电气安全基础知识

电气安全知识主讲：赵威威（物电院）电话：[phone]第一章电气安全基础知识众所周知，电能的开发和应用给人类的生产和生活带来了巨大的变革，大大促进了社会的进步和文明。然而，在用电的同时，如果对电能可能产生的危害认识不足,控制和管理不当，防护措施不利，在电能的传递和转换的过程中，将会发生异常情况，造成电气事故。1.1电气事故的类型根据电能的不同作用形式，可将电气事故分为触电事故、静电危害事故、雷电灾害事故、电磁场危害和电气系统故障危害事故等。1.触电事故(1)电击电击是指电流通过人体，刺激机体组织，使肌肉非自主地发生痉挛性收缩而造成的伤害，严重时会破坏人的心脏、肺部、神经系统的正常工作，形成危及生命的伤害。按照人体触及带电体的方式,电击可分为以下几种情况：①单相触电。是指人体接触到地面或其他接地导体的同时，人体另一部位触及某一相带电体所引起的电击。根据国内外的统计资料，单相触电事故占全部触电事故的70%以上。因此，防止触电事故的技术措施应将单相触电作为重点。②两相触电。是指人体的两个部位同时触及两相带电体所引起的电击。两相触电的危险性一般比较大。③跨步电压触电。是指站立或行走的人体，受到出现于人体两脚之间的电压，即跨步电压作用所引起的电击。跨步电压直接电击的危险性一般不大，这是由于跨步电压本身不大而且通过人体重要组织的电流分量小，但可能造成二次伤害。(2)电伤。这是电流的热效应、化学效应、机械效应等对人体所造成的伤害。它表现为局部伤害。电伤包括电烧伤、电烙印、皮肤金属化、机械损伤、电光眼等多种伤害。2.静电危害事故静电危害事故是由静电电荷或静电场能量引起的。由于静电能量不大，不会直接使人致命。但是，其电压可能高达数十千伏乃至数百千伏，发生放电，产生放电火花。静电危害事故主要有以下几个方面：(1)在有爆炸和火灾危险的场所，静电放电火花会成为可燃性物质的点火源，造成爆炸和火灾事故。(2)人体因受到静电电击的刺激，可能引发二次事故，如坠落、跌伤等。此外对静电电击的恐惧心理还对工作效率产生不利影响。(3)某些生产过程中，静电的物理现象会对生产产生妨碍，导致产品质量不良，电子设备损坏，造成生产故障，乃至停工。3.雷电灾害事故雷电是大气中的一种放电现象。雷电放电具有电流大、电压高的特点。其能量释放出来可能形成极大的破坏力。其破坏作用主要有以下几个方面:(1)直击雷放电、二次放电、雷电流的热量会引起火灾和爆炸。(2)雷电的直接击中、金属导体的二次放电、跨步电压的作用及火灾与爆炸的间接作用，均会造成人员的伤亡。(3)强大的雷电流、高电压可导致电气设备击穿或烧毁。发电机、变压器、电力线路等遭受雷击，可导致大规模停电事故。雷击可直接毁坏建筑物、构筑物。4.射频电磁场危害射频指无线电波的频率或者相应的电磁振荡频率，泛指100kHz以上的频率。射频伤害是由电磁场的能量造成的。射频电磁场的危害主要有：(1)在射频电磁场作用下，人体因吸收辐射能量会受到不同程度的伤害。过量的辐射可引起中枢神经系统的机能障碍，出现神经衰弱症候群等临床症状；可造成植物神经紊乱，出现心率或血压异常；可引起眼睛损伤，造成晶体浑浊，严重时导致白内障；可造成皮肤表层灼伤或深度灼伤等。(2)在高强度的射频电磁场作用下，可能产生感应放电，会造成电引爆器件发生意外引爆。5.电气系统故障危害电气系统故障危害是由于电能在输送、分配、转换过程中失去控制而产生的。断线、短路、异常接地、漏电、误合闸、误掉闸、电气设备或电气元件损环、电子设备受电磁干扰而发生误动作等都属于电路故障。电气系统故障危害主要体现在以下几方面：(1)引起火灾和爆炸。线路、开关、熔断器、插座、照明器具、电热器具、电动机等均可能引起火灾和爆炸；电力变压器、多油断路器等电气设备不仅有较大的火灾危险，还有爆炸的危险。(2)异常带电。电气系统中，原本不带电的部分因电路故障而异常带电，可导致触电事故发生。例如:电气设备因绝缘不良产生漏电，使其金属外壳带电；高压电路故障接地时，在接地处附近呈现出较高的跨步电压，形成触电的危险条件。(3)异常停电。在某些特定场合，异常停电会造成设备损坏和人身伤亡。如正在浇注钢水的吊车，因骤然停电而失控，导致钢水洒出，引起人身伤亡事故；医院手术室可能因异常停电而被迫停止手术，无法正常施救而危及病人生命等。二、触电事故的分布规律大量的统计资料表明，触电事故的分布是具有规律性的。根据国内外的触电事故统计资料分析，触电事故的分布具有如下规律.1.触电事故季节性明显一年之中，二、三季度是事故多发期，尤其在6～9月份最为集中约占全年触电事故的75%以上。2.低压设备触电事故多由于低压设备远多于高压设备，而且，缺乏电气安全知识的人员多是与低压设备接触，低压触电事故远高于高压触电事故，因此，应当将低压方面作为防止触电事故的重点。3.携带式设备和移动式设备触电事故多这主要是因为这些设备经常移动，工作条件较差，容易发生故障。另外在使用时需用手紧握进行操作。4.电气连接部位触电事故多在电气连接部位机械牢固性较差，电气可靠性也较低，是电气系统的薄弱环节，较易出现故障。5.农村触电事故多这主要是因为农村用电条件较差，设备简陋，技术水平低，管理不严，电气安全知识缺乏等。6.冶金、矿业、建筑、机械行业触电事故多这些行业存在工作现场环境复杂，潮湿、高温，移动式设备和携带式设备多，现场金属设备多等不利因素，使触电事故相对较多。7.青年、中年人以及非电工人员触电事故多这些人员是设备操作人员的主体，他们直接接触电气设备，部分人还缺乏电气安全的知识。8.误操作事故多人为失误造成的触电事故约占整个触电事故的70%以上。触电事故的分布规律并不是一成不变的，在一定的条件下，也会发生变化。例如，对电气操作人员来说，高压触电事故反而比低压触电事故多。上述规律对于电气安全检查、电气安全工作计划、实施电气安全措施以及电气设备的设计、安装和管理等工作提供了重要的依据。第二节电流对人体的作用电流通过人体，会引起人体的生理反应及机体的损坏。有关电流人体效应的理论和数据对于制定防触电技术的标准，鉴定安全型电气设备，设计安全措施，分析电气事故，评价安全水平等是必不可少的。电流对人体伤害的程度与通过人体电流的大小、电流通过人体的持续时间、电流通过人体的途径、电流的种类等多种因素有关。而且，上述各个影响因素相互之间也存在一定的联系。1.伤害程度与电流大小的关系通过人体的电流愈大，人体的生理反应愈明显，感觉越强烈，引起心室颤动所需时间越短，伤害愈严重。对于工频交流电，按通过人体的电流强度的不同以及人体呈现的反应不同，将作用于人体的电流划分为三级：(1)感知电流和感知阈值感知电流是指电流流过人体时可引起感觉的最小电流。感知电流的最小值称为感知阈值。成年男性平均感知电流约为1.1mA(有效值，下同)；成年女性约为0.7mA。对于正常人体，感知阈值平均为0.5mA，并与时间因素无关。感知电流一般不会对人体造成伤害，但可能因不自主反应而导致由高处跌落等二次事故。(2)摆脱电流和摆脱阈值摆脱电流是指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流。摆脱电流的最小值称为摆脱阈值。对于正常人体；摆脱阈值平均为10mA,与时间无关。成年男性平均摆脱电流约为16mA；成年女性平均摆脱电流约为10.5mA；儿童的摆脱电流较成人要小。(3)室颤电流和室颤阈值室颤电流是指引起心室颤动的最小电流，其最小电流即室颤阈值。由于心室颤动几乎终将导致死亡，因此，可以认为，室颤电流即致命电流。室颤电流与电流持续时间关系密切。当电流持续时间超过心脏周期时，室颤电流仅为50mA左右；当电流持续时间短于心脏周期时，室颤电流为数百毫安。当电流持续时间小于0.1S时，只有电击发生在心脏易损期，500mA以上乃至数安的电流才能够引起心室颤动。室颤电流与电流持续时间的关系大致如下图所示。动画室颤电流与电流持续时间的关系2.伤害程度与电流持续时间的关系通过人体电流的持续时间愈长，愈容易引起心室颤动，危险性就愈大。这主要是因为：(1)能量积累。电流持续时间愈长，能量积累愈多，心室颤动电流减小，使危险性增加。(2)与易损期重合的可能性增大。在心脏周期中，相应于心电图上约0.2S的T波这一特定时间对电流最为敏感，被称为易损期，电流持续时间愈长，与易损期重合的可能性就愈大，电击的危险性就愈大。(3)人体电阻下降。电流持续时间愈长，人体电阻因出汗等原因而降低，使通过人体的电流进一步增加，危险性也随之增加。3.伤害程度与电流途径的关系电流通过心脏会引起心室颤动，电流较大时会使心脏停止跳动，从而导致血液循环中断而死亡。电流通过中枢神经或有关部位，会引起中枢神经严重失调而导致死亡。电流通过头部会使人昏迷，或对脑组织产生严重损坏而导致死亡。电流通过脊髓，会使人瘫痪等。上述伤害中，以心脏伤害的危险性为最大。因此，流经心脏的电流多、电流路线短的途径是危险性最大的途径。4.伤害程度与电流种类的关系100Hz以上交流电流、直流电流、特殊波形电流都对人体具有伤害作用，其伤害程度一般较工频电流为轻。(1)100Hz以上交流电流的效应某些电气设备和设施的供电频率是高于50/60Hz的。如100Hz以上的频率在飞机(400Hz)、电动工具及电焊(可达450Hz)、电疗(4～5kHz)、开关方式供电(2OkHz～1MHz)等方面被使用。高频电流的危险性可以用频率因数来评价。频率因数是指某频率与工频有相应生理效应时的电流阈值之比。某频率下的感知、摆脱、室颤频率因数是各不相同的。(2)直流电流的效应。直流电流与交流电流相比，容易摆脱，其室颤电流也比较高，加之直流电的使用远不及交流电，因此，直流电击事故很少。对于直流电流而言，以脚部为正极向上流径人体的电流效应与以脚部为负极向上流径人体的电流效应有时存在很大的差别。(3)特殊波形电流的效应。特殊波形电流最常见的有带直流成分的正弦电流、相控电流和多周期控制正弦电流等。特殊波形电流的室颤阈值是按其具有相同电击危险性的等效正弦电流有效值Iev考虑。(4)电容放电电流的效应。这里讨论的电容放电电流指持续时间(即电容放电时间常数τ的3倍)小于10ms的短持续时间脉冲电流。由于作用时间短暂，不存在摆脱阈值问题，但有一个疼痛阈值。电容放电电流的感觉阈值和疼痛阈值决定于电极形状、冲击电量和电流峰值。第三节工业企业供配电一、电力系统电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷组成，图1-1是典型的电力系统主接线单线图。图中未画出用户内部的配电网。图片1.1电力系统图我国标准规定：额定电压1000V以上的属高压装置，1000V及其以下的属低压装置。对地电压而言、250V以上为高压，250V及其以下为低压。一般又将高压分为中压(1～1OkV)、高压(10～330kV)、超高压(330～100OKV)、特高压(100OKV)。电力网的电压随着大型电站和输电距离的增加，送电电压有提高的趋势。表1-1我国三相交流电网和电力设备的额定电压kV分类电网和用电设备额定电压发电机额定电压电力变压器额定电压一次绕组二次绕组低压0.22O.230.220.230.380.4O.380.40.660.690.660.69高压33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及1113.8,15.75,18,2013.8,15.75,18,2035—3538.563—6369110—110121220—220242330—330363500—500550二、工业企业供电系统及其组成1、工业企业供电系统的组成工业企业供电系统有高压配电线路、配电所、低压配电线路等组成。常见的供电方式有四种：（1）进线电压为35kV,先经总降压变电所变为10kV的配电电压，在送到各车间变电所，再经车间变电所变为0.4kV低压电分送到各配电箱或用电设备。（2）进线电压为10kV，经总配电所分送到各车间，经车间变电所变为0.4kV低压电，分送到各配电箱或用电设备。（3）进线电压为10kV,经变电所变为低压电分送到