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电击防护——不采用自动切断电源的直接接触和间接接触防护措施

发布日期:2015/09/08已有 3203 人浏览

>>采用 SELV (安全特低电压)


特低电压被用在电气危险大的地方:游泳池,使用拖曳电源线的手提灯或其他移动式电器的户外场所等。
特低电压 SELV 安全措施被用在电气设备的运行具有严重危险的地方 (游泳池、娱乐场等)。这种措施采用符合国家标准或国际标准 (IEC 60742) 的特制隔离变压器的二次绕组的特低电压来供电,其一次和二次绕组间承受电压脉冲的水平很高,且 / 或有时在两绕组间插入一层接地的金属屏蔽层。其二次电压不可超过 50V rms。
应用 SELV 时必须满足以下三个条件,以保证实现完善的间接接触防护:
SELV 的带电导体不得接地;
SELV 设备的外露导电部分不得与地、其他外露导电部分或装置外导电部分相连接;
所有 SELV 回路的带电导体和其他更高电压的带电导体之间应用至少为安全隔离变压器一、二次绕组间的绝缘进行隔离。
这些措施要求:
SELV 回路必须穿专用套管,除非 SELV 回路采用了与附近最高电压的其他回路相同绝缘水平的电缆;
SELV 系统的插座必须不带接地插孔,SELV 回路的插头和插座必须是特殊类型的,它不可能碰巧连通到不同电压的回路上。
注:在正常情况下,如果 SELV 低于 25V,可不必提供对直接接触危险的防护,如另有特殊要求可查询住宅电气标准。

>>PELV (保护性特低电压) 的应用

(见图表 F21)
PELV 一般可用于需要低电压时的场所,或考虑更安全因素而应用,但不能用于上述高度危险的场所。其安全概念类似 SELV,但其二次回路可在一点接地。
IEC 60364-4-41 标准对 PELV 有准确的说明,除非 PELV 供电的设备位于等电位连接作用范围内,应用 PELV 时一般还需要防范直接接触的危险,其标称电压不应超过25V rms,而电气设备只能在正常的干燥场所内使用,且人体与设备不宜有大面积的接触。在其他所有情况下,如不防范直接接触,电压的最大允许值仅为 6 V。

图表 F21 : 自安全隔离变压器引出的特低电压电源

>>FELV 系统 (功能性特低电压)

由于功能性的原因采用了 50 V 以下的电压,但它并未全部满足 SELV 或 PELV 的要求,应根据场所条件和回路的用途,并依据 IEC 60364-4-41 规定的合理措施来确认防范直接接触和间接接触危险。
注:这种情况是可能发生的,例如回路内接有较高电压但绝缘水平不够的设备时 (例如变压器、继电器、遥控开关、接触器)。

>>回路的电气分隔

(见图表 F22)
回路的电气分隔这一措施适用于供电电缆的长度较短而又具备高绝缘水平的情况,它最好只给个别用电器具供电。
回路的电气分隔 (一般用于单相回路) 用于安全目的原则是基于下述原理。
自一隔离变压器不接地的二次绕组引出的两根导线是对地绝缘的。
如果人体与其中的一根导线直接接触,只有很小的电流流入人体,再经大地和另一导线对地的固有电容而返回至该导线。因为导线对地电容十分小,该电流通常在人体感知阈值以下。当回路电缆的长度增加时,直接接触电流也逐步增大,当达到一定幅值时将发生危险的电击事故。
即使短电缆能消除电容电流引起的电击危险,电缆对地的低绝缘电阻值仍能引起电击危险,因这时电流经与电缆接触的人体和大地以及电缆对地的低绝缘电阻而返回到另一导线上。
由于这些原因,在电气分隔系统内减少电缆长度,提高电缆的绝缘水平是至关重要的。
作此用途的变压器是特殊设计的,在一、二次绕组间的绝缘应具有高度绝缘水平,或具有等效的防护性能,例如在两绕组间插入接地的金属屏蔽层。变压器的结构应符合Ⅱ类绝缘的标准。

图表 F22 : 用Ⅱ类绝缘隔离器变压器作安全电源
如前文所叙,这些原则的正确应用要求做到:
二次回路的导线和外露导电部分必须不接地
二次回路的长度必须加以限制以免产生过大的对地电容 [1]
供电电缆和所接用电器具必须具有高度的绝缘水平。
这些条件往往将这一安全措施的应用范围限制为只给个别用电器具供电。
当自一台隔离变压器给若干台用电器具供电时,必须满足下列要求:
所有用电器具的外露导电部分必须有一绝缘的保护导线互相连通,但不得接地。
电源插座必须具有接地线的插孔,但此插孔只是用来确保将外露导电部分互相连通(连接)。
如果发生第二次故障,则由过电流防护电器来自动切断电流,就象 IT 系统发生第二次故障的情况那样。

>>Ⅱ类设备


II类绝缘设备符号: 这类用电器具被认为是具有“双重绝缘”的用电器具,因为在Ⅱ类用电器具内除基本绝缘外,还有附加绝缘 (见图表 F23)。
Ⅱ类用电器具的导电部分不得与保护线相连接:
移动式或半固定式设备,某些灯具和变压器为双重绝缘,应特别慎重地使用Ⅱ类设备,并应定期经常地检验它是否还符合Ⅱ类绝缘标准 (例如外壳无破损等),电子设备、收音机和电视机具有和Ⅱ类设备相等的安全水平,但不是正规的Ⅱ类用电器具。
电气装置内的附加绝缘: IEC 60364-4-41 标准 (第 413-2 分条) 和某些国家电气标准,例如 NFC 15-100 (法国) 对在施工安装中补充附加绝缘的必要措施有更具体的规定。

图表 F23 : Ⅱ类绝缘水平原理图
将电缆穿入一 PVC 绝缘管就是双重绝缘的一个简单例子。对于配电箱也说明了实现双重绝缘的若干方法。
对于配电箱和类似设备,IEC 60439-1 规定了一系列的要求,它被称作“全绝缘”,与Ⅱ类绝缘等同;
在许多国家标准中某些电缆的绝缘水平被认为等同于Ⅱ类绝缘水平。

>>置于伸臂范围以外或插入阻挡物

原则上可采用将可同时触及的导电部分置于伸臂范围以外或插入阻挡物的措施,同时也要求有不导电的地板,因此它非易于实施的法则。
采用这种措施时,同时触及带电的外露导电部分和带地电位的装置外带电部分的可能性是非常小的 (见图表 F24)。实际上这一措施只能用于干燥环境并需符合下列条件
室内的地板和墙必须是不导电的,即室内任一点对地电阻必须:
-> 50 kΩ (电气装置的电压 ≤ 500 V);
-> 100 kΩ (500 V < 电气装置电压 ≤ 1000 V)。
此电阻系用“兆欧表”(手摇发电机式或电池式电子仪表) 在地板或墙上的测试电极和地 (即最近的保护接地线) 间测得。在所有测试中电极和墙或地板的接触面积的压力显然必须是相同的。
各个制造商为各自的产品提供专用的电极,因此需注意使用的电极应是与仪表配套来的电极。
电气设备和阻挡物之间的位置必须保证不会出现同时接触两个外露导电部分或一个外露导电部分及一个装置外导电部分的情况。
在采取此措施的房间内不得引入裸露的保护线。
上述房间的进入处的布置必须使进入的人免于危险,例如站在房外导电地板上的人
必须不可能触及房门内的外露导电部分,比如触及房内安装在工业型金属接线盒上的照明开关。

图表 F24 : 置于伸臂范围以外和插入不导电阻挡物的措施

>>不接触地的等电位房间

不接触地的等电位房间和一些特殊的设施 (例如实验室等)结合在一起,会引起大量的实际安装的困难。
在这一措施内,所有外露可导电部分,包括地板[2] 都用适当的大截面导线进行连接,以使在任意两点间不出现明显的电位差。带电导体和用电器金属外壳之间的绝缘损坏,将导致整个“等电位笼”相对地电压的电位升高,但不出现故障电流。
在此情况下,进入房间的人将遭遇危险 (因为他/她踩在带电的地板上),必须采取合适的预防措施来使人体免遭这种危险 (例如在进房处铺设不导电的地板等)。当绝缘损坏而故障电流不大时需要装设专门的保护电器来检测这种绝缘故障。

图表 F25 : 将所有可能同时触及的外露可导电部分作等电位连接

>>备注:

1.^ IEC 60364-4-41 标准建议回路标称电压 (V) 和布线系统长度 (m)的乘积不宜超过 100000,布线系统长度不宜超过 500 m。
2.^ 进入 (或离开) 等电位空间的装置外可导电部分 (例如水管等)必须包覆在合适的绝缘材料内,并与房间内等电位网络分开,因为这些部分很可能与电气装置内别处的 (接地的) 保护线相连接。