电气安全防护问题诌议

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1、电气安全防护问题诌议 辽 宁省铁岭市建筑设计院( 1 1 2 0 0 0) 田忠孝 辽 宁省铁 岭市 消防局( 1 1 2 0 0 0) 袁立杰 电气安全防护是汲及人身及设备安全 的重要举 措， 但从 目 前各类防护措施看， 存在较多问题， 有的 无法取得安全预警信号或安全措施不到位； 有的虽 有保护装置， 但对某些事故却无能为力， 笔者就上述 有关安全 问题谈谈看法 以期引起注意 ， 以便在今后 电气设计上 ， 电气安全防护方面做得更加到位 ， 也为 今后有关电气安全防护方面有关规程的修订提供参 考意见 。 1 中性线断裂引起的危害 在三相四线制供电系统中， 若中性线断裂， 当三 相负荷严重

2、不平衡时， 造成负载小的相， 电压升级， 烧坏电气设备， 而负载大的相， 电压隆低 ， 供电气设 备无法正常工作。 我国对该故障一方面为只能强调加大 N线的 截面积 ， 增大其机械强度 ， 与加强对它的安全维护管 理等工作， 尽量保持 N线不断线以减少该故障对人 们的危害； 另一方面由原水电部电力法规的形式， 于 1 9 9 6 年 9 月颁发了 居民用户家用电器损坏处理办 法 ， 由供电者向用电者 “ 赔偿” 着其损失， 它们均可 证明该故障已属于全国各省市， 时刻均可能发生的 一种极为严重的事故( 包括国外， 美国等工业发达国 家为此将低压配电线路改为三相六线式， 但它除了 可增大能耗与投

3、资外，仍无法排除其通过 N线， 互 相间串人由外部引入的故障电压对它们的危害) 。 “ 断零” 故障是一种可危及大面积的， 可烧损供 电源所接入的2 3的技术性能良好的用电设备的故 障。 最初因某相负荷较小， 使其 U J 较大， 可能是一 小部分电器( 尤其是几盏灯 ) 被烧毁， 即其负荷变小 后， u J 升高将加剧 ，这又促使第二次烧毁用电设 备 ， 使该相负荷再次变小 ， 使 U J 更加升高而 形成雪崩式的故障状态 ， 直至烧毁供电源所接入的 一相或两相的全部负荷设备。 一艘隋况下，发生这种故障是由于导电体的老 化或接触不 良等状况 ，则多发生在年久失修的配电 线路上；或由于雷电等自

4、 然灾害与人为的意外的机 械损伤 ， 且多发生在架空配电线路上； 但也不一定 ， 如： 安徽水利水电职业技术学院， 在其学院学报的报 道中介绍说 ： 该院于 1 9 9 8年新建的教学楼， 初期正 常， 不到两年时间至 2 0 0 0年， 就发现其多媒体双向 教学课 目控制中心的日光灯 、 打字机 、 复印机等被烧 毁的不正常情况， 经检查为“ 断零” 故障， 用电压表监 测发现其相电压有的高达 2 8 0 V， 有的只有 1 6 0 V 。 目 前即使是采用由法国等工业先进国家引进的 技术， 其过电压( 暂时忽略 3 5 一 7 0 U e 的欠电压) 保护 装置 或保 护环节 的整 定 的

5、动作 电压 u动 均 为 2 7 0 2 8 0 V ，动作时间为 1 5 s 。 它存在以下两个 问题 ： 它不能防护较低的过电压值，如为 2 5 0 V及 以上至 u动值时， 对用电设备的危害。即按 I E C与 电气 工程应 用 2 0 1 0 2 7 国标中的绝缘配合标准 ( 为代表供电者利益的供电 委员会与代表制造商利益的电器产品委员会按各种 技术、 经济利益综合指标达成的协议) 的规定， 对用 于相线额定工作电压 u e 为 2 2 0 V配电线路的低压 用电设备， 其相、 地间的持续电压不得超过 2 5 0 V； 现 在 u动= 2 7 0 V 2 5 0 V， 还能保障用电设备

6、的安全吗? 它缺少按低压电器所应能承受的故障电压与 其允许存在的时间关系的反时限保护特性。即接近 3 6 0 3 8 0 V应为无延时， 其 T值却为 1 5 s ， 很可能将 引发各种电气灾害。 目前 ， 世界各国的过电压保护技术 ， 既存在无法 取出故障电压信号的问题，又存在无法确认过电压 值的问题。 其结果从表面上看，仅为可使用电设备的绝缘 加速老化， 使其降低使用寿命直至被烧毁；而事实 上， 其危害性远非如此， 即当用电设备相、 地问的电 压 ， 一旦大于 2 5 0 V时， 还可发生人们 目前尚未十分 重视的爬电火灾 ， 它将给人们带来更为巨大的危害。 爬电放电为导电体之间出现在设备

7、绝缘表面上 的电火花与电弧。绝缘表面产生爬电是缓慢形成的 一种绝缘故障。用电设备工作环境中的空气若含有 潮气， 遇冷就可在设备表面形成一微弱的导电液膜， 在两导电体间因电位差而产生一很小的电流。电流 的热效应使液体气化， 电流被切断， 但液膜中的导电 尘埃等却遗留在绝缘表面上， 这一周而复始、 循环不 已的过程， 使其导电尘埃不断增多， 其导电性也随之 提高， 当其达到一定的程度时， 即使不存在水分其绝 缘表面也能导电。电流产生 的能量使绝缘炭化 ， 绝 缘表面呈现星星火花而逐渐形成爬弧。它不但能使 绝缘失效 ， 还可损坏用 电设备 ， 发生引燃起火 ， 爆炸 等电气事故。 其主要故障点为：配

8、电线路插拔件的插头与插 座、 P E线的插脚、 导电体的接线柱、 导电体间的连接 点等， 均易发生爬电起火等故障； 此外， 对于带电子 元件的器械、 与各种保护装置、 断路器等， 均可因配 电线路载有 2 5 0 2 7 0 V的u J ， 而不能可靠地工作 或被烧毁。 也就是说， 因目前的保护技术存在的缺欠， 不但 8 电气工程 应用 2 0 1 0 2 不能保障用电设备的安全，由此还可引发爬电火灾 等灾害。 则在缺少安全用电知识的居民用电等处所、 年久失修的公共用电等场所、长期生产或储存具有 可燃或爆炸物质的场所等发生电气火灾爆炸等事 故， 均是不可避免的。 2 关于目前的安全保护技术不能

9、确保人身 安全的问题 对各种电气安全保护措施的最基本的要求是， 应在人们使用低压电能时， 保证人身与财产的安全， 否则，其技术与按其技术所设置的保护装置就无价 值可谈。 目前的现状是， 在低压用电领域， 除用电者自 身 的责任与电气产品的责任外，确实就存在由于保护 技术的缺欠， 而电击人身致死的问题。 现仅举三例 ： 2 0 0 5年 3 月 1 1日湖北省宜昌市有一篇报 道 ： 一丈夫用电热水器洗澡时 ， 不幸被 电击致死 ， 妻 子为讨回公道， 经四审三败， 五年后， 至今终获湖北 省电力公司宜昌市城区供电公司 1 l 万元的赔偿。 经技术监督局技术人员检验，电热水器并无缺 陷， 其事故原

10、因是地线( P E线) 带电， 导致地线带电 的直接原因是由于该单元楼，三至五楼电表箱之间 火线与地线短接， 进而引起事故的发生， 见图 l 。 f 托： 女h L N PE D 图 1电热 水 器 无独有偶， 长沙、 北京、 石家庄、 沈阳等地都出现 过类似的事件，它们的共同特点都是电气产品本身 质量均合格( 见 长沙晚报 电子版) ； 2 0 0 8 年浙江省某单位曾发生电动伸缩门使 小孩电击致死事故 。事后检测出电动门对地电压仅 为 1 2 V， 不足以引起电击致死事故 ( 见国际铜业协 会一中国， 主编的 电气信息快递) 2 0 0 9 年第二期 1 5页的专家论文 ) 。 本文认为，

11、 文章介绍说 ， 事故原 因至今未查 明； 及电动伸缩门处小孩又无法直接触电，只能是电动 大门已做为 P E线， 当其载有故障电压时， 将小孩电 击致死。它可能因 1 0 0 4 k V的变电所， 当其高压侧 发生接地故障， 与高低压侧共用同一接地装置时， 其 高压电容漏电电流 I d ( C ) 在接地电阻 R B上产生的 电压降 u J ， 其 电压很高 ( 足 以将小孩 电击致死 ) ， 可直接通过 P E N线传至电动大门上， 且小孩正在触 及该电动门， 见图 2 ， 但因 l O k V线路的保护装置将 图 2 很快切除该故障， 故难以取证； 此外 ， 低压配电线路 的相线接地故障，

12、 其故障电流 I d 经接地电阻 R D， 可 在电源端 N线总的有效并联接地电阻 R B 上产 生电压降 u J 。该 u J 也可通过 P E N线传至电动 大门上， 见图 3 ， 当 R D3 4 R B 时 ， 即可危及人身 的安全 ， 该故障时间也较短， 也难以取证； 还可能为 高压线或低压相线对 P E N线( 或 P E线) 暂短的放电 厩隔 图 3 或搭接后， 立即拉开的故障， 也难以取证； ( 3 ) 2 0 0 9年 1 月 1 4日( 去年腊月二十九 ) ， 在福 州工作的江良生， 带 2 8 岁的妻子坐火车回老家武夷 山过年。下午其妻子 留在商贸城 5号 A幢 2 0

13、3室哥 哥家， 用电热水器洗澡时， 不幸被电击身亡。 事后经有关专家检测， 其热水器绝缘良好， 但其 外壳却载有 1 7 4 7 V的故障电压 ； 最后发现 ， 该楼总 计四个楼道的配电箱处地线全部带电，里 面的住户 都生活在“ 电楼” 之中， 见图4 。 几乎所有住户在家中 时， 常均有触电的感觉 ， 有的住户介绍： “ 一碰到微波 、 l P E t 图4火线至P E N线、或P E线任意点间发生短 路故障， 全楼四个楼道、 与全楼内 部的所有P E线 都栽有故障电压 炉和电冰箱 ， 手就感到发麻 ， 过去我们还 以为是静电 使我们的手发麻呢!” 有的说： “ 其妻煮饭时， 不小心 碰到窗

14、户， 忽然感到一阵发麻， 赶紧把手缩回来。” 现在“ 这栋楼里面 的住 户 ， 要么搬走 ， 无法搬走 的， 一律不用带地线的电器， 坚决不敢在家中洗澡， 里面住的人越来越少 ( 见 2 0 0 9 3 1 7日的 东南快 报 ) 。” 上述的死亡例已充分说明， 用电者( 或小孩) 并 无主动去触电的过失，用电设备自身的绝缘状况良 好( 或 自身并无电压源 ) ， 仍可电击人身致死 ， 就只能 从现行的安全保护技术找原因。 关于我国对人们经常活动、且存在 I 类电气设 备场所的低压安全保护技术： 我国建国后，保障人身安全的技术主要为沿用 前苏联的技术标准，对用电设备采用保护接零或保 护接地，

15、以防护人身的间接触电事故； 但随着人们生 活水平的提高与家用电器的13 益增多，却缺少安全 插座， 或存在安装高度较低等问题， 再加上它在某些 场所存在的保护装置的灵敏度不足的问题，则经常 发生直接触电( 特别是童孩 ) 或问接触电( 其 中， 当时 因洗衣机为 I 类设备 ， 则在人们洗衣时， 极易发生) 人身伤亡事故。 自 2 0世纪 9 0年代 ，我 国引进 了 I E C标准后 ， 使我国的安全保护技术水平确实有很大的进步与提 高，大大减少了人身因触电而死亡的事故。但是经 过近 1 5 年来的实践与对上述事故的分析可证明， I E C标准的安全保护技术不但存在其固有的缺欠， 而且其补救

16、办法( 做等电位联结) 又不一定能全部均 可为之， 则存在不一定可确保人身的安全的问题。 电气 工程 应 用 2 0 1 0 2 9 2 1按 l E G与我国国标的规定 。所采用的 R C D 装置其保护作用极其有限 其工作原理为，必须借助保护接地线 P E等可 产生与可检测到漏电电流I ， 当其 I R A大于人 身应能承受的预期的接触电压时，才可切除故障电 源，以保护人身的安全。这种靠间接取故障信号的 方法，它只能防护其所控线路内部的用电设备等的 漏电事故对人们的危害。 如对于rI vI 系统， 用电设备外壳 D 载有故障电 压 u J 时 P E线 用电端的保护接地电阻 R A 大地“ 零 电位” 点 D 电源端 的工作接地 电阻 R B 一 + N线 ， 构成电通路 ， 才可产生 I 。则在该回路中任 何部位出现问题时，或它