第四章 防触电技术

第四章防触电技术. ppt 关于艾滋病ppt课件精益管理ppt下载地图下载ppt可编辑假如ppt教学课件下载triz基础知识ppt 第一节直接接触电击防护?为搞好安全用电，必须采取先进的防护 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 和管理措施，防止人体直接接触带电体发生触电事故。绝缘、遮栏和阻挡物、电气间隙和安全距离、漏电保护等都是防止直接接触电击的防护措施。?一、绝缘?所谓绝缘，是指用绝缘材料把带电体封闭起来，实现带电体相互之间、带电体与其他物体之间的电气隔离，使电流按指定路径通过，确保电气设备和线路正常工作，防止人身触电。?(一）、绝缘材料?常用的绝缘材料有：玻璃、云母、木材、塑料、橡胶、胶木、布、纸、漆、六氟化硫等。绝缘保护性能的优劣决定于材料的绝缘性能。绝缘性能主要用绝缘电阻、耐压强度、泄漏电流和介质损耗等指标来衡量。绝缘电阻大小用兆欧表测量；耐压强度由耐压试验确定；泄漏电流和介质损耗分别由泄漏试验和能耗试验确定。?对绝缘材料施加的直流电压与泄漏电流之比称为绝缘电阻。绝缘电阻是最基本的绝缘性能指标。应当注意，绝缘材料在腐蚀性气体、蒸汽、潮气、粉尘、机械损伤的作用下都会使绝缘性能降低或丧失。很多良好的绝缘材料受潮后会丧失绝缘性能。?电气设备和线路的绝缘保护必须与电压等级相符，各种指标应与使用环境和工作条件相适应。此外，为了防止电气设备的绝缘损坏而带来的电气事故，还应加强对电气设备的绝缘检查，及时消除缺陷。?绝缘材料按其正常运行条件下容许的最高工作温度分为若干级，称为耐热等级。绝缘材料的耐热等级见表5—1。级别绝缘材料极限工作温度(℃)Y木材、棉花、纸、纤维等天然的纺织品，以醋酸纤维和聚酰胺为基础的纺织品，以及易于热分解和熔化点较低的塑料90A工作于矿物油中的和用油或油树脂复合胶浸过的Y级材料、漆包线、漆布、漆丝的绝缘及油性漆、沥青等105E聚脂薄膜和A级材料复合、玻璃布、油性树脂漆、聚乙烯醇缩醛高强度漆包线、乙酸乙烯耐热漆包线120B聚脂薄膜，经合适树脂浸渍涂复的云母、玻璃纤维、石棉等制品、聚酯漆、聚酯漆包线130F以有机纤维材料补强和石棉带补强的云母片制品、玻璃丝和石棉、玻璃漆布、以玻璃丝布和石棉纤维为基础的层压制品、以无机材料作补强和石棉带补强的云母粉制品、化学热稳定性较好的酯和醇类材料、复合硅有机聚酯漆155H无补强或以无机材料为补强的云母制品、加厚的F级材料、复合云母、有机硅云母制品、硅有机漆、硅有机橡胶聚酰亚胺复合玻璃布、复合薄膜、聚酰亚胺漆等180C耐高温有机粘合剂和浸渍剂及无机物如石英、石棉、云母，玻璃相电瓷材料等180以上绝缘材料的耐热等级?（二）、绝缘破坏?绝缘物在强电场的作用下被破坏，丧失绝缘性能，这就是击穿现象，这种击穿叫做电击穿，击穿时的电压叫做击穿电压。击穿时的电场强度叫做材料的击穿电场强度或击穿强度。?气体绝缘击穿后都能自行恢复绝缘性能，固体绝缘击穿后不能恢复绝缘性能。?固体绝缘还有热击穿和电化学击穿。热击穿是绝缘物在外加电压作用下，由于流过泄漏电流引起温度过分升高所导致的击穿。电化学击穿是由于游离、化学反应等因素的综合作用所导致的击穿、热击穿和电化学击穿电压都比较低．但电压作用时间部比较长。?绝缘物除因击穿而破坏外，腐蚀性气体、蒸气、潮气、粉尘、机械损伤也都会降低其绝缘性能或导致破坏。?在正常工作的情况下，绝缘物也会逐渐“老化”而失去绝缘性能。?（三）、绝缘电阻检测?绝缘电阻是最基本的绝缘性能指标。足够的绝缘电阻能把电气设备的泄漏电流限制在很小的范围内，防止由漏电引起的触电事故。?不同的线路或设备对绝缘电阻有不同的要求。一般来说，高压较低压要求高，新设备较老设备要求高，移动的较固定的要求高等。下面列出几种主要线路和设备应当达到的绝缘电阻值。?新装和大修后的低压线路和设备，要求绝缘电阻不低于0．5MΩ。实际上设备的绝缘电阻值应随温升的变化而变化，运行中的线路和设备，要求可降低为每伏工作电压1000Ω。在潮湿的环境中，要求可降低为每伏工作电压500Ω。?携带式电气设备的绝缘电阻不低于2MΩ。?配电盘二次线路的绝缘电阻不应低于1MΩ，在潮湿环境中可降低为0．5MΩ。?高压线路和设备的绝缘电阻一般不应低于1000MΩ。?架空线路每个悬式绝缘子的绝缘电阻不应低于300MΩ。?运行中电缆线路绝缘电阻可参考表5—2的要求。干燥季节应取较大数值，潮湿季节可取较小的数值。额定电压(kV)36～1020～35绝缘电阻(MΩ)300～750400～1000600～1500电缆线路的绝缘电阻电力变压器投入运行前，绝缘电阻不应低于出厂时的70％，运行中可适当降低。对于电力变压器、电力电容器、交流电动机等高压设备，除要求测量其绝缘电阻外，为了判断绝缘的受潮情况，还要求测量吸收比R60/R15。吸收比是从开始测量起60s的绝缘电阻R60对15s的绝缘电阻R15的比值。绝缘受潮以后，绝缘电阻降低，而且极化过程加快，由极化过程决定的吸收电流衰减变快，亦即测量得到的绝缘电阻上升变快。因此，绝缘受潮以后，R15比较接近R60。而对于干燥的材料，R60比R15大得多。一般没有受潮的绝缘，吸收比应大于1．3。受潮或有局部缺陷的绝缘，吸收比接近于1。?二遮栏和阻挡物?屏护是采用屏护装置控制不安全因素，即采用遮栏、护罩、护盖、箱闸等把带电体同外界隔绝开来。?采用阻挡物进行保护时，对于设置的障碍必须防止这样两种情况的发生：一是身体无意识的接近带电部分；二是在正常工作中，无意识地触及运行中的带电设备。?遮栏和外护物在技术上必须遵照有关规定进行设置。?开关电器的可动部分一般不能包以绝缘，而需要屏护。其中，防护式开关电器本身带有屏护装置，如胶盖闸刀的胶盖、铁壳开关的铁壳等。?开启式石板闸刀开关，要另加屏护装置。开启裸露的保护装置或其它电气设备也需要加设屏护装置。某些裸露的线路，如人体可能触及或接近的天车滑线或母线也需要加设屏护装置。对于高压设备，由于全部绝缘往往有困难，如果人接近至一定程度时，即会发生严重的触电事故，因此，不论高压设备是否绝缘，均应采取屏护或其它防止接近的措施。?开关电器的屏护装置除作为防止触电的措施外，还是防止电弧伤人、防止电弧短路的重要措施。?屏护装置有永久性屏护装置，如配电装置的遮栏、开关的罩盖等，也有临时性屏护装置，如检修工作中使用的临时屏护装置和临时设备的屏护装置。有固定屏护装置，如母线的护网，也有移动屏护装置，如跟随天车移动的天车滑线的屏护装置。?屏护装置不直接与带电体接触，对所用材料的电气性能没有严格要求。屏护装置所用材料应有足够的机械强度和良好的耐火性能。?在实际工作中，可根据具体情况，采用板状屏护装置或网眼屏护装置，网眼屏护装置的网眼不应大于20mm×20mm～40mm×40mm；?变配电设备应有完善的屏护装置。安装在室外地上的变压器及车间或公共场所的变配电装置，均需装设遮栏或栅栏作为屏护。遮栏高度不应低于1．7m，下部边缘离地不应超过0．1m。对于低压设备，网眼遮栏与裸导体距离不宜小于0．15m。10kV设备不宜小于0．35m，20～35kV设备不宜小于0．6m。户内临时栅栏高度不应低于1．2m，户外不低于1．5m。?对于低压设备，栅栏与裸导体距离不宜小于0．8m，栏条间距离不应超过0．2m。户外变电装置围墙高度一般不应低于2．5m。?凡用金属材料制成的屏护装置，为了防止屏护装置意外带电造成触电事故，必须将屏护装置接地或接零。?三电气间隙和安全距离?为了防止人体触及或接近带电体造成触电事故，避免车辆或其它器具碰撞或过分接近带电体造成事故，防止火灾、过电压放电和各种短路事故，且为了操作方便，在带电体与地面之间、带电体与其它设施和设备之间、带电体与带电体之间均需保持一定的安全距离。安全距离的大小决定于电压的高低、设备的类型、安装的方式等因素。线路经过地区线路电压(kV)1以下1035居民区非居民区交通困难地区不能通航或浮运的河，湖冬季水面(或冰面)不能通航或浮运的河、湖最高水面(50年一遇的洪水水面)654536.55.54.5537655.53一、线路间距架空线路导线与地面或水面的距离不应低于表5—3所列的数值。导线与地面或水面的最小距离(m)架空线路应避免跨越建筑物。架空线路不应跨越燃烧材料作屋顶的建筑物。架空线路必须跨越建筑物时，应与有关部门协商并取得有关部门的同意。架空线路与建筑物的距离不应低于表5—4的数值。?线路电压(kV)1以下1035垂直距离水平距离2.51.03.01.54.03.0导线与建筑物的最小距离(m)架空线路导线与街道或厂区树木的距离不应低于表3—5所列的数值。导线与树木的最小距离(m)线路电压(kV)1以下1035垂直距离水平距离1.01.01.52.03.0－架空线路应与有爆炸危险的厂房和有火灾危险的厂房保持必要的防火间距。架空线路与铁道、道路、管道、索道及其它架空线路之间的距离应符合有关规程的规定。?检查以上各项距离均需考虑到当地温度、覆冰、风力等气象条件的影响。?几种线路同杆架设时应取得有关部门同意，而且必须保证：?(1)电力线路在通讯线路上方，高压线路在低压线路上方。?(2)通讯线路与低压线路之间的距离不得小于1．5m；低压线路之间不得小：于0．6m；低压线路与10kV高压线路之间不得小于1．2m，10kV高压线路与10kV高压线路之间不得小于0．8m。?10kV接户线对地距离不应小于4．0m；低压接户线对地距离不应小于2．5m；低压接户线跨越通车街道时，对地距离不应小于6m；跨越通车困难的街道或人行道时，不应小于3．5m。?户内电气线路的各项间距应符合有关规程的要求和安装标准。?直接埋地电缆埋设深度不应小于0．7m。?二、设备间距?变配电设备各项安全距离一般不应小于表5—6所列的数值。?表中需要不同时停电检修的无遮栏裸导体之间一般指水平距离，如指垂直距离，35kV以下者可减为1000mm。额定电压(kV)1以下1～3610203560不同相带电部分之间及带电部分与接地部分之间户外75200200200300400500户内2075100125180300550带电部分至板状遮栏户外户内50105130155210330580带电部分至网状遮栏户外175300300300400500700户内100175200225280400650带电部分至栅栏户外825950950950105011501350户内80082585087593010501300无遮栏裸导体至地面户外2500270027002700280029003100户内2500250025002500250026002850需要不同时停电检修的无遮栏裸导体之间户外2000220022002200230024002600户内18751875192001925198021002350?变配电设备的最小允许距离(mm)?室内安装的变压器，其外廓与变压器室四壁应留有适当距离。变压器外廓至后壁及侧壁的距离，容量1000kVA及以下者不应小于0．6m，容量1250kVA及以上者不应小于0．8m；变压器外廓至门的距离，分别不应小于0．8m和1．0m。?配电装置的布置，应考虑设备搬运、检修、操作和试验方便。为了工作人员的安全，配电装置需保持必要的安全通道。?低压配电装置正面通道的宽度，单列布置时不应小于1．5m；双列布置时不应小于2m。?低压配电装置背面通道应符合以下要求：?(1)宽度一般不应小于1m，有困难时可减为0．8m。?(2)通道内高度低于2．3m无遮栏的裸导电部分与对面墙或设备的距离不应小于1m；与对面其它裸导电部分的距离不应小于1．5m。?(3)通道上方裸导电部分的高度低于2．3m时，应加遮护，遮护后的通道高度不应低于1．9m。?配电装置长度超过6m时，屏后应有两个通向本室或其它房间的出口，且其间距离不应超过15m。?室内吊灯灯具高度一般应大于2．5m，受条件限制时可减为2．2m；如果还要降低，应采取适当安全措施。当灯具在桌面上方或其他人碰不到的地方时，高度可减为1．5m。户外照明灯具一般不应低于3m；墙上灯?三、检修间距?在检修中为了防止人体及其所携带的工具触及或接近带电体，而必须保持的最小距离，称安全间距。间距的大小决定于电压的高低、设备的类型以及安装的方式等因素。?在低压工作中，人体或其所携带的工具与带电体的距离不应小于0．1m。在架空线路附近进行起重工作时，起重机具(包括被吊物)与低压线路导线的最小距离为1．5m。?在高压无遮栏操作中，人体及其所携带工具与带电体之间的距离不应小于下列数值：?10kV及以下0．7m?20～35kV1．0m?用绝缘杆操作时，上述距离可减为：?10kV及以下0．4m?20～35kV0．6m?在线路上工作时，人体及其所携带的工具等与临近带电线路的最小距离不应小于下列数值；?10kV及以下1．0m?35kV2．5m?如不足上述数值时，临近线路应停电。?工作中使用喷灯或气焊时，其火焰不得喷向带电体，火焰与带电体的最小距离不得小于下列数值：?10kV及以下1．5m?35kV3．0m?第二节间接接触电击防护?保护接地与保护接零是防止间接接触电击最基本的措施。在当前我国电气标准化从传统标准向国际标准过渡的情况下，掌握保护接地和保护接零的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和应用，对安全用电是十分重要的。?一IT系统?IT系统就是电源系统的带电部分不接地或通过阻抗接地，电气设备的外露导电部分接地的系统。第一个大写“I”表示配电网不接地或经高阻抗接地、第二个大写“T”表示电气设备金属外壳接地。?1．IT系统安全原理?为了保证电气设备(包括变压器、电机和配电装置)在运行、维护和检修时，不因设备的绝缘损坏而导致人身触电事故，所有这些电气设备不带电的部分如外壳、金属构架和操作机构以及互感器的二次绕组等都应妥善接地。电气设备的接地规程规定：电压在1000V以下电源中性点不接地的电网和1000V以上任何形式的电网中，均需采用保护接地(称之为IT系统)，作为保安 技术措施 安全生产方案及措施施工现场安全技术措施安全技术措施及方案皮带机检修技术措施皮带维修安全技术措施 ，应用很广泛。?保护接地的原理是给人体并联一个小电阻，以保证发生故障时，减小通过人体的电流和承受的电压。?图所示电动机采用保护接地后，当一相绕组因绝缘损坏而碰壳，即与外壳短路时，此时若工作人员触及带电的设备外壳，因人体的电阻远较接地极的电阻大，大部分电流流经接地极入地，而通过人体的电流极其微小，从而保证了人身的安全。IT系统安全原理?2．IT系统应用范围?IT系统适用于各种不接地配电网，包括低压不接地配电网(如井下配电网)和高压不接地配电网，还包括不接地直流配电网。在这些电网中，凡由于绝缘损坏或其它原因而可能带危险电压的正常不带电金属部分，除另有规定外，均应接地。应当接地具体部位是：?(1)电动机、变压器、开关设备、照明器具、移动式电气设备的金属外壳或金属结构；?(2)0Ⅰ类和Ⅰ类电动工具或民用电器的金属外壳；?(3)配电装置的金属构架、控制台的金属框架及靠近带电部分的金属遮栏和金属门；?(4)配线的金属管；?(5)电气设备的传动装置；?(6)电缆金属接头盒、金属外皮和金属支架；?(7)架空线路的金属杆塔；?(8)电压互感器和电流互感器的二次线圈。?直接安装在已接地金属底座、框架、支架等设施上的电气设备的金属外壳一般不必另行接地；有木质、沥青等高阻导电地面，无裸露接地导体，而且干燥的房间，额定电压交流380V和直流440V及以下的电气设备的金属外壳一般也不必接地；安装在木结构或木杆塔上的电气设备的金属外壳一般也不必接地。?二TT系统?1．TT系统安全原理?TT系统是电源系统有一点直接接地，设备外露导电部分的接地用保护接地线PE接到独立的接地体上。前后两个字母“T”分别表示配电网中性点和电气设备金属外壳接地。?图6—2所示的配电网俗称三相四线配电网。这种配电网引出三条相线(L1、L2、L3线)和一条中性线(N线，工作零线)。在这种低压中性点直接接地的配电网中，如电气设备金属外壳未采取任何安全措施，则当外壳故障带电时，故障电流将沿低阻值的低压工作接地(配电系统接地)构成回路。由于工作接地的接地电阻很小，设备外壳将带有接近相电压的故障对地电压，电击的危险性很大。因此，必须采取间接接触电击防护措施。TT系统在这种系统中，当某一相线直接连接设备金属外壳时，其对地电压为：式中。RN为工作接地的接地电阻。?式中。RN为工作接地的接地电阻。该电压低于相电压，但由于RA与RN同在一个数量级，所以几乎不可能被限制在安全范围内。对于一般的过电流保护，实现速断是不可能的。因此，一般情况下不能采用TT系统。如确有困难，不得不采用TT系统，则必须将故障持续时间限制在允许范围内。?在TT系统中，故障最大持续时间原则上不得超过5s，这样才能减少电流对人体的危害。?2．TT系统应用范围?TT系统主要用于低压共用用户，即用于未装备配电变压器，从外面引进低压电源的小型用户。?三TN系统?目前，我国地面上低压配电网绝大多数都采用中性点直接接地的三相四线配电网。在这种配电网中，TN系统是应用最多的配电及防护方式。?1．TN系统安全原理?TN系统是电源系统有一点直接接地，负载设备的外露导电部分通过保护导体连接到此接地点的系统，即采取接零措施的系统。字母“T”和“N”分别表示配电网中性点直接接地和电气设备金属外壳接零。设备金属外壳与保护零线连接的方式称为保护接零。典型的TN系统见图6—3。在这种系统中，当某一相线直接连接设备金属外壳时，即形成单相短路。短路电流促使线路上的短路保护装置迅速动作，在规定时间内将故障设备断开电源，消除电击危险。TN系统(a)TN—S系统(b)TN—C—S系统(c)TN—C系统?2．TN系统种类及应用?如图6—3所示，TN系统有三种类型，即TN—S系统、TN—C—S系统和TN—C系统。其中，TN—S系统是有专用保护零线(PE线)，即保护零线与工作零线(N线)完全分开的系统；爆炸危险性较大或安全要求较高的场所应采用TN—S系统；有独立附设变电站的车间宜采用TNS系统。TN—C—S系统是干线部分保护零线与工作零线前部共用(构成PEN线)，后部分开的系统。厂区设有变电站，低电进线的车间以及民用楼房可采用TN—C—S系统。TN—C系统是干线部分保护零线与工作零线完全共用的系统，用于无爆炸危险和安全条件较好的场所。?由同一台变压器供电的配电网中，不允许一部分电气设备采用保护接地而另一部分电气设备采用保护接零，即一般不允许同时采用TN系统和TT系统的混合运行方式。?3．重复接地?TN系统中，保护中性导体上一处或多处通过接地装置与大地再次连接的接地，称为重复接地。图6—4中的Rc即重复接地。零线断线与设备漏电(a)无重复接地(b)有重复接地?(1)重复接地的作用?重复接地有以下作用：?①减轻PE线或PEN线意外断线或接触不良时接零设备上电击的危险性。当PE线或PEN线断开时，如像图6—4(a)所示的那样，断线后方某接零设备漏电但断线后方无重复接地，则断线后方的零线及其上所有接零设备都带有将近相电压的对地电压，电击危险性极大。如像图6—4(b)那样，断线后方某接零设备漏电但断线后方有重复接地，则断线后方的零线及接零设备和断线前方的零线及接零设备分别带有如下的对地电压：和这两个电压虽然都可能是危险电压，但毕竟都远远低于相电压，总的危险程度得以降低。②减轻PEN线断线时负载中性点“漂移”。TN—C系统的零线断开后，如断线后方有不平衡负荷，则负载中性点发生电位“漂移”，使三相电压失去平衡，可能导致接在一相或两相上的用电器具烧坏。这里分析一个如图6—5所示的工作零线断线、第1相未用电、第2相和第3相分别接有P2＝4kW和P3＝1kW(设功率因数相同)的负荷的例子。这时，第2、3两相负载串联在线电压上，如线电压为380V，则第2、3两相负载上的电压分别为：显然，所有用电器具都不能正常工作，而且接在第3相上的用电器具很快被烧坏。TN—C系统的零线断线?③进一步降低故障持续时间内意外带电设备的对地电压。如图6—6所示，如有设备漏电，过电流保护装置尚未动作，则无重复接地时漏电设备对地电压为：而有重复接地时，漏电设备对地电压降低为：重复接地降低设备漏电对地电压(a)无重复接地(b)有重复接地?④缩短漏电故障持续时间由于重复接地在短路电流返回的途径上增加丁一条并联支路，可增大单相短路电流，缩短漏电故障持续时间。?⑤改善架空线路的防雷性能由于重复接地对雷电流起分流作用，可降低雷击过电压，改善架空线路的防雷性能。?(2)重复接地的要求?以下处所应装设重复接地：?①架空线路干线和分支线的终端、沿线路每1km处、分支线长度超过200m分支处。?②线路引入车间及大型建筑物的第1面配电装置处(进户处)。?③采用金属管配线时，金属管与保护零线连接后做重复接地；采用塑料管配线时，另行敷设保护零线并做重复接地。?当工作接地电阻不超过4Ω时，每处重复接地电阻不得超过10Ω；当允许工作接地电阻不超过10Ω时，允许重复接地电阻不超过30Ω，但不得少于3处。?4．工作接地?在TN—C系统和TN—C—S系统中，为了电路或设备达到运行要求的接地，如变压器低压中性点的接地。该接地称为工作接地或配电系统接地。?工作接地的作用是保持系统电位的稳定性，即减轻低压系统由高压窜入低压等原因所产生过电压的危险性。如没有工作接地，则当10kV的高压窜入低压时，低压系统的对地电压上升为5800V左右。?当配电网一相故障接地时，工作接地也有抑制电压升高的作用。如没有工作接地，发生一相接地故障时，中性线对地电压可上升到接近相电压、另两相对地电压可上升到接近线电压(在特殊情况下可达到更高的数值)。如有工作接地，由于接地故障电流经工作接地成回路，对地电压的“漂移”受到抑制(参见图6—7)，在线电压0．4kV的配电网中，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。接地电网电压“漂移”图(a)单相接地图(b)电压“漂移”图?5．接地电阻允许值?因为故障对地电压等于故障接地电流与接地电阻的乘积，所以，各种保护接地电阻不得超过规定的限值。对于低压配电网，由于分布电容很小，单相故障接地电流也很小，限制电气设备的保护接地电阻不超过4Ω即能将其故障时对地电压限制在安全范围以内；如配电容量在100kVA以下，由于配电网分布范围很小，单相故障接地电流更小，限制电气设备的保护接地电阻不超过10Ω即可满足安全要求。在高压配电网中，由于接地故障电流比低压配电网的大得多，将故障电压限制在安全范围以内是难以实现的。因此，对高压电气设备规定了数值较低的保护接地电阻允许值，并限制故障持续时间。各种保护接地电阻允许值见表6—7。设备类别接地电阻/Ω备注低压电气设备4电源容量≥100kVA10电源容量<100kVA高压电气设备小接地短路电流系统120/IE与低压共用接地装置250/IE高压单独接地大接地短路电流系统200/IEIE≤1000A0.5IE>4000A表6-7保护接地电阻允许值注：IE为接地电流或接地短路电流。?第三节安全电压与漏电保护装置?电气线路或电气设备发生单相接地短路故障时会产生剩余电流，利用这种剩余电流来切断故障线路或设备电源的保护电器称之为剩余电流动作保护器即通常所称的漏电保护器。由于漏电保护器动作灵敏、切断电源时间短，因此正确选用、安装与使用漏电保护器具有重要作用。?第五节安全电压和电气隔离?据欧姆定律，电压越高，电流也就越大。因此，可以把可能加在人身±的电压限制在某一范围之内，使得在这种电压下，通过人体的电流不超过允许的范围。这一电压就叫做安全电压，也叫做安全特低电压。应当指出，任何情况下都不要把安全电压理解为绝对没有危险的电压。具有安全电压的设备属于Ⅲ类设备。?一、安全电压限值和额定值?1．限值?限值为任何运行情况下，任何两导体问不可能出现的最高电压值。我国标准规定工频电压有效值的限值为50V、直流电压的限值为120V。?一般情况下，人体允许电流可按摆脱电流考虑；在装有防止电击的速断保护装置的场合，人体允许电流可按30mA考虑。我国规定工频电压50V的限值是根据人体允许电流30mA和人体电阻1700Ω的条件确定的。?我国标准还推荐：当接触面积大于1cm2、接触时间超过1s时，干燥环境中工频电压有效值的限值为33V、直流电压限值为70V；潮湿环境中工频电压有效值的限值为16V、直流电压限值为35V。?2．安全电压额定值?我国规定工频有效值的额定值有42V、36V、24V、12V和6V。特别危险环境中使用的尹持电动工具应采用42V安全电压；有电击危险环境中使用的手持照明灯和局部照明灯应采用36V或24V安全电压；金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中使用的手持照明灯应采用12V安全电压；水下作业等场所应采用6V安全电压。当电气设备采用24V以上安全电压时，必须采取直接接触电击的防护措施。?二、安全电压电源和回路配置?1．安全电源?通常采用安全隔离变压器作为安全电压的电源。其接线如图5—8所示。除隔离变压器外，具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。但不论采用什么电源，安全电压边均应与高压边保持加强绝缘的水平。安全隔离变压器接线图采用安全隔离变压器作安全电压的电源时，这种变压器的一次与二次之间有良好的绝缘；其间还可用接地的屏蔽隔离开来。安全隔离变压器各部绝缘电阻不得低于下列数值：?带电部分与壳体之间的工作绝缘2MΩ?带电部分与壳体之间的加强绝缘7MΩ?输入回路与输出回路之间5MΩ?输入回路与输入回路之间2MΩ?输出回路与输出回路之间2MΩ?Ⅱ类变压器的带电部分与金属物体之间2MΩ?Ⅱ类变压器的金属物件与壳体之间5MΩ?绝缘壳体上内、外金属物件之间2MΩ?安全隔离变压器的额定容量，单相变压器不得超过10kVA、三相变压器不得超过16kVA、电铃用变压器的额定容量不应超过100VA、玩具用变压器的额定容量不应超过200VA；安全隔离变压器的额定电压，交流电压有效值不得超过50V、脉动直流电压不得超过50V、电钤用变压器的分别不应超过24V和24V、玩具用变压器的分别不应超过33V和33V。?2．回路配置?安全电压回路的带电部分必须与较高电压的回路保持电气隔离，并不得与大地、保护导体或其他电气回路连接，但变压器一次与二次之间的屏蔽隔离层应按规定接地或接零。如变压器不具备加强绝缘的结构，二次边宜接地或接零，以减轻一次与二次短接的危险。对于普通绝缘的电源变压器，一次线长度不得超过3m、并不得带入金属容器内使用。?安全电压的配线最好与其他电压等级的配线分开敷设。否则，其绝缘水平应与共同敷设的其他较高电压等级配线的绝缘水平一致。?三、电气隔离?电气隔离是采用电压比为1：1，即一次边、二次边电压相等的隔离变压器实现工作回路与其他电气回路电器上的隔离。?应用电气隔离须满足以下安全条件：?1．隔离变压器必须具有加强绝缘的结构，其温升和绝缘电阻要求与安全隔离变压器相同，这种隔离变压器还应符合下列要求：?(1)最大容量单相变压器不得超过25kVA、三相变压器不得超过40kVA。?(2)空载输出电压交流不应超过1000V、脉动直流不应超过1000V、负载时电压降低一般不得超过额定电压的5％～15％。?(3)隔离变压器具有耐热、防潮、防水及抗振结构；不得用赛璐珞等易燃材料作结构材料；手柄、操作杆、按钮等不应带电；外壳应有足够的机械强度，一般不能被打开，并应能防止偶然触及带电部分；盖板至少应由两种方式固定，其中，至少有一种方式必须使用工具实现。?(4)除另有规定外，输出绕组不应与壳体相连；输入绕组不应与输出绕组相连；绕组结构应能防止出现上述连接的可能性。?(5)电源开关应采用全极开关，触头开距应大于3mm；输出插座应能防止不同电压的插销插入；固定式变压器输入回路不得采用插接件；移动式变压器可带有2～4m电源线。?(6)当输入端子与输出端子之间的距离小于25mm时，则其间须用与变压器连成一体的绝缘隔板隔开。?(7)Ⅰ类变压器应有保护端子，其电源线中应有一条专用保护线；R类变压器没有保护端子。??2．二次边保持独立，即不接大地，不接保护导体，不接其他电气回路。如图5—9所示，如果变压器的二次边接地，则当有人在二次边单相电击时，电流很容易流经人体和二次边接地点构成回路。因此，凡采用电气隔离作为安全措施者，还必须有防止二次回路故障接地及窜连其他回路的措施。因为一旦二次边发生接地故障，这种措施将完全失去安全作用。对于二次边回路线路较长者，还应装设绝缘监视装置。变压器二次边接地的危险3．二次边线路电压过高或副边线路过长，都会降低回路对地绝缘水平，增大故障接地的危险，并增大故障接地电流。因此，必须限制电源电压和二次边线路的长度。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。?4．等电位联结?图5—10中的虚线是等电位联结线。如果没有等电位联结线，当隔离回路中两台相距较近的设备发生不同相线的碰壳故障时，这两台设备的外壳将带有不同的对地电压。如果有人同时触及这两台设备，则接触电压为线电压，电击危险性极大。因此，如隔离回路带有多台用电设备(或器具)，则各台设备(或器具)的金属外壳应采取等电位联结措施。这时，所用插座应带有等电位联结的专用插孔。电气隔离的等电位联结重复接地在中性点直接接地的低压电力网中采用接零时，将零线上的一点或多点再次与大地作金属性连接，称为重复接地。重复接地?重复接地可在系统中发生碰壳短路时降低零线的对地电压，减轻触电的危险。?当采用保护接零而零线断裂时，如果在断线后的电力设备有一相碰壳，则后面的零线会带上相电压，造成危险。采用了重复接地后，接在断裂处后面的所有电气设备外壳上的对地电压UE＜＜U?，危险程度大大降低。重复接地的作用：1、减轻PE线、PEN线意外断线或接触不良时接零设备上电击的危险性2、减轻PEN线断线时负载中性点“漂移”3、进一步降低故障持续时间内意外带电设备的对地电压4、缩短漏电故障时间5、改善架空线路的防雷性能（4）应该实行接地或接零的设备?凡因绝缘损坏而可能带有危险电压的电气设备及电气装置的金属外壳和框架应可靠接地或接零，其中包括：?⑴电动机、变压器、变阻器、电力电容器、开关设备的金属外壳。?⑵配电、控制的屏（柜、箱）的金属框架和底座、邻近带电设备的金属遮栏。?⑶电线电力电缆的金属保护管和金属包皮，电缆终端头与中间接头的金属包皮以及母线的外罩。（4）应该实行接地或接零的设备?⑷照明灯具、电扇及电热设备的金属底座与外壳。?⑸避雷针、避雷器、保护间隙和耦合电容器底座，装有避雷线的电力线路金属杆塔。?⑹互感器的二次线圈。（5）可以不接地或接零的设备?⑴采用安全电压或低于安全电压的电气设备。?⑵装在配电屏、控制屏上的电气测量仪表、继电器与低压电器的外壳。?⑶在已接地金属构架上的支持绝缘子的金属底座。?⑷在常年保持干燥且用木材、沥青等绝缘较好的材料铺成的地面，其室内低压电气设备的外壳。（5）可以不接地或接零的设备?⑸额定电压为220V及以下的蓄电池室的金属框架。?⑹厂内运输铁轨。?⑺电气设备安装在高度超过2.2m的不导电建筑材料基座上，须用木梯才能接触到且不会同时触及接地部分。接地装置的装设?接地体是接地装置的主要部分，其选择与装设是能否取得合格接地电阻的关键。（1）利用自然接地体（2）埋设人工接地体图7.16人工接地体埋设示意图（3）接地线①自然接地线。为了节约金属，减少投资，应尽量选择自然导体作为接地线。如建筑物的金属构架、电梯竖井、电缆的金属外皮等都可以作为自然接地线。各种金属管道（可燃液体、可燃或爆炸性气体的金属管道除外）可作为低压电力设备的自然接地线。②人工接地线。为了连接可靠并有一定的机械强度，一般采用钢作为人工接地线。对于接地体和接地线的截面积应符合我国电气规定的最小规格。4．接地电阻的要求接地电阻是接地体的流散电阻与接地线和接地体电阻的总和。由于接地体和接地线的电阻相对较小，可略去不计。因此接地电阻可认为就是接地体的流散电阻。5．接地电阻的测量（1）测量接地电阻的一般原理电流极、电压极在两接地体上加一电压u后，就有电流i通过接地体A流入大地后经接地体B构成回路，形成图中所示的电位分布曲线，离接地体A（或B）20m处电位等于零，即在CD区为电压降实际上等于零的零电位区。只要测得接地体A（或B）与大地零电位的电压uAC（或uBD）和电流i，就可以方便地求出接地体的接地电阻。6．接地装置的运行与维护?运行中的接地装置巡视与检查一般为：?（1）检查接地线或接零线与电气设备的金属外壳以及同接地网的连接处连接是否良好，有无松动脱落等现象；?（2）检查接地线有无损伤、碰断及腐蚀等现象；6．接地装置的运行与维护?（3）对于移动式电气设备的接地线，在每次使用前应检查其接地线情况，观察有无断股现象；?（4）定期测量接地装置的接地电阻值，测量接地电阻要在土壤电阻率最大的季节内进行，即夏季土壤干燥时期和冬季土壤冰冻最甚时期。?维护工作一般包括：?（1）要经常观察人工接地体周围的环境情况，不应堆放具有强烈腐蚀性的化学物质；?（2）对于接地装置与公路、铁路或管道等交叉的地方，应采用保护措施，以防碰伤损坏接地线；?（3）接地装置在接地线引进建筑物的入口处，最好有明显的标志，以便为运行维护工作提供方便；?（4）明敷的接地线表面所涂的漆应完好；?（5）电气设备在每次大修后，应着重检查其接地线连接是否牢固；?（6）当发现运行中接地装置的接地电阻不符合要求时，可采用降低电阻的措施，如将接地体引至土壤电阻率较低的地方、装设外引接地装置或者在接地坑内填入化学降阻剂等。接地装置?由接地体和接地线(网)组成?人工接地体垂直接地体的布置接地体?自然接地体?埋设在地下的金属管道(无可燃或易燃物)；?钻管；?与大地连接可靠的建筑物金属结构；?水工构筑物的金属桩；?直接埋设在地下的电缆金属外皮。?接地线和接零线接地线和接零线都可利用以下自然导体：?建筑物金属结构(梁、柱、桁架等)；?生产用金属结构(轨道、设备金属外壳等)；?配线的钢管；?电缆的铝包皮；?上、下水管、暖气管道等各种金属管道。?接地和接零装置的安全要求：?导电的连续性和连接可靠；?足够的机械强度和防腐性能；?足够的导电能力和热稳定性；?地下安装距离(与建筑物≥1.5m，与独立避雷针≥3m)；?适当的埋设深度(一般≥0.6m，并应在冻土层以下)；?接地支线不得串联；?不得将220V两线制的零线用作设备外壳的接地线；?接地和接零线既要便于检查，又要防止机械损伤。?接地和接零线测量?专用接地电阻测量仪(摇表)。?为减小测量误差，电流极和电压极与被测接地体应有足够的距离。Sy和Sl宜大于80米；对于垂直埋设的单管接地体，可取Sy=20米，Sl=40米，两电极之间可取20米；如果电流极由多管组成，宜取40米。接地测量电路5.接地电阻允许值对于低压配电网，由于分布电容很小，单相故障接地电流也很小，限制电气设备的保护接地电阻不超过4Ω既能将其故障时对地电压限制在安全范围以内。表3—7保护接地电阻允许值设备类别接地电阻/Ω备注低压电器设备4电源容量≥100KVＡ10电源容量<100KVＡ高压电器设备小接地短路电流系统120/IE与低压共用接地装置250/IE高压单独接地大接地短路电流系统2000/IEIE≤4000Ａ0.5IE>4000Ａ注：IE为接地电流或接地短路电流?四、漏电保护方式?电流型RCD保护方式，通常有下列四种。?(1)全网总保护。是指在低压电网电源处装设保护器，总保护有三种方式：?①保护器安装在电源中性点接地线上。?②保护器安装在总电源线上。?③保护器安装在各条引出干线上。?通常，对供电范围较大或有重要用户的低电电网，采用保护安装在各条引出干线上的总保护方式。?(2)对于移动式电力设备，临时用电设备和用电的家庭，应安装末级保护。?(3)较大低压电网的多级保护。随着用电的不断增长，较大低压电网单单采用总保护或末级保护方式，已不能满足对低压电网供电可靠性和安全用电的需要，因此，较大电网实行多级保护是电气化事业发展的必然要求，图5—11所示为三级保护方式的配置图。三级保护方式配置图上述三种保护方式，漏电保护器动作后均自动切断供电电源。(4)对于保护器动作切断电源会造成事故或重大经济损失的用户，其低压电网的漏电保护可由用户申请，经供电企业批准，而采取漏电报警方式。此类单位应有固定值班人员，及时处理报警故障，并应加强绝缘监督，减少接地故障。?2．漏电保护装置的选用、安装使用及运行维护?(1)漏电保护装置选用?①漏电保护器设置的场所有：手握式及移动式用电设备；建筑施工工地的用电设备；用于环境特别恶劣或潮湿场所(如锅炉房、食堂、地下室及浴室)的电气设备；住宅建筑每户的进线开关或插座专用回路；由TT系统供电的用电设备；与人体直接接触的医用电气设备(但急救和手术用电设备等除外)。?②漏电保护装置的动作电流数值选择：手握式用电设备为15mA；环境恶劣或潮湿场所用电设备为6～10mA；医疗电气设备为6mA；建筑施工工地的用电设备为15～30mA；家用电器回路为30mA；成套开关柜、分配电盘等为100mA以上；防止电气火灾为300mA。?③根据安装地点的实际情况，可选用的型式有：漏电继电器，可与交流接触器、断路器构成漏电保护装置，主要用作总保护。漏电开关，将零序电流互感器、漏电脱扣器和低压断路器组装在一个绝缘外壳中，故障时可直接切断供电电源。因此末级保护方式中，多采用漏电开关。漏电插座，把漏电开关和插座组合在一起的漏电保护装置，特别适用于移动设备和家用电器。?④根据使用目的由被保护回路的泄漏电流等因素确定。一般RCD的功能是提供间接接触保护。若作直接接触保护，则要求I△N≤30mA，且其动作时间t≤0.1s。因此根据使用目的不同，在选择RCD动作特性时要有所区别。?此外，在选用时，还必须考虑到被保护回路正常的泄漏电流，如果RCD的I△N小于正常的泄漏电流，或者正常泄漏电流大于50％I△N，则供电回路将无法正常运行，即使能投入运行也会因误动作而破坏供电的可靠性。?(2)漏电保护装置安装使用?①安装前必须检查漏电保护器的额定电压、额定电流、短路通断能力、漏电动作电流、漏电不动作电流以及漏电动作时间等是否符合要求。?②漏电保护器安装接线时，要根据配电系统保护接地型式，按表3—8所示的接线图进行接线。接线时需分清相线和零线。?③对带短路保护的漏电保护器，在分断短路电流时，位于电源侧的排气孔往往有电弧喷出，故应在安装时保证电弧喷出方向有足够的飞弧距离。?④漏电保护器的安装应尽量远离其他铁磁体和电流很大的载流导体。?⑤对施工现场开关箱里使用的漏电保护器须采用防溅型。?⑥漏电保护器后面的工作零线不能重复接地。?⑦采用分级漏电保护系统和分支线漏电保护的线路，每一分支线路必须有自己的工作零线；上下级漏电保护器的额定漏电动作电流与漏电时间均应做到相互配合，额定漏电动作电流级差通常为1．2～2．5倍，时间级差0．1～0．2s。?⑧工作零线不能就近接线，单相负荷不能在漏电保护器两端跨接。?⑨照明以及其他单相用电负荷要均匀分布到三相电源线上，偏差大时要及时调整，力求使各相漏电电流大致相等。?⑩漏电保护器安装后应进行试验，试验有：用试验按钮试验3次，均应正确动作；带负荷分合交流接触器或开关3次，不应误动作；每相分别用7kΩ试验电阻接地试跳，应可靠动作。?下表是漏电保护的接线方式