一、 間接接觸觸電防護(hù)
(1) 在正常情況下電氣設(shè)備不帶電的外露金屬部分,如金屬外殼、金屬護(hù)罩和金屬構(gòu)架等,在發(fā)生漏電、碰殼等金屬性短路故障時就會出現(xiàn)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(shè)備、線路等出現(xiàn)故障的情況下,為避免發(fā)生人身觸電傷亡事故而進(jìn)行的防護(hù),稱為間接接觸觸電防護(hù),或稱為防止間接接觸帶電體的保護(hù)。
(3) 間接接觸電防護(hù)措施有以下幾種:
① 自動切斷供電電源(接地故障保護(hù))。
② 采用雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣的電氣設(shè)備(即ⅱ級電工產(chǎn)品)。
③ 將有觸電危險的場所絕緣,構(gòu)成不導(dǎo)電環(huán)境。
④ 采用不接地的局部等電位連接保護(hù),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(dāng)電源側(cè)(變壓器或發(fā)電機(jī))或者負(fù)載側(cè)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(fù)載中性點。由中性點引出的導(dǎo)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(dǎo)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”?!盎鹁€”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(yán)格地說,應(yīng)該是,如果該回路電源側(cè)(三相配電變壓器中性點)接地,則稱“零線”;若不接地,則應(yīng)稱“中線”,以免與接地裝置中的“地線”相混。
當(dāng)為三相線路時,除了三根相線外,還可從中性點引出一根導(dǎo)線,即中性線,從而構(gòu)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(hù)接地
所謂保護(hù)接地,就是將電氣設(shè)備在故障情況下可能出現(xiàn)危險對地電壓的金屬部分(如外殼等)用導(dǎo)線與大地做電氣連接。
如果電氣設(shè)備沒有保護(hù)接地,當(dāng)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(shè)備的外殼,將遭受觸電危險。對電氣設(shè)備實行保護(hù)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(jīng)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(hù)接零
保護(hù)接零簡稱為接零,就是將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分(外殼),用導(dǎo)線與低壓配電網(wǎng)的零線(中性線)直接連接,以保護(hù)人身安全,防止發(fā)生觸電事故。
保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)中稱之為tn-c系統(tǒng))的防觸電措施。
有了保護(hù)接零,當(dāng)發(fā)生碰殼短路時,短路電流就由相線流經(jīng)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(hù)裝置(熔斷器或自動開關(guān))迅速動作,從而將漏電的設(shè)備斷開電源,消除危險,起到保護(hù)作用。
雖然保護(hù)接地和保護(hù)接零都可以保證人身安全,但保護(hù)接零較保護(hù)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(hù)接地要求其電阻值很小的局限性。
五、 保護(hù)接地與保護(hù)接零的區(qū)別
保護(hù)接地與保護(hù)接零的主要區(qū)別是:
(1) 保護(hù)原理不同 保護(hù)接地是限制設(shè)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(hù)接地除限制對地電壓外,在某些情況下,還有促使電網(wǎng)保護(hù)裝置動作的作用;保護(hù)接零是借助接零線路使設(shè)備漏電形成單相短路,促使線路上的保護(hù)裝置動作,以及切斷故障設(shè)備的電源。此外,在保護(hù)接零電網(wǎng)中,保護(hù)零線和重復(fù)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(hù)接地既適用于一般不接地的高低壓電網(wǎng),也適用于采取了其他安全措施(如裝設(shè)漏電保護(hù)器)的低壓電網(wǎng);保護(hù)接零只適用于中性點直接接地的低壓電網(wǎng)。
(3) 線路結(jié)構(gòu)不同 如果采取保護(hù)接地措施,電網(wǎng)中可以無工作零線,只設(shè)保護(hù)接地線;如果采取保護(hù)接零措施,則必須設(shè)工作零線,利用工作零線作接零保護(hù)。保護(hù)接零線不應(yīng)接開關(guān)、熔斷器,當(dāng)在工作零線上裝設(shè)熔斷器等開斷電器時,還必須另裝保護(hù)接地線或接零線。
六、 電氣設(shè)備的哪些金屬部分應(yīng)進(jìn)行保護(hù)接地或接零
凡是在正常情況下不帶電,而當(dāng)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(shè)備金屬部分及其附件都應(yīng)實行接地或接零。這些金屬部分或附件包括:
(1) 電機(jī)、變壓器、斷路器和其他電氣設(shè)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(gòu)架及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門,鋼筋混凝土構(gòu)架中的鋼筋。
(3) 導(dǎo)線、電纜的金屬保護(hù)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(hù)罩和保護(hù)網(wǎng)等。
(4) 照明燈具、電扇及電熱設(shè)備的金屬底座和外殼,起重機(jī)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(guān)、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(shè)備的外殼等。
(8) 電氣設(shè)備的傳動裝置。
(9) 避雷器、保護(hù)間隙、避雷針和耦合電容器的底座。
七、 電氣設(shè)備的哪些金屬部分可不實行保護(hù)接地或接零
電氣設(shè)備的以下金屬部分,除另有規(guī)定者外,一般可不實行保護(hù)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(shè)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(gòu)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(gòu)架上的支持絕緣子和套管的金具,已接地機(jī)床上的電機(jī)和電器的外殼。
(5) 不導(dǎo)電場所的低壓電氣設(shè)備(包括與之有金屬性連接的機(jī)械設(shè)備等)的外殼。
(6) 裝有確保人身安全的高靈敏度漏電保護(hù)器的電氣裝置。
八、 保護(hù)接地線的顏色
我國過去生產(chǎn)的電工產(chǎn)品,其接地線都以黑色為標(biāo)志,這種標(biāo)志已被淘汰。目前,我國已執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn),采用黃、綠雙色絕緣線作為保護(hù)接地線。黃、綠雙色是國際電工委員會規(guī)定的保護(hù)接地線專用色標(biāo),已為國際通用,我國亦在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定使用這一色標(biāo)。但日本、西歐一些國家采用單一綠色線作為保護(hù)接地線,所以我國出口這些國家的某些電工產(chǎn)品也用單一綠色線作為保護(hù)接地線。如果使用這此出口轉(zhuǎn)內(nèi)銷的電工產(chǎn)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(hù)接地線的色標(biāo)難以判斷,應(yīng)查看說明書,或拆開辨認(rèn),或用萬用表判別。
九、 在低壓配電系統(tǒng)中,采用保護(hù)接零應(yīng)注意的事項
在1千伏以下配電系統(tǒng)中,采用保護(hù)接零應(yīng)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(yīng)符合規(guī)定要求,以保證零線起工作和保護(hù)雙重作用。
(2) 必須在規(guī)定地點將零線重復(fù)接地,以防止零線斷線造成危險。
(3) 零線回路上不得裝設(shè)開關(guān)和熔斷器,以防止零線斷開時接零設(shè)備外殼產(chǎn)生危險的對地電壓;但對于不起保護(hù)作用的零線,或另裝保護(hù)接零線時,可同時在電路的相線和零線上裝開關(guān)和熔斷器。
(4) 對零線的敷設(shè)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(shè)備的保護(hù)接零線,應(yīng)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(shè)備實行保護(hù)接地。
(7) 零線的載流量至少應(yīng)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(shè)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(hù)措施,是指采用適當(dāng)?shù)拈_關(guān)電器,當(dāng)設(shè)備絕緣損壞后,在規(guī)定時間內(nèi)自動切斷損壞設(shè)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(shè)備的任何故障所產(chǎn)生的故障電流,在保證人身安全所要求的時間內(nèi)及時被切斷。
采取這一保護(hù)措施,是以下述兩個相互關(guān)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(nèi)流通。這種環(huán)路的構(gòu)成,與配電系統(tǒng)的型式(或中性點制度)有關(guān)。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(nèi)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(guān)。例如,故障發(fā)生的幾率,發(fā)生故障時人體觸及設(shè)備外殼的幾率。但關(guān)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的中性點工作制度
根據(jù)iec標(biāo)準(zhǔn),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(fù)載設(shè)備的外露導(dǎo)電部分(金屬外殼)通過保護(hù)導(dǎo)體與該接地點相連接。根據(jù)中性導(dǎo)體(工作零線)與保護(hù)導(dǎo)體(保護(hù)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(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體是嚴(yán)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(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體的功能合在一根導(dǎo)體上,另一部分中性導(dǎo)體和保護(hù)體則是分開的;tn-c系統(tǒng),在整個系統(tǒng)中,中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體的功能合在一根導(dǎo)體上,即我國常用的接零保護(hù)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(shè)備的外露導(dǎo)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(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體是分開的;字母“c”表示中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體的功能合在一根導(dǎo)體上。
(2) tt系統(tǒng) 電源系統(tǒng)有一點直接接地,設(shè)備外露導(dǎo)電部分的接地與電源系統(tǒng)的接地在電氣上無關(guān)聯(lián),我國稱之為保護(hù)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(shè)備的外露導(dǎo)電部分的接地與電源系統(tǒng)的接地在電氣上無關(guān)聯(lián)。
(3) it系統(tǒng) 電源端不接地或通過阻抗接地,電氣設(shè)備的外露導(dǎo)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(shè)備外露導(dǎo)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(guān)聯(lián)。
十二、 采取自動切斷供電電源的保護(hù)措施時對切斷電源的時間規(guī)定
當(dāng)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(guān)。對于一般環(huán)境,接觸電壓應(yīng)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(shè)備供電的線路和配電線路,應(yīng)在故障發(fā)生后5秒內(nèi)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(shè)備供電的線路,應(yīng)在0.4秒內(nèi)切斷供電電源。此時,保護(hù)導(dǎo)體的截面不應(yīng)小于相線截面的1/2,且在受電端進(jìn)線處必須重復(fù)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(shè)備和固定式電氣設(shè)備供電,則由該配電盤供電的所有線路的電源切斷時間,應(yīng)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(shè)備供電的電源切斷時間,一般不應(yīng)超過0.1秒。
當(dāng)所采用的保護(hù)電器不能滿足有關(guān)電源切斷時間的要求時,可采用漏電保護(hù)電器,此時電源切斷時間不應(yīng)超過0.1秒。
十三、 采用tn系統(tǒng)時要實現(xiàn)自動切斷電源保護(hù)應(yīng)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(hù)更加可靠,所采取的措施和應(yīng)滿足的要求如下:
(1) 所有電氣設(shè)備的金屬外殼都應(yīng)使用保護(hù)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(gòu)件(如管道等)可作為自然接地體,則應(yīng)盡可能將保護(hù)地線與其連接,并將保護(hù)地線或零線在建筑物的進(jìn)線處作重復(fù)接地。
(2) 在nt-c系統(tǒng)(即接零系統(tǒng))中,一般電氣設(shè)備應(yīng)采用過電流保護(hù)電器作為自動切斷電源的保護(hù)裝置。而手持電動工具和移動式電氣設(shè)備,則應(yīng)裝設(shè)漏電保護(hù)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(shè)備的保護(hù)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(yīng)與漏電保護(hù)器電源側(cè)的保護(hù)地線相連。
(3) 為了保證能自動切斷供電電源,除了應(yīng)滿足上述第(2)項的要求外,還應(yīng)滿足以下要求:保護(hù)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(hù)支線的截面(如果采用多芯電纜或保護(hù)地線與相線共穿保護(hù)管敷設(shè))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(xiàn)自動切斷電源保護(hù)應(yīng)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(shè)備的保護(hù)接地點是分開的,即設(shè)備采用保護(hù)接地方式。因此,當(dāng)所有用電設(shè)備都使用同一個保護(hù)電器進(jìn)行保護(hù)時,應(yīng)將這些用電設(shè)備的金屬外殼用保護(hù)地線連接在一起,并應(yīng)滿足以下要求:
re·id≤us
式中re為接地極電阻與保護(hù)地線電阻之和,歐;id為保證保護(hù)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(yīng)優(yōu)先采用漏電保護(hù)器。如果能滿足上述要求,也可采用過電流保護(hù)電器。
十五、 采用it系統(tǒng)時對觸電保護(hù)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(shè)備可導(dǎo)電的外露部分(金屬外殼)必須接地。在這種情況下,當(dāng)發(fā)生單相接地故障時,接地電流很小,即當(dāng)觸電者觸碰外殼時,通過人體進(jìn)入地中的電流,又通過線路導(dǎo)線的絕緣泄漏和通過耦合電容返回電源。如果導(dǎo)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(yīng)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)??紤]到發(fā)生雙重接地這一情況,應(yīng)采取tt系統(tǒng)中同樣的自動切斷供電電源的措施(用電設(shè)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(shè)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(yīng)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(hù)電器(過電流保護(hù)電器或漏電保護(hù)器)。
十六、 選擇配電系統(tǒng)的接地方式(或中性點制度)的依據(jù)
選擇配電系統(tǒng)的接地方式,應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)和安全這兩方面的要求。
從經(jīng)濟(jì)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(fù)荷和照明負(fù)荷。這樣,不僅變壓器數(shù)量少,而且還可以采用較小截面的導(dǎo)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(wǎng)中,如果線路不易受腐蝕性介質(zhì)的侵蝕,且有條件進(jìn)行經(jīng)常的絕緣監(jiān)視和維護(hù)(例如,有移動式機(jī)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(yīng)首先采用中性點接地的系統(tǒng):
(1) 生產(chǎn)場所很潮濕,有腐蝕性介質(zhì),不能保證電氣設(shè)備有良好的絕緣。
(2) 難以及時發(fā)現(xiàn)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(jìn)行絕緣監(jiān)視的生產(chǎn)廠房,均應(yīng)采用中性點接地的系統(tǒng)。
根據(jù)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(shù)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(yīng)采取什么措施消除所存在的缺陷
在tt系統(tǒng)中,一般將設(shè)備的金屬外殼接地,與系統(tǒng)的中性點接地不相關(guān)聯(lián)。當(dāng)電氣設(shè)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(hù)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(yuǎn)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(dāng)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(hù)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(xiàn)故障時能自動切斷供電電源,熔斷器和自動開關(guān)的額定電流就要受到限制,即自動開關(guān)的整定電流不應(yīng)超過18安,熔斷器的熔體額定電流不應(yīng)超過7安。如果電氣設(shè)備稍大,所選保護(hù)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(cè)的接地點與用電設(shè)備的保護(hù)接地是分開的。如果電源側(cè)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(shè)備外殼上的對地電壓降到50伏安全電壓以下,則保護(hù)接地電阻必須降到1歐下,即使如此,也只能使設(shè)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(hù)裝置動作。因此,在這種系統(tǒng)中,應(yīng)優(yōu)先考慮采用漏電保護(hù)器。只有在能夠保證保護(hù)裝置動作的條件下,才采用過電流保護(hù)電器。所以,采用tt系統(tǒng)時,應(yīng)作以下考慮:
(1) 由同一保護(hù)裝置(電器)來保護(hù)的各用電設(shè)備,其接地外殼應(yīng)用保護(hù)地線連接在一起。
(2) 設(shè)備的極限接觸電壓應(yīng)保證在50伏以下,此時極限接觸電壓≥保護(hù)裝置的自動切斷動作電流×[接地極電阻+保護(hù)地線(連接各用電設(shè)備的外殼)電阻]。
(3) 采用過電流保護(hù)裝置時,如果使用反時限特性的電器,則應(yīng)有保證在5秒內(nèi)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(hù)器。則應(yīng)取額定靈敏度的動作電流。
(4) 優(yōu)先采用漏電保護(hù)器作為保護(hù)裝置。
十八、 采用tn-c系統(tǒng)時應(yīng)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(hù)接零,應(yīng)滿足以下要求:
(1) 電源側(cè)中性點必須直接、良好接地,工作接地電阻應(yīng)符合規(guī)定要求。
(2) 應(yīng)按規(guī)定將零線重復(fù)接地。
(3) 不允許其中任一設(shè)備再采用保護(hù)接地。
(4) 零線上不得裝設(shè)開關(guān)和熔斷器。
(5) 零線截面的選擇,除要求考慮機(jī)械強(qiáng)度外,還必須保證發(fā)生短路故障時,短路電流能達(dá)到使保護(hù)電器動作的水平。
(6) 所有電氣設(shè)備的保護(hù)接零線,應(yīng)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(yīng)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(shè)備發(fā)生單機(jī)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(hù)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(jié)構(gòu)簡單,由于短路電流較大,能很快使保護(hù)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(jīng)驗表示,這種系統(tǒng)尚有不足之處,例如:
(1) 當(dāng)三相負(fù)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(chǎn)生壓降,使接零設(shè)備的金屬外殼上出現(xiàn)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(yuǎn)的電動機(jī)、其保護(hù)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(dǎo)致設(shè)備外殼上長期存在危險電壓。
(3) 當(dāng)零線斷線(例如設(shè)備接零的前端斷線)時,零線和接零設(shè)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(xiàn)接零與接地保護(hù)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(hù)裝置動作,結(jié)果接零設(shè)備的外殼上也會出現(xiàn)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(fù)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(hù)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(guān)于自動切斷電源保護(hù)的要求。
(3) 防止零線斷線的措施有:①加設(shè)重復(fù)接地;②按機(jī)械強(qiáng)度的要求選擇零線截面。
(4) 將工作零線、保護(hù)地線與相線嚴(yán)格區(qū)分,如采用不同顏色的絕緣導(dǎo)線等。
(5) 不允許在中性點直接接地的低壓電網(wǎng)的同一系統(tǒng)中,同時出現(xiàn)接零和接地保護(hù)。國家標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定:“由同一臺發(fā)電機(jī)、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(hù)方式”。應(yīng)防止出現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)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(shè)絕緣監(jiān)視裝置,則it系統(tǒng)也是很危險的。
此外,目前敷設(shè)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(yīng)結(jié)合線路的具體情況、電氣設(shè)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(jìn)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(fù)荷實行兩種電壓供電,即380伏供動力負(fù)荷,220伏供照明、電熱等民用負(fù)荷或工業(yè)負(fù)荷。
(2) 與中性點不接地系統(tǒng)(如it系統(tǒng))相比,更符合現(xiàn)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(hù)接地和保護(hù)接零這兩種保護(hù)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(hù)方式,亦即或者全部采用保護(hù)接地,或者全部采用保護(hù)接零,而不能混用兩種保護(hù)方式。
如果同時采用兩種保護(hù)方式,即一些設(shè)備采用保護(hù)接地,另一些設(shè)備采用保護(hù)接零,則實行接地保護(hù)的設(shè)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(dǎo)致接零保護(hù)的設(shè)備外殼上出現(xiàn)高電位,從而對接觸這些設(shè)備的人員造成觸電危險。
當(dāng)采用接地保護(hù)的設(shè)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(jī)的外殼再與系統(tǒng)中的零線連接起來(即構(gòu)成iec標(biāo)準(zhǔn)中的tn-c-s系統(tǒng)),就能滿足安全要求。d電機(jī)外殼的接地電阻r<sub>d</sub>實際上就相當(dāng)于系統(tǒng)的重復(fù)接地。
二十三、 不接地系統(tǒng)中應(yīng)裝絕緣監(jiān)視裝置
在不接地系統(tǒng)中,當(dāng)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(shè)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(hù)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(yīng)對系統(tǒng)的絕緣經(jīng)常進(jìn)行監(jiān)視。一旦發(fā)生單相短路接地或?qū)Φ亟^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(hù)設(shè)備和人身的安全。
二十四、 防上高壓竄入低壓側(cè)
所謂高壓竄入低壓側(cè),就是指變壓器高壓側(cè)與低壓側(cè)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(dāng)于高壓系統(tǒng)的對地電壓。高壓竄入低壓,嚴(yán)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(yīng)將中性點或某一相經(jīng)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(dāng)高壓竄入低壓系統(tǒng)時,擊穿保險器被擊穿,故障電流經(jīng)接地裝置流入大地。如果故障電流較大,則可引起高壓側(cè)的過電流保護(hù)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(hù)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(dá)到一定的保護(hù)目的。
二十五、 使用擊穿保險器應(yīng)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(hù)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(yīng)的額定電壓。一旦發(fā)生過電壓,達(dá)到保險器的放電電壓,間隙即行放電,故障電流經(jīng)接地裝置流入大地,從而可將過電壓限制在一定數(shù)值之內(nèi)。使用擊穿保險器應(yīng)注意以下事項:
(1) 應(yīng)根據(jù)高壓系統(tǒng)的電壓等級,選擇相應(yīng)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(yīng)。
(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(yīng)經(jīng)常對其絕緣情況進(jìn)行檢查,或利用高內(nèi)阻電壓表進(jìn)行經(jīng)常監(jiān)視。
二十六、 重復(fù)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(jìn)行必要的重復(fù)接地。需要進(jìn)行重復(fù)接地的地點有:
(1) 室外架空線路宜實行集中重復(fù)接地;架空線路的終端、分支線長度經(jīng)過200米的分支處以及沿線每1公里處,零線應(yīng)重復(fù)接地。
(2) 高壓線路與低壓線路同桿架設(shè)時,同桿段的兩端低壓零線也應(yīng)重復(fù)接地。
(3) 電纜或架空線引入車間或大型建筑物的進(jìn)線處,如距接地點超過50米,應(yīng)將零線重復(fù)接地;或者在室內(nèi)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(yīng)重復(fù)接地。
(5) 車間內(nèi)部宜實行環(huán)路式重復(fù)接地;零線與接地裝置至少有兩點連接,除進(jìn)線處一點外,其對角處最遠(yuǎn)點也應(yīng)連接;當(dāng)車間周圍邊長超過400米時,每200米應(yīng)有一點與接地裝置相連。
二十七、 接零保護(hù)與供電線路上的保護(hù)裝置的關(guān)系
在采用接零保護(hù)的配電系統(tǒng)中,如果電氣設(shè)備漏電,其供電線路上的保護(hù)裝置是否迅速動作,是能否防止或減輕觸電事故的關(guān)鍵。要使保護(hù)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(dāng)線路已選定時,短路電流也是一定的,保護(hù)裝置能否迅速動作,取決于調(diào)整保護(hù)裝置的動作電流大小。動作電流調(diào)整得小,保護(hù)裝置動作快,對保證安全有利;但動作電流如果調(diào)整得太小,又會造成不必要的跳閘,影響設(shè)備的正常運行。所以,在選擇和調(diào)整保護(hù)裝置時,關(guān)于安全與經(jīng)濟(jì)以及保護(hù)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(jīng)常出現(xiàn)帶電現(xiàn)象的原因
在低壓配電系統(tǒng)中,零線帶電現(xiàn)象一般較為普遍,其原因有以下幾種:
(1) 線路上有電氣設(shè)備漏電,而保護(hù)裝置未動作。
(2) 線路上有一相接地,而系統(tǒng)中的總保護(hù)裝置未動作。
(3) 零線斷開,斷開處后面的電氣設(shè)備漏電,或者接有單相負(fù)荷。
(4) 在接零保護(hù)系統(tǒng)(tn-c系統(tǒng))中,個別采取保護(hù)接地的設(shè)備漏電或碰殼。
(5) 在采取接零保護(hù)的系統(tǒng)中,有個別單相設(shè)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(shè)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(fù)荷嚴(yán)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(fù)接地,零線也往往帶電。
(9) 磁場感應(yīng)或靜電感應(yīng)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(dǎo)致電氣設(shè)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(jī)械強(qiáng)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(shè)備的連接應(yīng)使用螺栓壓接,必要時要加彈簧墊圈。鋼質(zhì)零線或零線連接線本身的連接應(yīng)采用焊接。利用自然導(dǎo)體作為零線時,在連接不可靠的地點,應(yīng)另加跨接線。所有電氣設(shè)備的接零線,均應(yīng)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(zhì)的環(huán)境中,為防止零線腐蝕,其表面應(yīng)涂以防腐涂料。
(4) 對加強(qiáng)檢查的要求 對臨時設(shè)備、移動式設(shè)備、攜帶式設(shè)備和手持電動工具的零線,要加強(qiáng)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(shè)備的要求 禁止在零線上安裝熔斷器或單獨的斷流開關(guān),否則,一旦產(chǎn)生碰殼短路電流,熔體熔斷或開關(guān)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(yán)重的觸電事故。
三十、 設(shè)備的基本絕緣、附加絕緣、雙重絕緣和加強(qiáng)絕緣
基本絕緣,是指用于帶電部分,提供防觸電基本保護(hù)的絕緣。
附加絕緣,是為了在基本絕緣失效后提供防觸保護(hù),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(qiáng)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(hù)等級相當(dāng)于雙重絕緣。
三十一、 雙重絕緣結(jié)構(gòu)
通常,具有雙重絕緣結(jié)構(gòu)的電氣設(shè)備,不需采取保護(hù)接地或其他特殊的安全措施,就具備一定的預(yù)防間接接觸觸電的功能。因此,這種設(shè)備的應(yīng)用范圍日益廣泛。
某些場所,如果采用普通電氣設(shè)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(jié)構(gòu)的電氣設(shè)備;手持電動工具和移動式電氣設(shè)備,由于使用地點不固定,其結(jié)構(gòu)可以采用雙重絕緣;特別潮濕或有腐蝕性介質(zhì)的場所,所使用的電動機(jī)多為雙重絕緣結(jié)構(gòu)。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(shè)備安全可靠地運行,雙重絕緣結(jié)構(gòu)中的零部件應(yīng)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(yīng)使用保護(hù)(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(qiáng)絕緣隔開。
(4) 上述各零件之間,應(yīng)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(dǎo)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(yīng)符合ⅱ級電工產(chǎn)品(雙重絕緣或加強(qiáng)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(jī)。
(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(shè)備供電。如果向多個用電設(shè)備供電,則所有用電設(shè)備的外露導(dǎo)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(hù)導(dǎo)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(shè)備安全運行應(yīng)采取的措施
由于攜帶式電氣設(shè)備在使用中需要經(jīng)常移動,且有些攜帶式電氣設(shè)備的振動往往較大,因此,導(dǎo)線或電纜容易損壞而產(chǎn)生碰殼短路事故。此外,這種設(shè)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(shè)備進(jìn)行接零或接地保護(hù),與這些設(shè)備相連的軟電纜或橡套軟線中應(yīng)有專用于接零或接地的芯線,芯線截面應(yīng)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(yīng)采用安全電壓,且應(yīng)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(shè)備,并且移動電纜和軟線應(yīng)保證不致因拉、磨、碾等機(jī)械作用而破損,因此,應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢查。
(4) 采用防護(hù)用具,如絕緣靴、絕緣墊、絕緣手套等,使人與大地或與單相設(shè)備的外殼隔絕。
三十四、 怎樣使用三眼插座
通常,單相用電設(shè)備,特別是移動式用電設(shè)備,都應(yīng)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(hù)接零(地)插孔,在采用接零保護(hù)時,有人常常僅在插座底內(nèi)將此孔接線柱頭與引入插座內(nèi)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(dǎo)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(yīng)與專用的保護(hù)地線相接。采用接零保護(hù)時,接零線應(yīng)從電源端專門引來,而不應(yīng)就近利用引入插座的零線。
三十五、 三相移動式電氣設(shè)備要使用四眼插座
三相移動式電氣設(shè)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(hù)接零(地)柱頭,插座上接零(地)的孔比其他插孔大,其相應(yīng)的插頭也大一些也長一些。這樣,一方面可以保證與設(shè)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(dǎo)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(dǎo)電觸頭接觸之前就先行連通,而在導(dǎo)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(chǎn)品按防止人身觸電的程度如何分級
電工產(chǎn)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(hù)元件。
0ⅰ級——有基本絕緣、接地元件和連接電源的導(dǎo)線,但無接地芯線。
ⅰ級——有工作絕緣和接地元件。如果ⅰ級產(chǎn)品有連接電源的導(dǎo)線,則這種導(dǎo)線應(yīng)有接地芯線和帶接地極的插頭(使用時插在有保護(hù)接地插孔的專用插座上)。
ⅱ級——有雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣但無接地元件。
ⅲ級——低電壓產(chǎn)品,內(nèi)部電路和外部電路均無45伏以上的電壓。