隔离变压器和特低电压的应用
为有效防止间接接触电击事故的发生，常用的防护措施有多种，例如可装用额定动作电流不大于30mA的高灵敏度RCD来迅速切断电源，它多用于大功率的设备；也可用隔离变压器供电，它适用于较小功率的设备；还可用特低电压供电，它仅适用于功率甚小的设备。本章将介绍隔离变压器和特低电压供电在防电击中的应用。
第一节 隔离变压器在防间接接触电击中的应用
隔离变压器是指加强绝缘的双绕组或多个二次绕组的变压器。相线对地电压不大于250V的这种变压器需通过工频3750V电压持续lmin的耐压试压，或在两绕组间设置接地的屏蔽层。使用这种变压器不存在危险电压自一个绕组传导至另一绕组的可能性，绕组回路导体之间也没有任何电的联系。如无特殊说明，这种变压器的变比通常为1：1，变压器只是在一次和二次回路间起分隔回路的作用，因此用它实现的防电击措施称作电气分隔。在使用时其二次回路的导体应对地绝缘。变压器如有金属外壳，则此外壳应连接一次回路的PE线作保护接地，所供用电设备的金属外壳允许与地接触(例如放置在地面上)，但不允许连接PE线来接地。
使用隔离变压器防电击的原理在第六章和第七章中已叙述。在应用中，最好采用一台隔离变压器供一台设备的方式，也可采用一台多个二次绕组的隔离变压器，每个二次绕组各供一台设备的方式。但为节省投资和简化线路，有时也自一隔离变压器绕组供多台设备。应注意后一种方式并不很安全，这时各台设备的金
图18-1 隔离变压器一、二次绕组供电给多台设备时需作不接地的等电位联结
属外壳应用与二次回路导线等截面的绝缘导线互相连接以实现不接地的等电位联结，如图18—1中点划线所示。如果不作此联结，当图18—1中两台设备都发生图示碰外壳接地故障时，由于设备与地有自然接触，图中故障电流Ia将以两台设备与地面的接触电阻及地面电阻之和RE1及REz为通路返回电源，其值甚小不能使回路的过电流防护电器(如图18—1中的熔断器)动作。这时220V电压将在R RE1及RE2上按阻值分配，RH及RE2上的电压降即为接触设备金属外壳的人体的预期接触电压UtL及Uk，它将超过接触电压限值UL而导致电击事故。如人体同时触及这两台设备，则接触电压高达220V，将更危险。为此应按图18—1中点划线所示，在设备金属外壳问设置不接地的等电位联结，这样故障电流将不是以RE1+RE2而是以此联结线作为返回电源的通路。此金属性通路使故障电流剧增，从而使回路的过电流防护电器瞬时切断电源，防止了电击事故的发生。这时即使人体同时触及两台设备，由于两设备外壳电位相同也不会发生电击事故。需注意这一联结线必须为绝缘导线，以防它与其他带电位的导体或带故障电压的一次侧PE线接触，而使隔离变压器所供设备外壳带危险电压。这一不接地的等电位联结在设计安装中往往被忽略而未设置，在设计和安装中应加注意。还需说明，用一个隔离变压器绕组供多台设备时，其安全水平难免有所下降。为此在电击危险大的场所仍以用一台变压器或一个变压器绕组专供
一台设备为好。
这种不接地的等电位联结的设置并不麻烦，可利用隔离变压器二次侧多个三孔插座空置的PE线插孔端子互相连通作不接地的等电位联结线的联结端子，而用电设备的PE线则
用来做不接地的等电位联结线，十分简便，如图18-2所示，不赘述。
装用隔离变压器防间接接触电击时，应注意二次回路标称电压(V)和回路长度(m)的乘积不宜超过100000，二次回路的总长不宜超过500m，以其对地电容电流，确保安全。隔离变压器供电时二次回路的导体不接地，但它并非IT系统。IT系统所供电的电气装置内的外露导电部分需通过与共用的PE线的连接而作保护接地，其回路中需装设绝缘监测器以便在发生第一次接地故障时发出报警信号，IT系统的主要作用是在不发生电气事故的前提下尽量避免供电的中断。而隔离变压器只能作为有限设备的电源，其二次回路内的外露导电部分不得连接PE线作保护接地，也不需装设绝缘监测器，它的二次回路是另起的一个系统(separately derived system)，被IEC称作电气分隔(electrical separation)，但它的主要作用在防电击而不在保证供电的不间断。这两者有很大的不同，不能误认为用隔离
变压器供电就是采用了IT系统。
图18—2利用用电设备的PE线作不接地的等电位联结线
第二节 特低电压在防间接接触电击和直接接触电击中的应用
工频50V及以下的电压，IEC称为特低电压(extra-low-voltage，简称ELV)，它能有效地防直接接触电击和间接接触电击。按IEC标准特低电压设备的额定电压用于
图18-3 SELV回路在任一接地故障情况下仍确保人身安全
干燥场所者为48V(我国仍沿用36V)，用于潮湿场所者为24V，用于水下者为12V及6V。为防危险电压由降压变压器的一次绕组因绝缘损坏窜入二次绕组，这种特低电压回路必须由上述加强绝缘的隔离变压器降压供电，这在第五章第一节中已提及。为策安全，在特低电压回路中其回路导体不接地，所供设备金属外壳可与地接触，但不得连接PE线而接地，如图18-3所示。这种特低电压回路在隔离降压变压器一次侧和二次侧
任一接地故障隋况下，都不会发生电击事故，因此它不需要补充其他的防护措施。这种不接地的特低电压回路，IEC称为SELV回路。由于国际上对SELV回路的定义未
取得一致的意见，SELV回路没有正式的定义和名称，一些发达国家将其第一个字母“S”理解为safety(安全)或self-sufficient(自满足)，即在各种故障情况下不需补充其他措施自身就能满足安全要求的意思。
过去我国有一错误的观念，即回路导体只要实现接地或“接零”即可达到地电位，就能满足安全要求了。受此影响我国有些不与IEC标准接轨的规范中就规定所谓安全电压网
络(即上述特低电压网络)中的导线应接地或“接零”，这是与IEC标准对SELV回路的规定矛盾的，因此是不能保证安全的。因为在隔离变压器一次侧的PE线或中性线在故障情况下，如前文所述，是可能持续带危险故障电压U的。如果按上述规范要求进行接地或“接零”，则如图18-4所示，变压器一次侧PE线上的持续故障电压U将导人二次侧SELV回路，并传导到ELV设备的金属外壳上，此U电压往往超过50V或25V而引起电击事故。在一些工矿企业内正是因为这种故障一再发生所谓“安全电压电死人”的事故，而这种“安全电压”回路的设置却是符合我国有关规范要求的，我国有关规范的规定客观上起到了误导的作用。因此在电气设计中如采用特低电压回路，除特殊隋况外，都应尽可能按上述IEC标
准依照SELV回路的安装要求来进行设计，以保证电气安全。
图18-4特低电压回路接地或“接零”后可导致电击危险
SELV回路适用于电气上特殊危险的场所，例如进入半埋地的金属罐体内进行维修时，所用的手提照明灯即应采用SELV回路供电。因这种罐体内属带地电位的狭窄导电场所，
电击危险很大，这将在第二十三章第七节专作介绍。
虽然正常环境条件下50V以下接触电压不致引起人身心室纤颤致死的危险，但IEC为确保安全，仍规定SELV回路电压在25V及以下时才可不包绝缘或不设置遮栏(或外护物)，
来防范直接接触电击。
有时特低电压回路的带电导体因种种原因不得不接地，这种接地的特低电压回路IEC称为保护特低电压(protective extra-low voltage，简称PELV)回路，这种特低电压回路须补充等电位联结之类的安全措施。故除特殊情况外，通常都采用SELV回路供电而不采用
PELV回路供电。