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【安全警示】配电网人身触电与保护

日期:2020-09-23    来源:鄂电安全你我他

国际电力网

2020
09/23
09:55
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关键词: 触电死亡 低压配电网 电气设备 分布式电压

据国家统计局的有关数据统计显示,中国每年因触电死亡的人数约八千人,年用电量与触电死亡人数的比值约是8亿kWh/人。美国每年触电死亡人数约400多人,年用电量与触电死亡人数的比值为100亿kWh/人,是中国的12.5倍,百万人口死亡率仅是中国的20%。可见中国的用电安全水平与国际先进水平相比还有较大的差距。中国触电死亡事故超过85%发生在低压配电网中,随着社会经济的发展与生活水平的提高,人民对用电安全提出了更高的要求。

一、触电形式

根据触电是由“正常状态带电导体”还是由“正常状态不带电体”引发的,将触电形式分为直接触电和间接触电。

(一)直接触电

直接触电是人体直接接触带电导体引得的,包括正常运行的带电导体与坠落在地的导线。事实上,只有一少部分事故是人体与带电体有物理上的接触引起的,绝大部分事故是在人体或人所持导电物体接近带电导体时产生电弧放电引起的。

(二)间接触电

间接触电有接触电压与跨步电压触电两种形式。

(1)接触电压触电

人接触电气设备的外壳或接地线(如柱上开关的接地线)等原因造成的触电。如图1所示,当电气设备绝缘破坏时,在人手接触外壳时,人手接触处的电压为外壳对地电位Ud,人站立点地电位为Ug,二者之差即为接触电压Ut。接触电压超过安全电压时,造成人体有电流流过而触电。

图1 接触电压触电示意图

(2)跨步电压触电

人在具有分布式电压的地面上活动时,因两脚之间的电压差触电。如图2所示,人进入分布式电位的区域时,靠近接地极的一只脚的电位为U1,另一只脚的电位为U2,两者之差为跨步电压Ust。跨步电压超过安全值时,便会发生触电事故。

图2 跨步电压触电示意图

(3)水中触电

水上乐园、游泳池、洗浴中心等休闲娱乐场所中的人工造浪、水力按摩、冲浪浴、桑拿浴、水下彩灯、喷泉等设施,都大量使用着各种电气设备和灯具。这些设备多数浸在水中,一旦发生漏电,后果就十分严重,加上二次事故(溺水),极易引起群死群伤事故。另外,在雷雨季节,因公共设施遭受水淹导致的触电事故也屡见不鲜,如广告牌插座被淹漏电,路灯漏电触电事故。

二、触电生理现象

(一)触电伤害的形式

触电受到的伤害,包括电击与电伤两种形式。

(1)电击

指电流通过人体,产生强烈的刺激,是人体内部组织的正常机能受到破坏,发生肌肉收缩,引起心室纤维性颤动、心脏麻痹与呼吸中枢衰竭等。绝大部分触电死亡事故都是由电击造成的。

(2)电伤

指发生电气事故时,电气设备与人体之间的电弧对人体皮肤的局部伤害,包括烧(灼)伤、电烙印(又称电斑痕)和金属溅伤等。

(二)电流的人体效应

不同的电流对人体的影响不同,国际电工委员会(IEC)根据统计资料给出了15-100Hz交流电流流过人体时电流-时间效应分区图,如图3所示。图中A、B、C三条曲线将电流对人体的不同效应分成四个区。

图3 交流电流流过人体时电流-时间效应分区图

①区为无反应区

②区为无有害的生理性病变反应区

③区为对人体无危险,但可能会出现病理生理反应区,如呼吸困难、肌肉收缩、血压升高、心脏电刺激。

④区为对人体有危险区,除③区的效应外,还可能出现心室纤维颤动。

根据人体对电流的反应,将流过人体的电流分成四个级别:

感知电流,人能够感觉的最小电流。感知电流不会对人体造成伤害。一般成年男性的平均感知电流约为1.1mA,成年女性约为0.7mA。IEC认定的感知电流值为0.5mA。

反应电流,引起人体意料不到的不自主反应的最小电流。这种预料不到的作用,可能导致高空摔落或其他危害。

摆脱电流,人触电后,在不需要任何外来帮助的情况下,能够自行摆脱带电体的最大电流,常把摆脱电流称为运行安全电流。一般成年男性的平均摆脱电流约16mA,成年女性约为10.5mA,IEC认定的摆脱电流值为10mA。

致命电流,在较短时间内,危及生命的最小电流,即引起心室纤维颤动或窒息的电流。一般认为,工频交流电的致命电流为50mA。

IEC还给出了如图4所示的人体能够承受的电压与时间的关系。在交流50V时,可承受的时间为5s,50V以下不做规定。该图为制定触电防护标准,设计和选择触及或探入人体的电气设备的电气参数提供了依据。一般将保证人身安全的临界值规定为30mA.s,因此,用户末端漏电保护器的动作电流整定值为30mA,动作时间小于1s。中国国家标准GB/T 3805-2008规定工频安全电压的上限值为50V。

图4人体能够承受的电压与时间的安全界限

三、触电保护技术

目前,国内外低压配电网主要是采用剩余电流保护装置(又称剩余电流保护器与漏电保护器,RCD),实现触电保护。RCD除了可在人体触电时动作外,还可以在线路对地绝缘破坏出现漏电故障时及时切除故障,以避免漏电点引起触电事故与火灾。据统计,在全国的火灾事故中,电气火灾约占1/3,而在电气火灾事故中由于低压线路单相接地故障引起的约占1/2。

(一)剩余电流保护配置模式

剩余电流应采用分级保护。分级保护方式的选择应根据用电负荷和线路具体情况、被保护设备和场所的需要配置,一般由总保护、中级保护、末端保护组成两级或三级保护。

(1)TT系统

TT系统采用三相四线制,变压器中性点直接接地,用户侧各设备外壳单独接地,电流由相线流出后流回保护中性点,因此,任意一级保护均可正常投运。现场实际情况一般选用剩余电流保护总保护、中级保护及末级保护,如图5所示。

图5TT系统保护配置示意图

(2)TN-C-S系统

对于TN-C-S系统,在末端引出PE线构成三相五线制接地系统。根据原理,该系统保护装置仅允许使用在N线与PE线分开的部分,因此,总保无法投运,需在N线与PE线分开部分装设剩余电流保护装置,如图6所示。

图6TN-C-S系统保护配置示意图

(3)TN-C系统

对于TN-C系统,正常电流通过重复接地分流导致总保护无法正常投运,应根据具体情况,配备剩余电流中级保护和末级保护,如图7所示,将需配备中级保护的用户设备外壳原有接零线取消,改为用户电器直接接地的TT系统,如此方可实现保护投入。

图7TN-C系统保护配置示意图

(二)提高剩余电流保护应用水平的措施

目前我国低压配电系统还存在没有按国家标准的要求安装RCD、安装的RCD投运率低等问题,剩余电流保护没有发挥应有的触电保护作用,需从以下几个方面采取措施。

1) 对线路绝缘严重老化的线路进行改造整治,使其正常运行时的剩余电流符合要求。

2) 整治线路共零、串零问题。

3) 防雷装置安装与保护安装并行,采取措施避免雷击导致RCD动作。

4) 建设在线监测系统,对线路与RCD进行有针对性的运行维护。

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