精密直流電源分配柜保護地“帶電”問題分析

黃保哲

（中國電子科技集團公司第四十一研究所，山東 青島 266555）

0 引 言

接地系統是通信電源系統的重要組成部分，它不僅直接影響通信的質量和電力系統的正常運行，而且還起到保護人身安全和設備安全的作用，從功能上可分為工作接地和保護接地[1]。為減少電蝕作用導致的線圈導線腐蝕，通信電源系統中采用正極接地的方式，正常情況下工作地排和保護地排都處于零電位，沒有電壓差。某電信局在接線施工過程中反饋保護地“帶電”，測量保護地排與工作地排之間有+52 V 的電壓差，本文針對該問題展開論述，分析問題的原因及可能存在的安全隱患，對施工的規范性提出建議。

1 保護地“帶電”狀態描述

精密直流電源分配柜正常使用接線如圖1 所示，蓄電池或上級配電屏的正、負極電源分別接入電源分配柜的工作地排和接入導體，接入導體下為輸入熔斷器，輸入熔斷器與分路熔斷器用銅母排連接，監控主機、監控從機等分別與工作地排、接入導體和分路熔斷器下端連接，以實現輸入、輸出回路的電流、電壓、開關等智能檢測和監控，每路分路熔斷器下端接負載負極，負載正極接至工作地排，形成供電回路給負載供電。在此狀態下，工作地排與保護地排遠端接大地，均處于零電位，不會有電壓差。

該電信局施工過程中，A 處自蓄電池或上級配電屏的正極電源未連接工作地排，自蓄電池或上級配電屏的負極電源正常接入接入導體，但B 處輸入熔斷器未安裝，保護地正常接地，負載正負極均正常接入工作地排和分路熔斷器下端，此時測量保護地排與工作地排之間有+52 V 的電壓差，施工人員反饋保護地“帶電”。

2 保護地“帶電”原因分析

測量保護地排與工作地排之間有+52 V的電壓差，而保護地排處于接地狀態，為零電位，這說明施工人員反饋的保護地“帶電”并非是保護地帶電，而是工作地排處于-52 V 電位，如下分析均圍繞工作地排電位為何為-52 V 來展開。

從電壓數值可以推測，工作地排上的-52 V 電位的來源應該是蓄電池的負極，從圖1 可以看出，由于B 處的輸入熔斷器未安裝，負極電源從接入導體到工作地排的唯一路徑是監控主機、開關電源、監控從機等二次回路設備，監控主機電壓檢測正負極、開關電源電源輸入正負極等分別從工作地排和接入導體接入，此處監控主機和開關電源等監控單元可簡化為具有一定阻抗的電阻，保護地“帶電”狀態簡化如圖2 所示，電路模型如圖3 所示。

精密直流電源分配列柜中各帶電回路與地之間的絕緣電阻為2～10 MΩ[2-3]，即R斷≈2～10 MΩ，從圖2、圖3 可以看出，此時工作地排與保護地排之間的電壓為U，本案例中監控單元為廣東雅達YD-DEMS-VD2系列監控單元，R監控單元約為2.5 kΩ，遠小于R斷，由歐姆定律可知U≈-52 V，即工作地排為-52 V 電位。

3 保護地“帶電”是否會造成人身傷害

由分析可知，保護地“帶電”的原因是工作地排處于-52 V 電位，此時若雙手同時觸摸工作地與保護地或機架，相當于圖3 中R斷等于人體電阻R人，此處人體電阻R人取1 000 Ω，由歐姆定律可知，通過人體的電流I=U/（R監控單元+R人）≈52/（2 500 Ω+1 000 Ω）≈14.9 mA，此時人兩手之間的電壓U人≈1 000 Ω×14.9 mA ≈14.9 V，小于通常人們認定的36 V接觸安全電壓。

圖1 精密直流電源分配柜正常使用接線示意圖

觸電導致人體傷害的主要原因是電流，對于50 Hz 工頻交流電，可以被人體感知的最小電流大約為0.5 mA，人體觸電后可以自主擺脫電源的最大交流電流大為10～16 mA。直流電流與交流電流相比，要使人體產生相同的反應，直流電流必須比交流電流（50 Hz）大2～4 倍[4]，此處人體通過直流電流14.9 mA 相當于通過50 Hz 工頻交流電流3.7～7.5 mA，觸電后可以自主擺脫電源，但長時間通電會使手指手腕等處產生痛感，若手指皮膚相對潮濕或皮膚有損傷，人體電阻相對變小[4]，長時間通電則可能會導致痙攣。

圖2 保護地“帶電”狀態簡化示意圖

圖3 保護地“帶電”狀態電路模型

由分析可知，盡管人兩手分別同時觸摸-52 V和0 V，但由于監控單元的分壓作用，人兩手之間的實際電壓約為14.9 V，屬于接觸安全電壓范圍之內，短時間觸摸不會對人體造成明顯的人身傷害。

4 直流電源分配柜施工規范性建議

本案例中，施工人員反饋的保護地“帶電”狀態并非是電源分配柜存在故障，而是施工不規范導致的，將圖1 中A 處工作地排接線正常接入后，工作地排電位變為0 V，與保護地之間的電壓差消失，設備正常使用。-48 V 直流電源系統電壓等級較低，但若不規范操作仍然存在安全隱患，結合本次案例，對直流電源分配柜接線施工操作的規范性提出如下建議。

（1）電源分配柜接線時應先接處于零電位的工作地和保護地。

（2）-48 V 接入時應盡量避免帶電操作，即-48 V接入分配柜時應斷開上級配電屏相應熔斷器，同時斷開本列柜輸入熔斷器。

（3）負載-48 V 接線時應斷開相應分路熔斷器。

（4）接線完成并測試無問題后自上而下逐級插入熔斷器。

5 結 論

由于各廠家電源分配柜接線方式、監控儀表型號等不同，本文中計算數據僅供參考，但分析思路是相通的。此外，接線施工時應盡量避免不規范操作，以減少不必要的安全隱患。