電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí),其金屬外殼或結(jié)構(gòu)是不帶電的。當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞而發(fā)生接地短路故障(俗稱“碰殼”或“漏電”)時(shí),其金屬外殼便帶有電壓,人體觸及意外帶電體便會(huì)發(fā)生觸電,此謂間接接觸觸電。通常所稱的接觸電壓觸電即是間接接觸觸電。
1.接地故障電流入地點(diǎn)附近地面電位分布
當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生碰殼故障、導(dǎo)線斷裂落地或線路絕緣擊穿而導(dǎo)致單相接地故障時(shí),電流便經(jīng)接地體或?qū)Ь€落地點(diǎn)呈半球形向地中流散,如圖9—19(a)所示。由于接近電流入地點(diǎn)的土層具有最小的流散截面,呈現(xiàn)出較大的流散電阻值,接地電流將在流散途徑的單位長度上產(chǎn)生較大的電壓降,而遠(yuǎn)離電流入地點(diǎn)土層處電流流散的半球形截面隨該處與電流入地點(diǎn)的距離增大而增大,相應(yīng)的流散電阻隨之逐漸減少,接地電流在流散電阻上的壓降也隨之逐漸降低。于是,在電流入地點(diǎn)周圍的土壤中和地表面各點(diǎn)便具有不同的電位分布,如圖9—19(b)電位分布曲線所示。曲線表明,在電流入地點(diǎn)處電位最高,隨著離此點(diǎn)的距離增大,地面電位呈先急后緩的趨勢(shì)下降,在離電流入地點(diǎn)10m處,電位已下降至電流入地點(diǎn)電位的8%。在離電流入地點(diǎn)20m以外的地面,流散半球的截面已經(jīng)相當(dāng)大,相應(yīng)的流散電阻可忽略不計(jì),或者說地中電流不再于此處產(chǎn)生電壓降,可以認(rèn)為該處地面電位為零,電工技術(shù)上所謂的“地”就是指此零電位處的地(而非電流入地點(diǎn)周圍20m之內(nèi)的地)。通常我們所說的電氣設(shè)備對(duì)地電壓也是指帶電體對(duì)此零電位點(diǎn)的電位差。
2.接觸電壓及接觸電壓觸電
當(dāng)電氣設(shè)備因絕緣損壞而發(fā)生接地故障時(shí),如人體的兩個(gè)部分(通常是手和腳)同時(shí)觸及漏電設(shè)備的外殼和地面,人體該兩部分便處于不同的地電位,其間的電位差即稱為接觸電壓。在電氣安全技術(shù)中是以站立在離漏電設(shè)備水平方向0.8m的人,手觸及漏電設(shè)備外殼距地面1.8m處時(shí),其手與腳兩點(diǎn)間的電位差為接觸電壓計(jì)算值。由于受接觸電壓作用而導(dǎo)致的觸電現(xiàn)象稱為接觸電壓觸電。
接觸電壓的大小,隨人體站立點(diǎn)的位置而異。人體距離接地極越遠(yuǎn),受到的接觸電壓越高。
3.跨步電壓及跨步電壓觸電
電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí),在接地電流入地點(diǎn)周圍電位分布區(qū)(以電流入地點(diǎn)為圓心,半徑為20m的范圍內(nèi))行走的人,其兩腳將處于不同的電位,兩腳之間(一般人的跨步約為0.8m)的電位差稱之為跨步電壓。設(shè)前腳的電位為u1,后腳的電位為u2,則跨步電壓ustep=u1—u2,顯然人體距電流入地點(diǎn)越近,其所承受的跨步電壓越高。
人體受到跨步電壓作用時(shí),電流將從一只腳經(jīng)胯部到另一只腳與大地形成回路。觸電者的癥象是腳發(fā)麻、抽盤、跌倒在地。跌倒后,電流可能改變路徑(如從頭到腳或手)而流經(jīng)人體重要器官,使人致命。
必須指出,跨步電壓觸電還可發(fā)生在其他一些場(chǎng)合,如架空導(dǎo)線接地故障點(diǎn)附近或?qū)Ь€斷落點(diǎn)附近、防雷接地裝置附近地面等。
接觸電壓和跨步電壓的大小與接地電流的大小、土壤電阻率、設(shè)備接地電阻及人體位置等因素有關(guān)。當(dāng)人穿有靴鞋時(shí),由于地板和靴鞋的絕緣電阻上有電壓降,人體受到的接觸電壓和跨步電壓將明顯降低,因此,嚴(yán)禁裸臂赤腳去操作電氣設(shè)備。