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配电系统的安全防护中，电气装置的电击防护是十分重要的设计内容。在GB-《低压配电设计规范》中，电击防护分为直接接触防护及间接接触防护。在GB.21-/IEC-4-41：《低压电气装置第4-41部分：安全防护电击防护》中则分为基本防护及故障防护。住建部年12月14日发布的《低压配电设计标准》（征求意见稿-11）沿用IEC的分法将其分为基本防护及故障防护。电击防护的基本原则是危险的带电部分必须不可触及，而可触及的可导电部分在正常情况下或在单一故障的情况下必须不带危险电位。树上鸟教育电气设计师在线教学网络课程！一、电击概念触及不同电位的导电部分时，电位差会使电流流经人体，这种接触称为“电接触”。视该电流大小和持续时间长短，它对人体产生不同的效应：电流小时于人体无害，如常用于诊断和治病的医疗电气设备，当这些微量电流通过人体某些部位时能治病救人，这种接触称为“微电接触”；如果通过人体的电流较大，持续时间较长，电流效应会使人受到伤害，以致引起心室纤颤、心脏停搏、器官损伤等病态生理效应，这种电接触称为“电击”，电击危及人身安全，十分危险。因此电气设计及工作者应采取各类防电击措施，预防及避免电击伤害事故的发生。特别要提出的是，按IEC标准规定进行心脏手术设备的正常泄漏电流不得大于10μA；当发生一个接地故障时，其故障电流不得大于50μA。因为通过人体心脏的电流如超过50μA可导致病人心室纤颤而死亡，这种电击死亡称为“微电击死亡”。二、人体的“电流效应”和学习“电流效应”的重要性电流通过人体时的效应是“电流效应”。了解电流通过人体时的电流效应对学习、理解以及执行相关的电气规范提供帮助，对电气设计工作有十分重要的意义。人体能感觉到的最小电流值一般为0.5mA，也称为“感觉阈值”，该值与通过电流持续时间的长短无关。GB-之5.2.9条第2款规定了在TN系统中配电线路的间接接触防护电器在供给手持式和移动式电气设备时，TN系统最长切断时间不大于0.4s，这种规定也与“电流效应”有关。当人用手持握带电导体时，如流过手掌的电流超过此值，手掌肌肉的反应将是不依人意地紧握带电导体而不是摆脱带电导体，从而使电流得以持续通过人体，导致此效应的最小电流称作“摆脱阈值”。在GB/T.1-/IEC/TS-1：《电流对人和家畜的效应第1部分：通用部分》规定：“约10mA的值是针对成年男人而假设的”“约5mA的数值适用于所有人”。在实际的配电设计中，手握式及移动式电气设备的特点是功率小、体量轻，便于手握及移动式设备，通常由插座供电。当发生接地故障时，因“摆脱阈值”的缘故，难以摆脱故障设备，时间长了极易被电击致伤致亡，这也是插座回路要装设瞬间动作的剩余电流保护器（RCD）的原因。为了保护人身安全，无论是民用、居住及工厂建筑的插座均要装设额定剩余动作电流IΔn=30mA的RCD，为什么对IΔn作如此规定呢？图1示出了交流电流通过人体时的效应，图中的曲线c是IEC测试得出的导致心室纤颤的曲线，曲线的横坐标是通过人体的15~Hz交流电流Ib，纵坐标表示通电时间t。当通过人体电流大小在曲线c的右侧区域时，不仅会出现肌肉收缩、呼吸困难、心房纤颤等病理反应，还会出现导致死亡的心室纤颤、心室停搏、呼吸停止等反应。也就是说通过人体的电流和通电的持续时间在c曲线的右侧即在④区内，人体就有死亡的危险。另外曲线c是在实验室所指定的外界条件下测定和绘制，由于实验室所指定的外界条件可能与室外的条件有所不同，应为室外条件的变化留出一些余量，因此以在区域③内距离曲线c一段距离的曲线L作为人体是否安全的界限。查曲线L可知，当Ib30mA时，人体就不会因电击引起心室纤颤而致死。这就是国际上将防电击的高灵敏度剩余电流动作保护装置RCD的额定剩余动作电流IΔn定为30mA的根据。当电流Ib通过人体阻抗为Zs时，会产生电压Ut，电压Ut称为接触电压，电流Ib是接触电流，Ib越大，接触电压Ut也越大。实际工作时，计算Ib较困难，而计算接触电压比较方便，于是IEC又提出在干燥和潮湿环境条件下相应的预期接触电压Ut―通电时间t的曲线L1和L2（如图2所示），这里预期的接触电压是最大的接触电压，为确保电气安全和简化计算，在实际应用中，接触电压都采用预期接触电压。从图2可知：a.人电击致死的原因是电流，而电流是因施加在人体阻抗上的电压产生的。例如，10kV架空线断线落在街边，街边的行人只要远离是不会被电击的，如若去接触断线的落地导体，由于不同电位差产生的电压施加在人体上，产生接触电流，令人遭受电击而致伤致亡。b.人体的阻抗是人体内部阻抗和皮肤阻抗之和，但主要是皮肤阻抗。在干燥场所，人的皮肤干燥，人体的阻抗大，一般要50V的接触电压才能达到30mA电击致死的接触电流。而在潮湿场所，达到上述的30mA只需要25V的接触电压。所以，IEC将50V和25V分别定为干燥场所和潮湿场所的接触电压限值UL1和UL2。以上所述电击电流通过人体的通道环境是在地面上，接触电流经手、脚和不同电位导体接触，有可能经心脏引发电击事故。表1是不同电流路径的心脏电流系数，引自GB/T.1-/IEC/TS-1：《电流对人和家畜的效应第1部分：通用部分》表12。电气工程师注册考试中有一个考题与表1有关，考题如下：交流电通过人身达一定数值，将引起人身发生心室纤维性颤动现象。如果电流通路为左手到右脚时这一数值为50mA，那么，当电流通路变为右手到双脚时，引起发生心室纤维性颤动相同效应的人身电流是多少？［A］30mA［B］50mA［C］62.5mA［D］mA解答过程：根据GB/T.1-表12可知：左手到右脚心脏电流系数为1.0，而右手到双脚心脏电流系数为0.8，则引发心室纤维性颤动电流为I=I′/0.8=50/0.8=62.5mA，选答案C。可见，人体通过电流时不同的电流通道，人体的电流效应是不同的。如果接触电流流经人体通道的环境是在水下，则情况十分危险及复杂。一般来说，纯水是不导电或其导电性极弱，生活中的水不是纯水，或多或少含有杂质，含有杂质水的电阻率是依杂质的浓度和种类而不同，十分复杂，当水中存在不同电位的导体时，两个不同电位导体间会形成电场和电位梯度。人体处于这种水下环境中时，不仅人体皮肤电阻大幅下降，而且接触电流会直接从胸骨间通过心脏，也可直接在头颅两侧通过大脑。和地面上人体通过电流的通道相比，水下的电流通道更为危险，也就是说水下环境的电流效应比地面上更严峻，所以IEC规定进入水下的电气设备的额定电压不得超过12V，若能采用6V则更为安全。三、在低压配电设计中，TN及TT低压配电系统的接地系统设计与防雷装置的接地设计是共用接地装置在低压配电设计中，当任一电压等级的供电系统确定后，都要考虑及处理两个接地事宜，这就是通常所说的系统内电源侧接地和负荷侧接地，即系统的工作接地和负荷的保护接地。IEC根据系统接地及保护接地的不同构成对配电系统进行分类：TN（包括TN-S、TN-C及TN-C-S）、TT及IT系统，由于种种原因，民用建筑大多采用TN系统。不同接地方式的配电系统对其配电线路的间接接触防护电器的动作特性作了规定，这是属于电击防护设计范畴。建筑物的外部防雷包括接闪器、引下线及接地装置。接闪器是直击雷防护措施中的重要一环，发生直击雷时接闪器将雷电流吸引过来，并通过后端的引下线、接地装置将雷电流泄放入地，这是防雷设计的功能要求，也就是说不论配电系统是何种接地方式，都不影响接闪器通过引下线、接地装置将雷电电流泄放入地的要求。“此接地非彼接地”，两种接地毫无任何关联。只是按照规范规定两类接地应共用接地装置，仅此而已。在电气设计中，大多数设计者的电气设计说明都有“防雷与接地”这一节的描述，往往将配电系统的接地方式如TN-S等都纳入其内，这样一来将两种性质不同的接地混为一谈，是不妥的。现在相关地区都在新修或扩建大学校园，其中最大的亮点是建设各种前端科学的物理、化学等实验室，于是仪表接地问题引起注意及争议。业主根据供应商或境外专家的意见，要求这些高精尖的仪表设置单独的接地装置，且要求接地电阻不大于0.5Ω。这种要求合理否？一时间意见纷纭，莫衷一是，难以定案。对此，笔者愿借一角谈谈看法及意见，以飨读者：a.校园建筑配电系统的接地方式是TN-S，按照该接地方式的规定，负荷侧的接地应是“外露导电部分通过接地的电源中性点的连接而接地”，可知当配电系统接地方式确定后，负荷侧的接地方式也确定了。对于TN-S接地方式配电系统其负荷侧是通过与电源侧引出的PE线连接而接地，所以负荷侧即仪表不应要求单独再设接地装置，供应商等的要求只不过是给现有的TN系统做了一个重复接地而已。b.如果供应商或境外专家坚持仪表设单独的接地装置，只能将配电系统的接地方式改为TT系统，设计人员应该明白，TT与TN系统的防电击保护的措施是大相径庭的。当然，也可以在TN系统中采用局部的TT系统，问题是在同一建筑物内实施TN与TT系统的兼容，从理论上说是可行的，而在施工中极为困难，似难实现。特别应引起注意的是在“寸土寸金”的环境里，有无实现TT系统的可能!c.说到仪表所使用的频率，设计人员竟一问三不知，如此一来无法讨论0.5Ω的必要性。对接大地的接地装置而言，是可以降低工频时接地极的接地电阻，却无法降低高频在接地线中的高频阻抗，这就是为什么信息系统电气装置要设计高频低阻抗等电位联结来替代通常用的接大地，从而减少信息设备对地电位的高频电位差的原因。表2是电阻及电抗随工作频率变化而变化的关系。由表2可知：对于同一截面（如25mm2）的铜导体在高频1MHz时，其感抗量为电阻量的倍；频率为MHz时，两者的倍数高达0。当导体截面增大为mm2、频率为1MHz时，其感抗量为电阻量的倍；频率为MHz时，两者的倍数高达0。表2比较说明，工作频率越高、导体截面越大时，相对导体的感抗而言，导体的电阻几乎可以忽略不计。这就是说接地电阻再小（如0.5Ω），也无法抵消高频在接地线中的高频阻抗影响，所以工作在高频条件下的信息设备，要求小接地电阻是无意义的。d.仪器仪表的这种接地及接地电阻的要求，由来已久。过去由于“闭关自锁”，不明白缘由，只能照办。接触IEC后，GB-《建筑物电子信息系统防雷技术规范》5.2.4条条文说明中指出：“对于某些特殊而又重要的电子信息系统的接地设置等电位连接，可以设置专用的垂直接地干线减少干扰。”垂直干线由建筑物的等电位接地端子盘引出。在工频时，垂直接地干线的最小截面为50mm2；高频或高层建筑时，垂直干线截面还要酌情增加。具体做法详见图3。四、防电击设计及理论得不到重视的原因分析电气设计时，设计人员都要进行各类保护电器选用设计，为什么要这样做？答曰：为了安全。再进一步询问，无非是各类保护电器动作的解释。直到接触IEC后，才知道“电击防护”，才知道选用保护电器是“间接接触防护的自动切断电源防护措施”，也就是说“电击防护”是引进IEC后才知晓的。年11月住建部发布的《建筑工程设计文件编制深度规定（年版）》并未按GB-第5章要求对电击防护的电气设计提出相应的深度规定。“深度规定”都如此，建筑电气设计忽略或者不重视电击防护就不足为奇了。这些忽略或不重视主要表现在电气设计说明成百上千字，竟无“电击防护”一席之地！往往将配电系统接地方式纳入防雷接地中；将防电击附加措施的RCD归入开关的选用；将另一附加措施：“等电位联结”不是与防雷设计的等电位要求混淆，就是并列在管道的设计中等等。更有甚者，要求按照GB-《建筑物防雷设计规范》中等电位连接部件的最小截面作为设计浴室的防电击等电位依据，虽说这两种等电位联结（连接）的目的都是为了安全，然而两者安全防范对象、各自的特点等等均不相同，“此等电位连接非彼等电位联结”，两者不能通用，不能混为一谈。RCD在防电击保护的设计中是使用较为广泛的保护电器设备，RCD与断路器在工作机理、用途及使用范围是不同的，它是“间接接触防护的自动切断电源防护措施”的附加措施之一。有的设计者在设计说明中要求RCD动作时间小于0.4s，这种要求全面吗？GB-5.2.9条第2款规定“供给手持式电气设备和移动式电气设备用电的末端线路或插座回路，TN系统的最长切断时间”当标称电压为V，不应超过0.4s。显然，RCD是能满足这个要求的，许多厂家表示在IΔn时（即额定剩余动作电流为30mA），RCD的动作时间可以达到≤0.1s。显然上述要求能满足规范的要求，然而设计者却忽略了GB-5.1.12条的规定：“额定剩余动作电流不超过30mA的剩余电流动作保护器，可作为其他直接接触保护措施失效或使用者疏忽时的附加防护，但不能单独作为直接接触防护措施。”这表明RCD不仅是自动切断电源间接接触的附加防护，还是直接接触的附加防护。这是因为RCD在剩余电流为IΔn时，t≤0.1s；在≥5IΔn（即5×30=mA）时，其动作时间仅为0.04s，远远小于规范要求的直接接触时间；当系统电压在V＜U0≤V，最长的切断时间不超过0.2s的要求，是可以作为直接接触的附加防护。所以设计者对RCD动作时间的要求是不妥的。五、自动切断电源防护措施中，要重视附加防护措施的功效及实施在自动切断电源防护措施中，不言而喻，应选用优质的保护电器，确保自动切断电源防护措施可靠实施。然而对“电”的安全而言，一定确保不能出现“万一”的情况。再者，接地故障是一种发生几率远大于带电导体间的短路故障。接地故障分金属性短路及电弧性起火，故障情况比较复杂，据统计断路器90%的故障跳闸是接地故障所致，但接地故障并不都能令断路器跳闸，它的存在给人们的安全造成极大的危害。为此“自动切断电源防护措施”的附加防护措施应运而生。附加措施一：等电位联结大部分建筑物的配电设计都采用TN系统。规程、规范都规定TN系统在采用自动切断电源措施时，一定要辅以等电位联结。在GB.21-/IEC-4-41：《低压电气装置第4-41部分：安全防护电击防护》及GB-都规定在低压配电系统中采用自动切断电源的防电击防护措施，以及该措施失效时的附加保护措施。对于TN系统而言，等电位联结是十分重要的且必须的附加保护之一。为了说明原因，还得从TN系统的接线特点说起：TN系统的第一个字母表示电源的一点（通常是中性点N）与大地直接连接，第二个字母表示电气装置外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地。也就是说，TN系统电源侧的PE线是与负荷侧全程贯通的。这样，当电源侧或负荷侧某处接地故障，故障电压会通过PE线传到其他负荷的外露可导电金属外壳，例如电动伸缩门的金属外壳。TN系统这种“城门失火，殃及池鱼”的特点，设计者应给予

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