农村住宅低压配电系统中PE导体的作用分析

我国农村住宅有着地域分布广、经济条件不一、自建自造普遍等特性。由文献[1—2]可知，我国农村居民用电存在安全防护能力相对较低、电击事故相对多发等特点。究其原因，是多方面的，主要体现在以下几个方面：技术落后、设备陈旧老化、施工不合理、私搭私建、管理水平不足、电击防护宣传不到位等。

三是加强信息化管理。尽快完善义务教育学生电子学籍管理信息系统，实现全国范围的无缝衔接、互联共享，将学校教师、资产、基本办学条件等信息全部纳入信息管理系统，实时掌握西部、少数民族及贫困地区学生流动、学校建设与发展情况，为提高教育治理水平提供可靠的基础数据支撑。

虽然农村电网经历过升级改造，其低压配电系统的供电能力、供电可靠性及安全性能均得到较大的提高，但依然存在一些不足。通过对部分农村住宅低压配电系统进行调查，调查结果显示系统中PE导体缺失现象比较普遍。由文献[3]可知，农村住宅低压配电系统接地形式通常采用TT式，TT系统中PE导体的主要作用是给故障电流形成通路，使得故障源容易被发现和切除，PE导体的缺失将使得系统存在较大的电气安全隐患[4]。本文将通过分析PE导体的作用，来论述其对于电击防护的重要性，以引起管理和使用者的重视，为提高农村居民用电安全提供一定的理论依据。

1 工频交流电流对人体的效应

1.1 安全电流值

国际电工委员会标准IEC/TS 60479-1—2005中示出了电流路径为左手到双脚的工频交流电流对人的效应。由文献[5]可知，工频交流下的安全电流阈值主要与电击发生时的电流路径有关，而接触电压仅是形成电击电流的原因。文献[6]对不同电击电流路径对应的安全电流阈值进行分析和计算，计算结果如表1所示。

 

表1 不同电流路径对应的安全电流阈值

  

由表1可知，对于日常家居用电中可能出现的大多数电击电流路径，其对应的安全电流阈值不小于30 mA；而对于少数电流路径（如胸膛到手），安全电流阈值低至20 mA，发生这种电击电流路径一般为狭窄场所，如盆浴时可能出现的情况。另外，尽管表1中脚到脚的安全电流阈值较大，但当人体因电击导致肌肉收缩进而摔倒时，电击电流将可能变为更危险路径，因此，该电流值仅作为一定的参考。

1.2 接触电压与人体电流值

语义表达的是数据或者符号所表示的概念，包括相互之间关系的刻画，是数据或符号本质上的抽象表达。对于地图符号而言，容易理解，比如十字符号，大家很容易就想到了医院，但是对于地名这种很难符号化、数字化，只具有文本描述性的内容，其语义是很难提取，并用计算机语言表达的。地名语义的研究，当前这部分工作主要还是由语言研究学者完成，分词技术在其中应用较多，很多学者都是借助于本体构建工具进行本体的创建，而往往忽视了地名语义的研究。

由Q/GDW 11020—2013《农村低压电网剩余电流工作保护器配置导则》可知，农村住宅低压配电系统通常设置多级剩余电流保护，各级RCD的额定剩余电流值及相应的最大分断时间如表2所示。

在不同的文化中，上述情况并不常见，大多数情况下，它们是不对应的，所以只有当我们弄清楚典故性成语的起源时，我们才能理解其真实含义。

2 农村住宅低压配电系统的接地形式

2.1 规范对接地形式的要求

当发生用电不慎时，电击电流将通过人体和大地形成回路，对于左手到双脚的电流路径，由表2、表3可知，电击电流值（288.8 mA）远大于安全电流阈值（30 mA）。由文献[6]可知，对于288.8 mA，人体的耐受时间不大于100 ms，此时户保和末级保护用RCD的动作特性可以满足，而中级保护和总保护用RCD的动作特性不能满足要求。当电击电流路径为胸膛到左手时，电击电流值（375.5 mA）远大于安全电流阈值（20 mA）。而对于375.5 mA，人体的耐受时间远小于10 ms，此时即使是末级RCD也不能满足防护要求。因此，对于某些特殊情况，仅仅采用RCD是不足的。

在对中南地区部分农村低压配电系统的调查过程中发现，大多数农村低压配电系统实际的接地形式如图3所示。

图1中系统的接地形式为TT式，由文献[3]可知，其户内接地电阻不大于10 Ω。因此，当发生接地故障时，故障电流通过PE导体和大地形成回路，设备金属外壳的接触电压约200 V左右，故障电流可达到10 A以上。由表2可知，该电流值足以驱动任意一级RCD，因此危险接触电压可以被迅速切除。对于高土壤电阻率地区，即使将接地电阻设置为30 Ω，其故障电流依然高达5 A以上，也能满足RCD的动作要求。

对于TT系统，当发生接地故障时，设备金属外壳的接触电压约为200 V；对于TN-S系统则约为100 V；而对于用电不慎，人体可能直接接触到相导体，接触电压将约为230 V。

  

图1 户内总保护线与户内接地极连接示意图

  

图2 户内总保护线与电源中性线连接示意图

当电击发生时，典型电流路径下的计算电击电流均远大于安全电流阈值，如果不加以保护，势必威胁生命安全。而电击防护的措施主要为以下几种：有效时间内切断故障电源、减小接触电压使得电击电流小于安全电流阈值、隔离危险接触电压等。

 

表2 多级剩余电流保护动作值与分断时间

  

饶建好像在等待对方的安慰、他狠狠地掐掉又一根烟头，从座位上弹起来，“对，我他妈的不可能服气，我他妈的还有机会！”

图2所示的接地形式为TN-C-S式，当发生接地故障时，故障电流通过PE导体和PEN导体形成回路，设备金属外壳电压约为100 V，故障电流可达到数百安倍，可通过瞬时脱扣器或剩余电流保护器及时切断故障电源。由于图2未做重复接地以及等电位联结，因此存在PE线传导高电位引起电击的可能，而RCD对PE导体传导高电位引起的电击电流不能识别，因此，该系统有一定的电击风险，通常不建议采用。

由DLT 5717—2015《农村住宅电气工程技术规范》可知，农村住宅用户应统一使用总保护线（PE）线接地方式如图1所示，特殊情况需要采用总保护线接零方式的如图2所示，必须经供电企业批准。

2.2 调查中实际接地形式的现状

本文利用刚体极限平衡法分析滑坡稳定性有一定的局限性，利用三维有限元分析方法将更进一步了解水库蓄水状态下边坡变形机理。

  

图3 实际配电系统接地形式示意图

图3的接地形式既不同于图1也不同于图2 ，可称之为不完全的TT系统。但这种不完全的TT系统实际上形成了TI式。关于TI式，无论IEC标准还是国标均不采用，文献[8]对室外Ⅱ类电气设备采用TI式进行过长期实验，但目前尚未能推广应用。

对于TI式，当发生相线对设备金属外壳绝缘失效时，设备金属外壳的接触电压为230 V。由于没有设置PE导体，此时的故障电流几乎为零，即使是末级RCD也不能检测。因此，危险接触电压将长期存在于设备金属外壳上，直到电击发生，且RCD可靠动作后才终止。此外，还不能考虑RCD故障、误动的情况。由此可知，TI系统具备较大的用电安全隐患，不能应用于住宅低压配电系统，必须按照相关设计规范要求及时进行改造。

3 现有防护措施的不足及注意事项

农村住宅低压配电系统采用TT系统是基于其建筑物结构形式及建筑物位置分散等特点的选择，对于大多数环境，该接地形式基本满足电击防护要求，但由于其电击防护能力主要依赖于RCD的品质和性能，因而依然存在一定的风险，在使用维护过程中，应采用合格产品，并应按要求定期（通常为每月一次）按动测试按钮检测其可靠性。

由于卫浴间属于封闭潮湿场所，电击危险较大，城镇新建住宅通常在卫浴间采用局部等电位联结，该措施可以有效地限制接触电压。但考虑到DLT 5717—2015对卫浴间局部等电位联结并未做相应要求，且城市住宅装修时卫浴间局部等电位联结的实际实施情况不理想。因此，本文建议在农村住宅卫浴间施工安装时应尽量减少卫浴间的电气设备，仅保留照明、浴霸等必须设备，并应采用Ⅱ类电气装置，且电气设备的安装位置尽量远离洗浴区，相应配电线路也应采用带绝缘护套电线穿PVC管无接头通长敷设，进出卫浴间的管道均应采用PVC等绝缘性能较好的塑料材质产品。

对于狭窄场所可能出现的少数电击电流路径（盆浴时可能出现胸膛到手的电流路径），由于RCD已不能满足电击防护要求。因此，对于没有设置局部等电位联结的卫浴间，不建议采用盆浴方式。

4 结束语

本文针对农村住宅低压配电系统普遍存在的PE导体缺失问题进行分析，提出了PE导体对电击防护的重要作用。减少电击危害，提高用电安全水平，需要从多方面入手，不仅要提高技术手段、还应加强管理水平和用电安全知识的宣传推广。

参考文献

[1]张明明，熊有坚. 农村用电安全的问题与应对[J]. 中国电力企业管理, 2015(4)： 46-47.

[2]孔令文. 农村触电事故多发的原因分析[J]. 农业机械, 2010(1)： 133-134.

[3]中国电力企业联合会. DLT 5717-2015. 农村住宅电气工程技术规范[S]. 北京：中国电力出版社，2015.

[4]中机中电设计研究院. GB 50054-2011. 低压配电设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2012.

[5]中机中电设计研究院. GB/T 13870.1-2008/IEC/TS60479-1：2005电流对人和家畜的效应第1部分：通用部分[S]. 北京：中国标准出版社，2008.

[6]李光曦，吴英. 电击防护用剩余电流动作保护器电流保护范围分析[J]. 电工电气, 2017(3)： 61-64.

[7]中国电力科学研究院. Q/GDW 11020-2013. 农村低压电网剩余电流工作保护器配置导则[S]. 北京：中国电力出版社，2014.

[8]G Parise，L Martirano，M Mitolo. Electrical Safety of Street Light Systems [J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2011, 26(3)： 1952-1959.

[9]李光曦，冯涛. 老旧小区用电安全调查及改造建议[J]. 智能建筑电气技术, 2017, 11(5)： 59-62.

[10]李光曦. 楼板构造对卫浴间局部等电位联结功能的影响[J]. 电气工程应用, 2017(1)： 20-22.