间接接触电击防护基本措施

第四讲触电事故基本对策及概念（下）
间接接触电击防护基本措施（二）
（一）保护接地
1.IT系统
保护接地（IT系统）是最古老的电气安全措施。

保护接地也是防止间接接触电击的基本安全技术措施。

对IT、TT和TN系统结构及保护方式的字母解释
①前一位字母：I——表示电力系统所有带电部分与地绝缘或一点经阻抗接地；T ——则表示电力系统一点（通常是中性点）直接接地。

②后一位字母：T——表示电气装置的外露可导电部分直接接地（与电力系统的任何接地点无关）；N——表示电气装置的外露可导电部分通过保护线与电力系统的中性点联结。

保护接地（IT系统）的保护原理（适用于各种不接地网）
∵ R E与R P（人体电阻）呈并联关系，且R E // R P≈ R E
∵ R E＜＜│Z│，
∴ U P（人体电压）↓↓——在安全范围内。

IT系统示意图
图2-3 IT系统示意图
【图解】
图中，三相供电系统用上面的三条线表示，电源线圈表示变配电室的变压器，三项线圈有一个公共端子，通常叫它N，也叫做中性点，中性点或者整个系统与大地之间没有直接连接，所以这个系统是IT系统。

IT系统的保护接地，一旦设备漏电，漏电电流就只有通过人体，流入到地，因为这个时候，没有其他地方接地，这时候要形成回路，电流只能通过人体进入大地。

漏电电流对系统来讲不大，但是对人体来讲是有危险的，很容易达到几十个毫安，因此就要在漏电的地方接地。

接地电阻通常不大于4个欧姆，人体电阻为1000～3000Ω，电流一旦漏电，流到外壳上之后，主要走4欧姆的通路，根据这样的分流道理，人就安全了。

保护接地IT系统，由于电阻非常小，即使漏电了，人也不会有危险，这时，电源不需要切断，它能够保持供电的连续，不会因为有点漏电切断电源，允许带故障2个小时，提供了维修的时间。

IT系统应用范围
IT系统应用范围如下：
① 1～10kV 配电网（6kV高压电动机外壳接地保护）；
②煤矿井下低压配电网 380V、660V、110V（照明）；
③对安全有特殊要求（有些液化气站采用）；
④保护接地适用于不接地电网，在这种电网中，凡由于绝缘破坏或其他原因可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外均应接地；
⑤保护接地电阻的允许值：低压系统R E≤4Ω。

2.TT系统
一条线通过接地级与大地直接相连，即TT系统，也就是说TT系统是指设备外壳及配电网均直接接地。

如下图2-4所示：
图2-4 TT系统示意图
【图解】
在图中，假使L3相漏电了，电流就通过人体流入大地，这时电流从中线回来，遇到人体电阻和系统的工作接地，工作接地的电阻通常是不大于4欧。

整个的回路中，人体按1000欧考虑，低压系统电压按220伏计算，在人体和这个工作绝缘电阻上要产生电压去分压，由于谁的电阻大串联分压就分得多，从人体危险电压220伏和人体电阻1000欧考虑，即会产生220毫安的电流，显然是危险的，因此一定要接保护。

在TT系统里，接了保护之后，一旦漏电，同样是220伏电压，它遇到的外边电阻设备为4欧，人体为4欧，一共是8欧，根据分压的道理，各分一半，即保护接地的电阻要分110伏电压，人身上也要分110伏电压，除以1K欧是110毫安的电流，还是危险的，不足以保护人体，仍然在危险范围里，所以要把R E 保护接地电阻降得很低，例如，降成1欧，220伏就会一共遇到5欧，平均每欧44伏，即人体上有44伏，44伏就对应44毫安了，因此单靠TT系统外壳的保护接地，不足以保证安全。

TT系统，必须配合使用漏电保护装置或过电流保护装置，并优先使用前者
TT系统必须要附加必要措施，配合使用漏电保护装置或过电流保护装置，漏电保护器判定漏电之后，要迅速切断电源来保证安全。

TT系统应用在一些低压供应用户，例如，有些单位比较小，没有变压器，不设变电室，直接低压进来时，往往采用TT系统。

这是由于以下原因：
①在设备无接地保护（无R E即R E为∞）的情况下，当设备发生碰壳故障时人体电压接近于相电压，很危险；
②当有R E保护时，人体电压近似取决于R E在与R N分配相电压时的分压大小，相比而言，危险性得到了降低。

但是，即使把R E做得很低，如R E＝1Ω，假设R N＝ 4Ω时，U P仍有44 V 之多，危险并未消除。

③ TT系统中，单凭R E的作用一般不能将触电危险性降到安全范围以内。

另外，由于故障回路串联有R E和R N，故障电流不会很大，可能不足以使过电流保护电器动作，故障得不到迅速切除。

因此，TT系统，必须配合使用漏电保护装置或过电流保护装置，并优先使用前者。

TT系统应用范围及要求：
①主要用于低压共用用户；
②农村低压电网用电设备分散，线路长时采用。

（二）保护接零
1.保护接零——TN系统
在TN系统中，N代表系统之中的用电设备外壳接零保护，即电气设备的外壳有一套引线接到了零线，这点叫做中性点，中性点还有个名称叫做零点，零点引出的一条线也叫零线，人们经常说火线、零线中的零线就是这么来的。

外壳接了零线，于是，这个系统也叫做保护接零。

2.保护接零（TN系统）的保护原理
漏电→单相短路→单相短路电流；
ISS→单相短路保护元件动作→迅速切断电源→实现保护。

3.保护接零（TN系统）示意图
图2-5 TN系统示意图
【图解】
TN系统几乎是国内企业中普遍使用的系统，TN系统的保护原理中，前面的T代表系统接地，后面的N代表设备的外壳接零，假设L3项漏电了，由于接了接零保护，接零的一个支线进入零线，然后回到电源，回到电源之后形成了一个回路，这条回路中没有任何明显的电阻，线路的电阻是毫欧数量级，因此整个回路的电流就非常大，形成单相短路。

这个电流一定会促使线路上的保护元件，例如，简单的熔断器（俗称保险丝），或者是过流脱扣装置等跳开，切断电源，从而实现断电保护，而且靠的是速断，也就是迅速切断电源。

在这里，与IT系统的工作方式不同，IT系统不切断电，而TN系统会迅速切断电源。

4.TN系统的派生系统
TN系统派生出了三种系统，分别为是，TN-C，TN-S和TN-C-S系统。

TN-C系统
TN-C系统一共四条线，三相电源火线，或者叫三条相线，零线标的是PEN， PE代表着保护线，N代表着零线，或者叫做工作零线，保护线和工作零线合称PEN，因此该系统是三相四线，这个系统在国内用得很多。

如下图2-6所示：
图2-6 TN-C系统示意图
这个系统在特定情况下会有问题，例如，在爆炸危险场所，火灾危险场所，由于零线共用，正常工作的时候，这条零线上就会有工作电流，就会使得零线上出现不等位，导致这条线不是一个等位的体，线上的电阻尽管是毫欧数量级，电流流过就分布着电压降。

不同的设备所连接的点不同，设备外壳点的电位相等，而两个设备外壳之间不等位，设备跟大地之间也不等位，电流流过这些不等位的部分再接地的时候，这段路径上有压降，设备的外壳又不可能去控制它的泄漏电流，尽管这条线上不等位可能只是1伏，2伏，3伏，4伏，对人没有危害，但是它会形成电流，就有可能产生意想不到的高温，在易爆危险场所有可能形成易燃源。

这就是TNC系统的缺陷。

TN-S系统
要消除TNC系统的缺陷，就要专门做一条线，让设备的外壳接到这条平时不让它有工作电流的线上，而不往有工作电流的线去接，这条线单纯用，叫做PE，上面的是N，于是这个系统中共用线分离变成了两线，整个系统变成了5根线，这就是TN-S系统，代表着两根零线，工作与保护分开了，就使得电气设备的外壳所接到那条线上永远是一个等位体，只要没有漏电发生，外壳之间相互等位，外壳和中心点等位，也和大地等位，就不会有电流相互流动，这样的系统是最干净的系统，特别是对于干扰比较敏感的设备，一定要用S系统，受到的干扰就很少。

TN-S系统如下图2-7所示：
图2-7 TN-S系统示意图
TN-C-S系统
介于TNC系统和TNS系统之间的系统叫TN-C-S系统，前面开始是4根线，到中间分成5根了，它的优点也介于两者之间。

TN-C-S系统如下图2-8所示：
图2-8 TN-C-S系统示意图
TN系统的三种方式TN-S系统、TN-C-S系统、TN-C系统的应用
保护接零适用于低压中性点直接接地的三相四线配电网。

此系统中，凡因绝缘损坏而可
能呈现危险对地电压的金属部分均应接零。

在TN系统中，TN-S系统保护的方式最好，特别是在爆炸、火灾危险场所，必须要用TN-S系统。

在TN-S系统中，一定要保持PE和N线之间的绝缘，也就是这两条线之间不要连起来，一旦这两条线连起来，就会丧失初衷目的，因为电流在返回的时候应当走工作零线，而连起来就会走保护线回去，保护线就出现电流了，PE线和N线的作用就会消失。

具体来说，TN系统中三种方式TN-S、TN-C-S系统、TN-C系统的应用如下：
① TN-S系统——正常工作条件下，外露导电部分和保护导体呈零，是最“干净”的系统。

可用于爆炸、火灾危险性较大或安全要求高的场所，宜用于独立附设变电站的车间，也适用于科研院所、计算机中心、通信局站等。

② 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民用楼房。

③TN-C系统——可用于爆炸、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。