用电安全保护方式的由来与发展.doc

用电安全保护方式的由来与发展 刘叙义 （国脉通信规划设计有限公司） 用电安全包括用电设备的安全、配电线路的安全与人身生命的安全，在电气设计、施工、维护工作中保证系统运行安全与人身生命安全是第一重要的。 三相供电变压器低压侧一般有三角形结线与星形结线，有接地系统与不接地系统，本文主要探讨常用的三相四线制中性点接地的380/220V供用电系统。变压器引出A、B、C三条相线与中性点零线，中性点零线直接接地，防止变压器绝缘损坏高压侵入低压侧危及设备与人身安全。 用电设备电源的安全保护，包括电源电压的变化控制在±5%*380/220V范围之内，负载电流不超过设备额定电流值，特殊重要的设备运行时不允许断电,要求安装UPS电源即不间断电源。 用电设备线路的安全保护，要求线路的额定电流大于空气开关保护的额定电流，即《线路额定电流≥空开额定电流≥负载额定电流》。 人身生命安全的保护，要求人身能够接触到的设备壳体绝对零电位，极端情况下人身触电时通过人体的电流值不能超过50mA时间不能超过0.1秒。 1、最简单的配电线路（图1） 将单相用电设备直接接到单相供电线路上，系统只包含电源与用电设备不含任何安全保护器件，用电设备开关打开设备就开始工作，用电设备开关关闭设备就停止工作。电路系统结构简单但是存在一个严重的问题，用电设备过载或线路短路会使设备过载烧毁和使线路过热引起火灾。 2、加装保险刀闸的配电线路（图2） 早些年比较实用的线路是在线路上增加了保险刀闸，安装铅锡合金的保险丝，解决了短路事故的保护问题。由于保险要兼顾设备的运行电流与启动电流，一般设备按额定电流的1.5～2倍选配保险丝，电动机要按设备额定电流的2～3倍选配保险丝。兼顾了设备的启动电流就无法保护设备的过载故障，设备过载时还会烧毁设备和线路。此电路系统设备发生漏电危及人身安全的时候没有保护措施，人身接触漏电设备时生命安全受到威胁。 3、用电设备加装保护零线（图3） 为了解决设备发生漏电危及人身安全将设备壳体接保护零线，设备漏电接触到设备外壳，漏电严重时电流过大会熔断相线保险丝切断电路，漏电轻微时漏电电流会经外壳保护零线回流到变压器，使设备外壳不带对地电压，一般情况下可以解决设备漏电直接危及人身安全的问题。 4、供电系统增加重复接地（图4） 供电系统的接地线可能发生断线，系统的零线也可能发生断线，当系统断线用电负载又不平衡时，接零保护设备将全部带上电压危及人身安全。为了保障零线的绝对零电位，在供电线路50米或线路进户的地方将零线重复进行接地，降低零线的接地电阻确保零线的对地零电位。 5、增加地线变三相四线制为三相五线制电源系统（图5） 当系统零线在重复接地线的后面断线用电负载又不平衡时，接零保护设备也将全部带上电压危及人身安全。如果单独设置保护地线代替保护零线，实行三相五线制，避免了零线电流不平衡时造成的零线电压引到设备外壳，则可从根本上解决这个问题，即使地线断线没有设备同时漏电的复合故障，也不会造成接地系统设备的全部带电。 6、空气开关代替保险刀闸（图6） 空气开关的出现代替了保险刀闸，供电线路的过载与短路保护问题完美地得到了解决。一个开关具有两套保护系统，热保护对应过载磁保护对应短路，可以分别选择与调试空开适应不同额定电流和不同启动电流的设备。供电与用电安全保护的方式实现了革命性的飞跃，保险开关无法有效保护的设备电流过载的问题得到了圆满地解决。 空气开关的选择要遵循《线路额定电流≥空开额定电流≥负载额定电流》，要根据负载启动电流比额定电流的倍数大小选择对应的空开型号，如一般保护选C型（短路保护5倍或10倍额定电流），电机保护选D型（短路保护8倍或12倍额定电流）。根据负载额定电流大小选择对应的空开容量，如10A、16A、32A，这是一个保障设备安全与线路安全极其重要的关系，许多电气火灾都是随意加大了空气开关，使线路额定电流小于了空气开关的额定电流,设备发生了过负载或者短路事故空气开关不动作造成的。常用电缆额定负载电流附表于文后供查阅。 7、漏电保护器的使用（图7） 设备的保护地线如果发生断线设备同时又发生漏电，还是会危及人身生命安全，漏电保护开关的出现很好地解决了这个问题，通过人身的电流达到50mA就会危及人身生命安全，漏电保护开关可在通过人身5～30mA电流时在0.1秒之内切断电路，保障人身的生命安全。有的漏电保护器还可以兼具过电压保护，防止雷电和供电系统其它原因的过电压对设备的损坏。 8、全线路漏电保护器（图8） 供电系统地线的干线发生断路，系统内同时有用电的设备发生故障漏电，设备端接保护地线反而引来了灾祸，会使所有接地保护的设备都带了电。如果系统内有正在使用淋浴器洗澡的人则会发生致命的触电事故，因为此时漏电电压由地线直接传到淋浴器壳体，没有经过漏