低壓成套開關(guān)設(shè)備的電擊防護設(shè)計

       低壓成套開關(guān)設(shè)備應(yīng)用廣泛，人們接觸這類設(shè)備的機會較多，因此電擊防護問題十分重要。國家標準GB 7251-1997《成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》對接地保護和接零保護都作了明確的規(guī)定。
       低壓成套開關(guān)設(shè)備的電擊防護設(shè)計主要考慮以下問題：

       ①接地系統(tǒng)的形式選擇；
       ②提高電擊防護性能；
       ③保護電路的連續(xù)性；
       ④保護導(dǎo)體的選擇。
一、 電擊的類型與防護措施
電擊即通常所說的“觸電”，是指危險的電流通過人體，包括直接電擊和間接電擊兩種。 直接電擊是指人體直接觸及正常工作時帶電的部件而引起的電擊；間接電擊是指人體觸及正常工作時不帶電而故障時帶有危險電壓的部件而引起的電擊。例如，當電器設(shè)備上出現(xiàn)絕緣故障時，如有人觸及故障電器，就會導(dǎo)致電擊。
直接電擊的防護措施有：
（1） 帶電部件的絕緣通常釆用絕緣隔板隔離帶電體，或釆用表面有絕緣物覆蓋的導(dǎo)體 （如絕緣母線）等。
（2） 外殼防護防護等級至少達到IP2XO
間接電擊的防護措施是保護接地。它可理解為對正常的基礎(chǔ)絕緣采取附加的保護措施。 這種措施是防止電氣設(shè)備發(fā)生絕緣故障時，人體碰觸電器設(shè)備的機殼而形成過高的接觸電壓，或防止過高的接觸電壓持續(xù)存在。
二、 保護接地的形式
我國220/380V低壓配電系統(tǒng)廣泛采用中性點直接接地的運行方式，而且引岀有中性線 （neutral wire,代號N）、保護線（protective wire,代號PE）或保護中性線（PEN wire,代號 PEN）。
中性線（N線）的功能：一是用來接用額定電壓為相電壓的單相用電設(shè)備；二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減小負荷中性點的電位偏移。
保護線（PE線）：是為保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（指正常不帶電壓但故障情況下能帶電壓的易被觸及的導(dǎo)電部分，如金屬外殼、金屬構(gòu)架等）通過保護線（PE線）接地，可在設(shè)備發(fā)生接地故障時減小觸電危險。
保護中性線（PEN線）兼有中性線（N線）和保護線（PE線）的功能。這種保護中性線在我國通稱為“零線”，俗稱“地線”。
低壓配電系統(tǒng)按保護接地形式，分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。
TN系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接公共保護線（PE線）或公共的保護中性線 （PEN線），也稱“接零”。如果系統(tǒng)中的N線與 PE線全部合為PEN線，則此系統(tǒng)稱為TN-C系統(tǒng)，如圖2 -20a所示；如果系統(tǒng)中的N線與PE 線全部分開，則此系統(tǒng)稱為TN-S系統(tǒng)，如圖 2-20b所示；如果系統(tǒng)的前一部分N線與PE線合為PEN線，而后一部分N線與PE線則全部或 部分地分開，則此系統(tǒng)稱為TN-C- S系統(tǒng)，如 圖2-20c所示。
TN-C系統(tǒng)的缺點是當三相負荷不平衡時會造成零線（PEN線）帶電。由于電氣設(shè)備外殼接PEN線，因此有可能導(dǎo)致外殼帶電，威脅人身安全，甚至還會引起火災(zāi)事故，因此安全水平低。
TN-S系統(tǒng)中，PE線不通過正常負荷電流， 所以PE線和設(shè)備外殼不帶電流。例如，在照明配電箱內(nèi)單獨既設(shè)立接地裝置焊接在箱殼上，又在底板上設(shè)立接零裝置。在配電柜中同樣按上述方法設(shè)置保護系統(tǒng)，如GGL1型低壓固定式開關(guān)柜即是此系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)。PGL-l、PGL- 2型交流低壓配電屏的N線和主接地端子連接的 PE線分開。GCS型等低壓抽出式開關(guān)柜均采用N 排和PE排分開設(shè)置的三相五線制，都屬于TN- S接地系統(tǒng)。
在民用建筑低壓成套設(shè)備中，TN-C-S系統(tǒng)是最常見的接地系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是一部分中性線（N）與保護線（PE）是合一的，另外一部分又是分開的。通常電源線路中用PEN線 （保護中性線），進入建筑物后，在配電設(shè)備內(nèi)分為PE線和N線。該系統(tǒng)電源線路結(jié)構(gòu)簡單，又保證一定的安全水平，最適用于分散的民用建筑。
IT系統(tǒng)中的所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均各自經(jīng)PE線單獨接地，如圖2-21所示。
IT系統(tǒng)中的所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分也都各自經(jīng)PE線單獨接地，如圖2 - 22所示。 它與TT系統(tǒng)不同的是，其電源中性點不接地或經(jīng)1000Ω阻抗接地，且通常不引出中性線。

N線和PEN線用藍色色標標識，PE線用黃綠相間的色標標識。
三、保護電路的連續(xù)性
低壓成套開關(guān)設(shè)備應(yīng)設(shè)置良好的保護電路，即柜門、柜體、抽屜等非載流回路的所有金 屬部件均應(yīng)接地，而且要使保護電路是連續(xù)的。
低壓成套開關(guān)設(shè)備應(yīng)通過直接的相互有效連接，或通過由保護導(dǎo)體完成的相互有效連接 以確保保護電路的連續(xù)性。對確定保護導(dǎo)體截面積，應(yīng)考慮與保護器件動作值配合，在保護器件動作電流和時間范圍內(nèi)，不會損壞保護導(dǎo)體或破壞它的連續(xù)性，具體要求如下：

1） 當設(shè)備中的一個部件從外殼中取出時，設(shè)備其余部分的保護電路不應(yīng)當被切斷。
2） 如果抽出式部件配備有金屬支撐表面，而且它們對支撐表面上施加壓力足夠大，則認為這些支撐面能充分保證保護電路的連續(xù)性，從連接位置到分離位置，抽出式部件的保護 電路應(yīng)一直保持其有效性。
3） 在蓋板、門、遮板和類似部件上面，如果沒有安裝電氣設(shè)備，通常的金屬螺釘聯(lián)接和金屬釵鏈連接則被認為足以能夠保證電的連續(xù)性。如果在其上裝有電壓值超過超低壓限值的電器時，應(yīng)采用保護導(dǎo)體將這些部件和保護電路連接，此保護導(dǎo)體的截面積取決于所屬電器電源引線截面積的最大值。為此目的而設(shè)計的等效電氣連接方式（如滑動觸頭、防腐蝕釵鏈）也認為是滿足要求。
4） 設(shè)備中保護電路所有部件的設(shè)計應(yīng)使它們足以能夠承受設(shè)備在安裝場地可能遇到的最大熱應(yīng)力和電動應(yīng)力。
GCS型抽出式開關(guān)柜為組裝式，已將電器元件安裝在鍍鋅框架上，框架與有模數(shù)孔的鍍鋅骨架連接，具有持久的導(dǎo)電能力。安裝框架與柜體骨架全為鍍鋅件，故具有很好的接地保護性能。
對于高、低壓開關(guān)柜的活動部件，如柜門、儀表門、抽屜結(jié)構(gòu)部件以及高壓開關(guān)柜的小車等，必須設(shè)立保護電路連續(xù)裝置，與保護接地母線連接，保證保護電路的連續(xù)性。
四、保護導(dǎo)體的選擇
參照有關(guān)標準，敷設(shè)在低壓成套開關(guān)設(shè)備中的PE線、PEN線和N線的截面積選擇見表 2-15，低壓成套開關(guān)設(shè)備內(nèi)部用來與外殼相連接的PE線的截面積選擇見表2- 16。
表2-15低壓成套開關(guān)設(shè)備中的PE線、PEN線和N線的截面積選擇

表2-16低壓成套開關(guān)設(shè)備內(nèi)部用來與外殼相連接的PE線的截面積選擇