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下面介绍知识点7.5 安全用电常识

这所谓的电击就是触电

电击的形式分两种

一种叫直接电击

它是因为触及到了正常工作的带电导体

而产生的电击

比如说碰到裸露的导线

或者说碰到插座内部的金属部分

这时候人就直接碰到了危险电压

这种触电方式是非常危险的

但是这种触电方式的几率是比较小的

所以它并不是防护的重点

第二种电击的形式叫间接电击

它是正常工作时不带电的设备部位

因故障而使得正常工作时不带电的部位

也带上了危险电压

带有危险电压的设备部位被人触及

也会产生电击

这种电击叫做间接电击

比如说这是个设备

这个设备的外壳本来是不带电的

但是因为绝缘损坏的问题

火线碰到了外壳

这样外壳就带电了

人碰到设备的外壳人就会触电

就会发生电击

这种电击的形式叫做间接触电

间接触电的几率是比较大的

而且它的危害也是各不相同

所以说间接电击是我们防护的重点

人体接触到电压是有阻抗的

人体的阻抗和个体 性别 电压都有关系

一般情况女性的电阻比男性要小

女性对电流的敏感程度比男性要强

当接触220V电压的时候

一般情况下人体的电阻是1000Ω到2125Ω之间

所以说我们取典型的值是1000Ω

当人体刚接触电压的瞬间

因为人体有电容

这时候电流的变化时比较大的

所以容抗比较小 一般取人体的电阻是500Ω

当电流通过人体的时候会产生相应的效应

这个效应也是比较复杂的

和个体和性别都有关系

大家看这个图

这个图就描述了电流通过人体的时候

所产生的各种效应

它的横轴是电流的大小

纵轴是电流流过人体的时间

大家看图上有这么几个区域

AC-1 AC-2 AC-3和AC-4

AC-4又分成了几个区域

当电流比较小的时候

大家看这是500μA以下

这个时候人是没有反应的

这个区域叫AC-1

当这个电流继续增加

达到AC-2这个区域

这个区域人是有感觉但是没有有害的生理反应

如果电流继续增加

或者时间继续增加

就会达到AC-3这个区域

在AC-3这个区域肌肉开始收缩

但是它不会产生不可恢复的不良反应

它所有的反应都是可恢复的

如果电流增加或者通电时间继续增加

就会达到AC-4.1这个区域

这个区域人就会发生心室颤动

有心室颤动的人可以达到5%

如果再增加电流或者增加时间

就会达到AC-4.2这个区域

在这个区域发生心室颤动的人可以达到50%

当然如果再增加电流再增加时间

就达到了AC-4.3这个区域

在这个区域发生心室颤动的人就超过50%

所以这些区域都是致命的

因为已经有了心室颤动

根据刚才这个图

我们可以定义安全电流和安全电压

在正常环境下 人体接触到50V以下的电压

当然这个电压就对应着30mA以下的电流

多长时间都不会发生致命的伤害

所以我们规定30mA是安全电流 50V是安全电压

当然这个环境是正常环境下

如果是在潮湿环境下 安全电压规定为25V

下面我们谈一下电击的防护

一个设备要用电有这么几个环节

一个是低压输配电系统

一个是要有工作的场所 然后才有设备

所以要进行电击的防护

可以从这么三个环节入手

第一个是从低压配电系统入手

我们防护的措施主要是接地

接地系统分三种

分别叫IT系统 TT系统和TN系统

TN系统又分三种

分别是TN-S TN-C-S TN-C这么三种接地系统

我们也可以从用电设备入手

去采取电击防护措施

我们主要的手段是

对用电设备进行分类

还可以进行外壳的防护

还可以进行绝缘

另外国家对用电设备有强制性的安全认证

那么对供电场所来讲

我们也有手段去进行电击的防护

主要是进行用电场所的绝缘

和用电场所的总等电位联结

这个总等电位联结就是

把用电场所里面所有的金属部分

都联结到一个等电位点上去

这样在我们整个的用电场所就会形成一个等电位点

这样可以有效的防止电击的危险

首先给大家介绍电气设备的电击防护措施

也就是给大家介绍一下

用电设备的电击防护分类

当然这种分类是根据技术的水平

经济的状况和应用场所等进行分类的

我们国家对电气设备的分类主要有这么几种

第一种叫0类设备

这种设备它是有基本绝缘

但是没有防护连接手段

这个所谓的防护连接手段就是接不接地

这种0类设备不接保护地线

它主要用于不导电的环境

但是这种设备如果基本的绝缘一旦失效

就可能造成电击的危险

比如说这种老式的台灯 这种老式的电扇

它们的外壳都是金属外壳

它的电源线都是两根 没有保护地线

所以这些都属于0类设备

0类设备是有危险的

所以发达国家已经基本淘汰

有的国家已经明令禁止

禁止使用这种设备

在我们国家现在也是非常少见的

第二种设备叫Ⅰ类设备

这种设备采取了基本的绝缘措施

还有防护连接手段

它的导电外壳与保护地线 保护地线叫PE线

与PE线相连

当基本绝缘损坏后

保护地线能起到一定的保护作用

我们使用的电气设备大多都属于Ⅰ类

比如说洗衣机 电冰箱还有电饭锅等等

这种设备的特点就是电源线是三根

这根线是保护地线

它要插到三眼插座上去

底下左边是零线右边是火线

这叫左零右火 上面是保护地线

另外一种设备叫做0Ⅰ类设备

这种设备是有基本的绝缘

但是没有防护连接手段

也就是说它的电源线上是没有保护地线的

但是在这种设备的金属外壳上

有一个接地端 这个接地端可以接地

但是没有提供接地的电源线

如果说这种设备一旦你把它的接地端

连接到保护地线上去

这种设备就成了Ⅰ类设备

如果你不连接就成了0类设备

这种设备一般都用在专业的场所

另外一类设备叫做Ⅱ类设备

这种设备是采用了双重绝缘或加强绝缘

没有保护地线

带塑料外壳的家用电器大多都属于Ⅱ类设备

比如电视机 录音机都属于这种设备

这种设备的特点就是说它的电源线是两根

两根线 没有保护地线

在实际使用的时候因为

它有双重绝缘或者加强绝缘

所以你可以不考虑这种设备漏电的可能性

另外一种设备叫Ⅲ类设备

这种设备是采用了安全电压供电

采用的电源电压是小于50V的

但是这种设备要求在任何情况下

设备内部不能够自己产生高于安全电压的电压

这是Ⅲ类设备

从设备上来讲国家有一个硬性的规定

什么样的设备必须是几类设备

从这方面入手可以去进行安全防护

从低压供电系统进行安全防护的措施

主要是接地

接地的方式有三种

一种叫IT系统 一种叫TT系统

还有一种叫TN系统

TN系统又分了三种

在这个接地系统它的分类里面

是用两个字母进行分类的

第一个字母代表电源的中心点与地的关系

如果是不相连绝缘的话用I

如果是接触的话用T

第二个字母它表示设备与地的关系

T就是接地

如果用N就代表金属外壳直接与PE线相连

首先给大家介绍一下IT系统

IT系统电源的中点和地是不相连的

当然有些情况是通过高阻抗相连的

我们在这介绍不相连的系统

这种系统一般是不设中线的

设备的外壳要和地相连

如果说单相设备使用的电压是220V

因为我这线电压是380V

所以中间可以用一个变压器把380V变成220V的电压

然后再提供给单相设备使用

IT系统主要用于要求供电连续性好

也就是不能断电的场所

比如说医院里的手术室 ICU病房

还有煤矿里的坑道

对电机的防护要求高 还不能断电

这种场所要用到IT系统

下面我们就分析一下IT系统的防护特性

这是一个三相设备

假如它发生故障 发生了火线碰壳故障

有一根火线它和外壳碰到一起了

这种情况我们看似乎没有一个电流的回路

因为地和电源只通过一根线相连

好像形不成一个电流的回路

但实际上输配电的线路是和地有分布电容的

也就是说线路和地之间有一个非常大的容抗

比较大的容抗 因为分布电容是比较小的

于是就可以形成一个电流的回路

通过一个分布电容可以形成一个电流的回路

这种情况假如人碰到了带电的设备外壳

实际上流过人体的电流还是比较小的

电击的危险还是比较小的

为什么呢 因为设备的接地电阻比较小

人是和它并联的 它分流

于是流过人体的电流就比较小

因为整个回路里的电流 这是比较大的容抗

这还有个接地电阻 所以整个的电流也是比较小的

所以保险也不会熔断

所以即使发生火线碰壳的故障

它也不会断电

但是这种设备如果发生了二次碰壳故障

也就是说有两个设备同时发生了火线碰壳故障

那么就是比较危险的了

大家看如果两个设备都发生了火线碰壳的故障

它的电流回路是这么一个回路

把线电压加到了两个接地电阻上

这个电流也不足以让这两个熔断器熔断

但是由于两个接地电阻分压

在两个设备的外壳上都产生了190V

也就是380除2这么一个电压

所以这样是比较危险的

这个时候如果人碰到这个设备 人就会触电

所以为了防止这种情况发生

像这种系统应该为每台设备都增加一个漏电保护器

漏电保护器叫RCD

它的原理我们在后面会讲

这样的话发生故障的设备就会断电

像这种情况 每个设备都加一个RCD

哪个发生故障 哪个设备就断电

大家看不要把漏电保护器装到总线路上

因为我们说这种IT系统

我们是用在要求不断电的场合

如果把漏电保护器装到总线路上

只要有一个设备发生了漏电故障总线路就会断电

这样的话就不满足我们的要求了

下面给大家介绍TT系统

TT系统是设备的中点接地

比刚才的IT系统增加了零线

所以它是一个三相四线制供电

设备如果是有中线需求的话

它要连到中线上去

设备的外壳是接到地上的

这是单相设备 它的外壳也是接到地上的

下面我们就分析一下TT系统的防护特性

这是一个单相设备

假如说单相设备它的火线发生了碰壳的故障

就是这连起来了

大家看这个电流是怎么流的呢

是电源经过外壳经过熔断器经过一个接地电阻

再经过一个接地电阻又回到了电源

这个时候整个回路里面是有两个接地电阻

它所产生的电流

一般情况下不足以让这个熔断器熔断

所以说不会断电

于是在这个设备的外壳上就产生一个危险电压

如果想降低这个电压 就要降低这个电阻

就是这个设备的接地电阻

而降低这个电阻也是非常困难的

所以这种情况是比较危险的

但是这个TT系统有它的优点

因为每个设备都接了地

所以当某一个设备发生了故障的时候

它不会通过某一根线让其他的设备也带电

下面介绍一下TN系统

TN系统分三种

第一种叫TN-C系统

这个TN-C系统式这样的

电源的中性点接地 中线拉出来

这也是三相四线制供电

但实际上这根线是一个中线和保护地线公用的线

所以C就表示中线和保护地线结合 成了一根线

如果这个设备需要中线

当然它要连到这根线上去

另外它的外壳也是和中线相连的

这种方式是我们国家建国初期

从苏联学来的一种接地方式

这种接地方式其实是非常危险的

大家知道这个中线上是可能有电流的

中线上有电流也就说明中线上有电压

这个中线电压就会通过外壳接中线的这根线

传导到外壳上去

于是实际上这都有电压

也就是说当设备正常运行的时候

实际上设备的外壳就有可能是带电的

如果说三相负载不对称

中线就会有电位的偏移

那就更是让设备的外壳带电了

TN-C系统实际上是一种很不安全的接地系统

因此逐渐被TN-S或者TN-C-S系统替代

我们介绍第二种叫TN-S系统

TN-S系统式这样电源的中点是接地的

然后出来了一根零线 又出来了一根保护地线PE线

这两根线在接地点是相连的

以后永远是不能相连

设备的外壳是接到了保护地线上去

从插座上来看 如果是三相插座的话

上面这个孔实际上是接到了保护地线

左零 这个零就接到了零线上去

右火 是接一根火线

所以这个插座上的电压实际上是相电压

这种接地方式它避免了TNC系统的缺点

因为保护地线上实际上是没有任何电压的

正常工作的时候设备的外壳是不带电的

这是三相五线制供电的方式

下面我们分析一下TN-S系统的防护特性

这是个单相设备 假如火线发生碰壳故障

这相电源产生电流通过熔断器通过外壳

又回到了这个电源上去

整个回路里面电阻是很小的

因为它没有接地电阻

所以它就会让熔断器熔断

于是就把火线碰壳的故障转换成了一个短路故障

使熔断器熔断 切断电源

所以TN-S系统还是一种最安全的供电防护系统

它的安全特性比IT系统要稍差

这是TN-C-S系统

在这个系统里面它的供电部分

本来就是TN-C系统

它是三相四线制供电

所以在供电部分保护地线和零线是在一起的

用的是一根线

但是这种系统是不安全的

所以当供电到达了工作场所的时候

就把PEN线接地 这叫重复接地

然后再分出来两根线

一根是零线 另外一根是保护地线

零线就是工作零线

如果设备需要零线的话要和零线相连

保护地线在和零线分开以后

就永远不要和零线在进行任何连接

这种系统实际上它的安全性就是TN-S系统的安全性

但是它在输配电这一部分省去了一根保护地线

它是三相四线制供电

而到了工作场所又变成了三相五线制

所以这种系统也是比较安全的

这种系统现在在我们国家是应用的非常多

下面我们总结一下

从安全性上来讲

IT系统它的安全性最好

即使有故障它也不会断电

它比较适合于不能断电的场合

比如说医院里的手术室 ICU病房

还有煤矿里的煤矿坑道等等

这些都需要用这个IT系统

TN-C系统式一种最不安全的接地系统

所以现在基本上是被淘汰的接地系统

TN-S和TN-C-S系统是广泛使用的

比较安全的接地系统

任何一种接地系统都不是绝对安全的

不能够认为只要接地就绝对安全

为了进一步保障安全

应该加装漏电保护器RCD

但是RCD与接地保护是不能够互相替代的

也就是说即使有了RCD

也不能够不进行接地保护

下面我们就介绍一下漏电保护器的工作原理

漏电保护器它的内部有一个磁环

供电的火线和零线穿过这个磁环

正常情况下火线和零线在任何一个时刻

进的电流等于走的电流

比如火线上来多少电流零线上就回去多少电流

这个时候在磁环里面就没有感生磁场

在磁环上有绕了另外一个线圈

这个线圈通过脱扣电路去控制前面的开关

设备是接地的

如果发生了漏电故障

也就是设备上有漏电

那么这两个电流就不相等

这两个电流不相等 穿过磁环就有了电流

这个电流就会在磁环上产生磁场

这个磁场就会在这个线圈你产生感生电动势

于是这就会产生感生电流

这个电流去控制脱扣电路

脱扣电路就控制着开关打开

这样就可以切断电源

这个就是漏电保护器的工作原理

这个知识点就给大家介绍到这里