精密直流电源分配柜保护地“带电”问题分析

黄保哲

（中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东 青岛 266555）

0 引 言

接地系统是通信电源系统的重要组成部分，它不仅直接影响通信的质量和电力系统的正常运行，而且还起到保护人身安全和设备安全的作用，从功能上可分为工作接地和保护接地[1]。为减少电蚀作用导致的线圈导线腐蚀，通信电源系统中采用正极接地的方式，正常情况下工作地排和保护地排都处于零电位，没有电压差。某电信局在接线施工过程中反馈保护地“带电”，测量保护地排与工作地排之间有+52 V 的电压差，本文针对该问题展开论述，分析问题的原因及可能存在的安全隐患，对施工的规范性提出建议。

1 保护地“带电”状态描述

精密直流电源分配柜正常使用接线如图1 所示，蓄电池或上级配电屏的正、负极电源分别接入电源分配柜的工作地排和接入导体，接入导体下为输入熔断器，输入熔断器与分路熔断器用铜母排连接，监控主机、监控从机等分别与工作地排、接入导体和分路熔断器下端连接，以实现输入、输出回路的电流、电压、开关等智能检测和监控，每路分路熔断器下端接负载负极，负载正极接至工作地排，形成供电回路给负载供电。在此状态下，工作地排与保护地排远端接大地，均处于零电位，不会有电压差。

该电信局施工过程中，A 处自蓄电池或上级配电屏的正极电源未连接工作地排，自蓄电池或上级配电屏的负极电源正常接入接入导体，但B 处输入熔断器未安装，保护地正常接地，负载正负极均正常接入工作地排和分路熔断器下端，此时测量保护地排与工作地排之间有+52 V 的电压差，施工人员反馈保护地“带电”。

2 保护地“带电”原因分析

测量保护地排与工作地排之间有+52 V的电压差，而保护地排处于接地状态，为零电位，这说明施工人员反馈的保护地“带电”并非是保护地带电，而是工作地排处于-52 V 电位，如下分析均围绕工作地排电位为何为-52 V 来展开。

从电压数值可以推测，工作地排上的-52 V 电位的来源应该是蓄电池的负极，从图1 可以看出，由于B 处的输入熔断器未安装，负极电源从接入导体到工作地排的唯一路径是监控主机、开关电源、监控从机等二次回路设备，监控主机电压检测正负极、开关电源电源输入正负极等分别从工作地排和接入导体接入，此处监控主机和开关电源等监控单元可简化为具有一定阻抗的电阻，保护地“带电”状态简化如图2 所示，电路模型如图3 所示。

精密直流电源分配列柜中各带电回路与地之间的绝缘电阻为2～10 MΩ[2-3]，即R断≈2～10 MΩ，从图2、图3 可以看出，此时工作地排与保护地排之间的电压为U，本案例中监控单元为广东雅达YD-DEMS-VD2系列监控单元，R监控单元约为2.5 kΩ，远小于R断，由欧姆定律可知U≈-52 V，即工作地排为-52 V 电位。

3 保护地“带电”是否会造成人身伤害

由分析可知，保护地“带电”的原因是工作地排处于-52 V 电位，此时若双手同时触摸工作地与保护地或机架，相当于图3 中R断等于人体电阻R人，此处人体电阻R人取1 000 Ω，由欧姆定律可知，通过人体的电流I=U/（R监控单元+R人）≈52/（2 500 Ω+1 000 Ω）≈14.9 mA，此时人两手之间的电压U人≈1 000 Ω×14.9 mA ≈14.9 V，小于通常人们认定的36 V接触安全电压。

图1 精密直流电源分配柜正常使用接线示意图

触电导致人体伤害的主要原因是电流，对于50 Hz 工频交流电，可以被人体感知的最小电流大约为0.5 mA，人体触电后可以自主摆脱电源的最大交流电流大为10～16 mA。直流电流与交流电流相比，要使人体产生相同的反应，直流电流必须比交流电流（50 Hz）大2～4 倍[4]，此处人体通过直流电流14.9 mA 相当于通过50 Hz 工频交流电流3.7～7.5 mA，触电后可以自主摆脱电源，但长时间通电会使手指手腕等处产生痛感，若手指皮肤相对潮湿或皮肤有损伤，人体电阻相对变小[4]，长时间通电则可能会导致痉挛。

图2 保护地“带电”状态简化示意图

图3 保护地“带电”状态电路模型

由分析可知，尽管人两手分别同时触摸-52 V和0 V，但由于监控单元的分压作用，人两手之间的实际电压约为14.9 V，属于接触安全电压范围之内，短时间触摸不会对人体造成明显的人身伤害。

4 直流电源分配柜施工规范性建议

本案例中，施工人员反馈的保护地“带电”状态并非是电源分配柜存在故障，而是施工不规范导致的，将图1 中A 处工作地排接线正常接入后，工作地排电位变为0 V，与保护地之间的电压差消失，设备正常使用。-48 V 直流电源系统电压等级较低，但若不规范操作仍然存在安全隐患，结合本次案例，对直流电源分配柜接线施工操作的规范性提出如下建议。

（1）电源分配柜接线时应先接处于零电位的工作地和保护地。

（2）-48 V 接入时应尽量避免带电操作，即-48 V接入分配柜时应断开上级配电屏相应熔断器，同时断开本列柜输入熔断器。

（3）负载-48 V 接线时应断开相应分路熔断器。

（4）接线完成并测试无问题后自上而下逐级插入熔断器。

5 结 论

由于各厂家电源分配柜接线方式、监控仪表型号等不同，本文中计算数据仅供参考，但分析思路是相通的。此外，接线施工时应尽量避免不规范操作，以减少不必要的安全隐患。