淺談電擊基本知識與防護措施

史書元

（南京市建筑設計研究院有限責任公司，江蘇 南京 210000）

近年來，隨著我國的發展與進步，新建項目大規模增多，在電氣設計的過程中，人身安全防護與設備安全防護正越來越受到重視，而人身安全更為重要。在實際項目施工及運行過程中，卻經常有電氣安全事故的發生，對人身造成傷害。故做好電擊防護的各種措施是電氣設計中不可忽略的重要問題。由于低壓配電系統容易遭受電擊，為保證安全用電需要，在進行低壓配電系統設計時，需考慮電擊防護。電擊防護的重點，也在低壓配電系統。雖然1kV以上的中高壓系統的帶電體被觸及時，電擊危險大得多，死亡概率也高得多，但中高壓電氣裝置防護嚴密，且設置在專用場所，使用者不大可能觸及。而低壓配電設施由于涉及面廣，所處環境復雜等原因，故障發生概率大，電擊危險性也大幅增加。

1 電擊基本知識

1.1 電擊防護

當帶電導體絕緣的失效或損壞，導致正常條件下不帶電的電氣裝置外露可導電部分呈現一定的電位，操作者或使用者觸及時，可能發生電擊事故，從而導致對人的傷害，甚至死亡，這是低壓配電系統最常見，也是必須嚴格防范的重點問題。

1.2 電氣設備防電擊類別

電擊防護同電氣設備的防護條件有密切關系，不同電擊防護類別的電氣設備應該有不同的電擊防護措施。電氣設備的防電擊分類共分為4類。制造廠商的電氣設備和用電設備應按相應的防護結構和特征確定其防電擊類別，并標志在設備外殼上，用符號標識。

（1）0類設備。0類設備具有基本絕緣作為直接接觸防護，但沒有間接接觸防護措施，從電擊防護來看，是不完善的。

（2）Ⅰ類設備。Ⅰ類設備利用基本絕緣作為基本防護措施，同時還具有附加防護措施，即設備外露可導電部分應做保護接地，即通過PE導體連接到地或等電位聯結端子，作為故障防護措施。現今的電氣設備（配電柜、屏，控制箱等）和用電設備（泵、風機、電梯等）都制造為Ⅰ類設備，做好Ⅰ類設備的電擊防護最重要。

（3）Ⅱ類設備。Ⅱ類設備采用基本絕緣作為基本防護措施，同時還具有附加絕緣作為故障防護措施，或者采用能提供基本防護和故障防護功能的加強絕緣。由于其絕緣外殼的機械強度、溫度等的要求，Ⅱ類設備尺寸受到一定的限制，實際應用范圍相對較小，如電視機、收音機等。

（4）Ⅲ類設備。Ⅲ類設備系將電壓限制到特低電壓值以內，作為基本防護措施。電氣設備的最大標稱電氣不應超過交流50V或無紋波直流120V。Ⅲ類設備只能用于SELV和PELV系統連接，故此類設備應用范圍非常有限。

1.3 電流通過人體的效應

當人體同時觸及不同電位的導電部分時，電位差使電流流經人體，稱為電接觸。電流通過人體時，對人體的傷害程度與電流大小、電流持續時間、電流頻率、電流路徑等多種因素有關。因此，我們應當了解電流通過人體時產生的效應，更加正確有效地采取防范措施，以避免發生電擊事故。

（1）人體的阻抗。人體的總阻抗分為人體內阻抗和皮膚阻抗兩部分：內阻抗的大部分可認為是阻性的，皮膚阻抗可視為電阻和電容的網絡。而人體的總阻抗值取決于很多因素，如電流持續時間、電流路徑、接觸電壓、溫度、濕度等。內阻抗的數值與電流路徑相關，皮膚阻抗會因為外界環境的不同而發生變化，因此，人體總阻抗值總是伴隨著特定的前置條件。比如，在干燥條件下、大的接觸表面積情況下，50Hz/60Hz交流電路路徑為手到手的成年人體總阻抗：對于5%人群取575Ω，對于50%人群取775Ω，對于95%人群取1050Ω。

（2）15～100HZ范圍內正弦交流電流的效應。通過知道接觸電壓及電流路徑阻抗，我們可以根據不同的環境因素計算出接觸電流，再利用心臟電流系數將電流折算至查表的標準路徑值，即可確定電流產生的生理效應。在國家標準《GB/T13870.1-2008》中，人體通過電流時主要有以下幾個效應閾值：①感知閾—通過人體有感知可能性的接觸最小值。②反應閾—可能有感知和不自主地肌肉收縮，通常為0.5mA。③擺脫閾—能自行擺脫電極的最大接觸電流，約為5mA。④心室纖維性顫動閾—能引起心室纖維性顫動的最小接觸電流。

其中δ(·)為沖擊函數，“*”表示卷積運算；Twa為采樣脈沖寬度，Tsa為采樣周期；T為SAR信號的脈沖周期，Tp為SAR信號脈沖寬度，間歇采樣周期滿足Tsa=KT(K≥2且K∈Z).結合式(6)～(7)可得方位向間歇采樣散射波干擾信號為

2 電擊防護措施

對于電擊防護的措施主要有以下幾大類：基本防護、故障防護、加強防護、附加防護等。本文將對以上前兩種防護措施進行簡單介紹，結合實際，主要著重介紹間接接觸防護的相關內容。

2.1 基本防護（直接接觸防護）

（1）帶電部分的基本絕緣：此防護措施就是將電氣設備帶電部分用絕緣覆蓋，防止人體接觸帶電部分。

（2）采用遮攔或外護物：此防護措施是用遮攔或外護物防止人體接觸帶電部分。

（3）采用阻擋物：此措施應能防止人體無意地接近帶電部分，且阻擋物不可無意地挪動。

（4）置于伸臂范圍外：保證人體不應在伸手可及的范圍內可同時觸及不同電位。

2.2 故障防護（間接接觸防護）

在線路或設備發生故障時，為保證人身安全，我們需提前設定好對應的防護措施。總體歸納起來，有兩大防護措施：主動防護與被動防護。

（1）主動防護：在規定的時間內自動切斷電源。①依靠保護電器（斷路器或熔斷器）切斷回路電源。②切斷時間不應大于表1的規定（交流）。

表1 最大切斷時間（交流回路）單位：S

在我們平時的生活中，絕大多數電氣設備為I類，其外露導電部分應通過PE線實現接地。當發生接地故障時，如果不能按表1規定的時間內切斷電源時，即主動防護失效，此時，故障電流在PE線上產生的電壓降就是外露導電部分對地的接觸電壓，通常可達Uo的1/2或2/3，這時我們就需要采取被動防護的措施，即降低故障時的接觸電壓。如采用等電位聯結，便可有效地降低接觸電壓。

（3）除上述兩種防護措施外，對于一些特殊情況，我們還需要采用剩余電流保護器（RCD）作為附加防護措施，并且RCD不可作為唯一的保護措施。

在了解了以上兩大防護措施后，我們將針對低壓配電系統的三種接地形式，分別對其故障防護要求進行介紹：

（1）TN接地形式：TN系統的故障保護可以采用過電流保護電器和RCD。如果TN系統內發生接地故障的回路故障電流較大，則主動防護措施有效，可利用過電流保護電器自動切斷電源。但在某些情況下，如遠離變電所、線路截面不大時，通常無法滿足自動切斷電源的時間要求，則采用RCD做故障防護最為有效。TN系統亦可采用被動防護措施作為附加防護，即采用輔助等電位聯結來降低接觸電壓，從而更可靠地防止電擊事故的發生。

（2）TT接地形式：TT系統發生故障時，與TN系統比較，故障回路阻抗大，故障電流小，通常采用RCD做故障防護，其動作特性應符合式：Ra x I△n≤50V（Ra為外露可導電部分的接地極電阻和PE導體電阻之和；I△n為RCD的額定剩余動作電流）。由于故障接觸電壓被限制在50V以下，我們也可認為利用RCD形成了被動防護的措施。當TT系統回路阻抗足夠小，且其值可靠而穩定時，也可采用過電流保護電器做主動防護措施，但事實上，Ra不容易也沒必要設計得那么小，使故障電流足以讓過電流保護器動作，采用RCD做故障防護十分有效，也很簡便。

（3）IT接地形式：IT系統故障電流僅為毫安級，其故障電壓可以限制在接觸電壓以下，可以不切斷電源，而帶故障繼續運行，但應發出報警，以便及時排除故障；若發生第二次接地故障，則其防電擊要求將會與TN系統或TT系統相同，需切斷電源。

3 結語

電擊防護是電氣安全技術領域非常重要的內容，合理正確地采取電擊防護措施可以保證人身及設備的安全。理解并掌握電擊防護知識對于建設工程的質量以及安全用電的目標都有著非常重要的意義。