安全用电与接地保护措施

1.触电形式

不安全用电的后果之一是触电。触电是指电流通过人体对人身产生的伤害。电流对人身的伤害程度与电流在人体内流经的途径、时间的长短及电流的强弱等因素有关。研究表明，危险的电流途径是从手到手经过胸部，或从手到脚经过神经组织最多处。25～300Hz的交流电对人体的伤害最严重。在工频电流作用下，一般成年男性感知电流约为1.1mA，成年女性约为0.7mA。人触电后能够自主摆脱电源的最大电流值，男性约为10mA，女性约为6mA。当通过人体的电流与时间乘积超过50mA·s时，心脏就会停止跳动，发生昏迷，出现致命的灼伤，不超过30mA·s时，一般不致引起心室纤维性颤动和器质性损伤。我国规定安全电流为30mA，这是假设触电时间不超过1s而定的。通过人体电流的大小取决于触电电压和人体电阻，而人体电阻又与皮肤的干湿程度、通电时间、通电电压、电流流过途径等因素有关。国际电工委员会规定的安全电压为50V，是根据人体允许电流30mA和人体电阻1700Ω的条件确定的。我国采用的安全电压有36V和12V两种。一般情况下可采用36V安全电压，在非常潮湿的场所或容易大面积触电的场所，如坑道内、锅炉内作业，应采用12V安全电压。人体触电方式多种多样，可分为直接触电和间接触电。

（1）直接触电

人体直接接触带电设备称为直接触电，其防护方法主要是将带电导体加绝缘、变电所的带电设备加隔离栅栏或防护罩等。直接触电又可分为单相触电和两相触电。

1）单相触电。当人体直接接触三相电源中的一根相线时，电流通过人体流入大地，这种触电方式称为单相触电。单相触电的危险程度与电源中点是否接地有关。在电源中点接地的情况下，人体上作用的是电源的相电压，人触电时电流通过人体流经大地至电源中点构成回路，如图7-7所示。由于人体电阻比中点直接接地电阻大得多，所以相电压几乎全部加在人体上。因此，人若穿着鞋袜，并站在干燥地板上，则人体与大地之间电阻较大，通过人体电流小，或许不会造成触电危险。如果赤脚着地，则人体与大地之间电阻较小，这是很危险的，因此要绝对禁止站在地面上接触电气设备。

需要注意的是，若人的不同部位同时接触相线和中线，尽管脚下绝缘很好，仍会发生单相触电，这一点在进行电工作业时要特别小心。

在电源中点不接地的情况下，接地短路电流通过人体流入大地，与三相导线对地分布电容构成回路，也会危及人身安全，如图7-8所示。

图7-7 电源变压器中点接地的单相触电

图7-8 电源变压器中点不接地的单相触电

由于电流不直接构成回路，所以人体接触一根相线时，通过人体电流很小，各相线对地绝缘电阻很大，所以不至于造成严重伤害。但当另一相接地绝缘损坏或绝缘降低时，触电的危险仍然存在，因为这时触电者承受的是电源的线电压，情况会更危险。

2）两相触电。同时接触三相电源中的两根相线，人体上作用的是电源的线电压，这种触电方式称为两相触电，如图7-9所示。两相触电是很危险的一种触电方式。

（2）间接触电

人体接触正常时不带电、事故时带电的导电体称为间接触电，如电气设备的金属外壳、框架等。防护的方法是将这些正常时不带电的外露可导电部分接地，并装设接地保护等。间接触电主要有跨步电压触电和接触电压触电。

图7-9 两相触电

1）跨步电压触电。当电气设备发生接地故障时，接地电流通过接地体向大地流散，在地面形成分布电位。人若站在接地短路点附近，两脚之间的电位差就是跨步电压。由跨步电压引起人体触电称为跨步电压触电。

2）接触电压触电。当人站在发生接地短路故障设备旁边时，手接触设备外露可导电部分，手、脚之间所承受的电压称为接触电压。由接触电压引起的触电称为接触电压触电。

2.触电防护措施

在电气设备运行中，为了防止人体接触绝缘可能损坏的电气设备而引起的触电事故应采取可靠有效的措施。现常采用的方法是“保护接地和保护接零”。

电气设备的金属外壳或构架与土壤之间作良好的电气连接称为接地，与土壤直接接触的金属物体称为接地体。连接接地体与电气设备接地部分的金属线称为接地线，接地体和接地线总称为接地装置。

（1）电气设备的金属外壳接地(www.xing528.com)

电气设备的接地可分为工作接地和保护接地两种。

1）工作接地。为了保证电气设备在正常及事故情况下可靠地工作，常将系统的中点接地，这种接地方式称为工作按地，如图7-10所示。

工作接地的目的在于，如果系统中点不接地，当一相接地而人体触及另外两相中的任意一相时，触电电压将为线电压。但在中点接地的系统中，触电电压等于或接近相电压，从而降低了触电电压，同时也降低了电气设备和输电线的绝缘水平。另外，在中点不接地的系统中，当一相接地时，接地电流很小，不足以使保护装置动作而切断电源，不易发现接地故障，不利于安全。而在中点接地的系统中，一相接地后的接地电流较大，从而使保护装置迅速动作断开故障。但是，由于实际运行中一相接地往往是瞬时的，且自动消除，而且，允许一相接地故障短时存在，以便寻找故障并修复而不停电，因此，并不是所有系统都采取工作接地。

图7-10 工作接地

2）保护接地。为了防止电气设备正常运行时，不带电的金属外壳或框架因漏电致使人体发生触电事故而进行的接地称为保护接地，如图7-11所示。

采用保护接地后，人体接触到电气设备的金属外壳或构架，人体就与接地装置的接地电阻并联。根据分流原理，只要接地电阻足够小（一般为4Ω以下），流过人体的电流就不会对人体造成伤害。

保护接地适用于中点不接地的低压电网。在中点不接地的电网中，由于单相接地电流较小，利用保护接地即可避免发生人体触电事故。

图7-11 保护接地

（2）电气设备的金属外壳接零

在中点接地的电网中，由于单相对地电流较大，保护接地不能完全避免人体触电的危险，所以要采用“接零”。将电气设备的金属外壳或构架与电网的中性线（零线）相连接的保护方式称为保护接零，如图7-12所示。

在这种情况下，当电气设备的绝缘损坏而使外壳漏电时，即当一条相线与电气设备的金属外壳相碰时，由于金属外壳与零线相连，该相通过金属外壳对零线发生单相对地短路，短路电流能促使线路上的保护装置迅速动作，切除故障部分的电流，消除人体触及外壳时的触

保护接零适用于电压为380V或220V，并且中点直接接地的三相四线制系统。在这种系统中，除有另行规定外，凡是由于绝缘破坏或其他原因可能出现危险电压的金属部分，均应采取接零保护。

在中点直接接地的三相四线制系统中，所有的电气设备均应采用保护接零，而不能采用保护接地。因为将设备接地后，当一条相线与漏电设备的金属外壳相碰时，该相就通过金属外壳对地线发生单相对地短路，如图7-13所示。由于相电压U_P=220V，假设保护接地电阻R₀和工作接地电阻R₀′分别为R₀=R₀′=4Ω，则接地电流为。

图7-12 保护接零

图7-13 错误的保护接地

在这个电流下若电路的保护装置不动作，电气设备就得不到保护，接地电流长期存在，设备外壳也将长期带电。如果接地电阻值为4Ω，其对地电压为U_e=I_eR₀=27.5×4=110V。

注意：如此高的电压对人身是不安全的！

为防止中性线由于偶然事故出现断路，可在电网的中性线上每隔一定距离进行重复接地。