低壓成套開關設備的電擊防護設計

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

       ①接地系統的形式選擇；
       ②提高電擊防護性能；
       ③保護電路的連續性；
       ④保護導體的選擇。
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，當電器設備上出現絕緣故障時，如有人觸及故障電器，就會導致電擊。
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絕緣采取附加的保護措施。 這種措施是防止電氣設備發生絕緣故障時，人體碰觸電器設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存在。
二、 保護接地的形式
我國220/380V低壓配電系統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備；二是用來傳導三相系統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、防止發生觸電事故用的接地線。系統中所有設備的外露可導電部分（指正常不帶電壓但故障情況下能帶電壓的易被觸及的導電部分，如金屬外殼、金屬構架等）通過保護線（PE線）接地，可在設備發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”。
低壓配電系統按保護接地形式，分為TN系統、TT系統和IT系統。
TN系統中所有設備的外露可導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”。如果系統中的N線與 PE線全部合為PEN線，則此系統稱為TN-C系統，如圖2 -20a所示；如果系統中的N線與PE 線全部分開，則此系統稱為TN-S系統，如圖 2-20b所示；如果系統的前一部分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，則此系統稱為TN-C- S系統，如 圖2-20c所示。
TN-C系統的缺點是當三相負荷不平衡時會造成零線（PEN線）帶電。由于電氣設備外殼接PEN線，因此有可能導致外殼帶電，威脅人身安全，甚至還會引起火災事故，因此安全水平低。
TN-S系統中，PE線不通過正常負荷電流， 所以PE線和設備外殼不帶電流。例如，在照明配電箱內單獨既設立接地裝置焊接在箱殼上，又在底板上設立接零裝置。在配電柜中同樣按上述方法設置保護系統，如GGL1型低壓固定式開關柜即是此系統的典型結構。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柜均采用N 排和PE排分開設置的三相五線制，都屬于TN- S接地系統。
在民用建筑低壓成套設備中，TN-C-S系統是最常見的接地系統。這種系統是一部分中性線（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，在配電設備內分為PE線和N線。該系統電源線路結構簡單，又保證一定的安全水平，最適用于分散的民用建筑。
IT系統中的所有設備的外露可導電部分均各自經PE線單獨接地，如圖2-21所示。
IT系統中的所有設備的外露可導電部分也都各自經PE線單獨接地，如圖2 - 22所示。 它與TT系統不同的是，其電源中性點不接地或經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、保護電路的連續性
低壓成套開關設備應設置良好的保護電路，即柜門、柜體、抽屜等非載流回路的所有金 屬部件均應接地，而且要使保護電路是連續的。
低壓成套開關設備應通過直接的相互有效連接，或通過由保護導體完成的相互有效連接 以確保保護電路的連續性。對確定保護導體截面積，應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，不會損壞保護導體或破壞它的連續性，具體要求如下：

1） 當設備中的一個部件從外殼中取出時，設備其余部分的保護電路不應當被切斷。
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性，從連接位置到分離位置，抽出式部件的保護 電路應一直保持其有效性。
3） 在蓋板、門、遮板和類似部件上面，如果沒有安裝電氣設備，通常的金屬螺釘聯接和金屬釵鏈連接則被認為足以能夠保證電的連續性。如果在其上裝有電壓值超過超低壓限值的電器時，應采用保護導體將這些部件和保護電路連接，此保護導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） 設備中保護電路所有部件的設計應使它們足以能夠承受設備在安裝場地可能遇到的最大熱應力和電動應力。
GCS型抽出式開關柜為組裝式，已將電器元件安裝在鍍鋅框架上，框架與有模數孔的鍍鋅骨架連接，具有持久的導電能力。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、低壓開關柜的活動部件，如柜門、儀表門、抽屜結構部件以及高壓開關柜的小車等，必須設立保護電路連續裝置，與保護接地母線連接，保證保護電路的連續性。
四、保護導體的選擇
參照有關標準，敷設在低壓成套開關設備中的PE線、PEN線和N線的截面積選擇見表 2-15，低壓成套開關設備內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低壓成套開關設備中的PE線、PEN線和N線的截面積選擇

表2-16低壓成套開關設備內部用來與外殼相連接的PE線的截面積選擇