触电防护技术
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绝缘、屏护和间距
一、绝缘
1.绝缘材料
(1)电工绝缘材料分类
①固体绝缘材料，包括瓷、玻璃、云母、石棉等无机绝缘材料，橡胶、塑料、纤维制 品等有机绝缘材料和玻璃漆布等复合绝缘材料。
②液体绝缘材料，包括矿物油、硅油等液体。
③气体绝缘材料，包括六氟化硫、氮等气体。
(2)性能
①电性能。作为绝缘结构，主要性能是绝缘电阻、耐压强度、泄漏电流和介质损耗。
②力学性能。绝缘材料的力学性能指强度、弹性等性能。随着使用时间延长，力学性 能将逐渐降低。
③热性能。绝缘材料的热性能包括耐热性能、耐弧性能、阻燃性能、软化温度和黏度。
氧指数在21%以下的材料为可燃性材料，21% -27%之间的为自熄性材料，27%以上的为阻燃性材料。
阻燃性材料在一定的火焰温度（750 ~800 ℃）下，经过一定的时间（1. 5 ~ 2h），最里面的绝缘层仍有足够的绝缘能力维持通电。
④吸潮性能。包括水性能和亲水性能。
⑤抗生物性能。材料抵御霉菌等生物性破坏的能力。
2.绝缘破坏
(1)绝缘击穿
气体绝缘击穿是由碰撞电离导致的电击穿。气体击穿后绝缘性能会很快恢复。气体的平均击穿场强随着电场不均匀程度的增加而下降。
液体绝缘的击穿特性与其纯净程度有关。纯净液体的击穿也是由碰撞电离最后导致的电击穿。液体绝缘击穿后，绝缘性能只在一定程度上得到恢复。
固体绝缘的击穿有电击穿、热击穿、电化学击穿、放电击穿等击穿形式。固体绝缘击穿后将失去其原有性能。
(2)绝缘老化
老化是绝缘材料在运行过程中受到热、电、光、氧、机械力、微生物等因素的长期作用，发生一系列不可逆的物理化学变化，导致电气性能和机械性能的劣化。
(3)绝缘损坏
损坏是指绝缘材料受到外界腐蚀性液体、气体、蒸气、潮气、粉尘的污染和侵蚀，以及受到外界热源、机械力、生物因素的作用，失去电气性能、力学性能的现象。
3.绝缘检测
绝缘检测包括绝缘试验和外观检查。现场绝缘试验指绝缘电阻试验。
二、屏护和间距
1.屏护
网眼屏护装置的网眼不应大于20mm × 20mm ~ 40mm × 40mm。
屏护装置须符合以下安全条件：
(1)遮栏高度不应小于 1.7m，下部边缘离地面高度不应大于0.1m。户内栅栏高度不应小于1.2m；户外栅栏高度不应小于1.5m。
(2)对于低压设备，遮栏与裸导体的距离不应小于0.8m，栏条间距离不应大于 0.2m；网眼遮栏与裸导体之间的距离不宜小于0.15m。
(3)屏护装置应安装牢固。凡用金属材料制成的屏护装置，为了防止屏护装置意外带电造成触电事故，必须接地（或接零）。
(4)遮栏、栅栏等屏护装置上应根据被屏护对象挂上“止步！高压危险！“禁止攀登！” 等标示牌。
(5)遮栏出入口的门上应根据需要安装信号装置和联锁装置。屏护装置上锁的钥匙应有专人保管。
2.间距
架空线路断线接地时，为了防止跨步电压伤人，在离接地点4~8m 范围内，不能随意进入。
在低压作业中，人体及其所携带工具与带电体的距离不应小于0.1m 。在10kV作业中，无遮栏时，人体及其所携带工具与带电体的距离不应小于0.7m；有遮栏时，遮栏与带电体之间的距离不应小于0.35m。
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保护接地和保护接零
一、接地保护
1.IT 系统（即保护接地系统）
(1)安全原理
将在故障情况下可能呈现危险对地电压的金属部分经接地线、接地 体同大地连接起来，把故障电压限制在安全范围以内的做法就是保护接地。这种系统就是 IT 系统。I表示配电网不接地或经高阻抗接地，T表示电气设备外壳直接接地。
(2)保护接地应用范围和基本要求
保护接地适用于各种不接地配电网。
在380V不接地低压配电网中，一般要求保护接地电阻RE≤4Ω。当配电变压器或发电机的容量不超过100 kV·A时，可以放宽到RE≤10Ω。
2.TT 系统
只有在采用其他防止间接接触电击的措施有困难的条件下才考虑采用 TT 系统。
在TT系统中应装设能自动切断漏电故障的漏电保护装置（剩余电流保护装置）或具有同等功能的过电流保护装置，并优先采用前者。
TT 系统主要用于低压用户，即用于未装备配电变压器，从外面直接引进低压电源的小型用户。
二、接零保护
1.保护接零系统安全原理和类别
保护接零系统就是TN系统。TN系统分为TN-S , TN-C-S , TN-C 三种方式。
TN-S系统是保护零线与中性线完全分开的系统；
TN-C-S系统是干线部分的前一段保护零线与中性线共用，后一段保护零线与中性线分开的系统；
TN-C系统是干线部分保护零线与中性线完全共用的系统。
2.TN系统速断和限压要求
在接零系统中，对于配电线路或仅供给固定式电气设备的线路，故障持续时间不宜超过5s；对于供给手持式电动工具、移动式电气设备的线路或插座回路，电压220V者故障持续时间不应超过0.4s， 380V者不应超过0.2s。
3.保护接零应用范围
保护接零用于中性点直接接地电压0.23/0.4KV的三相四线配电网。
TN-S系统可用于有爆炸危险，或火灾危险性较大，或安全要求较高的场所，宜用于有独 立附设变电站的车间。
TN-C-S系统宜用于厂内设有总变电站，厂内低压配电的场所及非生产性楼房。
TN-C系统可用于无爆炸危险、火灾危险性不大、用电设备较少、用电线路简单且安全条件较好的场所。
4.重复接地
重复接地指PE或PEN线上除工作接地以外其他点的再次接地。
重复接地的作用：
(1)减轻零线断开或接触不良时电击的危险性；
(2)降低漏电设备的对地电压；
(3)改善架空线路的防雷性能；
(4)缩短漏电故障持续时间。
5.工作接地
工作接地指配电网在变压器或发电机中性点的接地。
如有工作接地RN≤4Ω，一般可限制中性线对地电压一般不超过50V 、非接地相对地电压不超过250V。
在不接地的10kV系统中，工作接地与变压器外壳的接地、避雷器的接地是共用的。接地电阻一般要求RN≤4Ω；在高土壤电阻率地区，允许放宽至RN≤10Ω。
在直接接地的10kV系统中，工作接地应与变压器外壳的接地、避雷器的接地分开。
6.等电位连接
主等电位连接导体的最小截面积不得小于最大保护导体截面积的1/2 ，且不得小于6mm2 。两台设备之间局部等电位连接导体的最小截面积不得小于两台设备保护导体中较小者的截面积。设备与设备外导体之间的局部等电位连接线的截面积不得小于该设备保护零支线截面积的1/2。
三、保护导体和接地装置
1.保护导体
(1)保护导体组成
保护导体包括保护接地线、保护接零线和等电位连接线。保护导体分为人工保护导体和自然保护导体。
(2)保护导体截面积
当保护线与相线材料相同时，保护线可按下表选取，如果保护线与相线材料不同，可按相应的阻抗关系折算。
相线截面积SL
保护零线最小截面积SPE
SL≤16
SL
16<SL≤35
16
SL>35
SL/2
采用单芯绝缘导线作保护零线时，有机械防护的不得小于2.5mm2；没有机械防护的不得小于4mm2。
铜质PEN线截面积不得小于10mm2 、铝质的不得小于16mm2 ，如系电缆芯线则不得小于4mm2
2.接地装置
接地体上端离地面深度不应小于0.6m（农田地带不应小于1m）；接地体的引出导体应引出地面0.3m以上。接地体离独立避雷针接地体之间的地下水平距离不得小于3m ；离建筑物墙基之间的地下水平距离不得小于1.5m。
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双重绝缘、安全电压和漏电保护
一、双重绝缘
双重绝缘属于防止间接接触电击的安全技术措施。具有双重绝缘的电气设备属于Ⅱ类设备
1.双重绝缘的基本条件
Ⅱ类设备的绝缘电阻用500V直流电压测试。工作绝缘的绝缘电阻不得低于2MΩ，保护绝缘的绝缘电阻不得低于5MΩ，加强绝缘的绝缘电阻不得低于7MΩ。
Ⅱ类设备的外壳应有足够的绝缘水平和力学强度，外壳上的盖、窗必须使用工具才能打开。
Ⅱ类设备在其明显部位应有“回”形标志。
凡属双重绝缘的设备，不得再行接地或接零。
二、安全电压
安全电压是在一定条件下、一定时间内不危及生命安全的电压。安全特低电压、保护特低电压、功能特低电压。
安全电压属既能防止间接接触电击也能防止直接接触电击的安全技术措施。具有依靠安 全电压供电的设备属于Ⅲ类设备。
1.安全电压限值和额定值
(1)限值
工频安全电压有效值的限值为50V ，直流安全电压的限值为120V。
对于电动儿童玩具及类似电器，当接触时间超过1s时，推荐干燥环境中工频安全电压有效值的限值取33V ，直流安全电压的限值取70 V；潮湿环境中工频安全电压有效值的限值取16V，直流安全电压的限值取35V。
(2)额定值
我国规定工频有效值的额定值有42V、36V 、24V 、12V 、6V 。
特别危险环境使用的手持电动工具应采用42V安全电压的Ⅲ类工具；
凡有电击危险环境使用的手持照明灯和局部照明灯应采用36V或24V安全电压；
金属容器内、隧道内、水井内以及周围有大面积接地导体等工作地点狭窄、行动不便的环境应采用 12V安全电压；
6V 安全电压用于特殊场所。
当电气设备采用24V以上安全电压时，必须采取直接接触电击的防护措施。
2.安全电源及回路配置
(1)安全电源
通常采用安全隔离变压器作为特低电压的电源。
一般用途的单相安全隔离变压器的额定容量不应超过10kV·A，三相的不应超过16kV · A。电铃用变压器的额定容量不应超过100 V ·A。玩具用变压器的额定容量不应超过200V·A。
当环境温度为35 ℃，安全隔离变压器正常使用时，金属材料握持部分的温升不得超20K ，其他材料的温升不得超过40K 。对于不被持续握持的外壳，分别不得超过25K和50K。
安全电压设备的插销座不得带有接零或接地插头或插孔。
安全隔离变压器的一次边和二次边均应装设短路保护元件。
3.电气隔离和不导电环境
电气隔离和不导电环境都属于防止间接接触电击的安全技术措施。
(1)电气隔离必须符合以下条件：
①电源变压器必须是隔离变压器。（单相隔离变压器的制定容量不应超25kV ·A，三相隔离变压器的额定容量不应超过40kV· A。隔离变压器的空载输出电压交流不应超过1000V ）
②二次边保持独立。
③二次边线路要求。（二次边线路按照规定，应保证电源电压U≤500V时线路长度L≤200m，电压与长度的成绩UL≤100000V.m。）
④等电位连接。
(2)不导电环境必须符合以下安全要求：
①电压500V及以下者，地板和墙每一点的电阻不应低于50kΩ；电压500V以上者不应低于100kΩ。
②保持间距或设置屏障，防止人体在工作绝缘损坏后同时触及不同电位的导体。
③具有永久性特征。
④为了保持不导电特征，场所内不得有保护零线或保护地线。
⑤有防止场所内高电位引出场所范围外和场所外低电位引入场所范围内的措施。
四、漏电保护
漏电保护装置主要用于防止间接接触电击和直接接触电击。
1.漏电保护原理
电压型漏电保护装置以设备上的故障电压为动作信号，电流型漏电保护装置以漏电电流或触电电流为动作信号。动作信号经处理后带动执行元件动作，促使线路迅速分断。
2.漏电保护装置的动作参数
电流型漏电保护装置的动作电流可分为0.006、0.01A、0.015A、0.03A、0.05A、0.075A、0.1A、0.2A、0.3A、0.5A、1A、3A、5A、10A、20A等15个等级。
30mA及30mA以下的属高灵敏度，主要用于防止触电事故；
30mA以上及1000mA及1000mA以下的属中灵敏度，用于防止触电事故和漏电火灾；
1000mA以上的属低灵敏度，用于防止漏电火灾和监视一相接地故障。
保护装置的额定不动作电流不得低于额定动作电流的1/2。
漏电保护装置的动作时间指动作时最大分断时间。延时型只能用于动作电流30mA以上的漏电保护装置，其动作时间可选为0.2s、0.8s、1s、1.5s和2s。
3.漏电保护装置的安装
属于I类的移动式电气设备及手持式电动工具；生产用的电气设备；施工工地的电气机械设备；安装在户外的电气装置；临时用电的电气设备；机关、学校、宾馆、饭店、企事业单位和住宅等除壁挂式空调电源插座外的其他电源插座或插座回路；游泳池、喷水池、浴池的电气设备；安装在水中的供电线路和设备；医院中可能直接接触人体的电气医用设备等均必须安装漏电保护装置。
从防止触电的角度考虑，使用特低电压供电的电气设备、一般环境条件下使用的具有双重绝缘或加强绝缘结构的电气设备、使用隔离变压器且二次侧为不接地系统供电的电气设备，以及其他没有漏电危险和触电危险的电气设备可以不安装漏电保护装置。
小练习
【多选】1.电工绝缘材料分为固体绝缘材料、液体绝缘材料和气体绝缘材，下列属于气体绝缘材料的是（ ）。
A.玻璃
B.氮
C.矿物油
D.六氟化硫
E.石棉
参考答案：BD
答案解析：气体绝缘材料，包括六氟化硫、氮等气体。
【多选】2.绝缘材料有电性能、热性能、力学性能、化学性能、吸潮性能、抗生物性能等多项性能指标。下列属于绝缘材料电性能的是（ ）。
A.绝缘电阻
B.耐压强度
C.耐弧性能
D.泄漏电流
E.介质损耗
参考答案：ABDE
答案解析：电性能。作为绝缘结构，主要性能是绝缘电阻、耐压强度、泄漏电流和介质损耗。
【单选】3.屏护的安全作用是防止触电（防止触及或过分接近带电体）、防止短路及短路火灾、防止被机械破坏以及便于安全操作。下列关于屏护的说法中错误的是（ ）。
A.遮栏高度不应小于1.7m，下部边缘离地面高度不应大于0.1m
B.户内栅栏高度不应小于1.0m；户外栅栏高度不应小于1.5m
C.对于低压设备，遮栏与裸导体的距离不应小于0.8m，栏条间距离不应大于0.2m
D.网眼遮栏与裸导体之间的距离不宜小于0.15m
参考答案：B
答案解析：B选项户内栅栏高度不应小于1.2m；户外栅栏高度不应小于1.5m。
【单选】4.接地保护和接零保护都是防止间接接触电击的基本技术措施。这两种技术措施还与低压系统的防火性能有关。下列关于保护接地系统（IT）的说法中错误的是（ ）。
A.IT系统中，字母I表示配电网不接地或经高阻抗接地，字母T表示电气设备外壳直接接地
B.保护接地适用于接地配电网
C.在380V不接地低压配电网中，为限制设备漏电时外壳对地电压不超过安全范围，一般要求保护接地电阻R≤4Ω
D.当配电变压器或发电机的容量不超过100kV·A时，可以放宽到R≤10Ω
参考答案：B
答案解析：保护接地适用于各种不接地配电网。在这类配电网中，凡由于绝缘损坏或其他原因而可能呈现危险电压的金属部位，除另有规定外，均应接地。
【单选】5.保护接零系统就是TN系统。TN系统中的字母N表示电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点（N点）之间做金属性连接，亦即与配电网保护零线（保护导体）的直接连接。下列关于保护接零系统（TN）的说法正确的是（ ）。
A.TN系统能够把故障电压降低到安全范围以内
B.通过设备外壳形成该相对接地线的单相短路，促使线路上的短路保护迅速动作
C.TN系统分为TN-S、TN-C-S、TN-C三种方式
D.TN-C系统是干线部分保护零线与中性线完全分开的系统
参考答案：C
答案解析：当设备某相带电体碰连设备外壳（外露导电部分）时，通过设备外壳形成该相对保护零线的单相短路，短路电流促使线路上的短路保护迅速动作，从而将故障部分断开电源，消除电击危险。此外，保护接零也能在一定程度上降低漏电设各对地电压，一般情况下，欲将漏电设备对地电压U限制在某一安全范围内是困难的。
TN系统分为TN-S、TN-C-S、TN-C三种方式，TN-S系统是保护零线与中性线完全分开的系统；TN-C-S系统是干线部分的前一段保护零线与中性线共用，后一段保护零线与中性线分开的系统；TN-C系统是干线部分保护零线与中性线完全共用的系统。
【单选】6.为满足导电能力、热稳定性、力学稳定性、耐化学腐蚀的要求，保护导体必须有足够的截面积。下列保护导体截面积选择正确的是（ ）。
A.保护线与相线材料相同，相线截面积15mm2，保护线最小截面积取16mm2
B.保护线与相线材料相同，相线截面积35mm2，保护线最小截面积取17.5mm2
C.保护线与相线材料不同，铜质保护线最小截面积取10mm2
D.保护线与相线材料不同，铝质保护线最小截面积取14mm2
参考答案：C
答案解析：A选项，保护线与相线材料相同，15<16，应该取相线截面积，即15mm2；B选项，保护线与相线材料相同，35=35，应该取16mm2；D选项，保护线与相线材料不同，铝质保护线最小截面积取16mm2。
【单选】7.双重绝缘是强化的绝缘结构，包括双重绝缘和加强绝缘两种类型，下列关于双重绝缘的基本条件的说法中错误的是（ ）。
A.Ⅱ类设备的绝缘电阻用500V直流电压测试
B.工作绝缘的绝缘电阻不得低于2MΩ，保护绝缘的绝缘电阻不得低于5MΩ
C.Ⅱ类设备在其明显部位应有“回”形标志
D.凡属双重绝缘的设备，须再行接地或接零
参考答案：D
答案解析：D选项凡属双重绝缘的设备，不得再行接地或接零。
【单选】8.不导电环境是指地板和墙都用不导电材料制成，即大大提高了绝缘水平的环境。下列关于不导电环境安全要求的说法中错误的是（ ）。
A.电压500V及以下者，地板和墙每一点的电阻不应低于50kΩ
B.电压500V以上者，地板和墙每一点的电阻不应低于100kΩ
C.为了保持不导电特征，场所内需要安装保护零线或保护地线
D.保持间距或设置屏障，防止人体在工作绝缘损坏后同时触及不同电位的导体
参考答案：C
答案解析：C选项为了保持不导电特征，场所内不得有保护零线或保护地线。
【单选】9.电流型漏电保护装置的主要动作参数是动作电流和动作时间，下列关于漏电保护装置动作参数的说法中错误的是（ ）。
A.电流型漏电保护装置的动作电流分为15个等级
B.30mA及30mA以下的属高灵敏度，主要用于防止触电事故
C.1000mA及1000mA以下的属中灵敏度，用于防止漏电火灾和监视一相接地故障
D.为了避免误动作，保护装置的额定不动作电流不得低于额定动作电流的1/2
参考答案：C
答案解析：C选项30mA以上、1000mA及1000mA以下的属中灵敏度，用于防止触电事故和漏电火灾；1000mA以上的属低灵敏度，用于防止漏电火灾和监视一相接地故障。
【单选】10.下列场景中需要安装漏电保护装置的是（ ）。
A.I类的移动式电气设备及手持式电动工具
B.双重绝缘或加强绝缘结构的电气设备
C.壁挂式空调电源插座
D.使用隔离变压器且二次侧为不接地系统供电的电气设备
参考答案：A
答案解析：参考漏电保护装置的安装内容。
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