电气安全工程培训讲义

电气安全工程电气安全主要包括人身安全与设备安全两个方面：人身安全是指在从事工作和电气设备操作使用过程中人员的安全；设备安全是指电气设备及有关其他设备、建筑等的安全。具体的归纳起来电气安全工作的主要内容有以下6个方面：（1）研究并采取各种有效的安全技术措施。（2）研究并推广先进的电气安全技术，提高电气安全水平。（3）制定并贯彻安全技术标准和安全技术规程。（4）建立并执行各种安全管理制度。（5）开展有关电气安全思想和电气安全知识的教育工作。（6）分析事故实例，从中找出事故原因和规律。电气安全工作的意义•电气装置设计、安装和检验的最基本要求是：保证人身安全和财产安全。•人身安全主要是指防止人身遭受电击引起的伤亡事故；•财产安全主要是指防电气火灾、电气设备损坏和工作不正常引起的经济损失。据统计，以相同的耗电量相比较，中国电击死亡的人数是发达国家的几十倍，甚至上百倍；中国电气火灾每年发生的次数几乎接近全部火灾发生总数的30％，而发达国家这一数值不超过百分之几。电气火灾以成为影响中国社会安定和经济发展的一个必须认真对待的问题内容§1电气安全概述§2触电事故基本对策及概念§3触电事故常用对策§4电气防火防爆§5防雷§6静电危害防护电磁辐射防护§1电气安全概述•电在造福于人类的同时，也会给人类带来灾难。•统计资料表明：在工伤事故中，电气事故占有不少的比例。•以建筑施工死亡人数为例——2005年全国建筑施工触电死亡人数占其全部事故死亡人数的6.54%。•我国约每用1.5亿度电就触电死亡1人，而美、日等国约每用20~40亿度电才触电死亡1人。•据统计，电气火灾约占全部火灾的20%。造成巨大的人员伤亡和经济损失。例如近年来北京市每年发生的数千起火灾中，电气火灾居于首位，成为最大的火灾隐患。一、电气事故分类——触电事故触电事故——电流形式（存在形式）的能量引起1.事故案例—为救一人，七人丧命•1999年7月30日，西宁铁二中小学部夏令营的60名师生到青岛一家著名企业的工业园参观。•小学生霍某在碧波荡漾的如意湖边照相，不慎落水。•为救小学生，同学、老师、导游、公司员工等19人纷纷跳下湖……•结果，有七个大人被夺去了生命。孩子都获救了。•医生诊断结果：触电溺水身亡•原因：如意湖内有三台潜水泵和7个水下射灯，事故是由其中一个潜水泵漏电所致。Q&A•Q：为什么身亡的七人都是大人？•Q：潜水泵虽漏电，但通过湖水与大地相连，接了地，为什么还能电人？•A：罪魁祸首是——跨步电压2.跨步电压（UN）和接地电阻的概念ba20mUNUE电气火灾爆炸——由电火花和电弧的能量所引发。二、电气事故分类——电气火灾爆炸•事故案例•2006年1月17日，日本爱媛县今治市的太阳石油公司四国事业所的10万m3原油储罐发生火灾，造成5人死亡，2人受伤。事故原因……•在日本，室外储罐火灾事故自1975年至今，已经发生了十余起。大部分都造成了人员伤亡。•雷击——由大自然的力量分离和积累的电荷能量所引起。•据不完全统计，2005年全国共发生雷电灾害1.1万多起，其中，雷击致人伤亡事故700多起，引起火灾或爆炸事故200多起，造成建筑物损坏1100多起，引起供电故障2700多起。2005年全年雷电灾害共造成1300多人伤亡，造成直接经济损失约6亿元，间接经济损失数十亿元。三、电气事故分类——雷击事故•1.事故案例1989年8月12日山东青岛市黄岛油库火灾、爆炸。引发的大火烧了104小时才扑灭，死亡19人（其中消防人员14人）；烧掉原油3.6万吨，油库区沦为一片废墟。直接和间接损失达7千万元。•2.危险及危害•a.引起爆炸和火灾•b.电击电伤•c.毁坏设备、设施：汽化的力（水→汽化→力）•d.造成大规模停电。•静电事故——人为的正负电荷形式的能量四、电气事故分类——静电事故•1.事故案例•例1：加油站发生的故事。（视频播放）•例2：1987年哈尔滨亚麻厂大爆炸，死亡59人……•2.静电危害•静电虽能量不大，不会直接使人致命，但：•静电放电引发火灾爆炸——在火灾和爆炸危险场所是十分危险的因素。•静电电击——能量虽小，但妨碍生活、工作，妨碍生产、击穿电路元、器件。五、电气事故分类——电磁辐射危害•电磁辐射危害——电磁波形式的能量造成的•泛指100kHz以上的频率，100kHz以上才能辐射电磁波•广播、通讯设备——（数百kHz~数千MHz）；（如手机：中国GSM系统运行在900MHz上，CDMA则运行在800MHz和1900MHz这两个频率上，新发展起来的WCDMA（3G）则运行在2000MHz基础上。）•1.电磁辐射伤害：人体在高频电磁场的作用下，吸收辐射能量，中枢神经系统、心血管系统等会受到伤害。•2.电磁辐射危害：感应放电，（如高大的金属构架接受电磁波会发生谐振，产生感应电压，较高的电压，能给人明显的电击，或产生火花放电。）在有爆炸性混合物的场所是十分危险达到因素。较高的感应电压会使塔式起重机的工人在挂吊钩时引起危险。••心脏起搏器•电磁干扰，产生误动作：航空（起降时打手机危险）•日本数控机床轧死人六、电气事故分类——电路故障及事故•电路故障及事故——电能失控，整个电流流通的回路中任何一个环节上的事故及故障。•2002年9月23日，内蒙古丰镇市二中因晚上放学时楼梯照明灯损坏，因拥挤，造成21名学生死亡，43名学生受伤。最大15岁，最小13岁。异常停电事故案例§2触电事故基本对策及概念一、触电事故的种类1.电击•直接接触电击：触及正常状态下带电的带电体。•间接接触电击：触及正常状态下不带电、而在故障下意外带电的带电体。•单线电击：人占在地面上，与一线接触。（可以是直接或间接）•两线电击：人与地面隔离，两手各触一线。（可以是直接或间接；可以是两相，也可以是单相）•跨步电压电击：（前面已经介绍）2.电伤：电弧烧伤、电流灼伤、皮肤金属化、电气机械性伤害等。二、电流对人体的作用•人本身就是一种电气设备，这是因为：•人的整个神经系统是以电信号和电化学反应为基础的。•上述电信号和电化学反应所涉及的能量是非常小的。•人只要求正常功能所必要的电能，由于这个能量非常小，因此，系统功能很容易被破坏。1.电击致命原因•①心室颤动数秒～数分钟（６～８分钟）→死亡••Ｔ波前半部（约0.1s）——心脏易损（激）区•心室颤动，幅值小，频率高（800～1000次/每分钟以上），无规则，•发生始于T波的前半部。ＴＰＲ收缩舒张心室颤动ＱＳ•②窒息窒息→缺氧或中枢神经反射→室颤.特点:致命时间较长。10～20分钟。•③电休克（昏迷）由于中枢神经反射造成体内功能障碍，昏迷时间长后的死亡。2.电流效应的影响因素（一）电流值（工频）•感知电流——引起感觉的最小电流。如轻微针刺，发麻。•平均（概率50%），男：1.1mA；女：0.7mA•摆脱电流——能自主摆脱带电体的最大电流。•平均（概率50%），男：16mA；女：10.5mA•最低（概率0.5%），男：9mA；女：6mA•室颤电流——引起心室发生心室纤维性颤动的最小电流。•I颤＝50mA适用于当1s≤t＜5s时；•I颤＝50/tmA适用于当0.01s＜t＜1s时。（二）电流持续时间•t↑→吸收电能↑→伤害↑•t↑→电流重合心脏易损（激）期，危险↑•t↑→人体电阻↓→人体电流↑→伤害↑•t↑→中枢神经反射↑→危险↑（三）电流途径•不同途径，危险性不同，但没有不危险的途径。•最危险的是：左手到前胸。•判断危险性，既要看电流值，又要看途径。（四）电流种类•高频电流——烧伤比工频电流严重，但电击的危险性较小。•冲击电流——指作用时间＜0.1~10ms的电流。种类：方脉冲、正弦波、电容放电脉冲。影响室颤的主要影响因素是It和I2t的值。（I—有效值）•直流电流——持续时间＞心脏周期时，室颤阈值为交流的数倍；持续时间＜200ms时，室颤阈值与交流大致相同。（五）个体特征•因人而异，健康情况、健壮程度、性别、年龄。3.人体电阻•人体阻抗等值电路•RS1、RS2——皮肤电阻（皮肤外面的电极与真皮之间的电阻）•CS1、CS2——皮肤电容（皮肤外面的电极与真皮之间的电容，数PF~数μF），•Ri——体内电阻（约为500Ω）CS1RiRS2RS1CS2人体电阻的数值及影响因素•变化范围皮肤表皮最外层——角质层其厚度一般不超过0.05~0.2mm，但其电阻率很大，可达1×105~1×106Ω·m。但数十V即可击穿角质层，使人体阻抗急剧下降。不考虑角质层。干燥的情况下，人体电阻：1000~3000Ω；潮湿的情况下，人体电阻：500~800Ω。•影响因素–电气参数：U（接触电压）↑→RP↓，I↑→RP↓，f↑→XCP↓；–皮肤表面状态：潮湿、导电污物、伤痕、破损；–皮肤表面接触状态：接触压力、面积。三、直接接触电击防护•基本防护原则——应使危险的带电体不会被有意或无意地触及。•基本防护措施•1.绝缘——用绝缘物将带电体封闭起来。•2.屏护——采用遮栏、护罩、护盖、箱匣隔绝带电体。•3.间距——带电体与地面之间、或与其他设备之间、或与带电体之间必要的安全距离。四、间接接触电击防护基本措施•防止间接接触电击的技术措施：•保护接地•保护接零1.保护接地（IT系统）–保护接地是最古老的电气安全措施。–保护接地是防止间接接触电击的基本安全技术措施对表达IT、TT和TN系统结构及保护方式的两位字母解释：•前一位字母：I——表示电力系统所有带电部分与地绝缘或一点经阻抗接地。T——则表示电力系统一点（通常是中性点）直接接地。•后一位字母：T——表示电气装置的外露可导电部分直接接地（与电力系统的任何接地点无关）。N——表示电气装置的外露可导电部分通过保护线与电力系统的中性点联结。保护接地（IT系统）•保护原理（适用于各种不接地网）•∵RE与RP（人体电阻）呈并联关系，且RE//RP≈RE•∵RE＜＜│Z│，•∴UP（人体电压）↓↓——在安全范围内。L1L2L3REIPZIT系统应用范围∵采用不接地系统，允许带故障运行2h，利用此时间寻找故障点检修；∴供电连续性、可靠性较有保证。•1~10kV配电网（6kV高压电动机外壳接地保护）•煤矿井下低压配电网380V、660V、110V（照明）•对安全有特殊要求。（有些液化站气采用）•保护接地适用于不接地电网。在这种电网中，凡由于绝缘破坏或其他原因可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外均应接地。•保护接地电阻的允许值：低压系统RE≤4Ω。2.TT系统•TT系统——设备外壳及配电网均直接接地。•①在设备无接地保护（无RE即RE为∞）的情况下，当设备发生碰壳故障时人体电压接近于相电压，很危险。TT系统保护原理•②而当有RE保护时，人体电压近似取决于RE在与RN分配相电压时的分压大小，同①相比，可见危险性得到了降低。但是!即使把RE做得很低，如RE＝1Ω，假设RN＝4Ω时，UP仍有44V之多，危险并未消除。NL1L2L3RERPRNN•TT系统中，单凭RE的作用一般不能将触电危险性到安全范围以内。另外，由于故障回路串联有RE和RN，故障电流不会很大，可能不足以使过电流保护电器动作，故障得不到迅速切除。•因此，TT系统，必须配合使用漏电保护装置或过电流保护装置，并优先使用前者。TT系统应用范围及要求•主要用于低压共用用户。•上海市住宅配电为TT系统。•农村低压电网用电设备分散，线路长时采用。3.保护接零（TN系统）•保护原理•漏电→单相短路→单相短路电流ISS→单相短路保护元件动作→迅速切断电源→实现保护。ISSL1L2L3RNPENNTN-C系统L3L1L2PEN外露可导电部分电力系统接地点TN-S系统L3L1L2NPE外露可导电部分电力系统接地点TN-C-S系统L3L1L2PEN外露可导电部分电力系统接地点PEN应用与类型•适用•保护接零适用于低压中性点直接接地的三相四线配电网。•此系统中，凡因绝缘损坏而可能呈现危险对地电压的金属部分均应接零。•三种方式：TN-S系统、TN-C-S系统、TN-C系统•TN-S——可用于爆炸、火灾危险性较大或安全要求高的场所，宜用于独立附设变电站的