《电气安全》第一章课件

1注册安全主任培训教材电气安全广州市安全生产宣传教育中心授课：陈泽沛(注册工程师)2目录第一章用电安全基础第二章防止触电安全技术第三章电气设备及线路的安全技术第四章电气安全管理3§1—1电工学原理一、电场和电路（一）电荷和电场物质由分子组成，分子由原子组成，原子带有等量的正电和负电。失去电子或得到电子的微粒称为正电荷或负电荷，带有电荷的物体称为带电体。在电荷的周围存在着电场，引进电场中的电荷将受到电场力的作用。4电位——是指在电场中将单位正电荷从该点移至电位参考点时电场力所作的功。电压——电场中某两点之间的电位差称为这两点之间的电压或电压降。电压的单位与电位的单位相同。1KV=1000V（伏）1V=1000mV（毫伏）1mV=1000µV（微伏）5我国常用工频电压等级：500KV、220KV、110KV、35KV、10KV、0.4KV等就电气装置而言，额定电压1000V以上的为高压装置，额定电压1000V及以下的为低压装置。就带电部位对地电压而言，对地电压250V以上的为高电压，对地电压250V及250V以下的为低电压。工频50V以下的电压为安全电压。电气设备的额定电压必须与供电线路的额定电压相符。6（二）电流和电路电流——带电微粒的定向移动就是电流。在电源的作用下，带电微粒会发生定向移动。正电荷向电源负极、负电荷向电源正极移动。带电微粒的定向移动就是电流。（电工学以正电荷移动的方向为电流的正方向）。直流电——大小和方向不随时间变化的电流交流电——大小和方向随时间作周期性变化的电流电流的大小称为电流强度，电流强度简称为电流（I）电流单位：KA（千安）、A（安）、mA（毫安）、µA（微安）1KA=1000A1A=1000mA1mA=1000µA7•电路——电流所流经的路径即电路。在闭合电路中，实现着电能的传递和转换。电路由电源、连接导线、开关电器、负载及其他辅助设备组成。8（三）电路中的三种基本负载：电阻、电感、电容组合1．电阻电阻是电流流动过程中遇到的阻力电阻的单位：Ω（欧）、ＫΩ（千欧）、ＭΩ（兆欧）导体电阻的计算：Ｒ＝ρ•Ｌ／Ｓ式中：Ｒ——电阻，Ω；（欧）Ｌ——导体长度，ｍ；（米）Ｓ——导体截面，ｍｍ２（毫米２）ρ——电阻率，Ω•ｍｍ２／ｍ（欧•毫米２／米）92、电感(L)当变化的电流通过线圈时，线圈中会产生感应电动势来阻止电流的变化，这各性质称为线圈的电感。电感的常用单位是：Ｈ（亨）、mH（毫亨）和µH（微亨）1Ｈ＝1000mH1mH=1000µH感抗（ＸＬ）感抗的计算：ＸＬ＝２ｆＬ式中ＸＬ——感抗，Ω（欧）Ｆ——电源的频率，ＨＺ（赫）Ｌ——线圈的电感，Ｈ（亨）103.电容(C)被绝缘介质隔离的两个导体能容纳一定量的电荷，其在一定电压的作用下容纳电荷的能力被称为电容。电容的常用单位是:F（法）、µF（微法)和PF（微微法）1F=106µF1µF=106PF容抗（ＸC）容抗的计算：ＸC＝１／２ｆC式中ＸC——电容的容抗，Ω（欧）C——电容器的电容，F（法）11电抗（X）——感抗和容抗的统称串联电路：X=XL–XC阻抗（Z）——交流电流通过具有电阻、电感、电容的电路时，电阻和电抗都有阻碍电流通过的作用。这种阻力称为阻抗。Z=√Ｒ２＋Ｘ２＝√Ｒ２＋（ＸＬ－ＸＣ）２式中R——电阻X——电抗XL——感抗XC——容抗12二、欧姆定律和电流的状态欧姆定律——表示电路中电压、电流和电阻这三个物理量之间关系的定律。欧姆定律指出，在一段电路中，流过电阻R的电流I与加在电阻上的电压U成正比，而与这段电路的电阻成反比。即I=U/R式中U——电路上的电压，V；（伏）I——流经电路的电流，A；（安）R——电路的电阻，Ω；（欧）从欧姆定律可知，在电路中如果电压保持不变，电阻越小则电流越大；而电阻越大则电流越小。当电阻趋近于零时，电流很大，这种电路状态称为短路；当电阻趋于无穷大时，电流几乎为零，这种状态称为开路或断路。13全电路欧姆定律在一个包含电源在内的闭合回路中，电压、电流和电阻之间的关系符合全电路欧姆定律。即I=E/（R+r）式中E——电流的电动势，V；（伏）I——电流，A；（安）R——外电路电阻，Ω；（欧）r——内电路电阻，Ω；（欧）全电路欧姆定律表明，在闭合回路中，电流与电源电动势成正比，与电路中电源内阻和负载电阻之和成反比。14三、正弦交流电正弦交流电：电流和电压的大小、方向随时间按正弦函数的规律变化。频率（f）：指一秒钟内交变量变化多少周，单位为Hz（赫）。周期（T）：指交变量变化一周所需的时间，单位为S（秒）。两者关系：f=1/T15u=Umsim（2ft+Ψ）=Umsim（ω+Ψ）式中：u——时刻t的电压瞬时值，V（伏）Um——电压的最大，V（伏）F——频率，Hz（赫）t——时间，S（秒）Ψ——初相位，rad；（弧度）ω——角频率，ω=２f，rad/s；（弧度/秒）16有效值——与交流电的热效应相等的直流电数值。正弦交流电，最大值Um和有效值的关系：Um=√2U正弦交流电的三要素：最大值（有效值）角频率（频率）初相位17四、三相交流电路三相交流电是指三个频率和幅值相同、相位互差1/3周期的正弦交流电。由三相交流电构成的电路就电三相交流电路18三相交流电源可根据设计接成星形或三角形19三相负载也可根据设计接成星形或三角形20三相平衡电路——不论是三相电源还是三相的负载，当三相电流大小相等、相位依次相差1/3周期时，则称为三相电路或三相平衡电路。三相平衡电路中，线电压和相电压、线电流和相电流之间有如下关系：星形连接ＵＬ＝√3UP（线电压是相电压的√3倍）IＬ=IP（线电流等于相电流）三角形连接：ＵＬ＝UP（线电压等于相电压）IＬ=√3IP（线电流是相电流的√3倍）我国绝大多数生产配电都采用0.23／0.4KV，即相电压0.23KV、线电压0.4KV的三相配电方式，与之相应的用电压分别为220V和380V。21§1—2触电及触电急救一、电流对人体的危害所谓触电是指电流流过人体时对人体产生的生理和病理伤害。这种伤害是多方面的，可分为电击和电伤两种类型。（1）电击——指电流通过人体内而造成的部器官在生理上的反应和病变（通常所说的触电事故指的是电击）。如刺痛、灼热感、痉挛、麻痹、昏迷、心室外颤动或停跳、呼吸困难或停止等现象。（2）电伤——指电流对人体造成的外伤。如电烧伤，电烙印，皮肤金属化等。触电二次伤害——人身触电事故伴随着高空堕落或摔跌等机械性创伤。亦列入电气事故的范畴。22二、影响触电后果的因素（一）电流强度通过人体的电流越大，人体的生理反应越强烈，对人体的伤害就越大。按照人体对电流的生理反应强弱和电流对人体的伤害程度，可将电流大致分为感知电流、摆脱电流和致命电流三级。感知电流为1毫安摆脱电流为10毫安致命电流为50毫安在一般情况下，可取30毫安为安全电流，即以30毫安为人体所能忍受而无致命危险的最大电流23二、影响触电后果的因素（续）（二）电流通过人体的持续时间电击时间越长，电流对人体引起的热伤害、化学伤害及生理伤害就愈严重。特别是电流持续时间的长短和心室颤动有密切的关系。由于心脏在收缩与舒张的时间间隙（0.1S）内对电流最为敏感,通电时间一长,重合这段时间间隙的可能性就越大,心室颤动的可能性也越大。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。24二、影响触电后果的因素（续）（三）电流频率人体对不同频率电流的生理敏感性是不同的，因而频率除了会影响人体电阻外，还会对电击的伤害程度产生直接的影响。25~300Hz的交流电对人体的伤害远大于直流电。同时对交流电来说，当低于或高于以上频率范围时，它的伤害程度就会显著减轻。一般来说，50～60Hz工频交流电对人体伤害最为严重。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25二、影响触电后果的因素（续）（四）电流通过人体的途径电流通过心脏、脊椎和中枢神经等要害部位时，电击的伤害最为严重。因此从左手到胸部以及从左手到右脚是最危险的电流途径。从右手到胸部或从右手到脚、从手到手等都是很危险的电流途径，从脚到脚一般危险性较小，但不等于说没有危险。例如由于跨步电压造成电击时，开始电流仅通过两脚间，电击后由于双足剧烈痉挛而摔倒，此时电流就会流经其他要害部位，同样会造成严重后果；另一方面，即使是两脚受到电击，也会有一部分电流流经心脏，这同样会带来危险。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3.36.43.70.426二、影响触电后果的因素（续）（五）人体状况电流对人体的作用，女性比男性更敏感，女性的感知电流和摆脱电流约比男性低三分之一。由于心室颤动电流约与体重成正比，因此小孩遭受电击比成人危险。在一定的电流作用下，流经人体的电流大小和人体电阻成反比，因此人体电阻的大小对电击后果产生一定的影响。27二、影响触电后果的因素（续）（六）作用于人体的电压触电伤亡的直接原因在于电流在人体引起的生理病变。根据欧姆定律,触电时通过人体的电流强度,取决于外加电压和人体的电阻。因此，电压越高，对人体的伤害就越大。28三、人体触电的方式（一）直接接触触电——是指人体直接触及或过分靠近正带电体导致的触电。包括：1、单相触电（1）电网中性点接地（2）电网中性点不接地2、两相触电3、电弧伤害291单相触电是指人体站在地面或其他接地体上，人体的某部位触及一相带电体所引起的触电。它的危险程度与电压的高低、电网的中性点是否接地、每相对地电容量的大小有关，是较常见的一种触电事故。（2）中性点不接地的电网中，发生单相触电的情况电流经过人体与其他两相的对地阻抗Z而形成回路，通过人体的电流Ir取决于电压、人体电阻和导线对地绝缘阻抗。如果导线对地绝缘较好，通过人体的电流就会较小。（1）中性点接地的电网中，发生单相触电的情况与人体电阻比接地体电阻很小，电压几乎全部加在人体上。危险！如果穿上绝缘鞋或站在绝缘垫上，通过人体电流就会很小。302、两相触电是指人体有两处同时接触带电的任何两相电源时的触电。发生两相触电时，电流由一根导线通过人体流至另一根导线，作用于人体上的电压等于线电压，若线电压为380V，则流过人本的电流高达224mA，只要经过0.186s就可能致人于死地（50mA.s)。故两相触电比单相触电更危险，但一般发生的几率较小。313、电弧伤害电弧是气体间隙被强电场击穿时电流通过气体的一种现象。将电弧伤害视为直接接触触电，是因为弧隙是被游离的带电气态导体，被电弧“烧”着的人，将同时遭受电击和电伤。在引发电弧的种种情形中，人体过分接近高压带电体所引起的电弧放电以及带负荷分、合刀闸造成的弧光短路，对人体的危害往往是致命的。电弧不仅使人受电击，而且由于弧焰温度极高（中心温度高达6000~10000℃），将对人体造成严重烧伤，烧伤部位多见于手部、胳膊、脸部及眼睛。电弧辐射对眼睛的刺伤，后果更为严重。此外，被电弧熔化了金属颗粒侵蚀皮肤还会使组织金属化，这种伤疤往往经久不愈。32（二）间接接触触电——指故障状态下的电击。当电气设备绝缘损坏而发生接地短路故障时，其金属外壳便带有电压，人体触及便会发生触电。（1）接地故障电流入地点附近地面电位分布当电气设备发生碰故障、导线断裂落地或线路绝缘击穿而导致单相接地故障时，电流便经接地体或导线落地点呈半球形向地中流散，如图a示。在电流入地点周围的土壤中和地表面各点便具有不同的电位分布，如图b电位分布曲线所示。曲线表明，在电流入地点最高，随着离此点的距离增大，地面电位呈先急后缓的趋势下降。10米处电位已下降至8%，在20米以外，可认为该电位为零。332、接触电压及接触电压触电当电气设