電氣安全基礎(chǔ)知識

關(guān)于電氣安全基礎(chǔ)知識第一章電氣安全基礎(chǔ)知識

眾所周知，電能的開發(fā)和應(yīng)用給人類的生產(chǎn)和生活帶來了巨大的變革，大大促進了社會的進步和文明。然而，在用電的同時，如果對電能可能產(chǎn)生的危害認識不足,控制和管理不當(dāng)，防護措施不利，在電能的傳遞和轉(zhuǎn)換的過程中，將會發(fā)生異常情況，造成電氣事故。工業(yè)企業(yè)供配電內(nèi)容在前期《電工電子學(xué)》課程中已講授過，在此簡要復(fù)習(xí)。電的作用和安全第2頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1.1工業(yè)企業(yè)供配電1.電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、送電線路、變電所、配電網(wǎng)和電力負荷組成，下圖是典型的電力系統(tǒng)主接線單線圖。圖中未畫出用戶內(nèi)部的配電網(wǎng)。第3頁,共26頁，2024年2月25日，星期天我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：額定電壓1000V以上的屬高壓裝置，1000V及其以下的屬低壓裝置。對地電壓而言、250V以上為高壓，250V及其以下為低壓。一般又將高壓分為中壓(1～1OkV)、高壓(10～330kV)、超高壓(330～100OKV)、特高壓(>100OKV)。電力網(wǎng)的電壓隨著大型電站和輸電距離的增加，送電電壓有提高的趨勢。我國三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓kV分類電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓發(fā)電機額定電壓電力變壓器額定電壓一次繞組二次繞組低壓

0.22O.230.220.230.380.4O.380.40.660.690.660.69高壓33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及11

13.8,15.75,18,2013.8,15.75,18,20

35—3538.563—6369110—110121220—220242330—330363500—500550第4頁,共26頁，2024年2月25日，星期天2.工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)及其組成

1、工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的組成

工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)有高壓配電線路、配電所、低壓配電線路等組成。常見的供電方式有四種：（1）進線電壓為35(22)kV,先經(jīng)總降壓變電所變?yōu)?0kV的配電電壓，在送到各車間變電所，再經(jīng)車間變電所變?yōu)?.4kV低壓電分送到各配電箱或用電設(shè)備。（2）進線電壓為10kV，經(jīng)總配電所分送到各車間，經(jīng)車間變電所變?yōu)?.4kV低壓電，分送到各配電箱或用電設(shè)備。（3）進線電壓為10kV,經(jīng)變電所變?yōu)榈蛪弘姺炙偷杰囬g，再送到各配電箱或用電設(shè)備。（4）進線電壓為0.4kV，經(jīng)配電室分送到各車間或直接送到各配電箱或用電設(shè)備。2、工業(yè)企業(yè)供電電壓選擇原則（1）電壓等級宜少不宜多；（2）高壓供配電線路盡量深入負荷中心；（3）高壓供配電線路同時考慮地理中心，減小線損。第5頁,共26頁，2024年2月25日，星期天電力系統(tǒng)示意圖第6頁,共26頁，2024年2月25日，星期天3、企業(yè)高壓供電高壓供電方式由供電可靠性及電力電荷的性質(zhì)決定的。（1）電力負荷分級①一級負荷。這類負荷如突然中斷供電將造成人身傷亡事故，或造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或給國民經(jīng)濟帶來極大損失。如高爐、礦井的主通風(fēng)機等。②二級負荷。這類負荷如突然斷電，將造成大量廢品，產(chǎn)量銳減，生產(chǎn)流程紊亂且不易恢復(fù)，企業(yè)內(nèi)運輸停頓等，因而在經(jīng)濟上造成較大損失。如礦井提升機、生產(chǎn)照明等。③三級負荷。為一般的電力負荷，所有不屬于一級和二級負荷者。（2）電力負荷的供電原則①一級負荷應(yīng)由兩個獨立電源供電，即要求每段母線的電源來自不同的發(fā)電機；②二級負荷應(yīng)由兩回路供電，該兩回路應(yīng)盡可能引自不同的變壓器或母線段。第7頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

電力系統(tǒng)的電壓和頻率是衡量電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的兩個基本參數(shù)?！度珖┯秒娨?guī)則》(1983年)規(guī)定，一般交流電力設(shè)備的額定頻率為5OHz,一般稱其為“工頻”。設(shè)備的端電壓與其額定電壓有偏差時，設(shè)備的工作性能和使用壽命將受到影響，總的經(jīng)濟效果將會下降。例如，當(dāng)感應(yīng)電動機的端電壓比其額定電壓低10%時，其實際轉(zhuǎn)矩將只有額定轉(zhuǎn)矩的81%，而負荷電流將增大5%～10%以上，溫升將提高10%～15%以上，絕緣老化程度將比規(guī)定增加1倍以上，將明顯縮短電動機的使用壽命。此外，由于轉(zhuǎn)矩減小，使轉(zhuǎn)速下降，不僅降低生產(chǎn)效率，減少產(chǎn)量，還會影響產(chǎn)品質(zhì)量，增加廢次品。當(dāng)感應(yīng)電動機的端電壓偏高時，負荷電流一般也要增加，絕緣也要受損。用戶供電電壓允許變化范圍：線路額定電壓(Ue)電壓允許變化范圍≥235kV≤10kV低壓照明農(nóng)業(yè)用戶±5%Ue±7%Ue+5%Ue~-10%Ue+5%Ue~-10%Ue第8頁,共26頁，2024年2月25日，星期天電力網(wǎng)頻率允許偏差運行情況允許偏差/Hz允許標(biāo)準(zhǔn)時鐘誤差/s正常運行中、小容量系統(tǒng)大容量系統(tǒng)士0.5±0.26030事故運行≤30min≤15min絕不允許±1±1.5-4一一

1.2電氣事故的類型

根據(jù)電能的不同作用形式，可將電氣事故分為：1.觸電事故2.靜電危害事故3.雷電災(zāi)害事故4.電磁場危害5.電氣系統(tǒng)故障危害事故等電氣事故第9頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1.觸電事故

(1)電擊

電擊是指電流通過人體，刺激機體組織，使肌肉非自主地發(fā)生痙攣性收縮而造成的傷害，嚴(yán)重時會破壞人的心臟、肺部、神經(jīng)系統(tǒng)的正常工作，形成危及生命的傷害。按照人體觸及帶電體的方式,電擊可分為以下幾種情況：①單相觸電。是指人體接觸到地面或其他接地導(dǎo)體的同時，人體另一部位觸及某一相帶電體所引起的電擊。根據(jù)國內(nèi)外的統(tǒng)計資料，單相觸電事故占全部觸電事故的70%以上。因此，防止觸電事故的技術(shù)措施應(yīng)將單相觸電作為重點。②兩相觸電。是指人體的兩個部位同時觸及兩相帶電體所引起的電擊。兩相觸電的危險性一般比較大。③跨步電壓觸電。是指站立或行走的人體，受到出現(xiàn)于人體兩腳之間的電壓，即跨步電壓作用所引起的電擊?？绮诫妷褐苯与姄舻奈ｋU性一般不大，這是由于跨步電壓本身不大而且通過人體重要組織的電流分量小，但可能造成二次傷害。第10頁,共26頁，2024年2月25日，星期天(2)電傷

這是電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機械效應(yīng)等對人體所造成的傷害。它表現(xiàn)為局部傷害。電傷包括電燒傷、電烙印、皮膚金屬化、機械損傷、電光眼等多種傷害。

2.靜電危害事故

靜電危害事故是由靜電電荷或靜電場能量引起的。由于靜電能量不大，不會直接使人致命。但是，其電壓可能高達數(shù)十千伏乃至數(shù)百千伏，發(fā)生放電，產(chǎn)生放電火花。靜電危害事故主要有以下幾個方面：在有爆炸和火災(zāi)危險的場所，靜電放電火花會成為可燃性物質(zhì)的點火源，造成爆炸和火災(zāi)事故(2)

人體因受到靜電電擊的刺激，可能引發(fā)二次事故，如墜落、跌傷等。此外對靜電電擊的恐懼心理還對工作效率產(chǎn)生不利影響。案例分析第11頁,共26頁，2024年2月25日，星期天(3)

某些生產(chǎn)過程中，靜電的物理現(xiàn)象會對生產(chǎn)產(chǎn)生妨礙，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不良，電子設(shè)備損壞，造成生產(chǎn)故障，乃至停工。3.雷電災(zāi)害事故雷電是大氣中的一種放電現(xiàn)象。雷電放電具有電流大、電壓高的特點。其能量釋放出來可能形成極大的破壞力。其破壞作用主要有以下幾個方面:直擊雷放電、二次放電、雷電流的熱量會引起火災(zāi)和爆炸。

(3)強大的雷電流、高電壓可導(dǎo)致電氣設(shè)備擊穿或燒毀。發(fā)電機、變壓器、電力線路等遭受雷擊，可導(dǎo)致大規(guī)模停電事故。雷擊可直接毀壞建筑物、構(gòu)筑物。(2)雷電的直接擊中、金屬導(dǎo)體的二次放電、跨步電壓的作用及火災(zāi)與爆炸的間接作用，均會造成人員的傷亡。第12頁,共26頁，2024年2月25日，星期天4.射頻電磁場危害

射頻指無線電波的頻率或者相應(yīng)的電磁振蕩頻率，泛指100kHz以上的頻率。射頻傷害是由電磁場的能量造成的。射頻電磁場的危害主要有：(1)

在射頻電磁場作用下，人體因吸收輻射能量會受到不同程度的傷害。過量的輻射可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機能障礙，出現(xiàn)神經(jīng)衰弱癥候群等臨床癥狀；可造成植物神經(jīng)紊亂，出現(xiàn)心率或血壓異常；可引起眼睛損傷，造成晶體渾濁，嚴(yán)重時導(dǎo)致白內(nèi)障；可造成皮膚表層灼傷或深度灼傷等。(2)

在高強度的射頻電磁場作用下，可能產(chǎn)生感應(yīng)放電，會造成電引爆器件發(fā)生意外引爆。第13頁,共26頁，2024年2月25日，星期天5.電氣系統(tǒng)故障危害

電氣系統(tǒng)故障危害是由于電能在輸送、分配、轉(zhuǎn)換過程中失去控制而產(chǎn)生的。斷線、短路、異常接地、漏電、誤合閘、誤掉閘、電氣設(shè)備或電氣元件損環(huán)、電子設(shè)備受電磁干擾而發(fā)生誤動作等都屬于電路故障。電氣系統(tǒng)故障危害主要體現(xiàn)在以下幾方面：(1)

引起火災(zāi)和爆炸。線路、開關(guān)、熔斷器、插座、照明器具、電熱器具、電動機等均可能引起火災(zāi)和爆炸；電力變壓器、多油斷路器等電氣設(shè)備不僅有較大的火災(zāi)危險，還有爆炸的危險。

(2)異常帶電。電氣系統(tǒng)中，原本不帶電的部分因電路故障而異常帶電，可導(dǎo)致觸電事故發(fā)生。例如:電氣設(shè)備因絕緣不良產(chǎn)生漏電，使其金屬外殼帶電；高壓電路故障接地時，在接地處附近呈現(xiàn)出較高的跨步電壓，形成觸電的危險條件。第14頁,共26頁，2024年2月25日，星期天(3)異常停電。在某些特定場合，異常停電會造成設(shè)備損壞和人身傷亡。如正在澆注鋼水的吊車，因驟然停電而失控，導(dǎo)致鋼水灑出，引起人身傷亡事故；醫(yī)院手術(shù)室可能因異常停電而被迫停止手術(shù)，無法正常施救而危及病人生命等。1.3電流對人體的作用

電流通過人體，會引起人體的生理反應(yīng)及機體的損壞。有關(guān)電流人體效應(yīng)的理論和數(shù)據(jù)對于制定防觸電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，鑒定安全型電氣設(shè)備，設(shè)計安全措施，分析電氣事故，評價安全水平等是必不可少的。電流對人體傷害的程度與通過人體電流的大小、電流通過人體的持續(xù)時間、電流通過人體的途徑、電流的種類等多種因素有關(guān)。而且，上述各個影響因素相互之間也存在一定的聯(lián)系。在皮膚干燥時，人體工頻總阻抗一般為1000～3000Ω。電流對人體影響第15頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1.

傷害程度與電流大小的關(guān)系

通過人體的電流愈大，人體的生理反應(yīng)愈明顯，感覺越強烈，引起心室顫動所需時間越短，傷害愈嚴(yán)重。對于工頻交流電，按通過人體的電流強度的不同以及人體呈現(xiàn)的反應(yīng)不同，將作用于人體的電流劃分為三級：(1)感知電流和感知閾值

感知電流是指電流流過人體時可引起感覺的最小電流。感知電流的最小值稱為感知閾值。成年男性平均感知電流約為1.1mA(有效值，下同)；成年女性約為0.7mA。對于正常人體，感知閾值平均為0.5mA，并與時間因素?zé)o關(guān)。感知電流一般不會對人體造成傷害，但可能因不自主反應(yīng)而導(dǎo)致由高處跌落等二次事故。

(2)擺脫電流和擺脫閾值

擺脫電流是指人在觸電后能夠自行擺脫帶電體的最大電流。擺脫電流的最小值稱為擺脫閾值。對于正常人體；擺脫閾值平均為10mA,與時間無關(guān)。成年男性平均擺脫電流約為16mA；成年女性平均擺脫電流約為10.5mA；兒童的擺脫電流較成人要小。第16頁,共26頁，2024年2月25日，星期天圖1-2所示為不同電流途徑的體內(nèi)阻抗值，圖中數(shù)值是用與手一手內(nèi)阻抗比值的百分?jǐn)?shù)表示的。無括號的數(shù)值為單手至所示部位的數(shù)值；括號內(nèi)的數(shù)值為雙手至相應(yīng)部位的數(shù)值。如電流途徑為單手至雙腳，數(shù)值將降至圖上所標(biāo)明的75%；如電流途徑為雙手至雙腳，數(shù)值將降至圖上所標(biāo)明的50%。左手-右手電流途徑的實驗資料mA感覺情況初試者百分?jǐn)?shù)5%50%95%手表面有感覺0.71.21.7手表面有麻痹似的連續(xù)針刺感1.O2.O3.0手關(guān)節(jié)有連續(xù)針刺感1.52.53.5手有輕微顫動,關(guān)節(jié)有受壓迫感2.O3.24.4上肢有強力壓迫的輕度痊孿2.54.05.5上肢有輕度在孿3.25.27.2手硬直有瘟孿,但能伸開,已感到有輕度疼痛4.26.28.2上肢部、手有劇烈瘟孿,失去知覺,手的前表面有連續(xù)針刺感4.36.68.9手的肌肉直到肩部全面痊孿,還可能擺脫帶電體7.011.015.0第17頁,共26頁，2024年2月25日，星期天(3)室顫電流和室顫閾值

室顫電流是指引起心室顫動的最小電流，其最小電流即室顫閾值。由于心室顫動幾乎終將導(dǎo)致死亡，因此，可以認為，室顫電流即致命電流。室顫電流與電流持續(xù)時間關(guān)系密切。當(dāng)電流持續(xù)時間超過心臟周期時，室顫電流僅為50mA左右；當(dāng)電流持續(xù)時間短于心臟周期時，室顫電流為數(shù)百毫安。當(dāng)電流持續(xù)時間小于0.1S時，只有電擊發(fā)生在心臟易損期，500mA以上乃至數(shù)安的電流才能夠引起心室顫動。室顫電流與電流持續(xù)時間的關(guān)系大致如下圖所示。

2.

傷害程度與電流持續(xù)時間的關(guān)系通過人體電流的持續(xù)時間愈長，愈容易引起心室顫動，危險性就愈大。這主要是因為：第18頁,共26頁，2024年2月25日，星期天(1)能量積累。電流持續(xù)時間愈長，能量積累愈多，心室顫動電流減小，使危險性增加。(2)與易損期重合的可能性增大。在心臟周期中，相應(yīng)于心電圖上約0.2S的T波這一特定時間對電流最為敏感，被稱為易損期，電流持續(xù)時間愈長，與易損期重合的可能性就愈大，電擊的危險性就愈大。(3)人體電阻下降。電流持續(xù)時間愈長，人體電阻因出汗等原因而降低，使通過人體的電流進一步增加，危險性也隨之增加。3.傷害程度與電流途徑的關(guān)系

電流通過心臟會引起心室顫動，電流較大時會使心臟停止跳動，從而導(dǎo)致血液循環(huán)中斷而死亡。電流通過中樞神經(jīng)或有關(guān)部位，會引起中樞神經(jīng)嚴(yán)重失調(diào)而導(dǎo)致死亡。電流通過頭部會使人昏迷，或?qū)δX組織產(chǎn)生嚴(yán)重損壞而導(dǎo)致死亡。電流通過脊髓，會使人癱瘓等。上述傷害中，以心臟傷害的危險性為最大。因此，流經(jīng)心臟的電流多、電流路線短的途徑是危險性最大的途徑。

第19頁,共26頁，2024年2月25日，星期天電流途徑心臟電流因數(shù)左手—左腳、右腳或雙腳1.0雙手—雙腳1.0左手—右手0.4右手—左腳、右腳或雙腳0.8右手—背0.3左手—背0.7胸—右手1.3胸—左手1.5臀部—左手、右手或雙手0.7各種電流途徑的心臟電流因數(shù)

例如，從左手到右手流過150mA電流，由表可知，左手到右手的心臟電流因數(shù)為0.4，因此，其150mA電流引起心室顫動的危險性與左手到雙腳電流途徑下60mA電流的危險性大致相同。如果通過人體某一電流途徑的電流為I，通過左手到腳途徑的電流為Io，且二者引起心室顫動的危險程度相同，則心臟電流因數(shù)K可按下式計算：第20頁,共26頁，2024年2月25日，星期天4.傷害程度與電流種類的關(guān)系

100Hz以上交流電流、直流電流、特殊波形電流也都對人體具有傷害作用，但其傷害程度一般較工頻電流為輕。(1)100Hz以上交流電流的效應(yīng)。某些電氣設(shè)備和設(shè)施的供電頻率是高于50/60Hz的。如100Hz以上的頻率在飛機(400Hz)、電動工具及電焊(可達450Hz)、電療(4～5kHz)、開關(guān)方式供電(2OkHz～1MHz)等方面被使用。高頻電流的危險性可以用頻率因數(shù)來評價。頻率因數(shù)是指某頻率與工頻有相應(yīng)生理效應(yīng)時的電流閾值之比。某頻率下的感知、擺脫、室顫頻率因數(shù)是各不相同的。工頻左右最危險。擺脫電流-頻率曲線

第21頁,共26頁，2024年2月25日，星期天(2)直流電流的效應(yīng)。直流電流與交流電流相比，容易擺脫，其室顫電流也比較高，加之直流電的使用遠不及交流電，因此，直流電擊事故很少。對于直流電流而言，以腳部為正極向上流徑人體的電流效應(yīng)與以腳部為負極向上流徑人體的電流效應(yīng)有時存在很大的差別。

直流電流時間-電流效應(yīng)對人體作用的區(qū)域劃分（本圖是電流途徑從左手至雙腳，且電流方向向上的效應(yīng)）第22頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

直流的時間-電流效應(yīng)曲線內(nèi)各區(qū)的生理效應(yīng)區(qū)域生理效應(yīng)①區(qū)通常無反應(yīng)性效應(yīng)