日报标题：住在普通居民楼的我们，其实每天都被这五层防线保护着
Patrick Zhang，电气工程师
题主的问题是：普通居民住宅，有哪几道防线保证居民免受触电的危险？
真是一个极好的问题。
第一道防线——隔离防护
我们来设想一下，家里有一位学步的小男孩，他迈着蹒跚的步子到处走，伸出稚嫩的手指，就想戳那些亮晶晶的带电体。在这种情况下，家用电器是如何做到隔离防护的？
标准规定：当直接接触发生在干燥的气候条件下且被接触的电压在交流 25V 以下或直流 60V 以下时，或者当低压电器或低压成套开关设备安装在封闭的电气工作场所时，允许放弃直接接触防护。
这就是我们可以用手触摸干电池的原因。
我们来看有关防护等级的国家标准条目，如下：
此表中所列的防护由两部分组成，第一部分是防止异物进入导电体，第二部分是防止水侵入导电体，合在一起就是 IPXX。其中第一个 X 与异物防护有关，第二个 X 与水防护有关。
根据 IEC 61140 的规定，最低防护型式必须达到 IP20。我们检索上表，看看 IP20 的防护等级是什么意思：由表的左侧，我们查到异物防护的 2 表示防止手触及危险部位，这里的固体异物直径大于 12.5 毫米。
这个值表示手臂肯定进不了带电体，男人的手指要进入很困难，女人的手指次之，孩子的手指应当能进入。
再看 IP20 的防水性能：由表的右侧，我们查到 0 表示无防护。
对于家用电器来说，是不是 IP 防护等级越高就越好？答案是否定的。IP 等级越高，电路散热就越困难，电器电路损坏的可能性就越大，其使用寿命也就越低。因此，IP 防护等级应当是满足要求就好。
至于插座，它的防护就有点门道。我们来看下图：
我们看到小朋友的手正试图插进插座内，如此危险的举动。
在这种情况下，IP 防护等级似乎也无能为力。不过，比较好的品牌插座插孔内有挡片，插头直接插很困难，要斜着才能插入插座，这样就能比较好地实现人身安全防护，孩子的手指自然也就进不去了。
第二道防线——接触防护
接触防护包括直接接触防护和间接接触防护。
我们来设想，家里有一台电冰箱，它的 IP 防护等级很高，人体完全不可能接触到带电体。但现在发生漏电事故，电冰箱的外壳带电，人体一旦触及就会发生触电事故。
值得注意的是：由于用电设备的外露导电部分正常时是不带电的，而故障时才带电，因此这种防护是间接的，所以接触防护又叫做间接防护。
国家标准中规定，用电设备的外壳，特指金属外壳或者用电设备的外露导电部分，必须接地。
显然，这里涉及到接地系统，以及其它很多很多的概念，相关的知识量很大。
不过，对于不具有电气专业知识的普通人来说，知道三条最基本要求即可：
第 I 条：配电线路接入家中配电箱时，必须要有三根线：相线、中性线和保护地线。
这三条线的颜色分别是：相线的颜色可能是黄色、绿色和红色，这要看接到哪一相而定；中性线的颜色是蓝色，保护地线的颜色是黄绿色。
这是居家配电的配电箱图片，入户处的电缆在左上方。我们看到了黄色线、蓝色线和黄绿色线，它们分别是相线、中性线和保护地线。
第 2 条：这三条线的名称和符号
相线又叫做火线，它的符号是 L。
注意：大家都把中性线叫做零线，甚至连买菜的老奶奶都知道。虽然中性线不是零线，但想要纠正，绝不是我力所能及的。为了迎合大众的口味，我也把中性线叫做零线吧，虽然这种称呼其实是错误的。
于是，蓝色的就是零线，它的符号是 N。
黄绿色的就是保护地线，它的符号是 PE。
第 3 条：所有用电设备的金属外壳都必须与 PE 线相接。
有了这三条，我们就可以继续讨论了。
PE 线就是我们的第二道防线。有了它，我们就能确保用电设备在正常运行时它的外壳电压是零。
我们来看下图：
我们看到，电弧扑向被测试者，但他站在一个接地的金属笼子内，因此他安然无恙。这个笼子又叫做法拉第笼子。
这说明什么？如果我们在某个区域也设置一个类似的地线联通区域，则区域内的人能在出现漏电的情况下不会遭受电击。这个地线联通区域，又叫做等电位联结。
对于居家配电来说，在最重要的地方，最好能设置这种等电位联结。例如浴房和厨房等处，这里相对潮湿，漏电的可能性较大。
第一种方案常见于配电室，第二种方案常见于测控中心和计算机机房。
某位知友说，她的浴房金属外壳与墙体内的钢筋连为一体，这就是第一种等电位联结方案。显然，这位知友给她自己构建了第二道防线，是一种很好的办法。
第三道防线：安全电压
什么是安全电压？
知友们都知道 36V 安全电压，却很少听说 50V 安全电压。这两种安全电压，前者对应于供电电源的安全电压，后者对应于漏电安全防护的安全电压。显然，两者的意义和概念不尽相同。
对于安全供电电压，在国家强制性标准 GB156-2009《标准电压》中有相关的规定。
例如我们的充电器，它输出的直流电压有 5V 的，还有 12V 的，还有变压器，它输出的交流电压是 36V 的，这些都是安全电压。
毫无疑问，我们采用了这些电压，当然就是给自己构建了安全。
不过，当我们的电冰箱外壳因为内部漏电而带电，上述这些电源的安全电压能为我们构建防护吗？答案是：当然不行。
IEC 标准和国家标准规定，虽然电器的外壳有接地，但接地处存在接地电阻，因此电器的外壳会因为接地电阻压降的原因，其电压会上升，电压上升的最高幅度不得超过 50V。
这就是我们的第三道防线，50V 安全电压的来源和用途。
注意：特别强调，这里的 50V 安全电压和 36V 安全电压要加以区分，它们的概念不同，适用领域不同，不可混淆。
在 50V 电压下，人体承受的电击相对较弱，再加上系统会采取线路保护措施，也即断路器跳闸，所以人体承受的电击时间也很短暂，时间长度大约是十几个毫秒。
由于接地电阻较小，规范中规定接地电阻不大于 2 欧，但实际大约在 0.2 欧左右，用欧姆定律把 50V 除以 0.2 欧，得到 250A。由于居家配电的主进线开关一般是 40A，把 250A 除以 40A，得到 6.25 倍。因此，居家配电箱内的主进线开关会跳闸，当然该支路所在的馈电开关会先行跳闸，这叫做选择性。
我们来看 B 特性的空气开关跳闸曲线，如下：
我们看到，在横轴 6 倍额定电流时，纵轴对应的开关跳闸时间在 0.01 秒到 0.02 秒之间（曲线最下部弯曲的弧线部分）。看到这里，相信大家立刻就明白了，一个优质的开关是多么重要，它是保障我们生命安全的基础呀！
这事实上就是居家配电的第四道防线——使用质量可靠的微型断路器 MCB（空气开关）
使用质量可靠的 MCB 是我们居家配电可靠性和灵敏度的基础，是保障人身安全基本条件之一。
第五道防线——漏电保护，又叫做剩余电流保护
从前四道防线我们已经看出，家用电器漏电可以依靠开关的线路保护功能来实现，但这种保护还不够，我们还需要有第五道防线。
对于居家配电来说，相线也即火线中的电流与零线（其实是中性线，再次提醒这个无可奈何的错误名词）电流大小相等方向相反，我们让这两个电流同时流过一个电流互感器，由于两者产生的磁力线方向相反，因此电流互感器的副边电流亦为零。
当相线出现漏电时，这两者的电流之和就不等于零了，于是电流互感器输出的电流就会驱动测控装置让开关跳闸。这种装置叫做漏电开关 RCD。
当发生漏电时，RCD 会带动开关跳闸，再加上开关自身在第三道防线的作用下也会跳闸，于是第三道防线、第四道防线和第五道防线在这里起到共同保护作用，跳闸时间小于 0.1 秒。
总结：
有了这五道防线，居家配电是不是就万无一失了？答案是否定的，结果往往不尽人意。许多惨痛的教训告诉我们，用电一定要把“安全”二字放在心上。
在设计和安装居家配电系统时，一定要按设计规范和施工规范去执行；在使用居家配电系统时，也一定要按安全规范去操作，切忌马虎大意。
以上这些图片部分摘自我写的《ABB 中学生安全用电培训课堂》PPT，供大家参考。
从以上讨论可以看出，这里面的知识量很大。事实上，要把这些问题给说清楚，需要几本书，再配合多达近 50 部标准才行。
有关隔离防护和用电安全的国家标准和规范：
1）隔离防护涉及到的国际电工标准是 IEC 61140，对应的国家标准是 GB/T 17045；
2）接触防护涉及到的国际电工标准是 IEC60364，对应的国家标准是 GB16895；
3）漏电电击防护的国际电工标准是 IEC61008-1，国家标准是 GB/Z 26829《剩余电流动作断路器的一般要求》和 GB16916《家用或类似用途不带过电流保护的剩余电流动作断路器的一般要求》；
4）低压配电设计规范对应的国家标准是：GB50054-2011《低压配电设计规范》
提个问题：
我们已经知道居家配电中存在五道防线。试问对于农村的居家配电，其入户线一般只有相线和零线，没有地线，那么这时户内有几道防线？如果我们希望农村居家配电中也有接地防护，那么应当如何实现地线入户？
这个问题有一定的难度，且看评论区如何解释。我会根据评论情况酌情修改原帖作答。