一、安装漏电保护器的必要性
接地故障(接地短路)有金属性和电弧性两种形式。故障点熔焊,故障点阻抗可忽略不计的接地故障为金属性接地故障,这时设备外壳对地故障电压Uf为PEN线和PE线上电压降之和△U 。
Uf=△U=Id(ZPEN ZPE)
=(ZPEN ZPE)U0/Zs
=[U0(ZPEN ZPE)]/[ZL ZPEN ZPE]
式中Id——接地故障电流(A);
U0——相电压(220V);
ZL、ZPEN、ZPE——各为相线、PEN线、PE线阻抗(Ω)
ZS——接地故障回路总阻抗(Ω)
计算中忽略了变压器阻抗。如果相线和PEN线截面相同,则ZPEN ZPE=ZL
Uf=0.5U0=110V
考虑建筑物内等电位联结减少触电压的作用,按IEC61200-413间接接触防护-自动切断电源)标准,一般情况下,可减少约20%的接触电压,则接触电压UC为:
UC=0.8Uf=0.8*110=88V>50V;此UC足以引起人身电击事故。因此,金属性接地故障能使设备外壳带危险接触电压,其主要后果是人身电击。
当故障电流Id足够大时,回路首端的过流保护器(断路器、熔断器)也能瞬间动作,避免事故的发生。但Id值不仅与线路截面、长度有关,也与线路连接质量、布线方式以及维护管理水平等难以估量的因素有关,所以靠过流保护电源并不可靠。这就是不论TT系统还是TN系统,要求在手握式、移动式设备供电的插座回路上必须安装额定动作电流I△n大于30mA的瞬动漏电保护器的原因所在。
发生接地故障时,故障点不熔焊而是产生电弧、电火花(密集的电火花即是电弧)的接地故障为电弧性接地故障,电弧、电火花具有很大的阻抗,它限制了接地故障电流Id,使过流保护电器不能动作或延缓许久才能动作,但故障点或连接不良的PE线接头上通过Id时迸发的电弧、电火花的局部高温可高达2000-3000℃,很容易引燃近旁可燃物质,引起电气火灾。
由于故障电弧的阻抗大,220V相电压大部分降落在电弧上,分配在线路上的电压降大大减少,其结果是UC和Uf大大小于50V,因此电弧性接地故障只能引起电气火灾而不会招致人身电击事故。