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触电防护技术

2016-05-25  德益康中...

一、直接触电防护技术


(一)安全电压


1、概念。安全电压是指人体较长的时间接触而不致发生触电危险的电压。安全电压额定值为:42V、36V、24V、12V、6V。空载上限值为50V、43V、29V、15V、8V。


2、安全电压对供电电源的要求。(1)安全电压的特定电源是指单独自成回路的供电系统。例如安全隔离变压器可作为安全电压电源。(2)使用变压器作电源时,其输入电路和输出电路要严格实行电气上的隔离、二次回路不允许接地。为防止高压窜入低压,变压器的铁芯(或隔离层)应牢固接地或接零。不允许用自耦变压器作安全电压电源。


3、安全电压的选用。在安全电压的额定值中,42V和36V可在一般和较干燥环境中使用,而24V以下是在较恶劣环境中允许使用的电压等级,如金属容器内、隧道内、潮湿环境等。上述不适用于水下等特殊场所,也不适用于有带电部分能伸入人体的医疗设备。


(二)防护与屏护


1、绝缘防护。


(1)绝缘防护的作用。电气设备的绝缘防护是最基本的安全措施。完善的绝缘是实现人身和设备安全的保证。所谓绝缘防护,是指用绝缘材料将导体包裹起来,使带电体与带电体之间或带电体与其他导体之间实现电气上的隔离,使电流沿着导体按规定的路径流动。确保电气设备和线路正常工作,防止人体触及带电体发生触电事故。


(2)绝缘损坏的原因。导致设备绝缘损坏的原因是多方面的,如设备缺陷、机械损伤、热击穿等。 设备缺陷:主要是设备的制造质量低劣,使用质量低劣或不合格的绝缘材料,使得设备存在先天性的绝缘缺陷和事故隐患; 机械损伤:设备在运输、安装调试、使用和维修过程中受到机械方面的损伤;热击穿:是指绝缘物在外加电压的作用下,由于流过泄露电流引起温度过分升高所导致的击穿。


(3)绝缘电阻。设备的绝缘情况优劣用其绝缘电阻来衡量。设备的绝缘电阻一般用绝缘电阻表来测量。常用的电气设备和线路的绝缘要求如下:运行中的低压电气设备和低压线路要求对地的绝缘电阻不低于1kΩ/V.即三相四线制线路,相间绝缘不低于0.38MΩ,对地绝缘不低于0.22MΩ;新装或大修后的低压线路和设备,要求绝缘电阻不低于0.5MΩ;在潮湿的环境中对其绝缘电阻的要求可降低到每伏工作电压500Ω;36V的安全电压线路对地的绝缘电阻不低于0.22MΩ;配电盘二次回路的绝缘电阻不低于1MΩ,在潮湿的环境中可以降低至0.5MΩ;携带式电气设备的绝缘电阻不低于2MΩ,电力变压器投入运行前,绝缘电阻不低于出厂时的70%,运行中可适当降低。


2、屏护。屏护是采用屏护装置控制不安全因素,即采用遮拦、护罩、护盖、栅栏、保护网、围墙等将带电体与外界隔离开来。采用屏护措施将带电体隔离开来,可以有效地防止直接接触触电。


(1)屏护的作用。防止工作人员意外地接触或过分接近带电体;作为检修部位与带电体的距离小于安全距离时的隔离措施;保护电气设备不受机械损伤。


(2)屏护的规格。遮栏:用于室内高压配电装置,用网孔尺寸为40X40mm或20X20mm的金属网制成。遮栏的高度应不低于1.7m,底部距地面的距离不应小于0.1m。10kV及以下落地式变压器台的四周必须装遮栏,遮栏与变压器外壳的最小距离不应小于0.8m。金属遮栏必须妥善接地并加锁。保护网:有铁丝网和铁板网。当明装裸导线或母线跨越通道时,若对地的距离不足2.5m,应在其下方装设保护网。护栏:用于室外配电装置时,其高度不应低于1.5m。室内场地较开阔时可以装栅栏,其高度不应低于1.2m。栅条间距和到地面的距离不应小于0.2m,金属制作的栅栏应妥善接地。围墙:室外落地安装的变配电设施应有完好的围墙。围墙的实体部分高度不应低于2.5m。


3、绝缘安全用具。包括绝缘杆、绝缘夹钳、绝缘靴、绝缘手套、绝缘垫和绝缘站台。绝缘安全用具分为基本安全用具和辅助安全用具。前者的绝缘强度能长时间承受电气设备的工作电压,能直接用来操作带电设备。后者的绝缘强度不足以承受电气设备的工作电压,只能加强安全用具的保安作用。


二、间接触电防护


(一)保护接地与保护接零


1、保护接低。变压器中性点(或一相)不直接接低的电网内,一切电气设备正常情况下不带电的金属外壳以及和它连接的金属部分与大地作可靠连接,称为保护接低。



(1)原理。控制接低保护电阻很小,就可以使接地电流被接低保护电阻分流,流过人体的电流很小,保证了人身安全。


(2)应用范围。保护接低适用于中性点不直接接地电网,在这种电网中,凡是由于绝缘破坏或其它原因,可能呈现危险电压的金属部分,除有特殊规定外,均应采取保护接地措施,包括:电动机、变压器、照明灯具、携带式移动式用电器具的金属外壳和底座;配电屏、箱、柜、盘、控制屏、箱、柜、盘的金属构架;穿电线的金属管,电缆的金属外皮,接线盒的金属部分;互感器的铁芯及二次线圈的一端;装有避雷线的电力线杆、塔。


2、保护接零。就是在1kV以下变压器中性点直接接地的系统中,一切电气设备正常情况下不带电的金属部分与电网零干线可靠连接。


(1)原理。在变压器中性点接点的低压配电系统中,当某相出现事故碰壳时,形成相线和零线的单相短路,短路电流能迅速使保护装置动作,切断电源,从而把事故点与电源断开,防止触电危险。


(2)应用范围。中性点直接接地的供电系统中,凡因绝缘损坏而可能呈现危险对地电压的金属部分应采用保护接零作为安全措施。保护接零的线路上,不准装设开关或熔断器。在三相四线制供电系统中,零干线兼作工作零线和保护零线时,其截面不能按工作电流选择。


(3)工作接地。在三相四线制供电系统中变压器低压侧中性点的接地称为工作接地。接地后的中性点称为零点、中性线称为零线。工作接地提高了变压器工作的可靠性,同时也可以降低高压窜入低压的危险性。对高压侧中性点不接地系统,单相接地电流通常不超过30A,事故时低压中性点电压不超过120V,则工作接地电阻不大于4Ω就能满足接地要求


(4)重复接地。将零线的一处或多处通过接地装置与大地再次连接称重复接地。它是保护零线系统中不可缺少的安全技术措施,其安全作用是:降低漏电设备对地电压;减轻了零干线断线的危险;由于工作接地和重复接地构成零线并联分支,当发生短路时能增加短路电流,加速保护装置的动作速度,缩短事故持续时间。


(二)保护接零的三种形式。电源的中性点接地,负载设备的外露可导电部分通过保护线连接到此接地点的低压配电系统,统称为TN系统。第一个大写的英文字母T表示电源中性点直接接地,第二个大写字母英文N表示电气设备金属外壳接零。依据零线N和保护下PE不同的安排方式,TN系统可分为以下三种形式。


1、TN-C系统。这种系统的零线N和保护线PE合为一根保护零线PEN,所有设备的外露可导电部分均与PEN线连接,如下图



TN-C系统目前应用最为普通。优点:投资较省,节约导线。在一般情况下,只要开关保护装置和PEN线截面选择适当,是能够满足供电可靠性和用电安全的。这种系统中,当三相负载不平衡或只有单相用电设备时,PEN线中有电流通过。缺点:当PEN线断线时,在断线点P以后的设备外壳上,由于负载中性点偏移,可能出现危险电压。更为严重的是,若断线点后所有采用保护接零的设备外壳上都将长时间带有相电压,如下图



2、TN-S系统。它的N线和PE线时分开设置的。所有设备的外壳只与公共的PE线相连,如下图



在TN-S系统中,N线的作用仅仅是用来通过单行负载的电流和三相不平衡电流,故称为工作零线;对人体触电起保护的是PE线,故称为保护接零。显然由于N线和PE线作用不同,功能不同,所以自电源中性点之后,N线和PE线之间以及对地之间均需加以绝缘。优点:一旦N线断开,只影响用电设备的正常工作,不会导致在引线点后的设备外壳上出现危险电压;即使负载电流在零线上产生较大的电位差,与PE线相连的设备外壳上仍能保持零电位,不会出现危险电压;由于PE线在正常情况下没有电流通过,因此在用电设备之间不会产生电磁干扰,故适于对数据处理、精密检测装置的供电。缺点:消耗导电材料多,投资大,适于环境条件较差,要求较严的场合。


3、TN-C-S系统。指配电系统中的前面是TN-C系统,后面则是TN-S系统,兼有两者的优点,保护性能介于两者之间,常用于配电系统末端环境条件较差或有数据处理设备的场所,如下图



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