船舶電站及其自動化裝置 課件 12 船舶安全用電和安全管理

第十二章船舶安全用電和安全管理

船舶電氣設(shè)備的種類和數(shù)量越來越多，以及高壓在船舶上應(yīng)用，電力系統(tǒng)的安全用電與安全管理具有重要意義和迫切要求。電氣工作人員必須加以熟悉和預(yù)防。第一節(jié)船舶安全用電基本知識

電能的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、傳輸和使用都很方便，但若使用不當將造成許多不安全的事故發(fā)生，甚至直接致人死亡。為了安全用電避免被電所傷，就必須了解安全用電的基本知識。這些知識主要包括：觸電傷害的種類、安全電壓、觸電預(yù)防與急救及安全用電規(guī)則。

1、單相觸電方式單相觸電是指人體直接接觸帶電設(shè)備其中一相時，電流通過人體的觸電現(xiàn)象，如圖12-1a）和b）所示。索引1.1.2觸電的方式

2、兩相觸電方式人體同時接觸帶電設(shè)備或線路中兩相導(dǎo)體，或在電力系統(tǒng)系統(tǒng)中，人體同時接近不同相的兩相帶電導(dǎo)體，電流從一相通過人體流入另一相導(dǎo)體，構(gòu)成一個閉合回路，這種觸電方式稱為兩相觸電，如圖12-2所示。人體接觸中性點對地絕緣的三相三線制系統(tǒng)中的帶電部分，即構(gòu)成單線觸電，如圖12-3所示。圖中，用虛線進行連接的三個電阻R，是船舶電網(wǎng)三相對地絕緣電阻的等效。絕緣良好的電網(wǎng)，絕緣電阻很大；電網(wǎng)的絕緣降低，絕緣電阻減小。圖中，用虛線進行連接的還有三個電容C，是船舶電網(wǎng)三相對地的等效電容（也稱為寄生電容）。索引3、單線觸電方式1.2.2安全電壓通過上述分析可知，流經(jīng)人體電流的危險程度與電流流經(jīng)人體的路徑有關(guān)，而根據(jù)歐姆定律，影響流經(jīng)人體電流大小則由人體所接觸的電壓大小和人體的實際電阻決定。人體的電阻發(fā)生變化，為了避免流經(jīng)人體的電流對人生命構(gòu)成威脅，就必須限制人體可能的接觸電壓。所謂安全電壓，又稱為安全特低電壓或特低電壓（ELV），是指對人體不產(chǎn)生嚴重反應(yīng)的接觸電壓，是指為了防止觸電事故而采用的由特定電源供電的電壓系列。在人體處于一般環(huán)境下接觸36V以下電壓時，通過人體的電流一般不超過50mA，故把36V稱為安全電壓。但若在潮濕場所或在金屬構(gòu)架上工作，安全電壓等級還要降低，通常為24V或12V，所以安全電壓是和人體所處的環(huán)境有關(guān)，不是一成不變的。索引國際上通用的安全電壓劃分是根據(jù)觸電時人體和環(huán)境狀態(tài)的不同而劃分的：（1）人體大部分浸于水中的狀態(tài)，其安全電壓小于2.5V；（2）人體顯著淋濕或人體一部分經(jīng)常接觸到電氣設(shè)備的金屬外殼或構(gòu)造物的狀態(tài)，其安全電壓小于25V；（3）除以上兩種情況外，對人體加有接觸電壓后，危險性高的接觸狀態(tài)，其安全電壓小于50V。我國則根據(jù)發(fā)生觸電危險的環(huán)境條件將安全電壓劃分為：（1）特別危險（潮濕、有腐蝕性蒸汽或游離物等）的建筑物中，為12V；（2）高度危險（潮濕、有導(dǎo)電粉末、炎熱高溫或金屬品較多）的建筑物中，為36V；（3）沒有高度危險（干燥、無導(dǎo)電粉末、非導(dǎo)電底板、金屬品不多等）的建筑物中，為65V。索引1.3觸電預(yù)防與急救1.3.1觸電原因與預(yù)防措施缺乏安全用電常識和對電氣設(shè)備的使用管理不當，是發(fā)生觸電事故的主要原因。電氣設(shè)備的絕緣損壞使原本不帶電的物體帶電，是發(fā)生觸電事故的客觀原因，也是最大的隱患，而環(huán)境條件對造成觸電有著重要的影響。因此，觸電主要原因可歸納為如下幾點：①缺乏安全用電意識，糊涂觸電；②違反操作標準或操作規(guī)程或進行誤操作，違規(guī)觸電；③遇到緊急情況，緊張過度，舉措失當，意外觸及帶電體，緊張觸電；④電氣設(shè)備絕緣老化或年久失修絕緣破壞，且未妥善接地，人體接觸到此類設(shè)備的金屬外殼，故障觸電。索引發(fā)現(xiàn)有人遭受觸電傷害時，應(yīng)設(shè)法迅速切斷電源。如果人在高處觸電，切斷電源時，還應(yīng)采取安全措施，防止觸電者松手后從高處墜落，造成摔傷。如觸電者傷害較輕，神志清醒，只有心慌、乏力、肢體發(fā)麻等感覺時，可讓其在通風(fēng)處靜臥休息，一般在2～3小時后即可恢復(fù)。如觸電者傷害較嚴重，出現(xiàn)失去知覺、停止呼吸、心臟停止跳動等現(xiàn)象，則應(yīng)及時采取人工呼吸和人工心臟按摩進行搶救。1.3.2觸電的急救1、工作時應(yīng)穿電工鞋，進入工作場所后應(yīng)將工作服應(yīng)扣好，必要時扎緊褲腳，不應(yīng)把手表、鑰匙等金屬帶在身邊。2、必須使用電工專用工具對電氣設(shè)備進行檢修，工作前應(yīng)檢查所使用的電工工具是否完備良好，發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時更換。3、可攜式電氣器具的電纜電線、插頭必須完好，插頭應(yīng)與插座吻合，無插頭的移動電器不準使用，36V以上的電器外殼必須安全接地。4、移動電器應(yīng)先接好電源再開啟開關(guān)，禁止用濕手或在潮濕的地方使用電器或開啟電器。索引1.4安全用電規(guī)則

要預(yù)防船舶電氣火災(zāi)，首先應(yīng)該了解船舶電氣引發(fā)火災(zāi)的原因，知道船舶電氣設(shè)備防火的要求，然后才能真正掌握船舶電氣滅火的方法。第二節(jié)船舶電氣火災(zāi)的預(yù)防

引發(fā)船舶發(fā)生火災(zāi)有多種原因，電氣設(shè)備的短路、過載、絕緣老化以及某些故障都是火災(zāi)的隱患。這些隱患主要是作為火災(zāi)的熱源或火源。電氣設(shè)備的熱源或火源包括正常的和非正常的。電氣設(shè)備正常的熱源或火源有：各種觸點正常開斷火花，正常高溫元件(電燈、電熱器等)；有可燃物質(zhì)出現(xiàn)在不該出現(xiàn)的地方和空間，這就為正常工作的電器火源或熱源提供了可燃物質(zhì)，從而成為火災(zāi)的隱患；違禁使用四氮化碳作清洗劑；或用汽油清洗機器部件時未采取有效的防火措施，未注意良好通風(fēng)，以至有油氣積聚等。

2.1船舶電氣設(shè)備引發(fā)電氣火災(zāi)的原因

船舶電氣防火，就是根據(jù)電氣引發(fā)火災(zāi)的原因，采取有針對性的措施，避免火災(zāi)的發(fā)生。對于可能產(chǎn)生易燃易爆氣體的場合，還應(yīng)注意預(yù)防靜電的產(chǎn)生及消除靜電可能造成的危害。所謂靜電，從字面上理解，就是靜止不動的電荷，兩種相互絕緣的物質(zhì)，由于各種原因產(chǎn)生正負電荷分離的現(xiàn)象就是形成靜電。靜電積累到一定程度就會在突出部位產(chǎn)生放電，成為火災(zāi)和爆炸的隱患。特別是油船，存在可燃氣體的空間較大，容易引起爆炸。任何兩種不同物質(zhì)的摩擦、緊密接觸-分離、受壓、受熱或感應(yīng)都能產(chǎn)生靜電，有關(guān)靜電產(chǎn)生的具體原因和預(yù)防措施，參見本章第六節(jié)油船電氣設(shè)備的安全管理的有關(guān)介紹。2.2電氣設(shè)備防火要求與電氣滅火船舶電氣設(shè)備的接地，就是把船舶電氣設(shè)備的金屬外殼、支架或電纜的護套等與船體所作的永久性良好聯(lián)接。它是防止觸電和保證電氣設(shè)備正常工作的重要的安全保護措施。根據(jù)不同的接地功能，船舶電氣設(shè)備的接地類型主要有：①保護接地；②工作接地；③防干擾接地（屏蔽接地）等。這些接地措施，對保護人體不受觸電傷害和保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的正常運行等都具有重要意義，下面分別進行介紹，第三節(jié)船舶電氣設(shè)備接地的意義和要求保護接地是指工作電壓在50V以上的電氣設(shè)備金屬殼罩、構(gòu)架和電纜金屬護套等與金屬船體鋼結(jié)構(gòu)件作良好的電氣連接。如圖12-4所示E點。3.1保護接地為保證電氣設(shè)備在正常工作情況下可靠運行所進行的接地稱為工作接地。工作接地一般應(yīng)用于中性點接地的三相四線制電力系統(tǒng),如圖12-5a）所示，電焊機和絕緣指示燈的接地線等也屬于工作接地,如圖12-5b）所示，它們都是通過接地線構(gòu)成回路而工作的，沒有工作接地這些系統(tǒng)或設(shè)備將不能正常工作

3.2工作接地屏蔽接地屬于防干擾接地，是指為了防止無線電干擾，將設(shè)備的屏蔽層、外殼等進行的接地，如圖12-6所示。3.3屏蔽接地除了上面介紹的三種接地外，常見的接地形式還有：保護接零、重復(fù)接地和避雷接地等。對于中性點接地的低壓電力系統(tǒng)，為防觸電，將電氣設(shè)備的金屬外殼、電纜金屬護套等與系統(tǒng)的零線作可靠的電氣聯(lián)接，即為保護接零，如圖12-7所示。當電氣設(shè)備某相絕緣損壞碰殼時，通過零線構(gòu)成單相短路。因這種單相短路電流較大，可使電氣設(shè)備的繼電保護開關(guān)或熔斷器斷開。從而既避免了人身觸電，又迅速切除了故障設(shè)備，保證了其它電氣設(shè)備的正常運行。即使在保護電器斷開之前觸及外殼時，也由于人體電阻遠大于零線回路電阻而使人體電流極小。3.4其他接地

正如本章第三節(jié)所說的，船舶環(huán)境要比一般陸用條件惡劣得多，船舶惡劣的環(huán)境影響最大的是電氣設(shè)備的絕緣，船舶高溫影響的是絕緣材料的性能，潮濕、鹽霧、油霧和霉菌影響的還是絕緣材料的性能。而且船舶又處于連續(xù)運動狀態(tài)，電氣設(shè)備的絕緣性能受到影響，將直接造成設(shè)備工作的不正常，最終影響船舶的連續(xù)運行。因此，電氣設(shè)備絕緣比陸用要求要高。本節(jié)主要介紹船舶電氣設(shè)備絕緣的意義和要求以及常用電工絕緣材料的類型和等級。第四節(jié)船舶電氣設(shè)備絕緣電氣設(shè)備的絕緣不僅直接影響其正常運行和使用壽命，而且影響著用電的安全。只有絕緣良好才能隔離電氣設(shè)備中有不同電位的部件，才能使電流沿著一定的導(dǎo)體路徑流通，才能保證電氣設(shè)備正常工作；只有絕緣良好才能使人免遭觸電，才能使人對其進行安全操作?？偠灾?，保證電氣設(shè)備的絕緣，就是保證線路中的電流按所要求的路徑通過，其主要意義是：①保證設(shè)備正常運行；②保障操作人員的安全。4.1.1船舶電氣設(shè)備絕緣的意義船舶電氣設(shè)備使用的額定值是指在給定的工作條件下能保證正常運行所容許使用的電壓、電流、功率、頻率、溫升等數(shù)據(jù)。給定（或規(guī)定）的條件主要是指前述的環(huán)境條件以及使用條件。使用條件如連續(xù)工作制、短時工作制、重復(fù)短時工作制、頻繁操作和非頻繁操作等。也即在這些規(guī)定的條件下不超過額定值運行，電氣設(shè)備的絕緣就不會發(fā)生電擊穿或熱擊穿，特別是熱擊穿。一般而言，設(shè)備產(chǎn)生的熱量將隨工作時間的增加而增多。但設(shè)備的溫度升高后，本身也存在散熱，當設(shè)備的發(fā)熱與散熱平衡后，設(shè)備將在一個穩(wěn)定的溫升下長期運行，只要設(shè)備的發(fā)熱和散熱條件都保持不變，設(shè)備的穩(wěn)定溫升也不變。4.1.2船舶電氣設(shè)備的額定值絕緣材料是指電阻率大于109Ω?cm的電介質(zhì)，絕緣材料的類型很多，從形態(tài)上分為氣體、液體和固體三類。固體絕緣材料又分為無機、有機和有機無機混合絕緣材料，以及耐高溫（180℃～250℃）的硅有機絕緣材料。無機絕緣材料，如云母、陶瓷、石棉、玻璃、大理石等，其耐熱性高，不燃燒，不分解。有機絕緣材料，如橡膠、樹脂、蟲膠、棉紗、紙、麻、絲、人造絲等，耐熱性差，易老化，高溫下可分解、燃燒或炭化。有機無機混合絕緣材料，其性能取決于組成材料的性質(zhì)。人工合成的有機絕緣材料可塑性高、密度小、強度高、耐油、耐磨、易加工成型，如粉壓塑料、聚氯乙烯塑料和有機玻璃等。耐熱硅絕緣材料介于有機和無機物之間的合成物質(zhì)，如有機硅絕緣漆、有機硅橡膠、有機硅粘合云母板和有機硅塑料等。4.2.1絕緣材料的類型①耐壓：絕緣材料都在一定的電壓下工作，工作電壓過高會加速老化。對船用低壓設(shè)備，所有絕緣材料都能滿足要求。②耐熱性能好：工作于電氣設(shè)備（電機、電器、電熱器等）上和溫度較高場合（如鍋爐艙等）的絕緣材料，由于設(shè)備和周圍環(huán)境溫度的升高，將使絕緣材料的溫度隨之升高。絕緣材料受熱后將發(fā)生軟化、熔化、揮發(fā)、灼焦、開裂、脆化、電阻率降低、損耗增加、老化和熱擊穿等一系列性能與形態(tài)的變化，因而要求絕緣材料的導(dǎo)熱性好、熱導(dǎo)率高，同時具有足夠的熱穩(wěn)定性。③耐潮、抗霉性能好④機械強度高：船舶絕緣材料因受到機械力的影響（如振動、壓擠、拉伸等），會使絕緣材料產(chǎn)生裂紋、起層皮、變形和破損等，因此要注意選擇機械強度高的絕緣材料。4.2.2絕緣材料的性能指標5.1高壓電力系統(tǒng)的安全措施和低壓電力系統(tǒng)不同，在高壓電力系統(tǒng)中，即使在發(fā)電機的斷路器分閘斷電后，線路和設(shè)備上殘存的電荷仍有可能形成高壓。定子繞組或勵磁繞組殘余電場釋放出來的電荷能量足以擊倒一頭牛，安全隱患極大。此外，操作人員即使沒有直接接觸帶電部分，如果相距帶電部分近、小于規(guī)定的安全操作距離（對于帶電體，在空氣中，6.6KV有效安全距離為90㎜），也可能受到嚴重的觸電傷害。因此，如何保障安全被視為高壓系統(tǒng)最重要的問題。第五節(jié)船舶高壓電力系統(tǒng)的電氣安全停機維護保養(yǎng)定子繞組或勵磁繞組前，必須嚴格執(zhí)行接地放電程序，確認接地可靠、充分放電后，才能開始檢修。不嚴格執(zhí)行接地放電程序，危害極大，釀成重大事故的案例相當多。高壓電系統(tǒng)的日常管理中最重要的是：檢修前必須嚴格執(zhí)行接地放電程序。檢修完畢，也必須嚴格執(zhí)行恢復(fù)程序。檢修完畢恢復(fù)程序出錯也有險些釀成重大事故的案例。5.2嚴格的接地放電程序1、確定設(shè)備已經(jīng)停電；2、驗電；3、連接接地線和接地開關(guān)；4、安排監(jiān)護人。5、懸掛警示牌；6、征得輪機長同意；7、值班輪機員知道；8、檢查安全用具；9、填寫CHECKLIST10、準備適當?shù)尼t(yī)護設(shè)備；11、工作時頭腦要冷靜；12、準備好方案和圖紙；13、材料自己準備好；14、設(shè)備如有延伸，應(yīng)安排好專人在場，指導(dǎo)工作完畢；15、檢修設(shè)備附近，應(yīng)拉起黃/黑色塑料帶，防止他人誤進。5.3高壓設(shè)備安全檢修規(guī)定1、確認設(shè)備無電；2、輪機長同意；3、值班輪機員知道；4、掛好警示牌；5、三相接地，接地電纜截面積>25°；6、要有監(jiān)護人；7、完成工作后，要拆除接地線并測量絕緣合格后再送電。5.4裝設(shè)臨時接地線方法油船的主要特點是存在產(chǎn)生大量易燃易爆氣體的場所和可能，因此油船電氣設(shè)備安全管理首先應(yīng)認清不同區(qū)域的特點，然后明確靜電產(chǎn)生火災(zāi)的原因和如何預(yù)防的方法，同時還應(yīng)該掌握有關(guān)油船舶電氣設(shè)備的管理要求。第六節(jié)油船電氣設(shè)備的安全管理油船按危險程度將艙室區(qū)域劃分為三類，第一類為直接產(chǎn)生易燃易爆氣體的艙室或區(qū)域；第二類為緊鄰第一類艙室區(qū)域的、經(jīng)常存在大量易燃易爆氣體的艙室或區(qū)域；第三類為除了第一、二類以外的其他艙室或區(qū)域。第一類艙室區(qū)域是危險程度最高的區(qū)域，主要包括貨油艙和垂直隔離艙。第二類艙室區(qū)域的危險程度也非常高，雖然相對第一類區(qū)域其危險程度略有下降，但與第一類區(qū)域同樣屬于油船危險區(qū)。第二類區(qū)域主要包括：①貨油泵艙；②水平隔離空艙；③貨油艙和垂直隔離空艙上面直接鄰近的艙室；④貯藏輸油軟管的艙室；⑤貨油艙向首尾各延伸3m及離甲板高度為2.4m以內(nèi)的露天區(qū)域；⑥離爆炸性氣體出口3m以內(nèi)的露天區(qū)域。第三類艙室區(qū)域仍然存在較高的危險程度，屬于油船的擴大危險區(qū)。由油船艙室區(qū)域的劃分可知，油船艙室區(qū)域沒有安全的區(qū)域，除了危險區(qū)外就是擴大危險區(qū)，到處都可能存在易燃易爆氣體，都可能引發(fā)火災(zāi)與爆炸。正是這樣特殊情況，因此對油船電氣裝置有特殊的要求，6.1油船的艙室區(qū)域劃分與電氣裝