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2025年注安技术第二章考点:触电防护技术

在备考2025年注安技术科目时,“触电防护技术”这一考点需掌握绝缘、屏护和间距、接地保护和接零保护、双重绝缘、安全电压和漏电保护等内容。

2025年注安技术考点:触电防护技术

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一、绝缘、屏护和间距★★★

(一)绝缘

1. 绝缘材料

1)绝缘材料分类

(1)固体绝缘材料,包括瓷、玻璃、云母、石棉等无机绝缘材料,橡胶、塑料、纤维制品等有机绝缘材料和玻璃漆布等复合绝缘材料。

(2)液体绝缘材料,包括矿物油、硅油等液体。

(3)气体绝缘材料,包括六氟化硫、氮等气体。

2)绝缘材料性能

绝缘材料有电性能、热性能、力学性能、化学性能、吸潮性能、抗生物性能等多项指标。

(1)电性能,包括介质损耗、绝缘电阻、泄漏电流和耐压强度

绝缘电阻相应于漏导电流遇到的电阻属于直流电阻,是判断绝缘质量最基本、最简易的指标。绝缘物受潮后绝缘电阻明显降低

介电常数是表明绝缘极化特征的性能参数,介电常数越大、极化过程越慢、绝缘性能越强

极化类似于泄漏

介电常数越大极化过程越慢,绝缘性能越好

(2)力学性能。绝缘材料的力学性能指强度、弹性等性能。

(3)热性能★★★

耐热性能、耐弧性能、阻燃性能、软化温度和黏度

耐热性能用允许工作温度来衡量。(极限工作温度)

耐弧性能是指接触电弧表面抗碳化的能力,无机绝缘材料的耐弧性能优于有机绝缘材料的耐弧性能

软化温度是指固体绝缘较高温度下维持不变形的能力。

黏度指绝缘液体的流动性

氧指数(百分数)表示。氧指数是在规定的条件下,材料在氧、氮棍合气体中恰好能保持燃烧状态所需要的最低氧浓度。氧指数在21%以下的材料为可燃性材料,21% -27%之间的为自熄性材料,27%以上的为阻燃性材料

(4)吸潮性能。吸潮性能包括吸水性能和亲水性能

(5)抗生物性能。抗生物性能是材料抵御霉菌等生物性破坏的能力。

2. 绝缘破坏

绝缘材料受到电气、高温、潮湿、机械、化学、生物等因素的作用时均可能遭到破坏,并可归纳为以下三种破坏方式:绝缘击穿、绝缘老化和绝缘损坏

1)绝缘击穿

当施加于绝缘材料上的电场强度高于临界值时,绝缘材料发生破裂或分解,电流急剧增加,完全失去绝缘性能。

气体绝缘击穿是由碰撞电离导致的电击穿。气体击穿后绝缘性能会很快恢复。液体绝缘的击穿特性与其纯净程度有关。液体绝缘击穿后,绝缘性能只在一定程度上得到恢复。固体绝缘的击穿有电击穿、热击穿、电化学击穿、放电击穿等击穿形式。固体绝缘击穿后将失去其原有性能

电击穿的特点是作用时间短、击穿电压高

热击穿的特点是作用时间较长,而击穿电压较低

电化学击穿的特点是作用时间很长、击穿电压往往很低

(二)屏护和间距

1.屏护★★

屏护是采用护罩、护盖、栅栏、箱体、遮栏等将带电体同外界隔绝开来,防止触电、防止短路及短路火灾、防止被机械破坏以及便于安全操作。固定式屏护装置应有足够的力学强度和良好耐燃性能

(1)户内栅栏高度不应小于1.2m;户外栅栏高度不应小于1.5m。

遮栏高度不应小于1.7m,下部边缘离地面高度不应大于0.1m

(2)对于低压设备,遮栏与裸导体的距离不应小于0.8m,栏条间距离不应大于0.2m;网眼遮栏与裸导体之间的不宜小于0.15m

(3)金属材料制成的屏护装置,必须接地(或接零)

(4)遮栏、栅栏等屏护装置上应根据被屏护对象挂上“止步!高压危险!”“禁止攀登!”等标示牌。

(5)遮拦出入口的门上应根据需要安装信号装置和联锁装置

屏护装置

力学强度和耐燃性能

栅栏

户内栅栏

不应小于1.2m

户外栅栏

不应小于1.5m

遮栏

不应小于1.7m、离地面高度不应大于0.1m

与裸导体的距离不应小于0.8m

网眼遮栏与裸导体之间的不宜小于0.15m

金属材料制成的屏护装置,必须接地(或接零)

出入口的门上应根据需要安装信号装置和联锁装置

间距是将可能触及的带电体置于可能触及的范围之外

导线与地面、水面的最小距离


≤ 1Kv

10 Kv

35 Kv

居民区

6.0m

6.5m

7.0m

非居民区

5.0m

5.5m

6.0m

导线与建筑物的最小距离

垂直距离

2.5m

3.0m

4.0m

水平距离

1.0m

1.5m

3.0m

低压作业中,人体及其所携带工具带电体的距离不应小于0.1m。在10kV作业中,无遮栏时,人体及其所携带工具带电体的距离不应小于0.7m有遮栏时,遮栏与带电体之间距离不应小于0.35m。(有遮拦、安全性提升,危险性减半—0.7降低至0.35)

二、接地保护和接零保护★★★★

(一)接地保护

接地保护通常是指电气设备的金属外壳直接接地的供电保护方式,包括保护接地和工作接地两种方式。

1. IT系统(保护接地)

在设备有接地的情况下,由于REㄍRP,如RE=4Ω,则人体电压为UPE=4.6V,危险性基本消除。

设备外壳通过低电阻接地,限制故障电压在安全范围以内,这种系统就是IT系统。字母I表示配电网不接地或经高阻抗接地,字母T表示电气设备外壳接地

沿电流方向:

第一个字母I表示中性点(配电网)不接地

第二个字母T表示设备外壳接地

保护接地适用于各种不接地配电网

在380V不接地低压配电网中,为限制设备漏电时外壳对地电压不超过安全范围,一般要求保护接地电阻RE≤4Ω

2.TT系统(工作接地—双接地系统)

第一个字母T表示配电网直接接地,第二个字母T表示设备外壳接地

中性点的接地RN叫做工作接地,中性点引出的导线叫做中性线N(工作零线)在接地的配电网(TT系统)中,单相电击的危险性比不接地的配电网(IT系统)单相电击的危险性大,只有在采用其他防止间接接触电击的措施有困难的条件下才考虑采用TT系统

三相星形连接—引出三根火线(相线)的同时,中性点引出不带电的中性线(工作零线、N线),保证电力供应。

相线—俗称火线(工作供电回路)

中性线(工作零线)—俗称零线(工作供电回路)

TT系统主要用于低压用户,即用于未装备配电变压器,从外面直接引进低压电源的小型用户(动力和照明由同一台变压器供电)优点是过电压防护性能较好、故障接地点比较容易检测。

采用TT系统时,应当保证在允许故障持续时间内漏电设备的故障对地电压不超过某一限值,因此系统中应装设能自动切断漏电故障的漏电保护装置(剩余电流保护装置)或具有同等功能的过电流保护装置。

(二)保护接零(TN系统)

字母T表示中性点接地,字母N表示电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点(N点)之间连接

当设备某相带电体碰连设备外壳时,形成该相对保护零线的短路,短路电流促使线路上的短路保护迅速动作,从而将故障部分断开电源,消除电击危险

2024052314270023089167_触电防护技术(三)

L1、L2、L3—相线、火线

N线—中性线、工作零线(工作供电回路)

PE线—地线、保护零线(保护回路不供电)

PEN线—PE线+N线的结合体

TN系统分为TN-S(分)、TN-C(合)-S(分)、TN-C(合)。

识图类—IT系统三根线、TT系统四根线(设备外壳接地,向下)、TN-S系统五根线、TN-C-S先四线后五线、TN-C系统四根线(设备外壳接零,向上)

TN-S是保护零线与中性线完全分开的系统,用于爆炸危险,或火灾危险性较大,或安全要求较高的场所

TN-C-S前一段保护零线与中性线共用,后一段分开的系统,厂内低压配电的场所及非生产性楼房(住宅及公共建筑)

TN-C保护零线与中性线完全共用的系统,无爆炸危险、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

为了实现保护接零要求,可以采用一般过电流保护装置或剩余电流保护装置(漏电保护器)。

在接零系统中,对于配电线路或仅供给固定式电气设备的线路,故障持续时间不宜超过5s

对于供给手持式电动工具、移动式电气设备的线路或插座回路,电压220V者故障持续时间不应超过0.4s,380V者不应超过0.2s

4.重复接地★★★★

重复接地指PE线和PEN线上除工作接地以外其他点的再次接地

(1)减轻零线断开或接触不良时电击的危险性。

(2)降低漏电设备的对地电压。

(3)改善架空线路的防雷性能。

(4)缩短漏电故障持续时间。

接地保护和接零保护★★★★

(1)IT、TT和TN系统的简称,均属于沿电流方向依次表示中性点(配电网)的连接形式和设备外壳的连接形式。(接地—T、不接地—I、接零—N)

(2)所有配电网均设置有短路保护装置,切断短路回路。

(3)IT系统的不强制要求增设漏电保护装置切断故障回路,用于故障状态下需持续供电的供电回路,即使设置也仅用作报警因此采用报警型漏电保护装置

(4)IT系统的工作原理是设备外壳的低电阻接地

(5)TT和TN系统不能将故障电压降至安全电压,依靠漏电保护装置切断故障回路,漏电保护装置采用切断型漏电保护装置

(6)TT系统的单相触电危险性较IT系统的危险性更大,但是优点是不需要设置变压器就能保证小型用电设备持续供电、过电压防护性能好

(7)TN系统分为TN-S、TN-C-S、TN-C不同供电应用形式,其中C代表合(共用)、S代表分(独立)

(8)识图类—IT系统三根线(三角连接)、TT系统四根线(星形连接、设备外壳接地,向下)TN-S系统五根线、TN-C-S先四线后五线、TN-C系统四根线(设备外壳接零,向上)

(9)TN-S适用于火灾爆炸危险性较大、安全要求高及临时用电环境TN-C适用于用电设备简单、安全要求不高的用电环境;TN-C-S系统适用于一般的非生产性楼房

(三)保护导体和接地装置★★★★

1.保护导体(PE、PEN)

保护导体包括保护接地线、保护接零和等电位联结线。保护导体分为人工保护导体和自然保护导体。应优先利用建筑物的金属结构、生产用的起重机的轨道、配线的钢管自然导体作保护导体。在低压系统,允许利用不流经可燃液体或气体的金属管道作保护导体

为提高可靠性,保护干线应经两条连接线与接地体连接

2)保护导体截面积

单芯绝缘导线作保护零线时,有机械防护的不得小于2.5mm2;没有机械防护的不得小于4mm2。当保护线与相线材料相同时,应按下表选取;兼用作中性线、保护零线的PEN线的最小截面积除应满足不平衡电流和谐波电流的导电要求外,还应满足保护接零可靠性的要求。为此,要求铜质PEN线截面积不得小于10mm2、铝质的不得小于16mm2,如系电缆芯线则不得小于4mm2

相线截面积SL

保护零线最小截面积SPE

SL≤16

SL

16<SL≤35

16

SL>35

SL/2

PE有机械防护

≥2.5mm2

PE无机械防护

≥4.0mm2

铜质PEN线

≥10mm2

铝质PEN线

≥16mm2

电缆芯线

≥4mm2

2.接地装置★★★★

接地装置是指埋设在地下的接地电极与由该接地电极到设备之间的连接导线的总称

1)自然接地体和人工接地体

自然接地体是用于其他目的,但与土壤保持紧密接触的导体。埋设在地下的金属管道(有可燃或爆炸性介质的管道除外)、金属井管、与大地连接的建筑物的金属结构、水工构筑物及类似的金属管、桩等均可用作自然接地体。当自然接地体的接地电阻符合要求时,可不敷设人工接地体(发电厂和变电所除外)

自然接地体至少应有两根导体在不同地点与接地网相连。

2)接地线

交流电气设备应优先利用自然导体作接地线不得利用蛇皮管、管道保温层的金属外皮或金属网以及电缆的金属护层作接地线。

3)接地装置安装

接地体上端离地面深度不应小于0.6 m(农田地带不应小于1m)并应在冰冻层以下。接地体宜避开人行道和建筑物出入口附近。接地体的引出导体应引出地面0.3m以上

为防止机械损伤和化学腐蚀,接地线与铁路或公路的交叉处或其他可能发生损伤处,应穿管或用角钢保护。接地线穿过墙壁、楼板、地坪时,应敷设在明孔、管道或其他坚固的保护管中。接地线与建筑物伸缩缝、沉降缝交叉时,应弯成弧状或另加补偿连接件

4)接地装置连接

接地线与管道的连接可采用螺纹连接或抱箍螺纹连接,但必须采用镀锌件,以防止锈蚀。在有振动的地方,应采取防松措施

接地装置地下部分的连接应采用焊接,并应采用搭焊,不得有虚焊。

利用建筑物的钢结构、起重机轨道、工业管道等自然导体作接地线时,其伸缩缝或接头处应另加跨接线,以保证连续可靠

三、双重绝缘、安全电压和漏电保护★★★★

(一)双重绝缘

双重绝缘属于防止间接接触电击的安全技术措施

1.双重绝缘结构

双重绝缘包括双重绝缘和加强绝缘两种类型。

双重绝缘指工作绝缘(基本绝缘)和保护绝缘(附加绝缘)。前者是带电体与不可触及的导体之间的绝缘,是保证设备正常工作和防止电击的基本绝缘;后者是不可触及的导体与可触及的导体之间的绝缘。

加强绝缘是具有与上述双重绝缘相同绝缘水平的单一绝缘。

2.双重绝缘的基本条件

工作绝缘的绝缘电阻不得低于2 MΩ,保护绝缘的绝缘电阻不得低于5MΩ,加强绝缘的绝缘电阻不得低于7 MΩ。(相同绝缘水平)

Ⅱ类设备的外壳应有足够的绝缘水平和力学强度,外壳上的盖、窗必须使用工具才能打开。Ⅱ类设备在其明显部位应有“”形标志。凡属双重绝缘的设备,不得再行接地或接零

(二)安全电压

安全电压是在一定条件下、一定时间内不危及生命安全的电压。依靠安全电压供电的设备属于Ⅲ类设备

1)限制

工频安全电压有效值的限值为50V,直流安全电压的限值为120V。对于电动儿童玩具及类似电器,当接触时间超过1s时,推荐干燥环境中工频安全电压有效值的限值取33V,直流安全电压的限值取70V;潮湿环境中工频安全电压有效值的限值取16V,直流安全电压的限值取35V。

2)额定值

我国规定工频有效值的额定值有42 V、36 V、24 V、12 V和6 V,通常采用安全隔离变压器作为特低电压的电源

使用环境

选用电压值

特别危险环境的手持电动工具

42V

电击危险环境的手持照明灯和局部照明灯

36V或24V

金属容器内、隧道、水井、大面积接地导体的狭窄、行动不便的环境(潮湿

12V

特殊场所(水下

6V

(三)电气隔离和不导电环境

电气隔离和不导电环境都属于防止间接接触电击的安全技术措施。隔离变压器的一次线圈与二次线圈之间有良好的绝缘,可用接地的屏蔽隔离开来,特低电压边均应与高压边保持双重绝缘的水平。

一般用途的单相安全隔离变压器的额定容量不应超过10kV·A,三相的不应超过16kV·A 。

安全隔离变压器应具有耐热、防潮、防水及抗振的结构。

安全电压回路的带电部分必须与较高电压的回路保持电气隔离,并不得与大地、保护接零(地)线或其他电气回路连接。安全电压的配线最好与其他电压等级的配线分开敷设。安全电压设备的插销座不得带有接零或接地插头或插孔。安全隔离变压器的一次边和二次边均应装设短路保护元件。

(四)漏电保护

漏电保护装置主要用于防止间接接触电击和直接接触电击

按照动作原理,漏电保护装置分为电压型和电流型两类;按照有无电子元器件,分为电子式和电磁式两类;按照极数,分为二极、三极和四极漏电保护装置等。

漏电保护装置:

正常状态,供电回路正常供电,处于联通状态。

故障状态(漏电),供电回路断开,切断故障回路。

2.漏电保护装置的动作参数

电流型漏电保护装置的主要动作参数是动作电流和动作时间

30 mA及30 mA以下的属高灵敏度,主要用于防止触电事故;

30 mA以上、1000 mA及1000 mA以下的属中灵敏度,用于防止触电事故和漏电火灾;

1000 mA以上的属低灵敏度,用于防止漏电火灾和监视一相接地故障。

漏电保护装置的动作时间指动作时最大分断时间,按照动作时间,漏电保护装置有快速性、定时限型和反时限型

防止触电的漏电保护装置宜采用高灵敏度、快速型装置

3.漏电保护装置的安装和运行

1)安装

属于I类移动式电气设备及手持式电动工具产用的电气设备;施工地的电气机械设备;安装在外的电气装置;时用电的电气设备;机关、学校、宾馆、饭店、企事业单位和住宅等除壁挂式空调电源插座外的其他电源插座或插座回路;游泳池、喷池、浴池的电气设备;安装在中的供电线路和设备;医院中可能直接接触人体的电气用设备等均必须安装漏电保护装置。

医 生 工 户 临 水 坐

对于公共场所的通道照明电源和应急照明电源、消防用电梯及确保公共场所安全的电气设备、用于消防设备的电源、用于防盗报警的电源(消防、安防电源),应装设不切断电源的报警式漏电保护装置。从防止触电的角度考虑,使用特低电压供电的电气设备、一般环境条件下使用的具有双重绝缘或加强绝缘结构的电气设备、使用隔离变压器且二次侧为不接地系统供电的电气设备,以及其他没有漏电危险和触电危险的电气设备可以不安装漏电保护装置。

经典习题

良好的绝缘是保证电气设备和线路正常运行的必要条件之一,材料的绝缘性能受电气、高温、潮湿、机械、化学、生物等因素的影响,严重时会导致绝缘击穿,关于绝缘击穿的说法,正确的是(  )。

A.气体的击穿场强与电场的均匀程度无关

B.固体绝缘的电击穿是碰撞电离导致的击穿

C.液体比气体密度大、击穿强度比气体低

D.固体绝缘击穿后,绝缘性能可以得到恢复

参考答案:B
参考解析:

A选项不符合要求,气体的平均击穿场强随着电场不均匀程度的增加而下降;C选项不符合要求,液体比气体密度大、击穿强度比气体高;D选项不符合要求,固体绝缘材料击穿后,绝缘性能失去原有性能。

在任何情况下,任何两导体之间都不得超过的电压值称为安全电压限制。关于电动儿童玩具在不同环境(接触时间超过1s)的安全电压限值的说法,正确是的(  )。

A.干燥环境中,工频安全电压有效值的限值为42V

B.干燥环境中,直流安全电压的限值为90v

C.潮湿环境中,工频安全电压有效值的限值为24v

D.潮湿环境中,直流安全电压的限值为35v

参考答案:D
参考解析:

对于电动儿童玩具及类似电器,当接触时间超过1s时,推荐干燥环境中工频安全电压有效值的限值取33V,直流安全电压的限值取70V;潮湿环境中工频安全电压有效值的限值取16V,直流安全电压的限值取35V。

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