农村老房子没有地线，怎么办？

admin

小时候的住房没有地线。爸爸是物理老师，他给洗衣机引了一根接地线，一直用到搬进单元楼房。那是在84年，我最早听说了“地线”。

目前，依然存在不带地线（PE线）的农宅，图1是北京大兴区实拍的一处农宅的开关接线。

图1  北京大兴区一处农宅的开关接线

农宅电击防护

1.1  故障保护

根据《农村低压电力技术规程》第3.4.1条，农宅的供电宜采用TT系统。

按照GB 16895.21-2011 / IEC 60364-4-41 : 2005《低压电气装置  第4-41部分：安全防护 电击防护》

“411. 5  TT 系统

411. 5. 1 由同一个保护电器保护的所有外露可导电部分，都应通过保护导体连接至共用的接地极上。

411. 5. 2 在TT 系统中通常应采用RCD 作故障保护。

411. 5. 3 采用剩余电流保护器作为故障保护时，应满足下列条件：

a）切断电源的时间符合411. 3. 2. 2 或411. 3. 2. 4 的要求（笔者注：TT系统不超过32A的终端回路，最长切断时间不大于0.2s）；和

b）R_A × I_△n ≤ 50 V

式中:

R_A——外露可导电部分的接地极和保护导体的电阻之和，单位为欧（Ω）;

I_△n——RCD 的额定剩余动作电流，单位为安(A) 。”

很多农村老房子没有PE线，故障回路的阻抗Zs会非常大，即使设置了RCD，也不太可能满足b）公式。也就是说，缺少PE线的TT系统实际上缺乏故障保护。

同理，少数农宅如果采用两线的TN系统供电，也缺少故障保护。

1.2  附加保护

一旦设备漏电，故障保护不起作用，外壳的故障电压接近220V。如果人体接触带电的金属外壳，相当于直接接触了带电导体。TT系统设置的RCD（户内大多选30mA），能否保证人身安全呢？

根据GB 16895.21-2011 /IEC 60364-4-41 : 2005《低压电气装置  第4-41 部分:安全防护 电击防护》

“415. 1 附加保护：剩余电流保护器(RCD)

415. 1. 1 在交流系统内装设额定剩余电流不大于30 mA 的RCD ，用作基本保护失效和（或）故障保护失效，或用电不慎时的附加保护措施。

即，30mA  RCD可以做为基本保护和（或）故障保护的附加保护。

然而，根据415. 1.2 ，“不能将RCD 的装用作为唯一的保护措施，也不能为它的装用而取消按照411-414 规定的其中一种保护措施。”

可见，附加保护不能替代故障保护。两者的主要区别在于：

a 故障保护是利用装置本身做为故障回路，因此，只有小部分故障电流通过人体。接触电压需要根据两个接地极电阻情况而定。

b 附加保护是将人体做为故障回路的一部分，因此，全部故障电流通过人体。接触电压接近220V。

当选用I_△n =30mA  RCD，按b）公式，得到：

R_A≤ 50/0.03 = 1667Ω

即，仅当故障回路电阻（主要是人体电阻）不大于1667Ω时，RCD动作保护。

当故障回路电阻大于1667Ω时（人体电阻一般在500~3000Ω之间），RCD可能不动作，故障将长期保持。此时，不大于30mA的故障电流通过人体，是否安全呢？

其实，危险并未解除，原因是：

1）GB/T 13870.1-2008/IEC/TS 60479-1：2005《电流对人和家畜的效应第1部分：通用部分》中30mA的安全阈值是考虑左手到双脚路径的交流电流对人体的效应，对于其他电击途径则未必安全。对低压系统来说，心室纤维性颤动是致死的最主要因素，最终，要看流过心脏的电流大小。

2）即使不大于30mA电流通过从左手到双脚的人体路径，不会造成心室纤维性颤动，却可能导致呼吸困难、心脏功能障碍、活动抑制和器官破坏等生理效应。

一份来自美国的资料（表1）显示，人体内通过10mA以上的泄漏电流将不易摆脱，造成持续电击。

表1  电击防护电流等级评估“摆脱”限值百分比

电击电流水平 （有效值）	6mA	10mA	20mA	30mA
男人	100%	98.5%	7.5%	0%
女人	99.5%	60%	0%	0%
儿童	92.5%	7.5%	0%	0%

小结：

a  人体接触缺乏故障保护的漏电的设备金属外壳，一定会发生电击事故。

b  缺乏故障保护的前提下，30mA RCD的附加保护能提供一定程度的保护，但不能确保安全。

美国的经验

2.1 GFCI的应用

美国NEC标准也要求，插座的接地端应有效地连接到分支回路的PE线上。同样，美国也遇到过老旧的住宅内两线式非接地型插座，这些插座没有接地端。他们怎么做的？

根据EC&M杂志的专栏文章，美国专家允许采用以下做法：

（1）用一个GFCI断路器保护的接地型插座替换。因为插座的接地端没有接地，所以，必须在插座上用文字标明“GFCI保护”和“设备不接地”。

图2  GFCI 断路器

图3  GFCI 插座

（2）用GFCI型插座替换原插座，并在插座上用文字标明“设备不接地”。

GFCI （ground fault circuit interrupter）即接地故障断路器，它属于美标UL的产品，是和RCD类似的剩余电流保护装置。

正常的GFCI保护不需要设备接地线（PE线），见下图。

图4  正常的GFCI保护不需要设备接地线

因为，当故障电流为5mA（±1mA）时，GFCI装置立即动作，而此电流远小于使人遭受严重电击或电击死亡所需的电流。如果是我们通常使用的30mA RCD则可能产生危险的电击。

在美国专家看来，有GFCI保护，但没有接地线的接地型插座比没有GFCI保护，但有接地线的接地型插座更安全。

2.2  借鉴美国的经验

当年，比格尔迈耶博士为了探索电流对人体的效应，利用自己的身体做通电试验，就采用了GFCI保护电器。可见，这位生物医学工程师对GFCI产品的信赖。

GFCI的输入交流电压为120V/60Hz，不适用于我国的家用电器。我们可以在终端分支回路使用泄漏电流较小的10mA RCD产品，这比30mA RCD产品要安全得多。

然而，农宅的安装条件导致线路泄漏电流差别较大，可能造成10mA RCD误动作。实际上，可以选择其他终端类GFCI产品。

我国也有不少厂商在生产这种GFCI类产品（下文把泄漏电流在5~6mA，断开时间为25ms的高灵敏度RCD称为GFCI类产品），如：

交流220V，泄漏电流6mA的便携式插头系列产品可以用在浴室热水器回路，见下图。

图5  使用中的电热水器GFCI插头

还有，GFCI系列插座类产品，下图为带过载、速断及漏电保护功能的插座。可以灵活地替换普通墙壁插座。

图6   带过载、速断及漏电保护功能的插座

结语

农村老房子的用电安全需要引起关注，应加大普及农村居民的电气安全意识，提高农村电工的电气水平。

应有组织、有系统地增加接地线，增设故障保护措施。如果增加接地线不可行，又希望保障人身安全，可选用以下方案：

（1）如果线路自然泄漏电流有保证，可以在终端分支回路选用10mA RCD产品；

（2）如果线路的泄漏电流较大，厂家可为农村用户特别配套6mA  GFCI插头类产品，或者，用户自己可以选择6mA  GFCI插座类终端产品。

拆除线路，增加PE线，增设RCD，改造费用不菲且会造成施工过程中使用不便。不如换用GFCI插座，其特点是，造价较低，改动最小，即插即用，能提供极大的安全性。

参考文献：

[1] DL/T499-2001《农村低压电力技术规程》2001,10

[2] GB 16895.21-2011 /IEC 60364-4-41 : 2005《低压电气装置第4-41 部分:安全防护 电击防护》.

[3]GB/T 13870.1-2008/IEC/TS 60479-1：2005《电流对人和家畜的效应第1部分：通用部分》

[4] Electrical Construction & Maintenance (EC&M) 2000,12

作者信息：

陈谦，山东意匠建筑设计有限公司，工程技术应用研究员，电气总工程师，机电所所长。

admin

宾版农房接地问题姊妹篇{:1_416:}

bzp4891

admin 发表于 2016-8-1 10:34
宾版农房接地问题姊妹篇

我当时的帖子就被人问到，假如家里没有设置PE线但安装了30mA的RCD,在人直接接触相线的情况下，RCD会动作（RCD作为直接接触的附加保护）；但如果人接触了带故障电压的设备外壳，也不会有危险，因为超过30mA电流RCD就动作了，低于30mA虽然RCD不动作，但小电流对人体也没有伤害啊~~

----我竟然无言以对，看完陈工的文章受益匪浅。

云溪2

学习了

lrx813

受益匪浅，终于看到可实施的方案了。

wurenhecai

说实在的，没看明白文章的意思。
1、文章前面的分析均有道理，但是话锋一转说到：
“GFCI的输入交流电压为120V/60Hz，不适用于我国的家用电器。我们可以在终端分支回路使用泄漏电流较小的10mA RCD产品，这比30mA RCD产品要安全得多。”
这就奇怪了，无论GFCI是否需要接地线，人体电击所能承受的电流是固定的。30mA 对于10mA和6mA 安装效果一样，均会遭受电击但不至于死亡。为什么10mA的漏电保护器就比30mA更安全呢。
笔者也明知道10mA的漏电电流会导致误动作，然后最后又推荐6mA的开关，实在不知所云。
2、若笔者质疑30mA 有可能对人身安全有隐患，不能完全保护，那么和农村有无接地线一点关系都没有。应该讨论的是人体与电流的曲线才对。