6 电气安全与静电防护技术

1第六章电气安全与静电防护技术一、电气设备安全与防护二、电气安全措施三、电气防爆技术四、电气防火措施五、防静电技术六、触电急救2一、电气设备安全与防护•（一）电气事故概述•电气事故包括触电事故、雷电、静电、电磁场危害，电气火灾与爆炸，电气线路和设备故障等•1、电气事故特点•危害大•直观识别难•涉及领域广3•2、电气事故类型•触电事故•静电危害事故•雷电事故•射频电磁场危害•电气系统故障危害4（二）触电防护技术•1、触电事故的种类•局部电伤•全身性电伤•2、电流对人体的伤害•电击、电伤、电磁场生理伤害•3、触电形式（详细内容见后）•低压单相触电•低压两相触电•跨步电压触电•高压电击5•4、触电原因•缺乏电气安全知识•违反操作规程•维护不良•电气设备存在安全隐患•5、触电防护措施•采用安全电压•保证绝缘性能•采用屏护•保持安全距离•合理选用电气装置•装设漏电保护装置•保护接地与接零6二、电气安全措施•电流对人体的伤害•影响电流伤害程度的因素•安全电流、电压规范•防止人身触电的技术措施•电气灭火知识•触电急救7•1、电流对人体的伤害•电击：电流流过人体内部对内部组织的伤害。√心室颤动—血液循环停止、神经中枢—遏止呼吸、胸肌收缩—窒息，最危险的伤害！√高压电击穿空气—人体通过电流、低压单相、两相触电、接触电压和跨步电压触电等情况•电伤：灼伤、电烙印和皮肤金属化√灼伤：电流热效应产生的电伤，电弧对皮肤烧伤。√电烙印：电流化学效应和机械效应产生的电伤，直接接触、有明显边缘的肿块、皮肤硬化。√皮肤金属化：电弧下金属高温熔化、蒸发并飞溅渗透到皮肤表层造成的电伤，皮肤粗糙硬化。82.影响电流伤害程度的因素•电流大小工频电流对人体的影响电流大小与伤害程度电流mA通过时间生理反应0-0.5连续通电没有感觉0.5-5连续通电有感觉、痛感，可摆脱5-30数分钟内痉挛不能摆脱，呼吸困难血压上升，极限30-50数秒至数分钟心跳不规则、昏迷、强烈痉挛，心室颤动50-数百短于心率强烈冲击但无心室颤动长于心率昏迷、心室颤动，有痕迹超过数百短于心率心室颤动、昏迷，有痕迹长于心率心脏停止跳动，昏迷，可能致命名称定义成年男性成年女性感知电流有感觉的最小电流工频1.10.7直流5.23.5摆脱电流能够自主地摆脱电源的最大电流工频1610.5直流7651致命电流在较短时间内危及生命的最小电流工频30～50直流1300（0.3s）50（3s）9•人体电阻•一般认为人体电阻为1000～2000欧姆（不计皮肤角质层电阻）•与电压的关系•不同条件下人体电阻接触电压V12.531.362.51252202503805001000人体电阻Ω1650011000624035302222200014171130640流过电流mA0.82.841035.299125268443接触电压V人体电阻Ω皮肤干燥皮肤潮湿皮肤湿润皮肤浸入水中10255010025070005000400030001500350025002000150010001200100087577065060050044037532510•通电时间长短触电电流大小与触电时间的乘积（称为电击能量）来反映触电的危害程度，一般超过50mA.s（毫安.秒）时人就有生命危险。•电流频率一般来说，50～60Hz工频交流电对人体伤害最为严重。允许电流mA501002005001000持续时间s5.41.350.350.0540.0135电流频率危害程度电流频率危害程度10～255050～100有50％的死亡率有95％的死亡率有45％的死亡率120200500有31％的死亡率有22％的死亡率有14％的死亡率11•电压高低电压升高—电流增大；但不成正比。•电流途径•人体状况性别：摆脱电流女性比男性低1/3；年龄：小孩比成年人伤害重；健康：心脏病、神经疾病容易受伤害；心理、精神状况；电流通过人体的途径流经心脏电流于总电流的比例（％）一只手到另一只手左手到脚右手到脚一只脚到另一只脚3.36.43.70.4123.安全电流、电压规范•安全电流：一般把摆脱电流认为是安全电流；科学实验和事故分析。•安全电流值：交流50Hz—10mA；直流—50mA。•安全电压：为了防止触电事故而采取的特定电源供电的电压系列，是制定安全措施的依据。通常认为低于40V的交流电压为安全电压。•人体电阻（1700欧）、接触电压—摆脱电流（30mA）的关系；IEC为50V以下，并规定25V以下时不需要考虑防电击的安全措施。•安全电压等级：42、36、24、12、6V，超过24V时应有安全措施。•应用：安全电压（交流有效值）选用举例额定值空载上限值4250在有触电危险的场所使用的移动工具3643在矿井、多导电粉尘等2412626158可供某些人体可能偶然触及带电体的设备选用。潮湿、塔罐灯场所的行灯。13•4、防止人身触电的技术措施•人体触电一般是由于人体靠近或接触电气设备带电部分和人体触及正常不带电而绝缘损坏时外壳或金属构架带电。保护接地•为防止人身因电气设备绝缘损坏而遭受触电，将电气设备的金属外壳与接地体连接，称为保护接地。•适用于中性点不接地的低压电网。如电机、变压器、断路器等14保护接零•为防止人身因电气设备绝缘损坏而遭受触电，将电气设备的金属外壳与电网的零线相连接，称为保护接零。•适用于中性点直接接地系统（TN－S，TN－C）。当采用保护接零时，除电源中性点必须采用工作接地外，零线要在规定的地点采取重复接地。•采用保护接零方式，设备发生外壳漏电，接地短路电流通过该相和零线构成回路，由于零线阻抗很小，短路电流很大，使低压断路器或继电保护装置迅速动作，切除故障。Id工作接地重复接地15•保护接零装置的具体要求•采用重复接地，当零线断线后，保护接零设备就成为保护接地设备。•零线上不允许装设熔断器和断路器，防止断开后设备出现相电压引起触电。•为保证保护装置迅速动作，使任一点短路的短路电流均大于保护熔断器额定电流的4倍，大于断路器保护整定电流的1.5倍。•在同一低压电网中（如同一变压器供电电网），不允许将一部分设备保护接地，而将另一部分设备保护接零。当保护接地设备漏电后，由于电压分布，使零线带电（Uo=RoUx/(Ro+Rd),所有保护接零设备外壳带电（Uo=RdUx/(Ro+Rd)。•使用三相插座时，不准将插座内的电源零线与接地端串接在一起，否则零线松脱或折断，会使设备外壳带电；若零线与地线接反，也会使外壳带电，造成触电事故。16工作接地•在正常或故障情况下，为保证电气设备安全可靠工作，即运行需要电力系统中的某一点（通常为中性点）直接或通过特殊设备（如消弧线圈、电抗、电阻）的接地。•作用：1、满足电气设备运行中的特殊需要，如防止高压电压串入低压系统；2、降低电气设备和输电线路的绝缘水平，减少电气设备制造成本和节省投资。如110kV以上系统中性点直接接地运行。3、降低人体的接触电压。4、迅速切断电源。17漏电保护•作用：防止电气设备和输电线路漏电引起人身触电事故，它能够在设备漏电、外壳呈现危险的对地电压时自动切断电源。•分类：电压型和电流型电压型漏电保护装置原理图电机漏电保护装置原理图电压型漏电保护装置原理如上图所示。VJHATAHQC试验回路RV18三、电气防爆技术•防爆结构•电气防爆安全技术和管理•适用规范19•1、防爆设备及结构•隔爆型电气设备（ｄ）：具有隔爆外壳的电气设备，是指把能点燃爆炸性混合物的部件封闭在一个外壳内，该外壳能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力并阻止向周围的爆炸性混合物传爆的电气设备。•增安型电气设备（ｅ）：正常运行条件下，不会产生点燃爆炸性混合物的火花或危险温度，并在结构上采取措施，提高其安全程度，以避免在正常和规定过载条件下出现点燃现象的电气设备。•本质安全型电气设备（ｉ）：在正常运行或在标准试验条件下所产生的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。•正压型电气设备（ｐ）：具有保护外壳，且壳内充有保护气体，其压力保持高于周围爆炸性混合物气体的压力，以避免外部爆炸性混合物进入外壳内部的电气设备。•无火花型电气设备（ｎ）在正常运行条件下不产生电弧或火花，也不产生能够点燃周围爆炸性混合物的高温表面或灼热点，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。20•设备选型•气体爆炸危险场所用电气设备防爆类型选型表•──────┬──────────────────────────────•爆炸危险区域│适用的防护型式•├───────────────────────┬──────•│电气设备类型│符号•──────┼───────────────────────┼──────•│１．本质安全型（ｉａ级）│ｉａ•├───────────────────────┼─────•０区│２．其他特别为０区设计的电气设备（特殊型）│s•──────┼───────────────────────┼──────•│１．适用于０区的防护类型│•│２．隔爆型│ａ•１区│３．增安型│ｅ•│４．本质安全型（ｉｂ级）│ｉｂ•│５．充油型│ｏ•│６．正压型│ｐ•│７．充砂型│ｑ•│８．其他特别为１区设计的电气设备（特殊型）│s•──────┼───────────────────────┼──────•│１．适用于０区或１区的防护类型│•２区│２．无火花型│ｎ•──────┴───────────────────────┴──────21•旋转电机防爆结构的选型•--为适用--为慎用X--为不适用1区2区隔爆型d正压型p增安型e隔爆型d正压型p增安型e无火花型n鼠笼型感应电动机绕线型感应电动机X同步电动机X直流电动机电磁滑差离合器X22•火灾危险环境的电气装置21区22区23区电机固定安装IP44IP54IP21移动式、携带式IP54IP54电器和仪表固定安装充油型、IP54、IP44IP54IP44移动式、携带式IP5444IP照明灯具固定安装IP2XIP54IP2X移动式、携带式IP5X配电装置接线盒23•常见防爆设备：安全栅•安全栅是构成安全火花防爆系统的关键仪表，它的作用是一方面保证信号的正常传输；另一方面控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或爆炸性混合物的点火能量以下，以确保系统的安全无火花性能。•安全栅是一种特殊的关联设备，接在本安型和非本安型电路之间，它包括安全栅元件或安全栅电路，如熔断器、电阻器和并联的二极管等。将供给本安型电路的电压和电流限制在一定安全水平之内。•常用的安全栅有齐纳式安全栅和隔离式安全栅。24•齐纳式安全栅•基于齐纳二极管方向击穿特性来工作的。•现场发生故障，限流电阻将电流限制在安全范围。•齐纳二极管将电源电压限制在安全电压以内，两只齐纳二极管是为了提高可靠性。•发生高电压时，齐纳二极管击穿，同时快速熔断器熔断，保证过电压与现场隔离。限流电阻快速熔断器齐纳二极管危险侧安全侧25•隔离式安全栅•它在供电和信号传输线路中采用了变压器隔离措施，具有电子限流和限压功能，进一步提高了安全可靠性。•分为检测端（输入式）安全栅和操作端（输出式）安全栅24DC直流/交流转换器整流滤波器T1解调放大器T2调制器整流滤波器限能器输入4～20mADC输出4～20mADC或1～5VDC检测端安全栅构成框图24DC直流/交流转换器T1调制器解调放大器整流滤波器限能器输出4～20mADCT2操作端安全栅构成框图输入4～20mADC来至变送器来至控制仪表去现场去控制仪表26•四、电气灭火知识1、电气设备引发火灾的原因：•短路、操作等原因造成的电弧和电火花•导体连接不良造成发热•雷电、操作等产生的外过电压、内过电压引起的放电、电弧和电火花•电气设备损耗过大引起的发热•正常运行时的发热（如灯具、电炉等）•直流电机整流子运行产生的电火花•电焊等•电气充油设备着火2、电气火灾的特点（与其他一般性火灾相比）•着火区域可能存在跨步电压•充油电气设备受热后可能喷油、甚至爆炸273、灭火前的电源处理•尽可能先切断电源，切断电源后的电气火灾，多数可按照一般性火灾来扑救。•充油电气设备着火时，