防止触电的安全技术

一、基本概念

1．接地装置(1)接地。把电气设备的某一金属部分通过导体与土壤间作优良的电气连接称为接地。

(2)接地体。接地体是埋入土壤中并直接与大地土壤接触的金属导体或金属体组，它可分为自然接地体和人工接地体两种类型。自然接地体，兼作接地体用而埋入地下的金属管道、金属结构、钢筋混凝土地基等物件。

人工接地体，采纳钢管、角钢、扁钢、圆钢等钢材特意制作而埋人地中的导体。

(3)接地线。接地线是指将电气设备需要接地的部分与接地体连接起来的金属导线，包括接地干线和接地支线。

接地装置就是接地体和接地线组成的整体。

2．电气“地〞和对地电压

(1)电气“地〞。当电气设备发生接地短路时，在距离单根接地体或接地短路点20m以外的地方，电位已近于零，电位等于零的地方即称为电气“地〞。

(2)对地电压。电气设备的接地部分(如接地外壳和接地体等)与零位“地〞‘之间的电位差。

3．接地体的流散电阻和接地电阻

(1)接地体的流散电阻。接地体的流散电阻是指接地电流自接地体向四周大地流散时所碰到的全部电阻。

(2)接地电阻。接地电阻是指接地体的流散电阻和接地体电阻的总和。

4．零线和接零

(1)零线。零线是指由变压器和发电机的中性点引出，并接了地的接地中性线。

(2)接零。电气设备的

某部分直接与零线相连接，

叫做接零，如图2—6所示。

5．接地短路、碰壳短路

和接地短路电流

图2—6零线和接零示意图

(1)接地短路。接地短路是指电气设备的带电部分有时与接地金属构架连接或直接与大地发生电气连接。

(2)碰壳短路。碰壳短路(或碰壳)是指当电机、电器或线路的带电部分由于绝缘损坏而与其接地的金属结构部分发生连接。

(3)接地短路电流。接地短路电流(或接地电流)是指当发生接地短路或碰壳短路时，经接地短路点流入地中的电流。

二、防触电技术

在各种各样的触电事故中，最常见的是人体间接触电。防止间接触电的主要技术有绝缘防护、保护接地、保护接零和漏电保护等。

1．绝缘防护

无论电气设备的结构多么复杂，都可看作是由导电材料、导磁材料和绝缘材料这三者组成的。有些设备没有导磁体(如白炽灯、电阻炉等)，有些设备有导磁体(如电动机、变压器、电磁开关)，但导电体和绝缘体却是任何电气设备不可缺少的两个基本部分。使用绝缘材料将带电导体封护或隔离起来，使电气设备及线路能正常工作，防止人身触电，这就是所谓的绝缘防护。用绝缘布带把裸露的接线头包扎起来就是绝缘防护的一例。完善的绝缘可保证人身与设备的安全；绝缘不良，会导致设备漏电、短路，从而引发设备损坏及人身触电事故。所以，绝缘防护是最基本的安全保护措施。

绝缘材料的绝缘性能恶化或破坏将引起绝缘事故。在现场作业中，预防电气设备绝缘事故的措施有以下几种：

(1)不使用质量不合格的电气产品。

(2)按规程和规范安装电气设备或线路。例如，电线管与

蒸汽管道之间的距离应符合规范要求，不能满足时应在管外包以绝热层；又如，在有腐蚀性气体或蒸汽的场所，明配线应选用塑料绝缘导线；再如，断路器设备应装在特制的密封箱内或浸在绝缘油中等。

(3)按工作环境和使用条件正确选用电气设备。例如，潮湿场所使用的电动机，应选用密封型的。

(4)按照技术参数使用电气设备，避免过电压和过负荷运行。过负荷将使绝缘温升过高，引起绝缘材料软化；过电压有击穿绝缘的危险。

(5)正确选用绝缘材料。例如，在修理电动机时，不应降低绝缘材料的耐热等级，否则绝缘的同意温升将降低，电动机额定电流将减少。

(6)按规定的周期和项目对电气设备进行绝缘预防性试验。

对有绝缘缺陷的设备应及时进行处理。

(7)改善绝缘结构也是积极的绝缘防护措施之一。例如，采纳双重绝缘结构关于防止家用电器和手持电动工具受损有显著的作用。

(8)在搬运、安装、运行和修理中，避免电气设备的绝缘结构受机械损伤、受潮和脏污。

(9)在中性点不接地的电力系统中装设绝缘监察装置。在这类电网中，当发生单相接地故障(一相绝缘降低)时，其他两相对地电压将升高。由于接地故障电流是电容电流而不是短路电流，短路保护装置不会动作，电网将长时间在这种故障状态下运行。这不仅会使非故障相的绝缘承受工频过电压，也增加了触电的危险性。因此，有必要在中性点不接地电网中装设绝缘监察装置，对电网的绝缘状况进行常常性的监视，以便及时处理接地故障。

2．保护接地

为防止人身因电气设备绝缘损坏而遭受触电，将电气设备的金属外壳与接地体连接起来，称为保护接地。

采纳保护接地后，可使人体触及漏电设备时的接触电压显然降低。但是仅能减轻触电的危险程度，不能完全保证人身安全，所以保护接地只适用于中性点不接地的低压电网中。

3．保护接零

所谓保护接零就是把电气设备金属外壳与电网的零线(变压器接地的中性线)相连接。三相四线制系统目前广泛采纳保护接零作为防止间接触电的技术措施。

如图2—7(a)所示，电动机正常运行时，零线不带电压，由于电动机的外壳是与电源零线相连接的，人体触摸设备外壳等于触摸零线，并无触电的危险。当电动机发生“碰壳〞故障时，电动机的金属外壳将相线与零线直接连通，单相接地故障遂成为单相短路。

因为零线阻抗很小，短路电流可达电动机额定电流的几倍甚至几十倍，在大多数状况下，短路电流的数值足以使安装于线路上的熔断器或其他过电流保护装置迅速动作，从而切断电源。

必须指出，从设备“碰壳〞短路的发生到过电流保护装置

图2—7 中性点直接接地的低压配电系统的保护接零

(a)保护接零示意图；(b)等效电路图

动作切断电源的时间间隔内，触及设备外壳的人体是要承受电

压的，此电压近似等于短路电流在零线上的压降。当忽略线路感抗，并合计Rb》Rc，Rb》Rn(零线电阻)时，人体所承受的电压为

假设相线截面为零线的2倍，则R。=2R曲，于是，人体所受的电压为147V，显然，这个电压数值对人体仍是危险的。所以，保护接零的有效性在于线路的短路保护装置在“碰壳〞短路故障发生后灵敏地动作，迅速切断电源。

4．漏电保护

(1)剩余电流动作保护器的作用及类型。剩余电流动作保护器(又称漏电开关、触电保安器等)，是一种在规定条件下，当漏电电流达到或超过给定值时，便能自动断开电路的一种机械式开关电器或组合电器。

漏电保护的作用：一是电气设备(或线路)发生漏电或接地故障时，能在人尚未触及之前就把电源切断；二是当人体触及带电体时，能在极短的时间内切断电源，从而减轻电流对人体的伤害程度。此外，还可以防止漏电引起的火灾事故。漏电保护作为防止低压触电伤亡事故的后备保护，已被广泛地应用在低压配电系统中。

低压剩余电流动作保护器的种类、型号繁多，在原理上一般可分为电压型和电流型两大类。目前广泛采纳的是反映零序电流的电流型剩余电流动作保护器。

(2)电流型剩余电流动作保护器的工作原理。对中性点直接接地的低压供电系统，可采纳电流型剩余电流动作保护器，其工作原理如图2—8所示。

图2—8 电流型剩余电流动作保护器工作原理图电流型剩余电流动作保护器是依据三相四线制中的电流，在任何时间内的相量和都等于零的原理制作的，即Ia+Ib+Ic=0。将四根(三相四线)或两根(单相)电源线全部穿人一个铁心呈闭合磁路的电流互感器TA中，这个互感器称为零序电流互感器。在正常用电状况下，由于在三相四线制系统中流过三相的电流相量之和等于零，零序电流互感器中的总磁通也等于零，二次绕组中便无电流输出。当外部线路有触电或因绝缘损坏发生碰壳接地短路时，流过人体R的电流经大地回到电源中性点成为回路，便破坏了零序电流互感器中电流的平衡，漏电电流在互感器中产生了磁通，二次绕组即感应出电流，使电流继电器K动作，切断主回路断路器(开关)，停止供电，达到触电保护的目的。