所謂“電人”,有兩個原因,其一是電壓等級。只要電壓超過50V安全電壓值,或者電流超過某個值,就一定會電人。
這裡的50V安全電壓,來自IEC60364《接地系統》和GB16895《接地系統》等標準和規範,不是安全供電電壓36V(GB156和IEC60038規定的)。
題主所說的系統叫做IT系統。我們來看IEC60364的原圖:
在這裡,變壓器的中性線不接地,或者經過高阻接地,而負載的外殼則直接接地。如此一來,負載的外殼保持零電位。一旦發生相線碰殼事故,接地電流因為沒有返回途徑,接地電流極小,系統可以繼續帶病執行2小時,但必須要採取報警措施。
然而,若又有另外一相發生碰殼事故,則相當於系統短路。這是最可怕的,系統必須儘快採取保護措施。
對於單相負載,特別是控制迴路,我們往往配套隔離變壓器,如同題主設想的一樣,變壓器次級不接地,實現和提高負載側供電電源的可靠性。即使控制迴路接地,但因為沒有接地電流回路,所以控制迴路能夠繼續執行。
特別提醒的是:上述這些優點只是針對系統的供電可靠性來考慮的,並未考慮到人的安全性。對於IT系統,或者配套了隔離變壓器的控制迴路,人體一旦接觸到帶電體,只要帶電體的電壓超過50V安全電壓,就一定會產生電擊效應。
我們看下圖:
此圖摘自GB/T 13870.1-2008《電流透過人體的效應 第1部分:常用部分》。
我們從標準給出的例2中看到,電擊不但與電壓有關,與流過人體的電流關係也十分密切。
人體能夠承受的電擊電流其實是很小的,它和人體的電阻有關。但是,電擊電流是否致死,要看電流流過的時間。
我們看標準怎麼說:
看到這裡,相信題主對於人體承受電擊的認識一定和原先不一樣了。原來,人體被電擊,只與電壓等級有關,與人體表面的乾燥程度有關,與電流流過人體的部位有關,與人體的承受能力有關。
現在,我們再來看看為何負載的外殼要接地。
題主的問題是:
目前我們都被教育說220V電的火線是碰不得的,會死人。但是按照電工圖書上的電力傳輸簡易路徑圖示來說,電力變壓器的初級和次級之間是絕緣隔離的,那相當於是一個隔離變壓器。假如次級側的中型線(中性線)不要接地,單單摸到220V火線並不能構成迴路,是不是就可以避免很多災難呢?為什麼供電線路都不這麼設計呢?
回答:
人體觸控到帶電體時,所構建的迴路是:電源——帶電體——人體——大地——電源。在這條迴路中,與配電系統的迴路沒有什麼關係。而人體承受電擊的程度,只取決於前文所述情況,與配電系統的迴路形式也沒有什麼關係。
設想我們手上拿著一隻手電筒,手電筒當然有它自己的迴路,路徑是:電池正端——開關——燈泡——電池負端。
如果手電筒的外殼是金屬的,那麼電流就會流經我們的手,路徑是:電池正端——開關——人體——電池負端。我們看到,與手電筒的供電迴路沒有什麼關係。
可見,題主期望改變配電系統的形式來避免人體電擊,毫無意義。
對於配電系統設計來說,我們只能防患於未然:採取合理的接地系統,主動地消除人體可能出現的電擊現象。
在說明之前,先指出題主文字中兩個錯誤之處:
第一個錯誤:電力變壓器並非隔離變壓器,兩者區別甚大;
第二個錯誤:中型線應當是中性線。
請題主注意理解和修正。
在圖的左側,我們看到了電力變壓器的低壓側三相繞組,它們的中性線直接接地,然後以PEN零線的形式引出。
在圖的中部偏左,我們看到了零線PEN重複接地。重複接地的目的是讓零線的電位為零。
注意看,在圖的中部有一個三相負載,它除了引入三相電源外,還引入了PEN零線。零線除了作為電源線的一部分外,同時又引到負載的外殼上。
如果此時發生火線對用電裝置的外殼碰殼,外殼帶電。由於外殼是接零線的,因此碰殼事故其實就是火線對零線的短路事故,系統中的開關立刻會執行線路保護跳閘措施。如此一來,系統主動地保護了人體避免接觸用電裝置外殼而發生電擊事故。
注意1:此接地系統叫做TN-C。
我們繼續看:零線在圖的中部分開為中性線N和保護線PE。在這裡,實際施工時要再次重複接地,但圖中以前面的重複接地來替代。
注意2:從PEN分開點往右,系統中的電源為三條相線,一條中性線N,一條地線PE。此接地系統叫做TN-S。合併到前面的TN-C,叫做TN-C-S。
注意3:從分開點之後,系統中不存在火線,更不存在零線,只有相線和中性線,還有地線。
注意4:對於居家配電系統來說,在絕大多數情況下,系統中根本就沒有零線,只有相線、中性線和地線。
我們看到,分開點之後有一隻負載,它引入三條相線和中性線作為電源,同時它的外殼接地線PE。如果發生了相線碰殼事故,因為地線PE與中性線N有連線點,因此相線相當於對N線短路,於是系統中的開關會執行過電流跳閘保護。這就實現了系統主動保護了人體避免接觸用電裝置外殼而發生電擊事故。
這個帖子寫到這裡該結束了。
結論是什麼?
結論是:我們應當採取合理的接地系統來保護人身安全,並配套漏電保護器來實現漏電保護。任何供電系統,哪怕是真正意義下的隔離變壓器,只要它的電壓超過50V,人體接觸到帶電體,也一定會發生電擊。
可見題主的理解是錯誤的。
所謂“電人”,有兩個原因,其一是電壓等級。只要電壓超過50V安全電壓值,或者電流超過某個值,就一定會電人。
這裡的50V安全電壓,來自IEC60364《接地系統》和GB16895《接地系統》等標準和規範,不是安全供電電壓36V(GB156和IEC60038規定的)。
題主所說的系統叫做IT系統。我們來看IEC60364的原圖:
在這裡,變壓器的中性線不接地,或者經過高阻接地,而負載的外殼則直接接地。如此一來,負載的外殼保持零電位。一旦發生相線碰殼事故,接地電流因為沒有返回途徑,接地電流極小,系統可以繼續帶病執行2小時,但必須要採取報警措施。
然而,若又有另外一相發生碰殼事故,則相當於系統短路。這是最可怕的,系統必須儘快採取保護措施。
對於單相負載,特別是控制迴路,我們往往配套隔離變壓器,如同題主設想的一樣,變壓器次級不接地,實現和提高負載側供電電源的可靠性。即使控制迴路接地,但因為沒有接地電流回路,所以控制迴路能夠繼續執行。
特別提醒的是:上述這些優點只是針對系統的供電可靠性來考慮的,並未考慮到人的安全性。對於IT系統,或者配套了隔離變壓器的控制迴路,人體一旦接觸到帶電體,只要帶電體的電壓超過50V安全電壓,就一定會產生電擊效應。
我們看下圖:
此圖摘自GB/T 13870.1-2008《電流透過人體的效應 第1部分:常用部分》。
我們從標準給出的例2中看到,電擊不但與電壓有關,與流過人體的電流關係也十分密切。
人體能夠承受的電擊電流其實是很小的,它和人體的電阻有關。但是,電擊電流是否致死,要看電流流過的時間。
我們看標準怎麼說:
看到這裡,相信題主對於人體承受電擊的認識一定和原先不一樣了。原來,人體被電擊,只與電壓等級有關,與人體表面的乾燥程度有關,與電流流過人體的部位有關,與人體的承受能力有關。
現在,我們再來看看為何負載的外殼要接地。
題主的問題是:
目前我們都被教育說220V電的火線是碰不得的,會死人。但是按照電工圖書上的電力傳輸簡易路徑圖示來說,電力變壓器的初級和次級之間是絕緣隔離的,那相當於是一個隔離變壓器。假如次級側的中型線(中性線)不要接地,單單摸到220V火線並不能構成迴路,是不是就可以避免很多災難呢?為什麼供電線路都不這麼設計呢?
回答:
人體觸控到帶電體時,所構建的迴路是:電源——帶電體——人體——大地——電源。在這條迴路中,與配電系統的迴路沒有什麼關係。而人體承受電擊的程度,只取決於前文所述情況,與配電系統的迴路形式也沒有什麼關係。
設想我們手上拿著一隻手電筒,手電筒當然有它自己的迴路,路徑是:電池正端——開關——燈泡——電池負端。
如果手電筒的外殼是金屬的,那麼電流就會流經我們的手,路徑是:電池正端——開關——人體——電池負端。我們看到,與手電筒的供電迴路沒有什麼關係。
可見,題主期望改變配電系統的形式來避免人體電擊,毫無意義。
對於配電系統設計來說,我們只能防患於未然:採取合理的接地系統,主動地消除人體可能出現的電擊現象。
在說明之前,先指出題主文字中兩個錯誤之處:
第一個錯誤:電力變壓器並非隔離變壓器,兩者區別甚大;
第二個錯誤:中型線應當是中性線。
請題主注意理解和修正。
我們看下圖:
在圖的左側,我們看到了電力變壓器的低壓側三相繞組,它們的中性線直接接地,然後以PEN零線的形式引出。
在圖的中部偏左,我們看到了零線PEN重複接地。重複接地的目的是讓零線的電位為零。
注意看,在圖的中部有一個三相負載,它除了引入三相電源外,還引入了PEN零線。零線除了作為電源線的一部分外,同時又引到負載的外殼上。
如果此時發生火線對用電裝置的外殼碰殼,外殼帶電。由於外殼是接零線的,因此碰殼事故其實就是火線對零線的短路事故,系統中的開關立刻會執行線路保護跳閘措施。如此一來,系統主動地保護了人體避免接觸用電裝置外殼而發生電擊事故。
注意1:此接地系統叫做TN-C。
我們繼續看:零線在圖的中部分開為中性線N和保護線PE。在這裡,實際施工時要再次重複接地,但圖中以前面的重複接地來替代。
注意2:從PEN分開點往右,系統中的電源為三條相線,一條中性線N,一條地線PE。此接地系統叫做TN-S。合併到前面的TN-C,叫做TN-C-S。
注意3:從分開點之後,系統中不存在火線,更不存在零線,只有相線和中性線,還有地線。
注意4:對於居家配電系統來說,在絕大多數情況下,系統中根本就沒有零線,只有相線、中性線和地線。
我們看到,分開點之後有一隻負載,它引入三條相線和中性線作為電源,同時它的外殼接地線PE。如果發生了相線碰殼事故,因為地線PE與中性線N有連線點,因此相線相當於對N線短路,於是系統中的開關會執行過電流跳閘保護。這就實現了系統主動保護了人體避免接觸用電裝置外殼而發生電擊事故。
這個帖子寫到這裡該結束了。
結論是什麼?
結論是:我們應當採取合理的接地系統來保護人身安全,並配套漏電保護器來實現漏電保護。任何供電系統,哪怕是真正意義下的隔離變壓器,只要它的電壓超過50V,人體接觸到帶電體,也一定會發生電擊。
可見題主的理解是錯誤的。