剩余電流保護(hù)裝置分析的論文
摘要：GB13955-2005《剩余電流動作保護(hù)裝置的安裝和運(yùn)行》中，對保裝裝置在直接接觸電擊和間接接觸電擊保護(hù)的作用已有明確要求。
關(guān)鍵詞：剩余電流保護(hù)裝置電擊保護(hù)應(yīng)用
GB13955-2005《剩余電流動作保護(hù)裝置的安裝和運(yùn)行》中，對保裝裝置在直接接觸電擊和間接接觸電擊保護(hù)的作用已有明確要求。
在電氣事故中，最為常見的是電擊事故。電擊事故的發(fā)生，一般是由于人體直接觸及帶電體，接觸到因絕緣損壞而漏電的電氣設(shè)備、或者是站在發(fā)生接地故障點(diǎn)的周圍而使人體受跨步電壓引起的電擊；有時人體雖未直接接觸高壓帶電體，但由于超過了安全距離，高壓帶電體對人體放電，造成單相接地所引起的電擊。
這里所講的電擊事故主要是發(fā)生于交流50Hz的低壓電網(wǎng)中，一般可分為直接接觸電擊和間接接觸電擊兩類。
1直接接觸電擊
直接接觸是指人體或牲畜與帶電部分的接觸。由直接接觸所引起的電擊現(xiàn)象，稱為直接接觸電擊。
直接接觸電擊往往根據(jù)電擊時碰到帶電導(dǎo)體的相線，又分為單相電擊和兩相電擊等。
單相電擊指人體的某一部位與大地接觸，而另一部位碰到一相帶電導(dǎo)體時而發(fā)生電擊事故。這時，通過人體的電流回路是從帶電的單相導(dǎo)體經(jīng)人體入地，使人體承受220V相電壓而引起的電擊事故，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡。
當(dāng)發(fā)生單相電擊時，人體所遭受的傷害程度與電網(wǎng)的運(yùn)行方式有關(guān)。在低壓電網(wǎng)中，變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)有接地和不接地兩種系統(tǒng)。
變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)是目前廣泛采用的220/380V低壓網(wǎng)絡(luò)。如TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)，當(dāng)處于地電位的人體碰觸系統(tǒng)中任一相帶電體時，人體所承受的電壓是相線對地的電壓(即相電壓)。此時通過人體的電流，決定于人體與帶電體的接觸電阻、人體阻抗、人體和鞋子與地面接觸處的電阻、以及中性點(diǎn)接地電阻的大小等。
2間接接觸電擊
間接接觸電擊是指人體或牲畜與故障情況下變?yōu)閹щ姷耐饴犊山咏鼘?dǎo)體的接觸。由間接接觸所引起的電擊現(xiàn)象，稱為間接接觸電擊。
間接接觸電擊方式，一般分以下幾種：
2.1跨步電壓電擊
由于外力(如雷電、大風(fēng)等)的破壞等原因，電氣設(shè)備、避雷針的接地點(diǎn)，或者斷落導(dǎo)線著地點(diǎn)附近，將有大量的擴(kuò)散電流向大地流入，而使周圍地面上分布著不同電位，具有雙曲線的特點(diǎn)，如圖1所示。
跨步電壓電擊是指人的雙腳同時踩在不同電位的地面時，因雙腳間具有電位差而引起的電擊事故。最大的跨步電壓出現(xiàn)在離帶電體接地處地面水平距離0.8m處與帶電體接地處之間。
當(dāng)人體遇到跨步電壓時，電流也會流過人體。雖然電流沒有通過人體的重要器官，僅沿著下半身流過，但當(dāng)跨步電壓較高時，就會發(fā)生雙腳抽筋，跌倒在地上，由于頭腳之間的距離大，故作用于身體上的電壓增高，電流相應(yīng)增大，并且有可能使電流通過人體的重要器官，而引起人身電擊死亡事故。
2.2接觸電壓電擊
接觸電壓是指在同時可觸及的兩點(diǎn)之間所呈現(xiàn)的電位差。如因電氣設(shè)備絕緣損壞或發(fā)生接地短路故障，而使人體同時接觸具有不同電位的兩處，這時加在人體兩處之間的電壓，即為接觸電壓。由于接觸電壓引起人體電擊，稱為接觸電壓電擊。
接觸電壓的大小是隨著人體所站立的位置不同而不同，一般僅是帶電設(shè)備對地電壓的一部分。譬如圖1中所示的接觸電壓Ue，在距接地體周圍20m之內(nèi)是小于帶電設(shè)備的對地電壓Ue，20m之外是等于帶電設(shè)備的對地電壓。人若站在20m外觸及電動機(jī)的外殼，則所承受的接觸電壓為：220-0＝220V，即等于帶電設(shè)備的對地電壓。
3直接接觸電擊保護(hù)
直接接觸電擊保護(hù)是防止人體直接觸及電氣設(shè)備的帶電導(dǎo)體而造成的電擊傷亡事故，剩余電流保護(hù)裝置在直接接觸電擊保護(hù)中，當(dāng)基本保護(hù)措施失效時，可作為直接接觸電擊保護(hù)的補(bǔ)充保護(hù)和后備保護(hù)。對于接觸電動工具及移動式用電設(shè)備的人員，如接觸電鉆、電錘、脫粒機(jī)、潛水泵，鼓風(fēng)機(jī)，電噴砂機(jī)、吸塵機(jī)，以及臨時架設(shè)的`供電線路等，因?yàn)樵谑褂脮r往往容易發(fā)生帶電導(dǎo)體和人體直接接觸的電擊事故。當(dāng)額定工作電壓為安全電壓以上時，如果發(fā)生了直接接觸的電擊事故，導(dǎo)致傷亡的危險(xiǎn)性較高，所以應(yīng)在供電回路中安裝動作電流為30mA，一般型（無延時）動作的剩余電流動作斷路器。
對于手持式電動工具，如電鉆、電砂輪、電鋸等，如果沒有雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣，當(dāng)額定工作電壓為安全電壓以上時，使用時容易發(fā)生帶電導(dǎo)體和人體直接接觸電擊事故。所以，這類電動工具也應(yīng)在供電回路中安裝動作電流為30mA，一般型（無延時）動作的剩余電流動作斷路器，或使用動作電流為30mA，一般型（無延時）動作的剩余電流動作保護(hù)插座。
這里應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出，當(dāng)人體和帶電導(dǎo)體直接接觸時，在剩余電流動作保護(hù)裝置動作切斷電源之前，通過人體的電流和剩余電流動作保護(hù)裝置的動作電流選擇無關(guān)，它完全由人體觸及的電壓和人體電阻所決定。
剩余電流動作保護(hù)裝置不能限制通過人體的故障電流，用于直接接觸電擊保護(hù)的剩余電流保護(hù)裝置，必須具有一般型（無延時）動作特性，這是對直接接觸電擊提供安全保護(hù)的必要條件。
4間接接觸電擊保護(hù)
剩余電流保護(hù)裝置的主要功能是作為間接接觸電擊保護(hù)。作間接接觸電擊保護(hù)的目的，是為了防止用電設(shè)備在發(fā)生絕緣損壞時，在金屬外殼等外露部件上呈現(xiàn)危險(xiǎn)接觸電壓。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生故障時，正好人體碰觸故障設(shè)備的外殼，被電擊者與故障回路并聯(lián)，大部分的故障電流流經(jīng)保護(hù)導(dǎo)體，使剩余電流保護(hù)裝置立即切斷電源。對人體不會造成傷害。
在TN系統(tǒng)間接接觸電擊保護(hù)，必須滿足：
Zs×Ia≤UO
式中Zs--阻抗，包括電源到故障點(diǎn)間的帶電導(dǎo)體，以及故障點(diǎn)到電源之間的保護(hù)導(dǎo)體阻抗之和（W）；
UO--對地標(biāo)稱交流電壓有效值（V）；
Ia--保證保護(hù)裝置在規(guī)定的相應(yīng)時間內(nèi)自動斷開的電流（對剩余電流保護(hù)裝置即為IΔn）(A)。
在TT系統(tǒng)中間接接觸保護(hù)必須滿足：
RA×Ia≤50V
式中RA--接地裝置電阻和外露可接近導(dǎo)體的接地電阻之和（W）；
Ia--保證保護(hù)裝置在規(guī)定的相應(yīng)時間內(nèi)自動斷開電流（對剩余電流保護(hù)裝置即為IΔn)（A）；
50V--在一般情況下，允許的接觸電壓極限值。
一般對于額定電壓為220V或380V的固定式電氣設(shè)備，如水泵、輾米機(jī)、磨粉機(jī)、排風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，以及其他容易和人接觸的電氣設(shè)備，當(dāng)這些用電設(shè)備的金屬外殼接地電阻在500W以下時，單機(jī)配用的剩余電流保護(hù)裝置可選用30~50mA一般型（無延時）動作的保護(hù)裝置；對額定電流在100A以上的大型電氣設(shè)備，或者帶有多臺電氣設(shè)備的供電回路，可以選用50~100mA動作的剩余電流動作保護(hù)裝置；當(dāng)用電設(shè)備的接地電阻在100W以下時，也可選用動作電流為200~500mA的剩余電流動作斷路器，用于間接接觸保護(hù)的剩余電流動作保護(hù)器，可以用一般型（無延時）動作型產(chǎn)品。有些重要的電氣設(shè)備，為了減少偶然的停電事故，也可以選用延時0.2s的延時型保護(hù)裝置。
對額定電壓為220V家用電氣設(shè)備，如洗衣機(jī)、電冰箱、電熨斗、電視機(jī)、電風(fēng)扇等，經(jīng)常要和沒有經(jīng)過安全用電專業(yè)訓(xùn)練的居民接觸，而這些用電設(shè)備往往帶有頻繁操作的插頭，容易發(fā)生直接接觸電擊的危險(xiǎn)；另一方面按照家用電器安全標(biāo)準(zhǔn)，這些家用電氣設(shè)備外殼都應(yīng)有接地保護(hù)，因此必須帶有接地專用線的三眼插座，有些未經(jīng)改造的老式住宅沒有考慮接地保護(hù)設(shè)施，一般都不帶三眼插座，所以用戶往往購買了家用電器后，仍舊將帶有接地保護(hù)的三眼插頭改為二眼插頭使用，因此有些家用電器在沒有安全保護(hù)措施的情況下使用。這樣，當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生漏電碰殼等故障時，設(shè)備外殼可呈現(xiàn)和工作電壓相同的危險(xiǎn)電壓，當(dāng)人體觸及時，危險(xiǎn)程度和直接接觸電擊相同。而且在實(shí)際應(yīng)用中，有時還把與外殼相連的接地保護(hù)線和電源線接錯，而發(fā)生電擊事故，再加上一些家用電器絕緣差，電擊危險(xiǎn)性更大。
當(dāng)家用電器較多，應(yīng)在住戶進(jìn)戶線的電能表后面安裝動作電流為30mA一般型（無延時）的小容量剩余電流動作斷路器，或剩余電流動作保護(hù)插座。
在醫(yī)院中使用的醫(yī)療電氣設(shè)備，因?yàn)榻?jīng)常和病人接觸，也容易發(fā)生直接觸及帶電導(dǎo)體的事故，而病人發(fā)生電擊時，心室顫動閾值比正常人低，容易發(fā)生死亡事故，所以應(yīng)在供電回路中選用動作電流為6mA一般型的剩余電流動作保護(hù)器。
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