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博客詳情
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配電網(wǎng)人身觸電與保護(hù)
專欄:行業(yè)資訊
發(fā)布日期:2024-04-15
閱讀量:868
作者:市場(chǎng)部
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|轉(zhuǎn)至:輸配電線路






據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,中國(guó)每年因觸電死亡的人數(shù)約八千人,年用電量與觸電死亡人數(shù)的比值約是8億kWh/人。美國(guó)每年觸電死亡人數(shù)約400多人,年用電量與觸電死亡人數(shù)的比值為100億kWh/人,是中國(guó)的12.5倍,百萬(wàn)人口死亡率僅是中國(guó)的20%。可見(jiàn)中國(guó)的用電安全水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有較大的差距。中國(guó)觸電死亡事故超過(guò)85%發(fā)生在低壓配電網(wǎng)中,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與生活水平的提高,人民對(duì)用電安全提出了更高的要求。




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一、觸電形式

根據(jù)觸電是由“正常狀態(tài)帶電導(dǎo)體”還是由“正常狀態(tài)不帶電體”引發(fā)的,將觸電形式分為直接觸電和間接觸電。

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(一)直接觸電



直接觸電是人體直接接觸帶電導(dǎo)體引得的,包括正常運(yùn)行的帶電導(dǎo)體與墜落在地的導(dǎo)線。事實(shí)上,只有一少部分事故是人體與帶電體有物理上的接觸引起的,絕大部分事故是在人體或人所持導(dǎo)電物體接近帶電導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生電弧放電引起的。

(二)間接觸電



間接觸電有接觸電壓與跨步電壓觸電兩種形式。

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(1)接觸電壓觸電

人接觸電氣設(shè)備的外殼或接地線(如柱上開(kāi)關(guān)的接地線)等原因造成的觸電。如圖1所示,當(dāng)電氣設(shè)備絕緣破壞時(shí),在人手接觸外殼時(shí),人手接觸處的電壓為外殼對(duì)地電位Ud,人站立點(diǎn)地電位為Ug,二者之差即為接觸電壓Ut。接觸電壓超過(guò)安全電壓時(shí),造成人體有電流流過(guò)而觸電。


圖片
圖1 接觸電壓觸電示意圖
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(2)跨步電壓觸電

人在具有分布式電壓的地面上活動(dòng)時(shí),因兩腳之間的電壓差觸電。如圖2所示,人進(jìn)入分布式電位的區(qū)域時(shí),靠近接地極的一只腳的電位為U1,另一只腳的電位為U2,兩者之差為跨步電壓Ust??绮诫妷撼^(guò)安全值時(shí),便會(huì)發(fā)生觸電事故。

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圖片

圖2 跨步電壓觸電示意圖

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(3)水中觸電

水上樂(lè)園、游泳池、洗浴中心等休閑娛樂(lè)場(chǎng)所中的人工造浪、水力按摩、沖浪浴、桑拿浴、水下彩燈、噴泉等設(shè)施,都大量使用著各種電氣設(shè)備和燈具。這些設(shè)備多數(shù)浸在水中,一旦發(fā)生漏電,后果就十分嚴(yán)重,加上二次事故(溺水),極易引起群死群傷事故。另外,在雷雨季節(jié),因公共設(shè)施遭受水淹導(dǎo)致的觸電事故也屢見(jiàn)不鮮,如廣告牌插座被淹漏電,路燈漏電觸電事故。



二、觸電生理現(xiàn)象

(一)觸電傷害的形式



觸電受到的傷害,包括電擊與電傷兩種形式。


(1)電擊

指電流通過(guò)人體,產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激,是人體內(nèi)部組織的正常機(jī)能受到破壞,發(fā)生肌肉收縮,引起心室纖維性顫動(dòng)、心臟麻痹與呼吸中樞衰竭等。絕大部分觸電死亡事故都是由電擊造成的。

(2)電傷

指發(fā)生電氣事故時(shí),電氣設(shè)備與人體之間的電弧對(duì)人體皮膚的局部傷害,包括燒(灼)傷、電烙印(又稱電斑痕)和金屬濺傷等。

(二)電流的人體效應(yīng)



不同的電流對(duì)人體的影響不同,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料給出了15-100Hz交流電流流過(guò)人體時(shí)電流-時(shí)間效應(yīng)分區(qū)圖,如圖3所示。圖中A、B、C三條曲線將電流對(duì)人體的不同效應(yīng)分成四個(gè)區(qū)。


圖片

圖3 交流電流流過(guò)人體時(shí)電流-時(shí)間效應(yīng)分區(qū)圖



?①區(qū)為無(wú)反應(yīng)區(qū)
?②區(qū)為無(wú)有害的生理性病變反應(yīng)區(qū)
?③區(qū)為對(duì)人體無(wú)危險(xiǎn),但可能會(huì)出現(xiàn)病理生理反應(yīng)區(qū),如呼吸困難、肌肉收縮、血壓升高、心臟電刺激。
?④區(qū)為對(duì)人體有危險(xiǎn)區(qū),除③區(qū)的效應(yīng)外,還可能出現(xiàn)心室纖維顫動(dòng)。




根據(jù)人體對(duì)電流的反應(yīng),將流過(guò)人體的電流分成四個(gè)級(jí)別:
?感知電流,人能夠感覺(jué)的最小電流。感知電流不會(huì)對(duì)人體造成傷害。一般成年男性的平均感知電流約為1.1mA,成年女性約為0.7mA。IEC認(rèn)定的感知電流值為0.5mA。
?反應(yīng)電流,引起人體意料不到的不自主反應(yīng)的最小電流。這種預(yù)料不到的作用,可能導(dǎo)致高空摔落或其他危害。
?擺脫電流人觸電后,在不需要任何外來(lái)幫助的情況下,能夠自行擺脫帶電體的最大電流,常把擺脫電流稱為運(yùn)行安全電流。一般成年男性的平均擺脫電流約16mA,成年女性約為10.5mA,IEC認(rèn)定的擺脫電流值為10mA。
?致命電流,在較短時(shí)間內(nèi),危及生命的最小電流,即引起心室纖維顫動(dòng)或窒息的電流。一般認(rèn)為,工頻交流電的致命電流為50mA。
IEC還給出了如圖4所示的人體能夠承受的電壓與時(shí)間的關(guān)系。在交流50V時(shí),可承受的時(shí)間為5s,50V以下不做規(guī)定。該圖為制定觸電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)和選擇觸及或探入人體的電氣設(shè)備的電氣參數(shù)提供了依據(jù)。一般將保證人身安全的臨界值規(guī)定為30mA.s,因此,用戶末端漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流整定值為30mA,動(dòng)作時(shí)間小于1s。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3805-2008規(guī)定工頻安全電壓的上限值為50V。


圖片
圖4人體能夠承受的電壓與時(shí)間的安全界限


三、觸電保護(hù)技術(shù)

目前,國(guó)內(nèi)外低壓配電網(wǎng)主要是采用剩余電流保護(hù)裝置(又稱剩余電流保護(hù)器與漏電保護(hù)器,RCD),實(shí)現(xiàn)觸電保護(hù)。RCD除了可在人體觸電時(shí)動(dòng)作外,還可以在線路對(duì)地絕緣破壞出現(xiàn)漏電故障時(shí)及時(shí)切除故障,以避免漏電點(diǎn)引起觸電事故與火災(zāi)。據(jù)統(tǒng)計(jì),在全國(guó)的火災(zāi)事故中,電氣火災(zāi)約占1/3,而在電氣火災(zāi)事故中由于低壓線路單相接地故障引起的約占1/2。

(一)剩余電流保護(hù)配置模式



剩余電流應(yīng)采用分級(jí)保護(hù)。分級(jí)保護(hù)方式的選擇應(yīng)根據(jù)用電負(fù)荷和線路具體情況、被保護(hù)設(shè)備和場(chǎng)所的需要配置,一般由總保護(hù)、中級(jí)保護(hù)、末端保護(hù)組成兩級(jí)或三級(jí)保護(hù)。


(1)TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)采用三相四線制,變壓器中性點(diǎn)直接接地,用戶側(cè)各設(shè)備外殼單獨(dú)接地,電流由相線流出后流回保護(hù)中性點(diǎn),因此,任意一級(jí)保護(hù)均可正常投運(yùn)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況一般選用剩余電流保護(hù)總保護(hù)、中級(jí)保護(hù)及末級(jí)保護(hù),如圖5所示。

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圖5TT系統(tǒng)保護(hù)配置示意圖


(2)TN-C-S系統(tǒng)

對(duì)于TN-C-S系統(tǒng),在末端引出PE線構(gòu)成三相五線制接地系統(tǒng)。根據(jù)原理,該系統(tǒng)保護(hù)裝置僅允許使用在N線與PE線分開(kāi)的部分,因此,總保無(wú)法投運(yùn),需在N線與PE線分開(kāi)部分裝設(shè)剩余電流保護(hù)裝置,如圖6所示。

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圖6TN-C-S系統(tǒng)保護(hù)配置示意圖


(3)TN-C系統(tǒng)

對(duì)于TN-C系統(tǒng),正常電流通過(guò)重復(fù)接地分流導(dǎo)致總保護(hù)無(wú)法正常投運(yùn),應(yīng)根據(jù)具體情況,配備剩余電流中級(jí)保護(hù)和末級(jí)保護(hù),如圖7所示,將需配備中級(jí)保護(hù)的用戶設(shè)備外殼原有接零線取消,改為用戶電器直接接地的TT系統(tǒng),如此方可實(shí)現(xiàn)保護(hù)投入。

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圖7TN-C系統(tǒng)保護(hù)配置示意圖

(二)提高剩余電流保護(hù)應(yīng)用水平的措施



目前我國(guó)低壓配電系統(tǒng)還存在沒(méi)有按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求安裝RCD、安裝的RCD投運(yùn)率低等問(wèn)題,剩余電流保護(hù)沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的觸電保護(hù)作用,需從以下幾個(gè)方面采取措施。


1) 對(duì)線路絕緣嚴(yán)重老化的線路進(jìn)行改造整治,使其正常運(yùn)行時(shí)的剩余電流符合要求。
2) 整治線路共零、串零問(wèn)題。
3) 防雷裝置安裝與保護(hù)安裝并行,采取措施避免雷擊導(dǎo)致RCD動(dòng)作。
4) 建設(shè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)線路與RCD進(jìn)行有針對(duì)性的運(yùn)行維護(hù)。


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