电气安全第2章2上课讲义

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1、第5节 建筑物的电击防护措施 广义理解：在作业场所实施的电击防护措施，包括： 非导电场所 等电位联接 2.5.1 非导电场所 如果在任何情况下，作业场所人员都不可能同时触及到两个及以上带不同电位的导体，这种场所原理上就称为非导电场所。 触及：包括有意和无意。 原理：不存在通过人体形成电流通道的可能性。 常见作法：对地面、墙面实施绝缘。 安全条件 1、绝缘电阻：交流500V及以下系统不小于50k。 2、场所内不得设置外引PE线。 3、场所内可能带不同电位的导体，其空间距离应满足间距防护要求。 4、场所内的装置外可导电部分不得在场所外出现电位。 非导电场所与外界的隔离（4） 2.5.2 等电位联接

2、理论分析 Equipotential BondingEB 基本思想：通过恰当的电气联接降低电位差，从而降低电击危险。 1、原理分析（见下页图） 直观理解：当不能降低手上电位时，抬高脚底电位，使手脚电位差消除。 与非导电场所措施对比，呈对偶关系。 2、辩异接地与等电位联接 两种不同的技术措施，但常有关联。一般等电位联接常与接地共同使用，但也有不接地的等电位联接 3、TT系统等电位联接作用分析 要点：等电位实施前后脚底电位变化 脚底电压：场所的环境基准电压。 细节解释：EB前等电位连接体电位假设，EB后接地电阻的等效，人体手脚电位与系统节点电位的对应关系。 结论：EB前后，人体预期接触电压由设备接

3、地电阻对相电压的分压，降低到故障电流在场所处PE线上的压降。 4、TN系统的等电位联接作用分析 要点：等电位实施前后脚底电位变化 细节解释：EB前等电位连接体电位考虑，EB后接地电阻的等效，人体手脚电位与系统节点电位的对应关系。 结论：EB前后，人体预期接触电压由故障电流在全长PE线上的压降，降低到故障电流在场所处PE线上的压降。 2.5.3等电位联接的工程作法 1、总等电位联接（MEBMain Equipotential Bonding） 方法：在电源进线处，将电源PE线、公共设施的金属管道、建筑物金属构件、人工接地极等联接到等电位联接板（MEB板）上。 作用：降低由室外引入室内的高电位，降

4、低室内电位差。 特别注意：煤气管的处理。 2、辅助等电位联接（SEBSupplementary Equipotential bonding) 作法：将两个金属物体用导体直接联接起来。 作用：进一步降低两个物体间可能产生的电位差。 可能附带产生的作用：构造短路通道，使过流保护电器动作 3、局部等电位联接（LEBLocal Equipotential Bonding） 作法：当局部场所需要作若干辅助等电位联接时，可将所有需联接导体都接至一块金属联接板（或端子板），而不用再相互联接。 连接板：局部等电位联接板（LEB板） 作用：进一步降低局部场所内可能出现的电位差。 对某些场所至关重要！有MEB时仍

5、存在的电击危险性实施SEB后电击危险性降低 列示对比LEB的做法第6节 综合应用示例 措施分类 2.6.1 住宅的电击防护措施 1、接地形式与总等电位联接 自带变配电所的单体楼：TN-S 多栋住宅小区：TN-S，TN-C-S，TT。 别墅小区：TT 总等电位联接：按栋实施，设置在公共部位。 TT与TN住宅供电系统 2、室内电击防护措施 1）RCD设置：插座须设置，30mA；照明不设置；空调两可。 2）卫生间防护措施 （1）局部等电位联接LEB。 （2）插座电器隔离措施。 （3）防水、防潮。 （4）回路宜独立。 LEB作用：人体低阻抗情况下的可靠保护，防护外来电压电击。 卫生间人体阻抗低，漏电保

6、护不能可靠防止电击事故。注意区分RCD漏电动作电流与人体电击电流。 沿卫生间各种管道可能引入源于本栋建筑其他地方的高电位，MEB失效，即使切断本住宅的电源也无济于事，LEB基本上是唯一有效的防护手段。 非常重要。 3）其他措施 电源开关是否断中性线：总开关、漏电开关（断路器）可断，其他禁止。 插座安全措施：安全挡板插座的设置。 照明灯具是否设置PE线：2.5m以下金属外壳灯具应设置。 厨、卫插座防水等问题。 3、公共部分的防护措施。 2.6.2 水中电击问题 传导电流，感应电流双重作用。 2.6.3手术室示例IT系统绝缘监察，不许断电手术室LEB第7节 低压系统短路与接地故障电流计算 2.7.

7、1 低压系统短路电流计算特点 （1）低压系统一般只有一个电压等级，采用有名值法计算更为直接方便。 （2）低压系统线缆阻抗中电阻所占比重较大，因此应采用短路阻抗进行计算，不能忽略电阻。 （3）因短路阻抗数值较小，应计入包括母线在内的各种元件的阻抗值，但导线连接点接触电阻、开关触头接触电阻、短路点电弧阻抗等可忽略不计。 （4）电阻计算要考虑温度的影响。计算系统首端（电源端）三相短路电流，以保守的态度取20时的电阻值进行计算；计算末端单相短路电流，以保守的态度估算，一般以20时电阻值的1.5倍进行短路电流计算。 （5）变压器一次侧系统阻抗可只以电抗计入，或按电阻等于电抗的10%估算，这时电抗等于系统

8、阻抗的99.5%。 （6）计算380/220V系统的短路电流时，三相短路时计算电压取平均电压，即400/230V，单相短路时取标称电压，即380/220V。 2.7.2 三相与两相短路电流计算 三相短路电流 两相短路电流式中 Ik三相稳态短路电流有效值（kA）； Uav电源平均线电压（V）； zk短路回路阻抗（m）； rk短路回路电阻（m）； xk短路回路电抗（m）。 2.7.3 单相短路电流计算 单相短路电流在低压系统设计中具有十分重要的作用，它不仅涉及到系统本身的问题，还涉及到电击防护安全性、电气火灾预防等公共安全性问题，必须给予高度重视。 单相短路是一种不对称短路，因此应采用对称分量法进

9、行计算。但工程上还根据对称分量法发展出一些更简便的方法，如相中（或相保）阻抗法等。 以下以TN系统相线与保护线之间的短路为例，介绍单相短路电流计算方法。相线与中性线间短路电流计算方法类同。 1、原理性的序阻抗计算法 根据对称分量法推导，按正序等效定则得出单相短路电流的序阻抗计算法公式如下：式中，短路回路的正、负、零序阻抗包括四个部分，即变压器一次侧系统阻抗、变压器阻抗、母线阻抗和线路阻抗。 正、负序阻抗总是相等的。一次侧系统零序阻抗与变压器连接组有关；变压器零序阻抗可查表求得；母线、线路的零序阻抗，除相线外，还包括保护线（或中性线）的零序阻抗。 2、工程实用的相保（中）阻抗法 以相线与保护线短

10、路为例式中 ZP短路回路总相保阻抗（m）； ZPS一次侧系统相保阻抗（m）； ZPT变压器相保阻抗（m）； ZPB母线相保阻抗（m）； ZPWL线路相保阻抗（m）。 相保阻抗是一个计算阻抗，是以对称分量法为基础推导出来的。 1）相保阻抗由来。从公式入手，正、负序电流因三相平衡，只在相导体上流通，因此正、负序阻抗只包含相导体阻抗；零序电流除在相导体上流通外，还以三倍零序电流在保护线上通过，因此零序阻抗为相导体零序阻抗加上3倍PE线零序阻抗。即：令，称为相计算阻抗（只与相导体有关）；，称为保护线计算阻抗（只与保护导体有关）。则又令，称为相保阻抗。则 2）短路回路各部分相保阻抗的求取。 （1）高压侧

11、系统（S）相保阻抗。 对于最常用的Dyn11和Yyn0配电变压器，高压侧线电流中不可能有零序电流，故不计入高压侧零序阻抗；又因为高压侧本无PE线，相保阻抗就等于相计算阻抗，即： （2）变压器（T）相保阻抗。 忽略变压器中性点接地母排上中性点与PE线连接点间的那一段线路阻抗，变压器相保阻抗也只有相阻抗，因此：式中 、 变压器短路阻抗（m）； 、 变压器零序短路阻抗（m），与变压器连接组有关，查变压器产品样本或设计手册可得， （3）母线（B）相保阻抗。 包括相计算阻抗和保护线计算阻抗。 很多设计手册直接给出了各种规格母线单位长度的RP和XP，这时直接引用即可，只是要特别注意给出RP的温度，若为20

12、，应乘以1.5进行修正。电抗不进行温度修正。 （4）线路（WL）相保阻抗。 与母线相同，依据是单位长度的序阻抗值，电阻同样要进行温度校正。 同样，很多设计手册直接给出了各种规格线路单位长度的RP和XP，可直接引用，但应注意电阻的温度校正。 2.7.4 各类接地系统碰壳接地故障电流计算 1、TT系统式中 IdTT系统碰壳接地故障电流（A）； U电源相电压（V）； RN电源接地电阻（）； RE设备接地电阻（）； 2、TN系统 3、IT系统 一般按经验公式估算，经验公式不止一个，与线路长度、类型、敷设方式和电压等级等有关，也可以查表。典型数值为每km长度线路200mA，部分可高达三四百mA，或低至几

13、十mA。第8节 间接电击防护工程设计计算 2.8.1 接地故障回顾 1、定义 相线与大地或与大地有联系的导体之间的非正常电气连接，称为接地故障。 如：相线与PE线、PEN线、建筑物金属构件等的电气连接。 2、接地故障与电击事故的关系 对电击防护I类设备，在TT、TN、IT系统中，设备碰壳（漏电）故障均为接地故障。（解释为什么） 站立在地面的人发生直接电击，也是接地故障。 3、接地故障与短路故障的区别与联系 1）短路可能因接地而产生，但也有不接地的短路。 2）接地可能形成短路，也可能不形成短路。 3）不同低压系统接地与短路的关系。 TN系统设备碰壳为接地故障，也是单相短路故障。 TT系统设备碰壳

14、为接地故障，但不是短路。 IT系统接设备碰壳为接地故障，故障电流为很小的接地电容电流，不是短路。 2.8.2 TN系统的电击防护计算 TN系统靠切断电源保证安全。 1、动作时间要求。 220V系统： 手握式设备：不大于0.4s； 移动式设备：不大于0.4s； 固定式设备：不大于5s。 解释确定以上时间所考虑的因素。 2、安全条件 切断电源作电击防护的安全条件为： Id Ia Id接地故障电流； Ia保证保护电器在规定时间内自动切断接地故障所需最小故障电流。 Id即相保单相短路电流，一般按相保阻抗法进行计算。 Ia与保护电器的类型和特性有关，分以下几种情况。 1）熔断器保护（兼）。要求通过电流I

15、达到熔体额定电流IrFU的一定倍数，才能在规定时间内动作。 切断时间不大于5s的倍数n5要求切断时间不大于0.4s的倍数n0.4要求 Ia=nxIrFU。Id Ia意味着Id nxIrFU ，于是： Id / IrFU nx 2）低压断路器保护（兼）。 低压断路器瞬时和短延时脱扣器原本用作短路保护，但都可能兼做TN系统接地故障保护，前提是满足以下条件。 瞬时脱扣器：Ia=1.3Iop3，只要故障电流大于瞬时脱扣器动作值1.3倍即可。即： Id 1.3 Iop3 短延时脱扣器：Ia=1.3Iop2，要求延时时间小于电击防护规定时间，且Id大于短延时脱扣器动作值。 以上1.3是保护灵敏度系数要求。

16、 熔断器、低压断路器原本是作为过电流保护设置的，缘于TN系统碰壳接地故障即为单相短路故障这一特殊原因，以上电器可兼作电击防护用，前提是必须满足前述条件。 3）剩余电流保护电器。 TN系统碰壳接地故障电流全部为剩余电流，因此安全条件为： Id InIn剩余电流保护电器额定漏电动作电流。 TN系统只能设置漏电断路器，不能设置漏电开关。（why？） 3、PE线截面选择。 原理：满足短路热稳定要求，满足故障电流量值要求。 工程方法：以相线截面为参照选择。 相线截面16mm2及以下，与相线等截面。 相线截面1635mm2之间，取16mm2。 相线截面35mm2以上，取相线截面一半。 4、工程应用思路与方法的延伸 若只考虑用过电流保护电器兼作电击防护，则防护有效性取决于故障电流大小，故障电流必须大到某个量值，才能在满足电击防护要求的规定时间内切断故障。 将故障电流的这“某个量值”作为一个确定条件，反过来考虑，故障电流最小值与线路长度、截面和类型等有关，在截面、类型、敷设方式等确定的条件下，为保证末端最小单相短路电流不小于这“某个量值”，则线路最大长度必须予以限定。 手册上最大线路长度就是如此衍生出