剩余电流保护装置在电击保护中的应用

GB13955-2005《剩余电流动作保护装置的安装和运行》中，对保装装置在直接接触电击和间接接触电击保护的作用已有明确要求。

　　在电气事故中，最为常见的是电击事故。电击事故的发生，一般是由于人体直接触及带电体，接触到因绝缘损坏而漏电的电气设备、或者是站在发生接地故障点的周围而使人体受跨步电压引起的电击；有时人体虽未直接接触高压带电体，但由于超过了安全距离，高压带电体对人体放电，造成单相接地所引起的电击。

　　这里所讲的电击事故主要是发生于交流50 Hz的低压电网中， 一般可分为直接接触电击和间接接触电击两类。

　　1 直接接触电击

　　直接接触是指人体或牲畜与带电部分的接触。由直接接触所引起的电击现象，称为直接接触电击。

　　直接接触电击往往根据电击时碰到带电导体的相线，又分为单相电击和两相电击等。

　　单相电击指人体的某一部位与大地接触，而另一部位碰到一相带电导体时而发生电击事故。这时，通过人体的电流回路是从带电的单相导体经人体入地，使人体承受220 V相电压而引起的电击事故，严重时会导致死亡。

　　当发生单相电击时，人体所遭受的伤害程度与电网的运行方式有关。在低压电网中，变压器低压侧中性点有接地和不接地两种系统。

　　变压器低压侧中性点接地系统是目前广泛采用的220/380V低压网络。如TN系统和TT系统，当处于地电位的人体碰触系统中任一相带电体时，人体所承受的电压是相线对地的电压(即相电压)。此时通过人体的电流，决定于人体与带电体的接触电阻、人体阻抗、人体和鞋子与地面接触处的电阻、以及中性点接地电阻的大小等。

　　2 间接接触电击

　　间接接触电击是指人体或牲畜与故障情况下变为带电的外露可接近导体的接触。由间接接触所引起的电击现象，称为间接接触电击。

　　间接接触电击方式，一般分以下几种：

　　2.1 跨步电压电击

　　由于外力(如雷电、大风等)的破坏等原因，电气设备、避雷针的接地点，或者断落导线着地点附近，将有大量的扩散电流向大地流入，而使周围地面上分布着不同电位，具有双曲线的特点，如图1所示。



　　跨步电压电击是指人的双脚同时踩在不同电位的地面时，因双脚间具有电位差而引起的电击事故。最大的跨步电压出现在离带电体接地处地面水平距离0.8m处与带电体接地处之间。

　　当人体遇到跨步电压时，电流也会流过人体。虽然电流没有通过人体的重要器官，仅沿着下半身流过，但当跨步电压较高时，就会发生双脚抽筋，跌倒在地上，由于头脚之间的距离大，故作用于身体上的电压增高，电流相应增大，并且有可能使电流通过人体的重要器官，而引起人身电击死亡事故。

　　2.2 接触电压电击

　　接触电压是指在同时可触及的两点之间所呈现的电位差。如因电气设备绝缘损坏或发生接地短路故障，而使人体同时接触具有不同电位的两处，这时加在人体两处之间的电压，即为接触电压。由于接触电压引起人体电击，称为接触电压电击。

　　接触电压的大小是随着人体所站立的位置不同而不同，一般仅是带电设备对地电压的一部分。譬如图1中所示的接触电压Ue，在距接地体周围 20 m之内是小于带电设备的对地电压Ue，20m之外是等于带电设备的对地电压。人若站在 20m外触及电动机的外壳，则所承受的接触电压为：220-0＝220V，即等于带电设备的对地电压。

　　3 直接接触电击保护

　　直接接触电击保护是防止人体直接触及电气设备的带电导体而造成的电击伤亡事故，剩余电流保护装置在直接接触电击保护中，当基本保护措施失效时，可作为直接接触电击保护的补充保护和后备保护。对于接触电动工具及移动式用电设备的人员，如接触电钻、电锤、脱粒机、潜水泵，鼓风机，电喷砂机、吸尘机，以及临时架设的供电线路等，因为在使用时往往容易发生带电导体和人体直接接触的电击事故。当额定工作电压为安全电压以上时，如果发生了直接接触的电击事故，导致伤亡的危险性较高，所以应在供电回路中安装动作电流为30mA，一般型（无延时）动作的剩余电流动作断路器。

　　对于手持式电动工具，如电钻、电砂轮、电锯等，如果没有双重绝缘或加强绝缘，当额定工作电压为安全电压以上时，使用时容易发生带电导体和人体直接接触电击事故。所以，这类电动工具也应在供电回路中安装动作电流为30mA，一般型（无延时）动作的剩余电流动作断路器，或使用动作电流为30mA，一般型（无延时）动作的剩余电流动作保护插座。

　　这里应当强调指出，当人体和带电导体直接接触时，在剩余电流动作保护装置动作切断电源之前，通过人体的电流和剩余电流动作保护装置的动作电流选择无关，它完全由人体触及的电压和人体电阻所决定。

　　剩余电流动作保护装置不能限制通过人体的故障电流，用于直接接触电击保护的剩余电流保护装置，必须具有一般型（无延时）动作特性，这是对直接接触电击提供安全保护的必要条件。

　　4 间接接触电击保护

　　剩余电流保护装置的主要功能是作为间接接触电击保护。作间接接触电击保护的目的，是为了防止用电设备在发生绝缘损坏时，在金属外壳等外露部件上呈现危险接触电压。当电气设备发生故障时，正好人体碰触故障设备的外壳，被电击者与故障回路并联，大部分的故障电流流经保护导体，使剩余电流保护装置立即切断电源。对人体不会造成伤害。

　　在TN系统间接接触电击保护，必须满足：

　　Zs×Ia≤UO

　　式中 Zs--阻抗，包括电源到故障点间的带电导体，以及故障点到电源之间的保护导体阻抗之和（W）；

　　　　 UO--对地标称交流电压有效值（V）；

　　　　 Ia--保证保护装置在规定的相应时间内自动断开的电流（对剩余电流保护装置即为IΔn）(A)。

　　在TT系统中间接接触保护必须满足：

　　RA×Ia≤50 V

　　式中 RA--接地装置电阻和外露可接近导体的接地电阻之和（W）；

　　　　 Ia --保证保护装置在规定的相应时间内自动断开电流（对剩余电流保护装置即为IΔn)（A）；

　　　　 50V--在一般情况下，允许的接触电压极限值。

　　一般对于额定电压为220V或380V的固定式电气设备，如水泵、辗米机、磨粉机、排风机、压缩机，以及其他容易和人接触的电气设备，当这些用电设备的金属外壳接地电阻在500W以下时，单机配用的剩余电流保护装置可选用30~50mA一般型（无延时）动作的保护装置；对额定电流在100 A以上的大型电气设备，或者带有多台电气设备的供电回路，可以选用50~100mA动作的剩余电流动作保护装置；当用电设备的接地电阻在100W以下时，也可选用动作电流为200~500mA的剩余电流动作断路器，用于间接接触保护的剩余电流动作保护器，可以用一般型（无延时）动作型产品。有些重要的电气设备，为了减少偶然的停电事故，也可以选用延时0.2s的延时型保护装置。

　　对额定电压为220V家用电气设备，如洗衣机、电冰箱、电熨斗、电视机、电风扇等，经常要和没有经过安全用电专业训练的居民接触，而这些用电设备往往带有频繁操作的插头，容易发生直接接触电击的危险；另一方面按照家用电器安全标准，这些家用电气设备外壳都应有接地保护，因此必须带有接地专用线的三眼插座，有些未经改造的老式住宅没有考虑接地保护设施，一般都不带三眼插座，所以用户往往购买了家用电器后，仍旧将带有接地保护的三眼插头改为二眼插头使用，因此有些家用电器在没有安全保护措施的情况下使用。这样，当用电设备发生漏电碰壳等故障时，设备外壳可呈现和工作电压相同的危险电压，当人体触及时，危险程度和直接接触电击相同。而且在实际应用中，有时还把与外壳相连的接地保护线和电源线接错，而发生电击事故，再加上一些家用电器绝缘差，电击危险性更大。

　　当家用电器较多，应在住户进户线的电能表后面安装动作电流为30mA一般型（无延时）的小容量剩余电流动作断路器，或剩余电流动作保护插座。

　　在医院中使用的医疗电气设备，因为经常和病人接触，也容易发生直接触及带电导体的事故，而病人发生电击时，心室颤动阈值比正常人低，容易发生死亡事故，所以应在供电回路中选用动作电流为6mA一般型的剩余电流动作保护器。
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