电气安全 第三章 电击防护技术原理与措施(第3版).ppt

第三章电击防护技术原理与措施 第一节电流通过人体产生的效应第二节电气设备及装置的电击防护措施第三节低压系统间接电击防护性能分析第四节剩余电流保护第五节电气分隔防护第六节特低电压防护第七节非导电环境与等电位联结 本章重点讨论以下问题 1 人体对低压工频交流电的承受能力 2 电击产生的途径与强度计算 3 电击防护技术原理与工程上常用的电击防护措施措施 第一节电流通过人体产生的效应 一 电击形式及电击防护形式 电击 指电流通过人或动物躯体产生的生理效应 也指人或动物因电流通过而受到生理伤害的事件 1 直接电击与基本防护直接接触 directcontact 人或动物与带电部分的电接触 195 06 03 又称直接电击特点 电击强度为线电压或相电压 基本防护 basicprotection 无故障条件下的电击防护 826 12 05 直接接触防护主要依靠基本防护 2 间接电击与故障防护间接接触 indirectcontact 人或动物与故障状况下带电的外露可导电部分的电接触 826 12 04 疑问 外界可导电部分上的电击算什么 如漏电进水产生的电击 特点 电击强度差异很大 故障防护 faultprotection 单一故障条件下的电击防护 826 12 06 单一故障条件 可触及的非危险带电部分变成危险带电部分 可触及的非带电部分变成了危险带电部分 危险带电部分变成了可触及的 4 2 GB17045 2008 电击防护装置和设备的通用部分 二 人体通过电流时的生理反应1 研究历程简介2 生理效应 1 反应阈 0 5mA 2 感知阈 以50 概率 男 女 1 1 0 7mA 3 摆脱阈 以50 概率 男 女 16 10 5mA 4 室颤阈 是电流持续时间的函数 大于室颤阈的电流被认为是致命的 达尔基尔公式 认为室颤危险性与电击能量累积有关 在电流持续时间0 01 5s内 I2t KDKD 达尔基尔常数 取值1162mA2 s 柯宾公式 认为室颤危险性与电流时间积相关 在电流持续时间1s内 It KKKK 柯宾常数 取值50mA s 三 人体阻抗 人体电阻为电压的函数还与接触面积 压力等有关 皮肤 体内 220V电压下 人体阻抗小于1000 的比例不大于5 人体阻抗为阻 容性 皮肤 四 工程标准与典型量值IEC TS60479 1 第1部分 通用部分 IEC TS60479 2 第2部分 特殊情况 IEC TS60479 3 第3部分 电流通过家畜躯体的效应 IEC TR60479 4 第4部分 雷电流通过人体和家畜躯体的效应 IEC TR60479 5 第5部分 对于生理学效应的接触电压限值 TS已经转化成GB13870 1 3 13870 1应用最多 最新版为 2008 1 人体效应的约定时间 电流区域 GB13870 1 2008 电流路径左手 双脚 交流15 100Hz 要点 只与电流通路有关 与接触面积 压力 潮湿程度 皮肤破损等均无关 是本质特性 交 直流对比 交流 直流 2 人体效应的约定时间 电压区域 IEC60479 5 2007 要点 不仅与电流通路有关 还与接触面积 压力 潮湿程度 潮湿溶液性质 皮肤有无破损等有关 非本质特性 系转换表征特性 电流才是电击强度的本质表征参量 由于电压与电流相关 可将电流参量转换为电压间接表征 中间涉及另一个参量 人体阻抗 麻烦了 大接触面积盐水湿润 中接触面积盐水湿润 接触面积对比 大接触面积盐水湿润 大接触面积干燥 潮湿情况对比 现状工程应用中常用接触时间 电压区域曲线 L1 正常环境条件L2 潮湿环境条件注 以上环境条件划分比较粗略 对于特殊环境条件 有更细致的划分 3 典型量值约35 40mA以下电流 长时间 10s以上 通过引起的室颤概率不高于5 500mA电流下室颤概率不高于5 的允许时间小于10ms 现绝大多数保护电器都不能在如此断的时间内开断 仅限流型熔断器和带能量脱扣器的低压断路器在极大动作电流倍数下 如25倍以上 能够做到 正常环境条件下 按95 概率取人体阻抗1000 故障防护预期接触电压限值取50V 第二节电气设备及装置的电击防护措施 是根本性措施 预防性措施 主要防直接电击 基本思想 消除接触到危险带电部分的可能性 具体技术手段 绝缘 屏护与间距三种 设备 equipment device 工厂生产的具备特定功能的完整单元 作为整体提供给用户 装置 installation 一系列相关设备及零 部件组合而成的整体 具备更完整 复杂的功能 一般在工作现场组装完成 也不排除在工厂 部分 组装 一 绝缘措施基本绝缘 用作基本防护 只有被破坏才能完全除去 附加绝缘 用作故障防护 双重和加强绝缘 用作加强防护 低压系统配 用电设备一般为固体绝缘 二 机械阻隔类防护措施1 外壳外壳 或外护物 enclosure 能提供与预期目的相适应的防护类型和等级的外罩 电气外壳 预防可预见的电气危险的外壳 电气保护外壳 防止人员从任何方向无意或有意接近危险带电部分并围住设备内部部件的外壳 一般 本课程 外壳 均指 电气保护外壳 设备称外壳 装置现场处称外护物 2 保护遮拦保护遮拦 protectivebarrier 防止人员从任一通常方向无意或有意接近危险带电部分而设置的机械阻隔物 与外护物区别 部分方位与全方位阻隔的区别 如 开关柜中带电部分 需全方位阻隔 封闭式柜体即外护物 顶上裸母排 只需下方和侧面阻隔 设置遮拦 3 保护阻挡物保护阻挡物 protectiveobstacle 通过机械阻挡的提醒 防止人员从通常方向无意识接近危险带电部分的技术措施 与保护遮拦的区别 有无防有意识接近的功能 保护阻挡物只能用于特定场所 即只有BA4和BA5人员的场所 通俗说就是 闲人免进 的电气专业场所 如变电所 开关站等 三 空间间距阻隔类措施伸臂范围 arm sreach 从人通常站立或活动的表面上的任一点 延伸到人不借助任何手段 从任何方向能用手达到的范围 置于伸臂范围以外 避免伸臂范围内存在危险电位差的两个及以上可导电部分的电击防护措施 适用于低压电气装置电击防护 若用于高压电气装置 伸臂范围内应无危险区域 而危险区域是危险带电部分周围的一个空间 与电压等级有关 适用于只有BA4 BA5人员的特定场所 四 外壳防护等级1 外壳防护的形式外壳防护 保护人身安全 设备安全及环境安全等 此处外壳防护形式针对以上前两者 人身安全包括电击和机械损伤防护 设备安全主要是防固体异物和水 第一种防护形式 防止人体触及或接近壳内带电部分和触及壳内运动部件 防止固体异物进入壳内 第二种防护形式 防止水进入壳内而产生有害影响 两种防护形式都由外壳机械结构唯一确定 2 外壳防护代号及等级划分用IPXX表示 IP 表征字母 XX 表征数字 第一位表示第一种防护方式等级 第二位表示第二种防护方式等级 第一种防护方式等级分为0 6级 数字越大 能防止进入的固体异物尺寸越小 防护越严密 第二种防护方式等级分为0 8级 数字越大 防水越严密 最高可防潜水影响 例 IP20防护的外壳 可防止大于12mm的固体异物进入 但不防水 3 外壳防护与电击防护的关系 1 防止直接接触产生电击伤害 2 防止水将壳内带电部分电位引出 在外露或外界可导电部分上产生电击危险 五 用电设备电击防护形式类别1 类别规定0类设备 仅依靠基本绝缘作电击防护的设备 外壳上无保护连接环节 I类设备 具有基本绝缘 且外露可导电部分上有保护连接条件的设备 II类设备 采用双重绝缘或加强绝缘的设备 外壳上无保护连接环节 III类设备 额定电压为特低电压的设备 2 与电击防护的关系用电设备电击防护类别与需要采用的电击防护措施和允许使用范围密切相关 1 0类设备 只能用于非导电环境或单独的电气分隔系统 2 I类设备 用于TT TN或IT系统 需要系统防护措施作故障防护 3 II类设备 不考虑间接接触的可能性 4 III类设备 用于特低电压系统 第三节低压系统电击防护性能分析 指TT TN IT系统在没有附加其他专门电击防护措施的情况下 对碰壳漏电电击危险性的防护性能 均无直接电击防护功能 只对I类设备因碰壳故障产生的间接电击有防护作用 防护途径为 1 降低接触电压 2 切断电源 约定 按正常环境条件 预期接触电压限值UL 50V 人体阻抗RM 1000 分析 1 接地故障定义带电导体与大地或与大地有联系的可导电部分之间的非正常电气连接 称为接地故障 如 相线与接地的PE线 PEN线 建筑物金属构件的电气连接 相线跌落大地等 2 接地故障与电击事故的关系电击防护I类设备 在TT TN IT系统中 设备外壳都通过PE线与大地相连 设备漏电碰壳故障即为接地故障 带电导体 地之间的直接电击也是接地故障 3 接地故障与单相短路故障的异同是对故障进行的不同分类 1 TT TN IT系统中 相线与中性线 如果有的话 间的金属性连接均为单相短路故障 但只有TT和TN系统中同时又是接地故障 2 TT TN IT系统中 相线与PE线间的金属性连接均为接地故障 但只有TN系统中同时又是单相短路故障 低压系统短路与接地故障 单相短路与电源是否接地没有关系 带电导体直接接大地都不是单相短路 接地故障是一种专门的故障类别 但并不仅指带电导体直接接大地 有的接地故障是单相短路 有的不是 k3 k2与中 高压系统相同 低压系统接地故障与单相短路故障在划分标准上没有关系 但划分结果有交叉 容易混淆 低压系统接地故障是指带电导体与大地 或与大地有联系的金属体 之间意外的电气连接 接地可能形成短路 也可能不形成短路 此时故障回路阻抗远大于短路阻抗 N E 一 TT系统间接电击防护性能分析 设备外壳上预期接触电压 系统接地电阻与设备接地电阻对相电压分压 设备接地电阻所分得的部分 故障模型与等效电路 1 原理分析 1 降低预期接触电压作用及效果分析220 380V系统 按RN 4 计算 若RE 4 则设备外壳上的预期接触电压Ut 110V 要使Ut 50V 得设备接地电阻RE不能超过1 18 工程上 将RE做到4 以下是非常困难的 做到1 18 以下困难更大 因此 TT系统有降低碰壳故障预期接触电压的作用 但通常不能将其降低到安全电压以下 2 过电流保护自动切断电源分析TT系统原本设置有过电流保护 如熔断器 低压断路器保护等 碰壳接地故障电流Id能否驱动过电流保护电器在规定时间内动作 通过切断电源来保证安全呢 假设RN RE均为4 则 如此小的电流在绝大多数情况下都不能使过电流保护电器动作 因此 TT系统基本不可能靠切断电源保证安全 2 相关问题 1 中性点对地电压升高 假设设备外壳预期接触电压50V条件下的相量图 UNE即系统中性点对地电位点电压 三个后果 1 N线带较高对地电压 2 系统接地点附近跨步电压 3 各相对地电压变化 有的高于相电压 二 TN系统间接电击防护性能分析 接地故障电流为 1 原理分析 1 降低预期接触电压分析 若忽略变压器阻抗 PE线阻抗不可能小于相线阻抗 why 故Ut不会小于相电压的一半 因此 TN系统有降低碰壳故障预期接触电压的作用 但通常不可能将其降低到安全电压以内 2 过电流保护自动切断电源分析1 碰壳故障性质 TN系统相端子碰壳接地故障即相保单相短路故障 按过电流保护要求 过流保护电器 QA或FA 应可靠切除故障 2 切断时间分析 电击防护有确定的切断时间要求 如TN系统典型值为0 4s 但过电流保护切断时间是按热稳定要求制定的 不一定满足电击防护要求 因此 TN系统有可能靠切断电源进行电击防护 关键是切断时间是否满足要求 2 相关问题 1 PE线对故障电压的传导扩散 中性点任何原因产生的对地电压 以及故障电流在PE线上产生的电压 都会扩散到每一接PE线的设备外壳上 这是TN系统安全性的一个显著缺陷 2 TN C系统的缺陷及重复接地的作用正常工作时设备外壳带电 PEN线断线导致断点后设备外壳带相电压 重复接地可降低以上情况的严重程度 3 TT与TN系统混用的危险TT设备碰壳故障导致的中性点对地电压 沿TN系统PE线传导 1 正常运行分析 中性点 N点 电位等于地 E点 电位 why 三相对地电容电流之和等于零 三相电流互为回路 三 IT系统间接电击防护性能分析 1 原理分析 正常工作时 IT系统电源中性点为参考地电位 各相导体对地电压为相电压 三相对地电容电流之和等于零 2 碰壳接地故障分析 流过碰壳设备的故障电流为接地故障电流 其量值为非故障相对地电容电流之和 量值很小 1 故障相U相对地电压降为0V 2 中性点N对参考地电压升高为故障相相电压 3 非故障相V相 W相对地电压升高为线电压 4 非故障相对地电容电流从碰壳接地点流入系统 其量值为正常时每相对地电容电流的3倍 等效电路与电击危险性分析 为什么采用电流源等效电路 IT系统接地故障电流具有系统本构参数属性 等效电路与电击危险性分析电击电流为人体电阻与接地电阻对故障电流分流 故障电流Id为量值很小的对地电容电流 每千米线路约一百到几百毫安培 以Rt 1000 RE 10 代入估算 IM 0 01Id 安全性很高 2 相关问题 1 一次接地与二次接地 两个设备接地电阻对线电压分压 总有一个设备外壳对地电压不低于190V 设备1 设备2 采用共同接地措施人为造成短路的防护方法 设备1 设备2 2 中性线设置与相电压获取问题可引出中性线 但建议不引出中性线 中性线只要任一点发生接地 系统接地形式由IT变为TT IT系统电击防护的优势荡然无存 十分危险 旧观念将N线称为零线 且认为零线接地总是会更安全 电工或用户总是将IT系统N线接地 导致IT系统几乎最终都变成为TT系统 我国农网中曾试行IT系统 且引出中性线 导致电击事故率剧增 教训深刻 无N线 相电压用电设备怎么办 1 供电端10 0 23kV变压器 前提是无线电压用电设备 2 终端380 220V变压器 会造成变压器台数多且位于非专业场所 造价高 损耗大 安全隐患多 本节小结1 TT TN系统均无直接电击防护能力 IT系统对相 地直接电击有一定的防护能力 这取决于系统接地故障电流大小 2 TT系统靠接地电阻降低预期接触电压 但通常不能将其降至安全电压以内 故障电流一般又不足以使过电流保护电器动作以切断电源 自身电击防护性能不能满足电击防护要求 3 TN系统将碰壳接地故障转化为单相短路故障 靠过电流保护电器切断电源进行电击防护 有效性取决于切断时间 4 IT系统自身电击防护性能良好 只要系统线路总长度不超过规定值 发生一次碰壳故障时无电击危险 但二次碰壳故障有电击危险性 共同接地时靠过流保护电器切断电源进行电击防护 有效性取决于切断时间 分别接地时无防护 第四节剩余电流保护 一 剩余电流概念及其与电击防护的关系剩余电流 residualcurrent 指在同一时刻 在电气回路给定位置处所有带电导体电流的代数和 对稳态正弦交流系统 可以理解为相量和 三相四线制系统 L1 L3 N三相三线制系统 L1 3单相二线制系统 L N剩余电流是实际物理电流的运算结果 本质上是一个计算电流 或指标 提出该电流目的何在 接地故障电流检测问题 接地故障电流两个特征 发生位置是随机的 发生位置处可能有 也可能没有检测条件 两个特征提出的技术挑战 如何在系统中确定的位置处检测出到处都可能发生的接地故障电流 工程实践对技术措施可行性的要求 在回路电源端检测任何接地故障电流 技术原理 KCL 60 接地故障电流检测与电击防护的关系 两个要点 大多数电击发生时 流过人体的电流都是接地故障电流 大多数间接电击危险性产生时 都伴随有接地故障电流产生 如碰壳漏电故障时 流过连接设备外露可导电部分的PE线上的电流即为接地故障电流 挑战 以上两条 各举出反例 即 极少数 情况下不符合以上描述的实例 检验工程背景是否扎实 二 剩余电流保护装置剩余电流保护装置RCD residualcurrentoperatedprotectivedevices 一类具有剩余电流保护功能的单独或组合电器的总称 介绍用于工频交流系统稳态剩余电流保护的RCD 1 剩余电流检测电流互感器求带电导体电流和 62 2 RCD的种类 1 剩余电流断路器 1 专业人员使用CBR 主要对应ACB和MCCB 在电源级和中间级配电装置中使用 应符合标准GB14048 2 低压开关设备和控制设备第2部分 断路器 2 家用及类似用途 RCCB不具备过负荷和短路保护功能 结构上不配置过电流脱扣器 性能上无开断短路电流的要求 产品标准为GB16916 家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作断路器 RCCB 又称为剩余电流开关 RCBO相当于在过电流保护基础上附加了剩余电流保护功能的断路器 产品标准为GB16917 家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器 RCBO 2 剩余电流继电器 检测剩余电流的保护继电器 属二次器件 现建筑智能化系统中有剩余电流监测系统 主要测量器件即为各类剩余电流继电器 三 RCD主要参数和特性1 电流参数及特性 1 额定剩余动作电流 使RCD按规定的条件动作的剩余电流标称最小值 若RCD有若干个动作电流整定值 该参数为最大整定值 2 额定剩余不动作电流 指使RCD按规定条件不动作的剩余电流标称最大值 产品特性参数分散性问题 3 额定剩余接通和分断能力 指规定条件下剩余电流断路器能够接通 承载和分断的剩余电流交流分量有效值 标准规定的最小值取10和500A中的较大者 为剩余电流断路器额定电流 对有过电流保护功能的RCBO 与断路器的短路电流分断电流不是同一个参数 一般还要求不小于额定极限短路分断电流的25 该参量主要用于校验剩余电流较大条件下剩余电流断路器的接通和分断能力 4 RCCB的额定限制短路电流 RCCB能承载短路电流被SCPD分断期间在其上产生的最大电动力力效应所对应的电流值 RCCB自身无过电流保护功能 需要串联过电流保护电器 SCPD 进行短路保护 对于有限流作用的SCPD 允许受RCCB保护的回路上的预期短路电流大于 只要被SCPD限流后的短路电流不大于即可 同一厂家产品 有的会给出SCPD与RCD的配合表 可直接查取 2 时间参数及特性 1 RCD分断时间 指从突然施加剩余动作电流瞬间到所有极触头间电弧熄灭瞬间的时长 2 RCD极限不驱动时间 指对RCD施加一个大于其剩余不动作电流的剩余电流 又没有使其动作的最大延时时间 按延时特性分类 一般型 无人为故意延时 延时型 对应一个给定的剩余电流值 能达到一个预定的极限不驱动时间 又分固定延时型和S型 S型为反时限延时 RCBO除最后一列试验电流条件不同外 其他部分完全相同 3 工况特性及对应类型 1 动作方式与电源电压无关 有关的RCD 指剩余电流保护电器的检测 判断和分断功能是否受其安装位置处的电网电压影响 这主要涉及保护功能的可靠性问题 现状 电磁式RCD 无关型 电子式 多为有关型 RCCB和RCBO基本为有关型 有关型又分 电源电压故障时自动断开 不自动断开型 取舍为 优先电击防护安全性 供电可靠性 自动断开者又分有 无自复功能型 不自动断开者应考虑电源电压故障时如果又出现危险情况 如发生有电击危险的接地故障 能否脱扣 动作方式与电源电压有关型RCD两个参数 电压极限UX 指动作方式与电源电压有关的RCD 在电源电压下降时仍能按规定条件动作的最小电压值 电压极限UY 指电源电压故障时自动断开的RCD在电源电压下降时 在没有任何剩余电流的情况下仍能自动开断的最小电压值 电源电压故障时自动断开可以无延时或有延时 如为延时动作遇电压陡降 可能在过低电压下RCD无法自动断开 2 用于无直流分量AC型 有直流分量A B型A型 对突然或缓慢上升的剩余正弦电流和剩余脉动直流电流能确保正确脱扣 B型 在A型基础上 还可对平滑直流剩余电流确保正确脱扣 AC型 只能对突然或缓慢上升的剩余正弦电流确保正确脱扣 RCCB和RCBO标准中只有AC型和A型 技术原理背景 直流磁偏置带来的测量误差问题 以及直流不能感应到二次回路问题 4 极数与电流回路数RCD电流回路指与外电路一个独立导电路径相连的内部部件 如果该部件还具有接通和断开外电路的触头系统 则称该回路为RCD的一个极 pole 配有过电流脱扣器的极称为保护极 无过电流脱扣器的极称为无保护极 只用来开闭中性线而不需要有短路通断能力的极叫开闭中性极 5 正常 增强耐冲击电压下误脱扣能力RCD指RCD在有电涌电流成为剩余电流情况下防误动作能力 四 剩余电流保护设置1 剩余电流保护的性质 1 主要作间接电击防护 属于故障防护措施 2 可用作直接电击防护的补充保护 属于基本防护的附加防护措施 3 属于自动切断电源的防护措施 切断电源的时间需要满足规定的要求 2 剩余电流保护设置技术要点 1 保护对象与装设位置 装设在终端回路 用作间接电击防护 正常环境条件下 I类手持设备 生产用电气设备 住宅和办公用房等处除空调插座外的插座回路等都必须安装RCD 施工工地电气机械设备 户外电气装置 水中供电线路和设备 医院中可能直接接触人体的医疗设备等都必须安装RCD 装设在配电回路电源端 用作接地故障保护 以预防电气火灾为主要目的 兼做间接电击后备保护 也可装在中间或终端配电箱的电源进线处 如农电网末端集中电表箱开关处 或住宅单元总电源开关处 有些回路不必或不允许装设RCD 如 II III类设备 非导电环境中的电气设备以及电气分隔供电的设备 消防设备 医院维持病人生命的医疗设备 2 额定剩余动作电流I n及延时时间选择 一般场所终端回路电击防护选30mA 施工工地单台电气机械设备选30 100mA 均为无延时动作 配电回路主要作防电气火灾危险的接地故障保护 选不大于300mA 延时通常选不大于5s 电击危险性高的特殊场所范围大都在6 30mA之间 应严格遵守相关的规范规定 3 分级保护尽量达到上下级间选择性配合 通常选上级为延时型 下级为一般型 上下级动作时间差不得小于0 2s 上级RCD的极限不驱动时间应大于下级RCD的最大分断时间 多于两级配合时典型配置 终端级选一般型 中间级选S型 电源级选固定延时型 4 RCD电流回路数应与被保护回路带电导体数一致 并对应连接 接线要点是必须将主回路的所有带电导体对应接入RCD的所有电流回路 5 TN C系统不能实施剩余电流保护 若确需在TN C系统中设置剩余电流保护 则需将被保护设备改为局部TT或局部TN C S系统 6 IT系统设置剩余电流保护通常不用于一次接地故障保护 而是用于二次接地故障保护 以及直接电击的附加防护 TN S系统终端回路剩余电流保护设置示例 设置RCD前提下 TN系统中允许局部TT 3 与过电流保护的关系 都是自动切断电源的保护 技术原理不同 保护的故障不同 但有交集 用途不同 1 有过电流 但没有剩余电流 如带电导体间的短路 过负荷运行 2 有剩余电流 但没有过电流 如TT IT系统碰壳故障 TN S系统断线跌落大地故障等 3 既有过电流 又有剩余电流 如TN S系统碰壳故障 相保短路 可知 剩保与过保并不相同 但对TN S系统相保短路都能提供保护 剩保灵敏性远高于过保 五 剩余电流保护的相关问题1 对地泄漏电流导致RCD误动作问题对地泄漏电流 指无绝缘故障情况下从线路和设备流入大地的电流 单相系统 只相线有对地泄漏电流 成为剩余电流 但量值很难达到使RCD误动作的程度 三相系统 三相对地泄漏电流基本平衡 N线对地泄漏电流可忽略 只有三相不平衡部分成为剩余电流 典型值10 20mA km 且不同回路不一定代数相加 2 动作方式与电源电压有关的RCD在防护可靠性上的问题 TN S系统 碰壳即短路 RCD电压大幅降低 可能导致RCD拒动 TT系统 碰壳故障电流小 不影响RCD工作电压 动作不受影响 现状 我国RCCB和RCBO大都为电压有关型 而TN系统又是主流 但尚未有标准对其做出明确规定 3 剩余电流与零序电流的异同以三相四线制系统为例 三相电流之和的三分之一 带电导体电流之和 有零序电流 不一定有剩余电流 零序电流可能从N导体流走 问 有剩余电流 是否一定有零序电流 问 三相三线制系统情况如何 计算电流也可能有对应的物理电流 看测量 但 能测得剩余电流或零序电流处 不一定能肯定测得的就一定只是剩余电流或零序电流 剩余电流 零序电流和过电路保护的关系 以三相四线制TN S系统为例 以下情况哪些保护动作 相间短路时 三相和两相 相中短路时 相保短路时 相导体直接接大地时 第五节电气分隔防护 一 电气分隔的定义与方式电气分隔 electricalseparation 将危险带电部分与所有其他电气回路和电气部件绝缘 以及与 局部 地绝缘 并防止一切接触的防护措施 826 12 27简单分隔 simpleseparation 采用基本绝缘使回路之间或回路与地之间分隔 826 12 28 电气 保护分隔 electrical protectiveseparation 借助双重绝缘 加强绝缘或基本绝缘与电气保护屏蔽 将一电气回路与另一电气回路分隔 826 12 29 电气 保护屏蔽 electrical protectivescreening shielding 用与保护等电位联结系统连接的电气保护屏蔽体将电气回路和 或导体与危险带电部分隔开 并提供电击防护 195 06 18 电气 保护屏蔽体 electrical protectivescreen shield 用于将电气回路和 或导体与危险带电部分隔开的可导电屏蔽体 195 06 17 可导电的 屏蔽体 conductive screen shield 将电气回路和 或导体包围或隔开的可导电部件 195 02 38问 保护屏蔽体与金属外护物 遮拦有何不同 二 从定义到概念 对电气分隔及分隔防护的理解1 电气分隔与工作绝缘和保护绝缘电气分隔依靠绝缘 而被分隔部分的设备 装置及线缆本身已经有工作绝缘和保护绝缘 这两类绝缘之间有什么区别与联系 是相当于再附加一层绝缘的措施吗 电气分隔绝缘要点 整体 封闭 整体 被分隔回路所有危险带电部分总体作为绝缘对象 而非各危险带电部分之间或与其他可导电部分之间绝缘而这正是工作绝缘和 或保护绝缘的任务 部件绝缘与回路绝缘的区别 封闭 绝缘形成空间封闭面 结果是绝缘会截断被分隔回路与外界的任何电流传导路径 外界 既包括系统 也包括环境 能举出有绝缘但无分隔的例子吗 2 电气分隔绝缘的工程实现方式可利用被分隔部分设备 装置 线缆等本有的保护绝缘 兼作电气分隔的绝缘 不足部分补足 3 电气分隔电击防护原理电气分隔为什么能作为故障防护 如果一个空间封闭的绝缘面只有一处破损 任何情况下 可能有电流从破损处通过吗 广义KCL 为什么只考虑一处破损 故障防护定义 单一故障条件 4 被分隔回路对电气分隔防护的要求 1 电流传导通道必须被绝缘截断 2 电能传输通道不能被截断 电气分隔不能使原有电能传输通道的传输特性发生不可忽略的改变 技术实现路径 能量转换 具体方式如 电 磁 电 如隔离变压器 电 机械 电 如电动 发电机组 电 光 电 如信号系统光电转换 电 化学 电 如蓄电池逆变装置 电 介质电磁波 电 如无线充电 电气分隔示例 97 5 再辩 隔离 与 分隔 隔离 isolation 因为安全原因而将整个电气装置或其个别部分与每个电源彻底断开的功能 826 17 01目的 对象 技术原理 结果 分隔 separation 请同学自己归纳对比 三 采用隔离变压器的电气分隔及其电击防护效果分析1 正常工作分析 99 两相线 无N线 相间电压220V 相地电压110V 二次绕组中点地电位 2 碰壳故障分析 人体电流等于正常时两线对地泄露电流之和 工程含义是什么 四 电气分隔防护的性质及安全条件是故障防护措施 是在基本防护措施基础上采取的间接电击防护措施 原理上有线 地直接电击防护作用 但工程上不作为基本防护措施 一般用于向单台单相设备供电的回路 向多台设备供电只适用于面向特定人员的防护 且需补充条件 1 电源条件 1 被分隔回路电源必须是至少具有简单分隔的电源 意味着电源与其他回路分隔 且不得接地 2 被分隔回路电源电压不应大于交流500V 有效值 3 使用隔离变压器时 单相变压器容量不得超过25kVA 三相变压器不得超过40kVA 102 2 回路条件 1 被分隔回路带电部分上任何一点都不允许与其他回路的带电部分 地以及保护导体相连 RE 带电部分不接地 带电部分接地 2 被分隔的回路采用软电缆和护套线时 其中易受机械损伤的路段全长都应可见 便于及时发现故障 主要是为了避免因绝缘破损导致线路中导体接地 破坏电气分隔条件 3 被分隔回路外露可导电部分严禁与任何其他可导电部分相连 包括大地 以避免从分隔回路以外引入危险电压 形象地说 就是要使设备金属外壳在电气上处于对外界 悬浮 状态 如果被分隔部分的设备外露可导电部分容易有意或无意地与其他回路的外露可导电部分接触 则电击防护就不再仅依赖于电气分隔 还要依靠其他回路的外露可导电部分的电击防护来实现 4 被分隔回路线缆宜尽量与其他回路线缆分开敷设 且应采用无金属外皮的多芯电缆 或穿绝缘套管 绝缘线槽 绝缘槽盒的绝缘电线 当与其他回路线缆一起敷设时 应满足两条要求 被分隔回路额定电压不低于其他回路中最高的标称电压 每个回路都具有过电流保护 第 3 条的具体体现 5 被分隔回路线路长度与标称电压之积不宜大于1000000V m 这主要是为了控制被分隔回路的对地泄漏电流 使其不能达到危险的量值 3 对多台电气设备电气分隔的补充要求 有新的电击危险性产生 依靠基于 不接地的等电位联结 的其他电击防护措施予以防护 1 被分隔回路的外露可导电部分应用绝缘的不接地的等电位联结导体互相连通 这些导体不得与任何其他可导电部分相连 原理在于通过等电位联结 将二次碰壳故障变成短路故障 可以通过过电流保护自动切断电源实施防护 2 被分隔回路中所有插座必须带有供等电位联结用的专用插孔 与以上 1 中等电位联结系统相连接 3 除了为II类设备供电的软电缆外 所有软电缆都必须包含一根用于等电位联结的保护芯线 与以上 2 中插座一起实现不接地的等电位联结 4 在不同设备上发生二次碰壳故障时 应确保有一台设备的过电流保护装置动作自动切断电源 切断时间应满足电击防护要求 隔离变压器产品标准问题 查到专用标准为GB13028 1991 隔离变压器和安全隔离变压器技术要求 未查到更新版 GB19212 1 2003 电力变压器 电源装置和类似产品的安全第1部分 通用要求和试验 明确 该部分替代GB13028 1991第一篇 术语问题在此处略显尴尬 用隔离变压器作电气分隔 第六节特低电压防护 一 特低电压及其量值的讨论特低电压 阈值 限值 额定值 电压区段1 特低电压及其阈值与限值特低电压ELV extra lowvoltage 人体处于规定环境中 以规定方式长时间承受而不造成不良生理效应的最高电压值以下的电压 这个最高电压值称为ELV阈值 阈值 科学研究结果 但需预设条件 接触面积 压力 预设条件特点 不可穷举 阈值数据 人体效应的约定时间 电压区域 第一节 限值 工程应用依据 来源于阈值 但不等于阈值 需考虑应用条件与阈值 规定 试验条件的差异性 风险评估 安全限设等因素 以及防护措施的影响 限值由相关标准规定 两个层面的标准对限值作出规定 基础标准 专业标准 专业标准在基础标准指导下制定 并不得违背基础标准 详细见GB T16499 安全出版物的编写及基础安全出版物和多专业共用安全出版物的应用导则 GB T3805 特低电压 ELV 限值 为基础标准 考虑肌肉反应和室颤效应 最新2008版 GB T3805稳态特低电压限值 上表是按接触面积约80mm2制定的 相当于手掌接触 在限值以下的电压不对人构成危险 这与直接接触或间接接触无关 与环境状况关系密切 那为什么正常与故障条件下限值不同 风险评估 安全限设等不同 GB T18379 建筑物电气装置的电压区段 为限值的专业标准之一 将交流1000V和直流1500V以下低压系统按标称电压划分为区段I和区段II两个区段 区段具体划分如下 114 GB T3805中ELV限值数据 是对危险电压上限的一种客观描述 是技术意义上允许的最大值 是采用ELV系统进行电击防护时不得逾越的界限 它与低压系统区段I电压限值交流50V和直流120V不是同一个概念 区段I电压限值是以GB3805中ELV限值为依据 针对建筑物电气装置安全防护制定的 例如 GB3805中干燥环境条件下单故障时ELV限值为55V 已超过区段I电压限值50V 这正说明在区段I范围内的特低电压作为干燥环境条件下的间接电击防护是安全的 还留有裕量 2 III类设备额定值III类设备指采用SELV或PELV供电的设备 设备标准会规定额定电压 推荐 系列值 作为标准化手段之一 系列值是在ELV限值之内的值 典型系列值列举 48V 24V 12V 6V 现状42V 36V也多有采用 问 36 48V额定值已经超过GB3805中干燥条件下正常状态ELV限值33V 如何解释 二 低压电气装置特低电压防护分类工频交流50V和直流120V以下电压为特低电压 业界不同声音 SELV只用缩写 不予以解释 理由基于标准中慎用 安全 一词的规定 且有历史会议共识 1 SELV能保证正常条件下和包含其他回路接地故障在内的单一故障条件下 都不会出现超过特低电压的电压值 用于具有严重电击危险性的场所 作为主要或唯一的电击防护措施使用 所保护的系统不能接地 应用场所如如游泳池 娱乐场等 2 PELV能保证正常条件下和自身单一故障条件下 都不会出现超过特低电压的电压值 但其他回路接地故障除外 用于一般电击危险性场所 所保护的系统可以接地 一般还需要配合其他电击防护措施一起使用 如自动切断电源 等电位联结等 问 SELV防护效果明显好于PELV 还少一个接地措施 那为什么还用PELV 工程中不能保证SELV 不能接地 的要求时使用 3 FELV因工作原因而非保护要求使用特低电压 不属于特低电压防护范畴 但如果需要 可借助其本有的特低电压特性 辅以其他防护条件 以达到电击防护要求 FELV达到电击防护要求后 一定成为SELV或PELV 不再只是FELV 三 特低电压防护的性质SELV和PELV既可作为基本防护措施 又可作为故障防护措施 但两种防护所需安全条件有所不同 FELV作为防护系统的前提是已完全满足SELV或PELV的条件 SELV和PELV是在与其他非SELV和PELV的回路间实施了保护分隔防护 相互之间又实施了基本绝缘防护的基础上 以限制电压量值为手段的电击防护措施 四 SELV和PELV的安全条件1 电压值选取 1 干燥环境中作间接电击防护 应具有基本绝缘 采用交流50V或直流120V以下标称电压 2 干燥环境中作直接电击防护 应采用交流25V 直流60V及以下标称电压 PELV外露可导电部分和 或带电部分应通过PE导体与总接地端子相连 3 任何情况下 标称电压不超过交流12V或直流30V 可不采取其他直接电击防护措施 三个电压限值 以交流50V 直流120V为基准值 标幺值分别为1 0 5和0 25 2 电源条件 1 安全隔离变压器或与其等效的具有多个隔离绕组的电动发电机组 2 电化学电源 如蓄电池 或与电压较高回路无关的其他独立电源 如柴油发电机组 3 即使在故障时仍能确保输出端子上的电压不超过ELV限值的电子装置 如果这类电子装置出线端子上出现较高电压 但能确保带电部分被人体触及 或与外露可导电部分发生故障时 出线端子电压立即下降到ELV限值以下 也是允许的 验证这一要求的方法为用内阻不小于3k 的电压表测量时 端子电压在限值以下 这类电源不以预期接触电压判断电击危险性 而以实际接触电压为准 3 回路配置主要考虑外界引入高电位产生电击的问题 即避免产生额外的电击危险性 主要使用电气分隔和基本绝缘的技术方案 具体措施规定很繁琐 主要原则有三条 1 回路带电部分与其他非SELV和PELV回路间实施保护分隔 2 回路带电部分与其他SELV和PELV回路间应有基本绝缘 但不必要达到基本分隔或保护分隔 3 SELV回路带电部分与地之间应具有基本绝缘 回路内的外露可导电部分不能接地 不能与其他回路的保护导体和外露可导电部分连接 与其他非SELV回路保护分隔 与其