童亦斌，王旭婷，王 靜，劉 毅

(1.北京交通大學(xué) a.電氣工程學(xué)院,b.國家能源主動配電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)中心,北京 100044；2.深圳供電局有限公司,廣東 深圳 5180011)

隨著分布式發(fā)電、電池儲能、LED照明以及電動汽車充電等直流負(fù)荷的普及，低壓直流供電技術(shù)近些年受到廣泛關(guān)注[1-2]，研究和實(shí)踐初步驗(yàn)證了低壓直流供電的應(yīng)用價值及其在能源革命的進(jìn)程中的巨大作用，低壓直流供電必將成為未來電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的一個重要方向[3-4].

在民用領(lǐng)域推廣低壓直流供電技術(shù)，用電安全是人們最關(guān)心的問題之一.一方面，在相同的條件下，直流電對人體的危害相比交流電小，因此被認(rèn)為具有更高的安全性；另一方面，很多傳統(tǒng)直流供電領(lǐng)域大量采用IT接地方式，也被認(rèn)為相比低壓交流供電系統(tǒng)常用的TN接地更加安全.

雖然直流供電已經(jīng)在軌道交通、通信及后備電源等行業(yè)長期廣泛使用，積累了大量經(jīng)驗(yàn)[4-5]，但在主要面向居民等非專業(yè)用戶的民用領(lǐng)域，工程應(yīng)用及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系較少，在電壓等級、接地方式及用電安全防護(hù)等方面，還未形成統(tǒng)一意見，其中對于接地方式的分歧顯得尤為明顯.用電安全既是直流供電技術(shù)未來市場推廣的一個重要驅(qū)動力，而現(xiàn)階段，由于接地方式等技術(shù)規(guī)范的缺失，又是制約其在民用領(lǐng)域推廣應(yīng)用的重要障礙.

針對低壓直流系統(tǒng)接地方式，國內(nèi)外已經(jīng)開展了很多研究，但主要結(jié)合一些具體的應(yīng)用特點(diǎn)，并且以定性分析為主，缺乏較完整的量化評價方法.文獻(xiàn)[6-7]分析了不同接地方式對中壓系統(tǒng)單極接地故障和換流器控制的影響，但對低壓系統(tǒng)未予分析驗(yàn)證；文獻(xiàn)[8-9]研究了光伏微網(wǎng)系統(tǒng)和直流充電站的接地方式，但未分析其對民用場景的適用性；文獻(xiàn)[10-11]分析了直流系統(tǒng)保護(hù)和電擊防護(hù)等技術(shù)問題，但對不同接地方式缺乏全面的對比，并且未考慮剩余電流檢測等保護(hù)裝置對接地方式安全性的影響；文獻(xiàn)[12-13]采用定量方法評估不同接地方式對系統(tǒng)供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性的影響，但對于安全方面的問題考慮不周.

為解決定性分析的局限性，本文作者以人體電流效應(yīng)為基準(zhǔn)，對典型觸電事故和影響因素進(jìn)行分析梳理，結(jié)合常用安全防護(hù)措施的技術(shù)特點(diǎn)和效果，采用層次分析法建立用電安全防護(hù)性能量化評價指標(biāo)，對民用低壓直流供電系統(tǒng)接地方式進(jìn)行量化對比，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的選擇提供更準(zhǔn)確的依據(jù).

1 電流對人體的效應(yīng)

對觸電事故危險性的評估，主要依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13870.1—2008《電流對人和家畜的效應(yīng)》[14]中，人體接觸電流所引起的生理損害，用圖1和表1予以描述.

圖1中曲線a左側(cè)的DC-1區(qū)，接觸電流小于2 mA，被認(rèn)為“安全”，DC-2、DC-3和DC-4區(qū)的危險性逐漸增大，并與持續(xù)時間有關(guān).曲線a、b間的DC-2區(qū)通常不會發(fā)生有害的電氣生理效應(yīng)，可以看作“相對安全”；在DC-3和 DC-4區(qū)，危險性越來越嚴(yán)重：b、c1之間一般不會造成器官損壞，可以稱為“輕度危險”；c1右側(cè)的“中度危險”區(qū)域，發(fā)生心室纖維性顫動的概率顯著增加，到c3超過50%，達(dá)到“重度危險”的程度.

值得注意的是，直流電流的人體效應(yīng)還與電流路徑和電流方向有關(guān)，表1和圖1顯示的是電流縱向向上(從雙腳到單手)的情況，如果電流是縱向向下或者是手到手，同等危害下對應(yīng)心室纖維性顫動以上的電流閾值分別提高到2倍和2.5倍.

表1 直流電流與人體效應(yīng)關(guān)系

為便于后面的量化評價，對應(yīng)前述“安全”、“相對安全”、“輕度危險”、“中度危險”和“重度危險”的定性描述，定義觸電危險系數(shù)D分別為0、30、60、100和200，如圖2所示.以縱向向上的接觸電流來解釋，圖2中的2、25和140 mA分別為圖1中曲線a、b和c1長時間(>1 s)人體電流值上限，對應(yīng)“安全”、“相對安全”和“輕度危險”.系統(tǒng)中常設(shè)置兩級剩余電流監(jiān)測裝置(Residual Current Detector，RCD)保護(hù)以提高可靠性，為了達(dá)到分級配合的目的，在下級RCD保護(hù)失效的情況下，可利用上級RCD提供后備保護(hù).上級RCD一般使用延時型，額定剩余動作電流IΔn取300 mA，分?jǐn)鄷r間最短按照500 ms考慮.采用300 mA作為“中度危險”的上限，意味著即使兩級RCD保護(hù)都失效，人體電流效應(yīng)仍處于DC-4.2區(qū)；接觸電流處于300～500 mA之間，如果RCD保護(hù)不能及時可靠切斷電壓，室顫概率高于50%，可以認(rèn)為處于“重度危險”狀態(tài)；當(dāng)人體接觸電流超過500 mA，10 ms的接觸就可能引起室顫，即使所有RCD保護(hù)正常，分?jǐn)鄷r間最快40 ms，仍無法有效防控觸電危險，觸電危險性評價需要綜合考慮保護(hù)接地和等電位聯(lián)結(jié)等措施的效果，本文的研究暫不涉及此區(qū)域.

由于觸電情形比較復(fù)雜，在不方便計(jì)算或測量接觸電流的時候，常采用接觸電壓對用電安全性進(jìn)行評價.直流接觸電壓60 V是在正常干燥環(huán)境下可以直接接觸且不會產(chǎn)生危害的電壓上限，而如果考慮濕潤皮膚等情況，安全限值降低為30 V；利用5%人群體電阻推算出接觸電流140和300 mA對應(yīng)的接觸電壓分別為190和280 V，而500 mA接觸電流按照5%和50%人群體電阻測算，大致處于330～430 V之間.參考相關(guān)規(guī)范和行業(yè)習(xí)慣，本文采用30、60、200、250和400 V作為5個危險區(qū)段的上限電壓，如圖3所示.

在最嚴(yán)重的情況下，接觸電壓大小等于直流電源電壓，因而電壓等級的選擇需要兼顧安全和供電能力兩方面的要求：供電電壓過低，如110 V，雖然安全性更好，但很多時候難以滿足民用領(lǐng)域200～300 m供電距離的要求；200 V以上的接觸電壓就有可能引起室顫，都需要按規(guī)定采取一系列電擊防護(hù)措施[15]，且安全防護(hù)措施沒有本質(zhì)區(qū)別.因此，借鑒國內(nèi)外研究成果和直流供電項(xiàng)目實(shí)施方案，本文以較常用的直流375 V電壓為例進(jìn)行分析.由于該電壓等級的危險性較大，在民用領(lǐng)域應(yīng)用，必須采取有效的安全防護(hù)手段，而接地方式就是其中一個重要內(nèi)容.

2 接地方式及用電安全性分析

2.1 典型接地方式

IEC60364-1[16]采用與交流類似的命名方法，定義了直流系統(tǒng)3種典型接地方式：1) TN接地方式.供電線路在電源側(cè)接地并引出接地線，用電側(cè)設(shè)備外露導(dǎo)電部分，包括設(shè)備的金屬外殼，通過接地線接地.2)IT接地方式.供電線路在電源側(cè)不接地或高阻接地，用電側(cè)設(shè)備外露導(dǎo)電部分接地.3)TT接地方式.供電線路在電源側(cè)接地，用電側(cè)設(shè)備外露導(dǎo)電部分直接接地.圖4所示為直流系統(tǒng)單極結(jié)構(gòu)接地方式，但本文所述方法和大部分結(jié)論同樣適用于雙極結(jié)構(gòu).

合理的接地方式與安全防護(hù)措施配合，可以大大降低觸電事故風(fēng)險，這一點(diǎn)對于民用低壓直流供電系統(tǒng)尤為重要.由于安全監(jiān)測和故障保護(hù)比較復(fù)雜，同時還存在共模電壓帶來的電磁兼容等方面的問題，民用領(lǐng)域TT接地方式應(yīng)用較少，本文主要對TN和IT(高阻)兩種接地方式進(jìn)行分析.

圖5給出了一個直流系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)：單極系統(tǒng)的直流電源通過P和M線對用戶供電，h處設(shè)置斷路器和RCD；設(shè)備金屬外殼采取保護(hù)接地連接到等電位聯(lián)結(jié)MEB，Rde和Reb分別代表保護(hù)接地電阻和等電位聯(lián)結(jié)電阻；MEB經(jīng)地線PE與電源側(cè)接地極相連，同時在本地進(jìn)行重復(fù)接地，相當(dāng)于與電源共同構(gòu)成了統(tǒng)一的等電位聯(lián)結(jié).圖中各變量含義及取值(參考實(shí)際工程情況)，如表2所示.

表2 接地系統(tǒng)參數(shù)

TN接地系統(tǒng)中Rme=0，M極在電源側(cè)直接接地，而IT接地系統(tǒng)采取高阻接地(Rme一般在1 kΩ以上)或者是浮地(Rme接近∞)方式.

2.2 TN接地系統(tǒng)觸電事故分析

因設(shè)備故障等原因，P極與設(shè)備金屬外殼相連發(fā)生接地故障，如圖6中的x點(diǎn)，接地故障電流為

(1)

設(shè)備外殼x處的電位Ux=Udc-IesRl=253.6 V，但由于采取了等電位聯(lián)結(jié)，當(dāng)有人接觸時，接觸電壓Ub(x點(diǎn)相對于MEB的電位差)為

(2)

接觸電壓在安全限值以內(nèi)，處于相對安全狀態(tài).如果接地故障電流能觸發(fā)h處斷路器脫扣，就可以將故障點(diǎn)從系統(tǒng)中切除，方便實(shí)現(xiàn)故障定位選線功能，與交流TN接地系統(tǒng)的情形完全一樣.

如果設(shè)備保護(hù)接地出現(xiàn)異常，造成Rde增大，系統(tǒng)的危險性將隨之增加.在保護(hù)接地完全斷開，或人體直接觸碰P極帶電體的情況下，人體接觸電壓接近Udc=375 V，縱向向下的人體接觸電流Ib可達(dá)536 mA，系統(tǒng)處于重度危險狀態(tài).

如果TN接地系統(tǒng)在設(shè)備外部發(fā)生接地故障，如圖6中的y點(diǎn)，受對地接觸電阻影響，接地故障電流一般達(dá)不到斷路器過流脫扣閾值，故障監(jiān)測和切除需要借助其他措施，而如果只是單故障，一般不會引起觸電事故.

2.3 IT接地系統(tǒng)觸電事故分析

1) IT接地系統(tǒng)單點(diǎn)故障.

IT接地系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)同樣可以用圖5表示，M極在電源側(cè)通過電阻Rme接地.

同樣考慮P極在x點(diǎn)發(fā)生漏電，如圖7(a)，由于Rme較大，加上保護(hù)接地和等電位聯(lián)結(jié)共同提供的防護(hù)，x點(diǎn)的接觸電壓和接觸電流都非常小，遠(yuǎn)低于30 V和2 mA，系統(tǒng)處于安全狀態(tài).

如果考慮保護(hù)接地完全失效的情況，為了將設(shè)備外殼的電位(也就是人體接觸電壓)Ux限制在60 V以內(nèi)，即

(3)

則要求Rme≥3.7 kΩ.而為了將人體接觸電流限制在25 mA以內(nèi)，即

(4)

則要求Rme≥14.3 kΩ.

可見，IT接地系統(tǒng)的安全性對保護(hù)接地和等電位聯(lián)結(jié)(Rde和Reb)的要求相對較低，在單點(diǎn)故障情況下，合理設(shè)計(jì)M極接地電阻Rme(本文取15 kΩ)，可以大幅提高系統(tǒng)用電安全性能.

2) IT接地系統(tǒng)兩點(diǎn)故障.

針對兩點(diǎn)故障，也就是兩極都存在接地故障，常見的有以下幾種情形，如圖8所示.

①兩點(diǎn)故障分別位于設(shè)備內(nèi)外的兩極，如圖8(a)和(b)，P極和M極分別在a點(diǎn)和b點(diǎn)先后出現(xiàn)接地故障，接地故障電流因Rbe和故障點(diǎn)對地接觸電阻限制不會很大，一般不會造成h處斷路器過流脫扣，而在保護(hù)接地和等電位聯(lián)結(jié)正常的情況下，接觸電壓和接觸電流都在安全限值以內(nèi)，系統(tǒng)處于安全狀態(tài).

②如果保護(hù)接地失效或人體直接觸碰帶電體，在圖8(a)所示的情況下，人體接觸電壓和縱向向下接觸電流最大接近于375 V和536 mA，系統(tǒng)處于重度危險狀態(tài)；在圖8(b)所示的情況下，由于a點(diǎn)接地故障，P極電位可能接近0 V，M極對地電位變成-375 V，縱向向上的接觸電流可達(dá)536 mA，進(jìn)入圖1中的DC-4區(qū)，系統(tǒng)處于重度危險狀態(tài)，這基本是375 V電壓在正常人體條件下所能造成的最大危險.

③兩個故障點(diǎn)都在設(shè)備之外，如圖8(c)中的c和d.除非c和d直接短路，由于故障點(diǎn)對地接觸電阻的存在，P和M極間形成的接地故障電流一般不能觸發(fā)h處斷路器過流脫扣，這一點(diǎn)與圖6中TN接地系統(tǒng)y點(diǎn)接地故障情況類似.

總結(jié)TN和IT接地系統(tǒng)常見典型觸電事故的危險性，最嚴(yán)重的后果如表3所示，表3中PG和EB分別代表保護(hù)接地和等電位聯(lián)結(jié).

表3 TN和IT接地系統(tǒng)在典型觸電事故情況下的危險性

3 用電安全防護(hù)措施

接觸電壓超過60 V，按規(guī)定必須采取一定的安全防護(hù)措施，在民用領(lǐng)域主要包括：

1)保護(hù)接地和等電位聯(lián)結(jié).

在采用TN系統(tǒng)中，針對圖6的接地故障，根據(jù)式(1)和(2)可知，由于接地故障電流很大，保護(hù)接地和等電位聯(lián)結(jié)非常重要且要求較高.

對于IT接地系統(tǒng)，參考2.3節(jié)中的分析，如果Rme≥15 kΩ，則只要Rde≤2.4 kΩ，接觸電壓就不超過60 V，同時因?yàn)镽me和Rbe限制了接地故障電流，對保護(hù)接地和等電位聯(lián)結(jié)的要求也隨之大大降低.另外，雖然圖8(c)所示情形可能形成較大的短路故障電流，但一般與觸電事故沒有直流關(guān)系.

2)絕緣監(jiān)測.

如能及時檢出單點(diǎn)故障并采取必要的保護(hù)措施有效避免兩點(diǎn)故障出現(xiàn)，IT系統(tǒng)具有非常高的安全性能，絕緣監(jiān)測(Insulation Monitoring Device，IMD)因此成為IT系統(tǒng)非常重要的安全防護(hù)環(huán)節(jié).絕緣監(jiān)測常用電橋法，設(shè)置兩個電阻與正負(fù)兩極線路構(gòu)成電橋，系統(tǒng)正常，則電橋平衡；若其中一極存在接地故障，則電橋失去平衡發(fā)出報(bào)警信號.但該方法僅能檢測系統(tǒng)整體的絕緣狀態(tài)，若要完成故障定位，還需要在支路加裝其他測量裝置或注入探測電流信號，增加系統(tǒng)成本甚至影響供電質(zhì)量[17].

因而，為滿足民用場景的成本要求和供電質(zhì)量，在民用低壓直流系統(tǒng)輻射狀多分支結(jié)構(gòu)和分散用戶的環(huán)境下，即使IMD發(fā)現(xiàn)了絕緣問題，為保證供電連續(xù)性，很多時候不得選擇“帶病運(yùn)行”.為此，本文僅考慮利用IMD對圖8(b)所示故障進(jìn)行識別，并只在可能產(chǎn)生“嚴(yán)重”觸電事故后果的情況下才實(shí)施保護(hù)，即人體接觸電流Ib大于140 mA，此時P極對地電阻小于Udc/Ib-Rb= 2.23 kΩ.

3)剩余電流監(jiān)測.

在IT接地系統(tǒng)中，由于Rme的限流作用和IMD主動偵測故障隱患的能力，一些觀點(diǎn)對RCD在直流系統(tǒng)中的應(yīng)用持否定意見.考慮到現(xiàn)有IMD技術(shù)在故障定位和選線方面的局限性，很難兼顧民用領(lǐng)域?qū)Π踩浴⒐╇娺B續(xù)性及成本的要求[17]，下面介紹通過RCD和IMD的配合改善安全性能的方法.

從圖8可以看出，IT系統(tǒng)中RCD可以有效檢出觸電事故和接地故障在h處形成的剩余電流，斷開斷路器就可以將故障切除，與TN接地系統(tǒng)中常用的RCD保護(hù)一樣，達(dá)到電擊防護(hù)和故障選線的雙重目的.具體來說：

1)接地故障點(diǎn)和人體觸碰點(diǎn)分別位于RCD的兩側(cè)，如圖9(a)中的a和b，此時故障電流(包括人體接觸電流和流過保護(hù)接地的接地故障電流)在RCD所在位置表現(xiàn)為剩余電流，可以被檢出并觸發(fā)相應(yīng)保護(hù)，達(dá)到降低事故危害的目的.值得注意的是，RCD雖能降低觸電事故的危害，卻不能保證將故障點(diǎn)準(zhǔn)確切除，如在斷路器脫扣后，故障點(diǎn)b仍然存在，安全隱患并未被完全排除.

2)接地故障點(diǎn)和人體觸碰點(diǎn)位于RCD一側(cè)，如圖9(b)中的a和b，由于Rme遠(yuǎn)大于故障點(diǎn)對地接觸電阻，故障電流大部分按圖中所示路徑流過RCD，呈現(xiàn)與正常工作電流相同的形態(tài)，無法被RCD檢出.

3)圖9(c)所示人體兩點(diǎn)同時觸碰不同電極的情況，如雙手分別觸碰P和M極，大部分接觸電流從雙手間流過，與正常工作電流形態(tài)相同，但由于Rme較大， RCD所在位置只存在很小的剩余電流，一般很難被檢出.

再來看圖7(b)中的TN系統(tǒng)，同樣雙手分別觸碰兩極，接觸電流Ib1也無法與工作電流區(qū)分，但沒有Rme限流，Ib2較大，仍可能被RCD檢出.

除此之外，常用的安全防護(hù)措施還有間距、屏護(hù)及加強(qiáng)絕緣或雙重絕緣等，由于這些措施的效果受接地方式的影響不大，本文在對比過程中暫不予以考慮.

總結(jié)TN和IT接地系統(tǒng)中不同防護(hù)措施的作用和要求，如表4所示.

表4 安全防護(hù)措施對比

4 用電安全性能量化分析

由于TN和IT接地方式都存在觸電風(fēng)險，并受多種因素的影響，定性對比難以得到明確并令人信服的結(jié)論.為此，本文將利用層次分析法，建立量化權(quán)重指標(biāo)，從而對民用低壓直流供電系統(tǒng)接地方式的選擇進(jìn)行比較.

4.1 影響因素的層次分析

由于評價專家的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)的局限，以及影響因素之間的相互關(guān)聯(lián)，合理劃分評價目標(biāo)在層次分析法中非常重要[18].基于前述分析結(jié)果，本文設(shè)計(jì)了“防護(hù)措施失效風(fēng)險”、“重點(diǎn)關(guān)注風(fēng)險”以及“單故障事故風(fēng)險”3個子目標(biāo)，用以計(jì)算“觸電危險性指標(biāo)”，如圖10所示.

觸電危險性指標(biāo)S的算法為

S=δ1F+δ2K+δ3N

(5)

式中：F代表防護(hù)措施失效風(fēng)險，S=a1f1+a2f2+a3f3,f1～f3分別代表保護(hù)接地、等電位聯(lián)結(jié)、RCD和IMD措施分別失效可能帶來的觸電危險性系數(shù)，a1～a3代表各指標(biāo)權(quán)重.

K用于評估在方案設(shè)計(jì)階段重點(diǎn)關(guān)注的觸電事故危險，包括后果最嚴(yán)重、出現(xiàn)幾率最高、安全需求最強(qiáng)及技術(shù)局限等情況，分別對應(yīng)危險性系數(shù)為k1～k4，指標(biāo)權(quán)重為b1～b4，K=b1k1+b2k2+b3k3+b4k4.在大多數(shù)民用供電系統(tǒng)中，單點(diǎn)接觸或接地是最常見的故障情形，而由于本文主要為設(shè)計(jì)方案的選擇提供支持，可以選取后果最嚴(yán)重的故障作為安全需求關(guān)注的重點(diǎn)；技術(shù)局限故障是指現(xiàn)階段難以避免的觸電事故，比如IT系統(tǒng)中圖8(b)和圖9(b)所示的事故情形，目前還未找到有效且滿足應(yīng)用推廣要求的保護(hù)措施.

N代表單故障事故風(fēng)險，常見的單故障類型包括單手和雙手直接觸碰帶電體，觸電危險性系數(shù)分別為n1和n2，權(quán)重分別為c1和c2，N=n1c1+n2c2.

f1～f3、k1～k4、n1～n2根據(jù)不同觸電事故情形，利用本文2和 3中的分析結(jié)果，采用圖2的觸電危險性系數(shù)標(biāo)定；權(quán)重系數(shù)δ1～δ3以及a1～a3、b1～b4和c1～c2則基于專家打分結(jié)果計(jì)算獲得.

4.2 專家打分表的量化處理

根據(jù)圖10所示的影響因素層次結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)打分表并邀請9名業(yè)內(nèi)專家進(jìn)行評價，以1位專家的打分結(jié)果為例說明量化處理過程，如表5～表8所示.

表5 觸電危險性指標(biāo)的評價打分結(jié)果

表6 防護(hù)措施失效風(fēng)險的評價打分結(jié)果

表8 單故障風(fēng)險的評價打分結(jié)果

為避免專家專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)等原因影響評價結(jié)果，首先采用一致性校驗(yàn)的方法對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，計(jì)算判斷矩陣的一致性指標(biāo)CI，并用CR評估判斷矩陣的一致性是否滿足要求.

(6)

(7)

式中：λmax為判斷矩陣的最大特征值;m為矩陣階數(shù)；RI表示隨機(jī)一致性指標(biāo)，3階矩陣取0.52，4階矩陣取0.89.在實(shí)際應(yīng)用中，CR<0.1就認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的.以表5為例，S的最大特征根λmax為3.08，CI=0.04，RI取0.52，CR=0.08<0.1，滿足一致性要求.

然后采用乘積方根法，求各判斷矩陣元素的幾何平均值

(8)

式中:rij代表每個矩陣中的元素.由此可得矩陣W=[0.25,1.33,3]T.

接下來，對矩陣W進(jìn)行歸一化處理，得到權(quán)重系數(shù)δj為

(9)

判斷矩陣S=[0.05,0.29,0.66]T.

對其他專家的打分結(jié)果進(jìn)行相同的處理，分別得到各個專家的權(quán)重系數(shù)，通過算術(shù)平均，最終得到各影響因素的權(quán)重系數(shù)，如表9所示.

表9 影響因素的權(quán)重系數(shù)

4.3 用電安全性量化分析結(jié)果

通過第2和第3中的分析，TN和IT接地系統(tǒng)中各影響因素的危險性系數(shù)見表10和表11，利用表5的權(quán)重系數(shù)，根據(jù)式(5)可以計(jì)算得到TN接地系統(tǒng)觸電危險性指標(biāo)S=110(中度危險)，而IT接地系統(tǒng)觸電危險性指標(biāo)S=78(輕度危險).在用電安全防護(hù)性能方面，IT接地方式略優(yōu)于TN接地方式.

表10 TN接地系統(tǒng)主要影響因素危險性指標(biāo)

表11 IT接地系統(tǒng)主要影響因素危險性指標(biāo)

對比表10和表11可以看出，不同接地方式的差異主要體現(xiàn)在f1和k2，對應(yīng)保護(hù)接地失效和最常見的單點(diǎn)接地故障，IT接地方式的觸電危險性在以上兩方面更低，用電安全防護(hù)性能更高.

5 結(jié)論

以典型觸電事故接觸電流對人體的效應(yīng)為參考，對影響用電安全性的主要因素，采用層次分析法推導(dǎo)權(quán)重系數(shù)建立用電安全性量化評價方法，并對不同接地方式在用電安全性方面的差異進(jìn)行了對比：

1)在民用低壓直流供電領(lǐng)域，IT接地方式的安全性較TN接地方式更高.

2)用電安全防護(hù)與應(yīng)用場景有很大關(guān)系，如對于市政供電，由于氣候關(guān)系，水浸故障常被看作安全需求最強(qiáng)的問題，而在工業(yè)領(lǐng)域，設(shè)備維護(hù)工作可能帶來更加嚴(yán)重的觸電事故危險.對于不同場景，本文所述的方法基本適用，但需要根據(jù)具體應(yīng)用特點(diǎn)，對觸電事故類型、危險性、影響因素及層次結(jié)構(gòu)等進(jìn)行綜合考慮與分析.