)柱頭,插座上接零(地)的孔比其他插孔大,其相應的插頭也大一些也長一些。這樣,一方面可以保證與設備外殼直接相連的接零(地)插頭只能插入接零(地)插孔,而不能插入其他導電插孔;另一方面,由于接零(地)的插頭比其他接相線的插頭長一些,可以保證插座和插頭的接零(地)觸頭在導電觸頭接觸之前就先行連通,而在導電觸頭脫離以后,才會斷開,從而能有效地起到保安作用。
三十六、 電工產品按防止人身觸電的程度如何分級
電工產品按防止人身觸電的程度可分為五級:
0級——僅有基本絕緣,無接地元件(螺栓、端子等)或其他防止觸電的保護元件。
0Ⅰ級——有基本絕緣、接地元件和連接電源的導線,但無接地芯線。
Ⅰ級——有工作絕緣和接地元件。如果Ⅰ級產品有連接電源的導線,則這種導線應有接地芯線和帶接地極的插頭(使用時插在有保護接地插孔的專用插座上)。
Ⅱ級——有雙重絕緣或加強絕緣但無接地元件。
Ⅲ級——低電壓產品,內部電路和外部電路均無45伏以上的電壓。
責任編輯:lq
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