第四章 兼防直接接触电击和间接接触电击的课件_2

兼防直接接触电击和间接接触 电击的防护 防护措施 特低电压 剩余电流动作保护 双重绝缘 加强绝缘 特低电压 又称为“安全特低电压”，以前“安全电压” 兼防直接接触电击和间接接触电击 通过对系统中可能会作用于人体的电压 进行限制，从而降低触电时流过人体的 电流，控制触电危险性 特低电压区段 相对地或相对相之间，其交流电压有效 值不超过50伏 无波纹直流120伏。在特殊状况下，接触 电压上限值为交流25伏或无波纹直流60 伏。 我国规定安全电压额定值的等级为 42、36、24、12、6伏。当电气设备采 用的电压超过安全电压时，必须按规定 采取防止直接接触带电体的保护措施。 安全电压SELV和PELV 特低电压电击防护的类型分为特低电压 （ELV）防护和功能特低电压（FELV） 防护 特低电压的额定电压不应超过交流50V。 特低电压（ELV）可分为安全特低电压 (SELV)及保护特低电压(PELV)。 SELV PELV FELV SELV：只作为不接地系统的安全特低电压用 的防护。特低电压回路的带电部分不接地，也 不与其他电路的带电部分或保护导体相连接。 SELV处于“悬浮”状态，安全性能最佳，实际应 用最广，首先考虑的类型 PELV：只作为保护接地系统的安全特地电压 用防护 FELV：由于功能上的原因（非电击防护目的 ）采取的特低电压，不满足SELV和PELV 的 条件 安全条件 线路或设备的标准电压不超过标准规定 的安全特低电压值 SELV和PELV必须满足安全电源、回路 配置和各自的特殊要求 FELV必须满足其辅助要求 SELV和PELV的安全电源 SELV和PELV对安全电源的要求完全相同： 安全电源供电，包括： 1、安全隔离变压器、具有双重绝缘以上的多个 隔离绕组的发电机： 带电部分与壳体间绝缘电阻值：2-7M 输入回路与输出回路：5M 输入回路与输入回路、输出回路与输出回路：2M 绝缘壳体上内外金属物之间：2M 2、电化电源或与高于安全特低电压回路无关的 电源 3、故障时确保输出电压不超出安全特低电压 的电源 SELV和PELV的回路配置 SELV和PELV回路的带电部分相互之间 、回路与回路之间实行电气隔离 SELV和PELV回路的导线与其他任何回 路的导线分开敷设，保持适当物理距离 当不能满足要求时 可采取下列措施之一： 1)SELV和PELV的回路导线除应具有基本绝缘 外，并应封闭在非金属护套内或在基本绝缘外 加护套； 2)ELV与较高电压回路的导体，应以接地的金 属屏蔽层或接地的金属护套分隔开； 3)ELV回路导体可与不同电压回路导体共用一 根多芯电缆或导体组内，但ELV回路导体的绝 缘水平，应按其他回路最高电压确定。 ELV系统的插头及插座要求 ELV系统的插头及插座应符合下列要求 ： 1)插头必须不可能插入其他电压系统的 插座内； 2)插座必须不可能被其他电压系统的插 头插入； 3)SELV系统的插头和插座不得设置保护 导体触头。 SELV的特殊要求 SELV回路的带电部分严禁与大地、其他 回路的带电部分及保护导体相连接； SELV回路的用电设备外露可导电部分不 应与大地、其他回路的保护导体、用电 设备外露可导电部分及外界可导电部分 相连接。 若标称电压超过25V交流有效值或60V无 波纹直流值，应安装必要的遮拦或外护 物 PELV的特殊要求 PELV的特殊要求： 可以将PELV类型看做是由SELV类型进行接地演变而来。PELV 允许回路接地。由于PELV回路的接地，有可能从大地引入故障 电压，使回路的电位升高，因此，PELV的防护水平要求比SELV 要高。 (1)利用必要的遮栏或外护物，或者提高绝缘等级来实现直接 接触电击防护。 (2)如果设备在等电位联结有效区域内，以下情况可不进行上 述直接接触电击防护。 当标称电压不超过25V交流有效值或60V无纹波直流值， 而且设备仅在干燥情况下使用，且带电部分不大可能同人体大面 积接触时； 在其他任何情况下，标称电压不超过6V交流有效值或15V 无纹波直流值。 FELV的辅助要求 第一，装设必要的遮栏或外护物，或者 提高绝缘等级来实现直接接触电击防护 。 第二，当FELV回路设备的外露可导 电部分与一次侧回路的保护导体相连接 时，应在一次侧回路装设自动断电的防 护装置，以实现间接接触电击的防护。 剩余电流动作保护 剩余电流：residual current 定义： 低压配电线路中各相(含中性线)电流矢量和不为零的电流。 剩余电流产生原因 建筑物内的导线使用年久失修，其绝缘层老化破损。 建筑物内导线安装施工不规范，如导线不穿阻燃管，直接埋于墙内或置 于桁架上。 导线施工质量粗糙，偷工减料，使用钢管穿线时钢管内壁刮伤导线绝缘 层。 娱乐场所等公共活动场所在进行二次装修时，乱敷电线，致使各种施工 遗留缺隐贴近易燃物； 电气设计不当，包括使用者随意增加负荷，造成导线过负荷而发热，导 线绝缘层老化失效。 用户内部私拉乱扯线路，架设极不规范。 线路受自然条件影响，如导线碰树，大风吹断导线，空气潮湿导致导线 绝缘水平下降等。 各种人为的破坏造成断线等。 剩余电流动作保护-漏电保护 剩余电流动作保护装置 英文名称： residual current operated device，RCD 定义： 具有剩余电流保护功能的系列低压保护电器 的总称。 剩余电流动作保护装置的组成 检测元件：检测漏电信号 中间环节（放大元件和比较元件） 执行机构：自动开关机构 试验装置：定期检查装置，检验装置的可靠性 剩余电流动作保护装置的工作原理 当三相电路中没有发生人身电击事故、设备漏电、接 地故障或三相对地泄漏电流平衡时，通过剩余电流动 作保护装置零序电流互感器电流的矢量和为零，即剩 余电流值为零，剩余电流动作保护装置正常运行。 当三相电路中发生人身电击事故、设备漏电、接地故 障或三相对地泄漏电流不平衡时，通过剩余电流动作 保护装置的电流矢量和不为零，即剩余电流值不为零 。检测环节就采集到该剩余电流信号；信号处理环节 对检测环节送来的信号进行放大、变换、处理后，与 设定的额定剩余电流动作值进行比较，并把比较结果 形成通断指令；执行机构根据指令控制被保护线路中 开关的脱扣器。剩余电流动作保护装置就动作跳闸， 切断被保护线路的电源，达到保护目的。 剩余电流动作保护装置的分类 按中间环节结构分：电磁式和 电子式 按结构特征分：整体式、组合 式 按安装类型分：固定位置方式 、可移动式 按（主开关）极数和（穿过零 序电流互感器）线数分：单极 二线、二极、二极三线、三极 、三极四线、四极 按运行方式分：不需辅助电源 、需要辅助电源 按分断时间分：无延时和有延 时 按动作灵敏度：高中低 剩余电流动作保护装置的 主要技术参数 额定剩余电流动作值 指的是剩余电流动作保护装置主回路的正常运行时的最大电流， 在该电流值时，剩余电流动作保护装置应在规定的条件下动作。 该值反映了剩余电流动作保护装置的灵敏度。 额定剩余不动作电流值 指的是制造厂对剩余电流动作保护装置规定的剩余不动作电流值 ，达到该电流值时，剩余电流动作保护装置不动作。 额定电压 额定电压分额定绝缘电压和额定工作电压。如 果标注400V，一般指的是额定工作电压。 额定频率：50Hz 剩余电流动作保护装置的 主要技术参数 分断时间 指的是从发生剩余电流动作值开始，到 剩余电流动作保护装置主回路可分离触 点完全分离，电弧熄灭为止的时间。 额定剩余电流动作值和分断时间这两个 参数是剩余电流动作保护装置最重要的 技术参数，合并称作“动作特性” 剩余电流动作保护装置的应用 1、对直接接触电击事故的防护 剩余电流动作保护装置只作为直接接触 电击事故基本防护措施的补充保护措施 保护不包括对相与相、相与N线之间的触 电事故 国家标准GB13955-2005中强调“用于直 接接触电击事故防护时，应选用一般型 的剩余电流动作保护装置。其额定剩余 动作电流值不超过30mA。”分断时间 0.1s。 剩余电流动作保护装置的应用 2、间接接触电击事故的防护 间接接触电击保护最有效的措施是自动切断电源，剩余电流动作保护 装置具有这个功能。这种保护是在故障条件下的持续接触电压限制在 较为安全的范围内的防护。 凡是采用自动切断电源防护的电气装置，其外露可接近导体必须通过 保护导体接到接地装置的接地极上。当电气设备上出现故障电流，剩 余电流动作保护装置在人还末触及带电的金属外壳前，已将故障切断 ，防止人体触及危险的接触电压。 如果出现故障时，正好有人触及因故障损坏而带电的电气设备外壳， 则被电击者与故障回路相并联，而人体电阻要比保护导体的电阻大很 多，大部分电流流经保护导线，剩余电流动作保护装置立即动作，切 断电源，对人体不会造成致命危险。 剩余电流动作保护装置用于间接接触电击保护时，应正确与电网的接 地形式相配合。TT接地系统时，可以安装总保护或单台设备的保护； TN接地系统时，只能安装单台设备的剩余电流保护。 剩余电流动作保护装置的应用 接地故障保护 接地故障是带电导体和大地，接地的金属外壳 或与地有联系的构件之间的接触。例如，架空 导线断裂接地，电源线绝缘损坏碰金属外壳等 。如接地故障不及时排除，当人体碰到落地的 带电导线和金属外壳，接地故障电流持续存在 ，有可能发生人身电击伤亡和设备损坏事故。 剩余电流保护装置仅用于接地故障保护时，根 据配电网络系统的形式和容量大小，额定剩余 动作电流可以从几毫安至几百毫安。 剩余电流动作保护装置的应用 电气火灾保护 应用剩余电流保护装置来防止电气火灾，必须正确选 择额定剩余动作电流。必须在线路中装设额定剩余动 作电流不超过500mA的剩余电流保护装置，或装设绝 缘监察装置，在绝缘故障时发出警报。采用额定动作 电流不超过500mA的剩余电流保护装置，可以在出现 引燃火灾所需的能量前，就发出警报或断开电路排除 故障。 我国GB50096住宅设计规范，也规定每幢住宅楼 的总电源进线断路器，应带有剩余电流保护功能的明 确规定。因此在进线处安装带过载保护、短路保护、 剩余电流保护于一体的多功能低压断路器和电气火灾 监控系统，不仅可以保护线路、保护设备，而且还可 防止因接地故障引起的电气火灾。 剩余电流动作保护装置的应用 分级保护 低压供用电系统中为了缩小发生人身电击事故和接地故障切断电源时引 起的停电范围，剩余电流保护装置应采用分级保护。 1、分级保护方式的选择应根据用电负荷和线路具体情况的需要，一般可 分为两级或三级保护。各级剩余电流保护装置的动作电流值与动作时间 应协调配合，实现具有动作选择性的分级保护。 2、剩余电流保护装置的分级保护应以末端保护为基础。住宅和末端用电 设备必须安装剩余电流保护装置。末端保护上一级保护的保护范围应根 据负荷分布的具体情况确定其保护范围。 3、为防止配电线路发生接地故障导致人身电击事故，可根据线路的具体 情况，采用分级保护。 配电线路电源端的剩余电流保护装置的动作特性应与线路末端保护协调 配合。 企事业单位的建筑物和住宅应采用分级保护，电源端的剩余电流保护装 置应满足防接地故障引起电气火灾的要求。 级保护装置宜采用综合型多功能保护器,应具有剩余电流、短路、过流、 欠压、过压等保护功能为主的保护装置。 剩余电流动作保护装置的应用 各级剩余电流和分断时间的配合见下表5 分级额定动作电流分断时间备 注 总保300500mA0.5s无重合闸 中级保100300mA0.3s有重合闸 末级保30mA0.1s5In0.04s 剩余电流动作保护装置的应用 必须安装剩余电流动作保护装置的设备和场所 I类移动电气设备和手持式电动工具 生产用电气设备 施工工地的电气机械设备 安装在户外的电气装置 临时用电的电气设备 机关、学校、宾馆、饭店、企事业单位、住宅等的电源插座或插 座回路（壁挂式空调电源插座除外） 游泳池、喷水池、浴池的电气设备 医院中可能直接接触人体的电气医用设备 其他需要安装剩余电流动作保护装置的场所 低压配电线路采用二级或三级保护时，在总电源端、分支线首端 或线路末端应安装剩余电流动作保护装置 可不安装剩余电流动作保护装置的情况 使用特低电压的电气设备 一般情况下使用的具有双重绝缘或加强 绝缘的电气设备 使用隔离变压器且二次侧为不接地系统 供电的电气设备 具有非导电场所的电气设备 无间接接触电击危险场所的电气设备 剩余电流动作保护装置的应用 剩余电流动作保护装置的选用 1、手持式电动工具、移动电器、家用电器等设备应优先选用额定剩 余动作电流不大于30mA、一般型（无延时）的剩余电流保护装置 。 2、单台电气机械设备，可根据其容量大小选用额定剩余动作电流 30mA以上、100mA及以下、一般型（无延时）的剩余电流保护装 置。 3、电气线路或多台电气设备（或多住户）的电源端为防止接地故障 电流引起电气火灾，安装的剩余电流保护装置，其动作电流和动作 时间应按被保护线路和设备的具体情况及其泄漏电流值确定。必要 时应选用动作电流可调和延时动作型的剩余电流保护装置。 4、在采用分级保护方式时，上下级剩余电流保护装置的动作时间差 不得小于0.2s。上一级剩余电流保护装置的极限不驱动时间应大于 下一级剩余电流保护装置的动作时间，且时间差应尽量小。 5、选用的剩余电流保护装置的额定剩余不动作电流，应不小于被保 护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流最大值的2倍。 6、除末端保护外，各级剩余电流保护装置应选用纸灵敏度延时型的 保护装置。且各级保护装置的动作特性应协调配合，实现具有选择 性的分级保护。 剩余电流动作保护装置的安装 剩余电流动作保护装置的安装要求（参照国标 GB13955） 、剩余电流动作保护装置的安装应符合有关 标准和生产厂产品说明书的要求。 、剩余电流动作保护装置的安装应充分考虑 供电方式、供电电压、系统接地形式及保护方 式的作用。 、剩余电流动作保护装置的型式、额定电压 、额定电流、短路分断能力、额定剩余动作电 流、分断时间等应满足被保护线路和电气设备 的要求。 剩余电流保护装置的动作分类 动作（剩余电流保护器的漏电动作可以 分成两大类， 即正常动作和不正常误动 作）。 正常动作： 因漏电、触电及接地故障等 原因引起的漏电保护器的动作为正常动 作。 不正常动作（即误动作）： 不正常动作 即误动作，基本上是由漏电保护器本身 引起的误动作和由线路引起的误动作。 由剩余电流保护器本身原因引起的 误动作 因保护器的质量不好（稳定性不好、 平衡特性差及抗干扰能力低）引起的误 动作。 因保护器动作电流选取不当引起的误 动作。 由线路原因引起的误动作 由于接线错误引起的误动作； 由于过电压引起的误动作； 由于电磁场干扰引起的误动作； 开关闭合不同步引起的误动作 由于循环电流引起的误动作； (6)由于工作中性线绝缘电阻过低引起的 误动作. 几种误动作原因及防止方法 因接线错误引起的误动作 在电气设备具有保护接零线路中，安装剩余电流保护器时，若误 将保护接零导线穿过剩余电流电流互感器，将使电气设备的剩余 电流无法被检测出来，造成剩余电流保护器拒动，如图5-1 a，正 确接线见图5-1 b。 几种误动作原因及防止方法 由于过电压引起的误动作 低压电网的过电压主要有：架空线路因 雷电感应产生过电压；在接在电感性负 载（变压器、电磁接触器等）的电路中 ，接通和分断电路时产生操作过电压； 在分断空载变压器时，会产生高压侧过 电压窜入到低压侧形成的过电压等。过 电压的峰值可高达6000V。 几种误动作原因及防止方法 由于电磁场干扰引起的误动作 若剩余电流保护器附近有电炉、电解槽等大电流母线 时，由于零序电流互感器被磁化，使二次绕组感应出 电压，造成剩余电流保护器的误动作。因此需将保护 器远离母线（距2500A的母线至少应在10cm以上）， 并将零序电流互感器与母线成平行放置，可减少大电 流影响。 当剩余电流保护器接近发报机、遥控设备、超声波设 备时，由于零序电流互感器使电磁波聚集，而达到二 次绕组动作电压时，会造成保护器的误动作。 防止电磁干扰影响的有效办法是对零序电流互感器实 施有效的电磁屏蔽。如将二次线圈和环形铁心屏蔽， 一次导体与环形铁心屏蔽，二次绕组到中间环节的引 线尽量缩短（3m以下）等等 几种误动作原因及防止方法 开关闭合不同步引起的误动作 开关闭合不同步，会通过对地绝缘电阻 和电容产生剩余电流，引起剩余电流保 护器的误动作。 为此，应提高线路对地绝缘要求 由于循环电流引起的误动作 对于两台并联运行的配电变压器，往往 会因变压器内阻抗不完全相同，分流不 同，使两台变压器的接地线中产生环流 ，此环电流会使剩余电流保护器发生误 动作。 防止措施是将两台变压器通过公共接地 ，并把零序电流互感器接在公共接地线 上或公共输出线上 几种误动作原因及防止方法 由于工作中性线绝缘电阻过低引起的误 动作 在一般情况下，人们往往只注意配电线 路中相线对地的绝缘，却很容易忽视中 性线对地的绝缘水平。然而，有时确会 因工作中性线对地绝缘水平过低而引起 剩余电流保护器误动作 几种误动作原因及防止方法 拒动作 线路和设备已发生事故，而保护器却未 触发 接线错误 动作电流选择不当 线路绝缘阻抗降低或线路过长 脱扣元器件故障 双重绝缘和加强绝缘 各种绝缘的概念与意义 工作绝缘：保证电气设备 正常工作和防止触电的基 本绝缘 保护绝缘：是在工作绝缘 因机械破损或击穿而失效 的情况下，可防止触电的 独立绝缘 双重绝缘：兼工作绝缘和 保护绝缘的绝缘 加强绝缘：工作绝缘经改 进，具备双重绝缘功能的 单一绝缘 1、工作绝缘 2、保护绝缘 3、不可触 及金属 4、可触及金属 5、加强绝缘 双重绝缘和加强绝缘的安全条件 使用双重绝缘和加强绝缘的设备应满足： 1、绝缘电阻和电气强度。绝缘电阻在直流500V条件下 ，工作绝缘电阻不低于2M，保护绝缘电 阻不低于 5M，加强绝缘电 阻不低于7M。交流耐压试验电压 ，工作绝缘为 1250V，保护绝缘为 2500V，加强绝缘 为3750V，试验中不得发生闪络和击穿 2、外壳防护和机械强度：设备正常工作、打开门盖或 拆卸部件时，人体不会触及仅由工作绝缘与带电体隔 离的金属部件，外壳上不得有易于触及上述金属部件的 孔洞。 3、电源连接线：电源连接线应符合加强绝缘的要求 。电源插头上不得有起导电作用以外的金属件。电源 连接线与外壳间至少有两层单独绝缘层 不导电环境 利用不导电的材料制成的地板、墙壁等，使人 员所处的场所成为一个对地绝缘水平较高的环 境 地板和墙壁每一点对地的电阻，500V及以下者 不应小于50k，500V以上不应小于100k 保持间距或设置屏障，使人不同时触及不同 电位的导体 不得设置保护零线或保护地线 不导电性能应具有永久性特征 电气隔离防护 电气隔离防护的主要要求之一是被隔离 设备或电路必须由单独的电源供电。这 种单独的电源可以是一个隔离变压器， 也可以是一个安全等级相当于隔离变压 器的电源。通常电气隔离是指采用电压 比为1：1，即一次侧与二次侧电压相等 的隔离变压器，实现工作回路与其他电 气回路上的电气隔离。 电气隔离的原理 电气隔离实质上是将接地的电网转换为一范围 很小的不接地电网。图4-3是电气隔离的原理 图。分析图中a，b两人的触电危险性可以看出 ：正常情况下，由于N线(或PEN线)直接接地 ，使流经a的电流沿系统的工作接地和重复接 地构成回路，a的危险性很大；而流经b的电流 只能沿绝缘电阻和分布电容构成回路，电击的 危险性可以得到抑制。 电气隔离的安全条件 单独的供电电源有的仅对单一设备供 电，有的同时对多台设备供电。对这两 种情况，从安全条件上有其通用的要求 ，也有各自的特殊要求。 通用要求 特殊要求 电气隔离的通用要求 (1)电气上隔离的回路，其电压不得超过500V交流有效值。 (2)电气上隔离的回路必须由隔离的电源供电。使用隔离变 压器供电时，