浅析交流电气设备金属外壳接地的必要性

2013-08-13黄玉波

河南科技 2013年5期

黄玉波

（龙煤集团鹤岗分公司调查研究室，黑龙江鹤岗 154100）

近两年在鹤岗分公司所属地面各单位安全检查中，发现各单位普遍存在习惯性违章行为：交流电气设备的金属外壳都不设置接地，各单位生产管理人员普遍认为金属外壳与电源之间都有良好的绝缘，外壳不必再设接地。下面简单分析“金属设备外壳应接地”这一安全用电规范要求的必要性，引起各单位安全生产管理人员的重视，防止造成间接接触触电事故。

1 电气设备和电子仪器的金属外壳应接地的理论依据

1.1 电磁感应产生感应电动势

大型电气设备功率较高，内部交流电流可以通过电磁场耦合到金属外壳上，形成感应电动势，使外壳带电。金属外壳就相当于电源。

1.2 交变电流能够通过电容器

电气设备接到交流电源的两端时，瞬时电压在不断变化，电压升高时，电容器充电，电荷向电容器的基板上聚集，形成充电电流；电压降低时，电容器放电，电荷从极板上退出，形成放电电流（如图1）。电源加在两极板上的电压的大小和正负在不断变化，电容器交替地进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器。

与电源相连的机芯和金属外壳可以看做电容器的两个极板，电源中的交变电流能过“通过”这个电容器。当用手触摸金属外壳时，可能有一点点电流经人体流入大地，虽然这点“漏电”一般不会造成人身伤害，但是为了确保安全，电气设备的金属外壳都应接地。

2 电气设备的金属外壳接地是间接接触电击防护措施

金属外壳接地是保护接地系统。其构成如图2所示，图中，L1、L2、L3是相线，N中性点，RP是人体电阻，RE保护接地,IE是接地电流。保护接地的做法是将电气设备在故障情况下可能呈现的危险电压的金属部位经接地线、接地体同大地紧密滴连接起来；其安全原理是通过低电阻接地，把故障电压限制在安全范围以内。但应注意漏电状态并未因保护接地而消失。

保护接地适用于各种不接地配电网，由于绝缘损坏或其他原因而可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外，均应接地。

3 电击伤害

电击是电流通过人体，刺激机体组织，使机体产生针刺感、压迫感、打击感、痉挛、疼痛、血压异常、昏迷、心律不齐、心室颤动等造成伤害的形式，严重时会破坏人的心脏、肺部、神经系统的正常工作，形成危及生命的伤害。

电流对人体的伤害程度与通过人体电流的大小、种类、持续时间、通过途径及人体状况等多种因素有关。

电流值分为感知电流、摆脱电流、和室颤电流三种。感知电流是指电流引起感觉的最小电流。感觉为轻微针刺，发麻等。就平均值（概率50%）而言，男性约为1.1mA，女性约为0.7mA。摆脱电流是指能自主摆脱的带电体的最大电流。超过摆脱电流时，由于受刺激肌肉收缩或中枢神经失去对手的正常指挥作用，导致无法自主摆脱带电体。就平均值（概率50%）而言，男性约为16mA，女性约为10.5mA；就最小值（可摆脱概率99.5%）而言，男性约为9mA；女性约为6mA。室颤电流是指引起心室发生心室纤维性颤动的最小电流。动物实验和事故统计资料表明，心动颤动在短时间内导致死亡。当电流持续时间超过心脏周期时，室颤电流仅为50mA；当持续时间短于心脏周期时，室颤电流为数百mA。前述电流均指流过人体的电流，而当电流直接流过心脏时，数十微安的电流即可导致心室颤动发生。

通过人体的电流持续时间愈长，愈容易引起心室颤动，危险性就愈大。流经心脏的电流多、电流路线短的途径是危险性最大的途径。最危险的途径是：左手到胸前。

通过以上分析可知，电气设备金属外壳由于电磁感应产生感应电动势，有时用手触摸外壳会感到“麻手”，用试电笔测试时氖管会发光，如果电流流经心脏，数十微安即可引起心室颤动。因此电气设备的金属外壳必须接地。