低压成套开关设备的电击防护设计

       低压成套开关设备应用广泛，人们接触这类设备的机会较多，因此电击防护问题十分重要。国家标准GB 7251-1997《成套开关设备和控制设备》对接地保护和接零保护都作了明确的规定。
       低压成套开关设备的电击防护设计主要考虑以下问题：

       ①接地系统的形式选择；
       ②提高电击防护性能；
       ③保护电路的连续性；
       ④保护导体的选择。
一、 电击的类型与防护措施
电击即通常所说的“触电”，是指危险的电流通过人体，包括直接电击和间接电击两种。 直接电击是指人体直接触及正常工作时带电的部件而引起的电击；间接电击是指人体触及正常工作时不带电而故障时带有危险电压的部件而引起的电击。例如，当电器设备上出现绝缘故障时，如有人触及故障电器，就会导致电击。
直接电击的防护措施有：
（1） 带电部件的绝缘通常釆用绝缘隔板隔离带电体，或釆用表面有绝缘物覆盖的导体 （如绝缘母线）等。
（2） 外壳防护防护等级至少达到IP2XO
间接电击的防护措施是保护接地。它可理解为对正常的基础绝缘采取附加的保护措施。 这种措施是防止电气设备发生绝缘故障时，人体碰触电器设备的机壳而形成过高的接触电压，或防止过高的接触电压持续存在。
二、 保护接地的形式
我国220/380V低压配电系统广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引岀有中性线 （neutral wire,代号N）、保护线（protective wire,代号PE）或保护中性线（PEN wire,代号 PEN）。
中性线（N线）的功能：一是用来接用额定电压为相电压的单相用电设备；二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减小负荷中性点的电位偏移。
保护线（PE线）：是为保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分（指正常不带电压但故障情况下能带电压的易被触及的导电部分，如金属外壳、金属构架等）通过保护线（PE线）接地，可在设备发生接地故障时减小触电危险。
保护中性线（PEN线）兼有中性线（N线）和保护线（PE线）的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。
低压配电系统按保护接地形式，分为TN系统、TT系统和IT系统。
TN系统中所有设备的外露可导电部分均接公共保护线（PE线）或公共的保护中性线 （PEN线），也称“接零”。如果系统中的N线与 PE线全部合为PEN线，则此系统称为TN-C系统，如图2 -20a所示；如果系统中的N线与PE 线全部分开，则此系统称为TN-S系统，如图 2-20b所示；如果系统的前一部分N线与PE线合为PEN线，而后一部分N线与PE线则全部或 部分地分开，则此系统称为TN-C- S系统，如 图2-20c所示。
TN-C系统的缺点是当三相负荷不平衡时会造成零线（PEN线）带电。由于电气设备外壳接PEN线，因此有可能导致外壳带电，威胁人身安全，甚至还会引起火灾事故，因此安全水平低。
TN-S系统中，PE线不通过正常负荷电流， 所以PE线和设备外壳不带电流。例如，在照明配电箱内单独既设立接地装置焊接在箱壳上，又在底板上设立接零装置。在配电柜中同样按上述方法设置保护系统，如GGL1型低压固定式开关柜即是此系统的典型结构。PGL-l、PGL- 2型交流低压配电屏的N线和主接地端子连接的 PE线分开。GCS型等低压抽出式开关柜均采用N 排和PE排分开设置的三相五线制，都属于TN- S接地系统。
在民用建筑低压成套设备中，TN-C-S系统是最常见的接地系统。这种系统是一部分中性线（N）与保护线（PE）是合一的，另外一部分又是分开的。通常电源线路中用PEN线 （保护中性线），进入建筑物后，在配电设备内分为PE线和N线。该系统电源线路结构简单，又保证一定的安全水平，最适用于分散的民用建筑。
IT系统中的所有设备的外露可导电部分均各自经PE线单独接地，如图2-21所示。
IT系统中的所有设备的外露可导电部分也都各自经PE线单独接地，如图2 - 22所示。 它与TT系统不同的是，其电源中性点不接地或经1000Ω阻抗接地，且通常不引出中性线。

N线和PEN线用蓝色色标标识，PE线用黄绿相间的色标标识。
三、保护电路的连续性
低压成套开关设备应设置良好的保护电路，即柜门、柜体、抽屉等非载流回路的所有金 属部件均应接地，而且要使保护电路是连续的。
低压成套开关设备应通过直接的相互有效连接，或通过由保护导体完成的相互有效连接 以确保保护电路的连续性。对确定保护导体截面积，应考虑与保护器件动作值配合，在保护器件动作电流和时间范围内，不会损坏保护导体或破坏它的连续性，具体要求如下：

1） 当设备中的一个部件从外壳中取出时，设备其余部分的保护电路不应当被切断。
2） 如果抽出式部件配备有金属支撑表面，而且它们对支撑表面上施加压力足够大，则认为这些支撑面能充分保证保护电路的连续性，从连接位置到分离位置，抽出式部件的保护 电路应一直保持其有效性。
3） 在盖板、门、遮板和类似部件上面，如果没有安装电气设备，通常的金属螺钉联接和金属钗链连接则被认为足以能够保证电的连续性。如果在其上装有电压值超过超低压限值的电器时，应采用保护导体将这些部件和保护电路连接，此保护导体的截面积取决于所属电器电源引线截面积的最大值。为此目的而设计的等效电气连接方式（如滑动触头、防腐蚀钗链）也认为是满足要求。
4） 设备中保护电路所有部件的设计应使它们足以能够承受设备在安装场地可能遇到的最大热应力和电动应力。
GCS型抽出式开关柜为组装式，已将电器元件安装在镀锌框架上，框架与有模数孔的镀锌骨架连接，具有持久的导电能力。安装框架与柜体骨架全为镀锌件，故具有很好的接地保护性能。
对于高、低压开关柜的活动部件，如柜门、仪表门、抽屉结构部件以及高压开关柜的小车等，必须设立保护电路连续装置，与保护接地母线连接，保证保护电路的连续性。
四、保护导体的选择
参照有关标准，敷设在低压成套开关设备中的PE线、PEN线和N线的截面积选择见表 2-15，低压成套开关设备内部用来与外壳相连接的PE线的截面积选择见表2- 16。
表2-15低压成套开关设备中的PE线、PEN线和N线的截面积选择

表2-16低压成套开关设备内部用来与外壳相连接的PE线的截面积选择