第八章 低压配电线路的保护与电击防护

常用的剩余电流保护器按其功能分有剩余电流断路器、剩 余电流动作保护继电器等。
剩余电流保护器（RCD）按其故障脱扣原理分有电磁式 和电子式两种。
a）电磁式
b）电子式
剩余电流保护器（RCD）的故障脱扣原理图
1－剩余电流互感器 2－脱扣器 3－试验按钮 4－电磁元件 5－电子元件
电磁式RCD靠剩余电流自身能量使RCD动作，动作功能 与电源电压无关；电子式RCD则借RCD所在回路处的故障残 压提供的能量来使RCD动作，动作功能与电源电压有关。
——可利用的建筑物金属结构部分、集中供热和空调系统。
建筑物作了总等电位联结后，其电气装置的PE导体和外露 可导电部分、电气装置外部导电部分和接地系统都互相连通， 从而在建筑物内形成一各导电部分电位相等或接近的区域。
总等电位联结的平面布置
总等电位联结的作用对不同的接地系统是不尽相同的， 对于常用的TN系统，其作用如下： （1）当建筑物内发生接地故障时，可降低由此引起的接触 电压。
为了防止线路绝缘损坏引起接地电弧火灾，至少应在建筑 物电源进线处设置剩余电流保护，保护电器动作于信号或切断 电源。设置在火灾危险场所（加工、生产、储存可燃物质以及 多粉尘的场所）的剩余电流保护电器其动作电流不应大于 300mA，一般场所可不受此值限制。
JGJ16－2008《民用建筑电气设计规范》规定了需要安装 剩余电流动作报警器的场所。 GB50016－2014《建筑设计防火规范》规定了诸如一类工 程民用建筑，人员密集的电影院、剧场、体育馆、商店和展览 建筑，重要的广播电视、电信和财贸金融建筑等火灾危险大的 建筑和场所的非消防用电负荷宜设置剩余电流动作电气火灾监 控系统。
（一）短路保护 1.对短路保护电器动作特性的要求 短路保护电器一般采用断路器或熔断器。 短路保护电器的动作应及时可靠，以保证绝缘导体、电缆、 母线的短路热稳定满足要求。 短路保护电器应能分断其安装处的预期最大短路电流。 短路保护电器应有足够的灵敏性，应能在规定时间内可靠切 断被保护线路末端的最小短路电流。
未作等电位联结时，预期接触电压为 作等电位联结后，预期接触电压为
（2）当建筑物外部电源线路发生接地故障时，可消除 通过PEN导体（或PE导体）导入的对地电压在建筑物内部 形成的电位差。
危险电位通过PEN线蔓延。等电位联结对TN系统特别重要。
地坪面
（3）有效消除其他危险电压电位差
N
消除通过金属管道传导的危险电位产生的电位差、雷电 电流通道 流通过接闪器产生的高电位反击。
约定动作电流 I2≤1.45Ial 对熔断器，一般 I2=1.6Ir
对断路器，一般 I2=1.3Ir
突然断电比过负荷而造成的损失更大的线路（如消 防水泵、消防电梯等线路），其过负荷保护应作用于信 号而不应作用于切断电路。 配电线路宜采用同一保护电器作短路保护与过负荷保护。 2.过负荷保护电器的装设
d
M
LEB
b
e
பைடு நூலகம்M d
e
总配电箱 总配电箱 N
N
n
L N L PE N PE
MEB n
MEB
q
q
地坪
地坪
N
RE
N
RE
（二）TN系统内自动切断电源的间接接触防护 1. 对保护电器动作特性的要求 TN系统发生接地故障时，故障电流大小与故障点及其通 路有关。 相线对设备外露可导电 部分或PE(PEN)线故障
业人员）
（5）将电气设备安装在非导电环境内
在非导电环境内可使用 0类设备。（适用于专业人员） （6）设置不接地的 等电位联结 （适用于专业人
员）
三、间接接触防护中自动切断电源的防护
（一）保护接地与等电位联结 保护接地——为了电气安全，将系统、装置或设备的一 点或多点接地。 为间接接触防 护（故障防护） 而将电气装置的 外露可导电部分 按其接地系统型 式的具体要求与 保护导体相连接， 又称防电击保护 接地。
E
a)
接闪器
L N N PE PE U N
地坪面
N
E
电流通道
2.局部等电位联结和辅助等电位联结
分配电箱AP 分配电箱AP L N L PE N m a PE m a
d
U t＝I d Z PE
U t＝I d Z PE U 较大 PE线较长时， t
d
H
d d
H
b
存在时间长危险
PE线短，安全
地板内结构钢筋
特低电压（ELV）——指在预期环境下，最高电压不足以使 人体流过的电流造成不良生理反应，不可能造成危害的临界等级 以下的电压。 我国国家标准GB/T3805－2008《特低电压（ELV）限值》规 定：
当接触面积大于1cm2、接触时间超过1s时，干燥环境中工频交 流电压有效值的限值为33V（正常状态）和55V（单故障时）； 潮湿环境中工频交流电压有效值的限值为16V（正常状态）和 33V（单故障时）； 当接触面积小于1cm2、不可握紧部分，干燥环境中工频交流电 压有效值的限值提高为66V（正常状态）和80V（单故障时）。 我国目前使用的特低电压（ELV）系统的工频交流标称电 压值（有效值）不超过50V 。

摆脱电流阈值——人体能自主摆脱的通过人体的最大电流值， 此值因人而异，平均值为10mA；

心室纤维性颤动电流阈值——引起心室纤维性颤动的最小电流 值，而心室纤维性颤动是电击引起死亡的主要原因。此电流阈值 与通电时间长短有关，也与人体条件、心脏功能状况、电流在人 体内通过的路径有关。

只要通过人体的电流小于30mA，人体就不致 因发生心室纤维性颤动而电击致死。
剩余电流——指同一时刻在电气装置中的电气回路给定点 处的所有带电导体电流（瞬时值）的代数和。
对三相四线制电路 对三相三线制电路 对单相两线制电路
iR iA iB iC iN iR iA iB iC iR iL iN
剩余电流（动作）保护器（RCD）是一种在规定条件下当 剩余电流达到或超过整定值时能自动分断电路的机械开关电器 或组合电器。剩余电流保护电器也可以由用来检测和判别剩余 电流以及接通和分断电流的各种独立元件组成。
（二）间接接触防护（故障防护）
间接接触防护是故障防护即单一故障条件下的电击防护。 （1）采取自动切断电源 适用于防电击类别为Ⅰ类的电气设备、人身电击安全电压 限值为50V的一般场所。 Ⅰ类电气设备除基本绝缘，并具有连接PE线的接地端子。 （2）采用双重绝缘或加强绝缘的电气设备（防电击类别 为Ⅱ类设备）
二、接地故障电气火灾防护
接地故障——指带电导体和大地之间意外出现导电通路。 包括相导体与大地、 PE 导体、 PEN 导体、电气装置的外露可 导电部分、装置外可导电部分等之间意外出现的导电通路。导 电路径可能通过有瑕疵的绝缘，通过结构物或通过植物，并具 有显著的阻抗。 接地故障的危害：
故障电流要比单相对地短路电流小，但也需要及时切断电路 以保证线路过电流时的热稳定。
（二）特低电压限值 人体遭受电击时流过人体的接触电流因施加于人体阻抗上 的接触电压而产生。在设计电气装置时计算接触电流很困难， 而计算预期接触电压比较方便。 人体阻抗由皮肤阻抗和体内阻抗 构成，其总阻抗呈容性。 90％的人体总阻抗：1000～2125Ω。 人体总阻抗由电流通路、接触电 压、通电时间、频率、皮肤湿度、接 触面积、施加压力和温度等因素共同 确定。因此，人体接触电压阈值不能 简单由图8-2曲线L按欧姆定律推算求 得，而应通过测试确定。
第八章 低压配电线路保护 与电击防护
第一节 低压配电线路的保护 第二节 低压电气装置的电击防护 第三节 低压保护电器的选择与整定 第四节 各级保护电器之间的选择性配合 本章小结
第一节 低压配电线路的保护
一、过电流保护
依据GB 50054－2011《低压配电设计规范》，低压配电 线路应装设短路保护、过负荷保护，保护电器应能在故障造成 危害之前切断供电电源或发出报警信号。
（3）设置阻挡物进行保护 阻挡物（指栏杆、网状屏障等）应能防止人体无意识地接 近裸带电体；也应能防止正常运行时在设备操作过程中人体无 意识地触及裸带电体。（适用于专业人员） （4）放置在伸臂范围 以外的保护 （适用于专业人
员）
（5）用剩余电流保护 器的附加保护 安装额定动作电流 不超过30mA的剩余电流 保护器。
第二节 低压电气装置的电击防护
电击——电流通过人体躯体而引起的生理效应。
人与带电部分的电接触称为直接接触。 人与故障情况下带电的外露可导电部 分的电接触称为间接接触。
电击防护——减小电击危险的防护措施，包括：直接接触 防护、间接接触防护和直接接触及间接接触两者兼有的防护。
一、电流通过人体的效应
（一）人体对电流的生理反应 GB/T13870.1－2008 电流通过人体和家畜的效应 第一部分： 常用部分 感知电流阈值——人体能感知的流过其身体的最小电流值，通 用值为0.5mA，此值与电流通过的时间长短无关；
二、直接接触防护和间接接触防护
（一）直接接触防护（基本防护） 直接接触防护是基本防护即无故障条件下的电击防护。 （1）将带电部分绝缘 绝缘介质：气体、液体、固体及其组合。
电气性能包括：导电性能、介电性能 和电气强度
（2）设置遮拦或外护物 防护等级：IP2X 或 IP4X 遮拦或外护物应牢固地加以固定，并能长 期持续地保证有效，它只能在使用钥匙或工具 或切断电源时才能移开。
无需连接PE线的接地端子
（3）采用特低电压供电
如III类设备以低于特低电压（ELV）限值的电压(干燥场 所为48V或36V，潮湿场所为24V，水下为12V及6V)供电， 在发生接地故障时即使不切断电源也不致引发电击事故。 （4）采取电气分隔措施 回路采用分隔电 源供电（如隔离变压 器），将危险带电部 分与其他所有电气回 路和电气部件绝缘以 及局部绝缘，并防止 一切接触。（适用于专
2.短路保护电器的装设
短路保护电器应装设在回路首端和 回路导体载流量因截面、材料、敷设 方式等发生变化而减小的地方。 短路保护电器应装设在低压配电线 路不接地的各相上。 3.并联导体的短路保护
对于多根并联导体组成的线路，其中任一根导体在最不利 的位置处发生短路故障时，短路保护电器应能及时切断短路故 障。
当发生接地故障的持续时间内，与它有关联系的电气设备和 管道的外露可导电部分对地和装置外的可导电部分间存在故障 电压。此电压可使人身遭受电击，也可因对地的电弧或火花引 起火灾或爆炸，造成严重生命财产损失。
接地故障电弧引起的火灾属于短路性火灾的一种，其 发生几率远高于带电导体间的短路火灾，是导致火灾的最大 隐患。 研究表明，接地电弧能量 只要达到 300mA 以上就能引起 火灾，显然过电流保护电器是 不能满足接地故障电气火灾防 护灵敏性要求的，而应采用高 灵敏性的剩余电流保护。
过负荷保护电器应装设在回路首端和回路导体载流量因 截面、材料、敷设方式等发生变化而减小的地方。
3. 并联导体的过负荷保护 大电流线路尽量采用多芯电 缆并联。做到各并联导体允许持 续载流量相等，导体阻抗相等以 使电流分配均衡，可采用一台保 护电器保护所有导体。
干线
<3m
支线
4.中性导体的过负荷保护 对于 TT 系统和 TN 系 统，当电气装置中存在 大量谐波电流时，会引 起相导体及中性导体的 过负荷，而中性导体的 过负荷是最常见的。 此时，中性导体应根 据其载流量检测过电流， 当检测到过电流时可动作 于切断相导体，但不必切 断中性导体。
保护接地的作用
等电位联结——指为达到等电位，多个可导电部分间的电 连接。为安全目的进行的等电位联结又称为保护等电位联结， 包括总等电位联结、辅助等电位联结和局部等电位联结。 1.总等电位联结 在保护等电位联结中，将以下可导电部分连接到一起：
——总保护导体；
——总接地导体或总接地端子； ——建筑物内的供应服务管道，如煤气管、水管；
若在线路首端采用一台保护电器，则应尽量避免在并联区 段内发生短路的可能性。 4.可不设短路保护的线路 如由主干线路保护电器保护的短距离分支线路。
（二）过负荷保护 过负荷保护的目的在于防止长时间的过负荷对线路绝缘造 成的不良影响。 1.对过负荷保护电器动作特性的要求 过负荷保护电器应采用反时限特性的保护电器，如 g 类 熔断器、断路器的长延时动作脱扣器等。 其动作特性应同时满足以 下两式的要求： 额定电流 Ic≤ Ir ≤Ial