家庭電路和安全用電修訂版三用電安全含靜電與雷電課件

家庭電路和安全用電（三）用電安全（含靜電與雷電）修訂版（2012.9）王紹符新概念基礎(chǔ)物理1人身觸電2火災(zāi)爆炸電器損毀3其他災(zāi)害1人身觸電Ⅰ區(qū)：無感覺；Ⅱ區(qū)：有感覺無病理反應(yīng)；Ⅲ區(qū)：有病理反應(yīng)但可恢復(fù)；Ⅳ區(qū)：有嚴(yán)重反應(yīng)，燒傷，死亡.1.1.1電流引起人體反應(yīng)的閾值漏電保護(hù)器整定值定為30mA,＜0.1s即以此為據(jù)人體的阻抗與電流的通路、接觸電壓、頻率、通電時(shí)間、皮膚濕度、接觸面積、壓力和溫度等因素有關(guān).體內(nèi)阻抗通常為500Ω,皮膚阻抗變化較大.下表為成人的總阻抗.電流通路為手到手或手到腳，接觸面積(50～100cm2)并且是在干燥狀態(tài)下.1.1.2人體電阻接觸電壓/V人體總阻抗（在以下百分?jǐn)?shù)時(shí)）不超過的值/Ω人數(shù)的5%人數(shù)的50%人數(shù)的95%25175032506100501450262543757512502200350010012001875320012511251625287522010001350212570075011001550100070010501500漸近值650750850附錄1：交流電50～60Hz大面積接觸的人體總阻抗安全電壓限值（通常）——工頻50V根據(jù)電流引起人體反應(yīng)的閾值和人體阻抗，國際電工委員會(huì)取安全電壓上限值UL為50V，這是對(duì)干燥等有利安全場所而言的（人體接觸電壓UC為50V，通過電流為30mA，即便長時(shí)間一些也不至于發(fā)生危險(xiǎn)）；對(duì)于潮濕等不利安全場所則取安全電壓上限值UL為25V.據(jù)此可以作為制定安全電壓標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù).1.1.3安全電壓安全電壓/V運(yùn)用場所舉例42在有觸電危險(xiǎn)的場所，使用的手持式電動(dòng)工具等36在潮濕場所，礦井等多導(dǎo)電粉塵及類似場所，使用的行燈等24在工作面積狹窄，操作者大面積接觸導(dǎo)電體的場所12在人體需要長期觸及器具上帶電體的場所6附錄：安全電壓等級(jí)額定值2火災(zāi)爆炸電器損毀1993年2月14日，河北省唐山市東礦區(qū)（現(xiàn)古冶區(qū)）林西百貨大樓發(fā)生特大火災(zāi)，造成80人死亡，55人受傷，大樓全部商品被燒毀，直接經(jīng)濟(jì)損失400多萬元.大火是電焊熔渣掉在易燃的裝修材料上引起的.2.1.1兩起特大火災(zāi)（一）1994年12月28日，發(fā)生在新疆克拉瑪依劇場的一場特大火災(zāi)，奪走了326人的生命，傷134人.死傷者中有289人是8歲到14歲的學(xué)生.事故是由照明燈具引燃布幕而起的.2.1.2兩起特大火災(zāi)（二）

照明燈具引起火災(zāi)的事例屢見不鮮．這是由于除少數(shù)冷光源之外，多數(shù)照明燈具本質(zhì)上是電熱器．下表列出了常用白熾燈玻殼表面最高溫度的大約數(shù)值．額定功率P0／W254060100150500最高溫度t0／℃64941111201511782.1.3照明燈具引起火災(zāi)2.2爆炸用電爆炸事故不少是由電火花引燃可燃性氣體造成的．電火花的產(chǎn)生則有多種情形，各種開關(guān)在分?jǐn)鄷r(shí)一般都有電火花產(chǎn)生，電流較大時(shí)還會(huì)形成電弧，以至分?jǐn)嗬щy，因而需要專設(shè)滅弧裝置；熔絲熔斷時(shí)也有電火花或電弧產(chǎn)生；導(dǎo)線接頭、電器外殼的接地端等都是容易產(chǎn)生電火花的地方．此外靜電放電也常伴隨著電火花的產(chǎn)生．某學(xué)校宿舍樓底層發(fā)生一起爆炸事故．原因是廚房煤氣泄漏，主人上班不在家，長時(shí)間沒能發(fā)現(xiàn)．煤氣濃度越來越大．不應(yīng)該的是這家電冰箱放在了廚房里．電冰箱的壓縮機(jī)斷續(xù)工作，由自動(dòng)開關(guān)控制電路時(shí)通時(shí)斷，當(dāng)廚房內(nèi)煤氣達(dá)到一定濃度時(shí)，自動(dòng)開關(guān)產(chǎn)生的電火花便轟然一聲點(diǎn)燃煤氣發(fā)生了爆炸.巨大的聲響震驚了校園內(nèi)外，強(qiáng)大的氣浪使門窗進(jìn)裂，窗戶扇葉被推出撞在了對(duì)面樓上．所幸家中無人沒有人員傷亡，墻體也還完好，沒有危及其他住戶．2.2.1案例（一）用電產(chǎn)生的高溫也能引起易燃?xì)怏w爆炸或燃燒．一次，一位司機(jī)在車庫中修車，由于車庫較暗遂接一個(gè)大功率白熾燈置于車廂內(nèi)．車廂內(nèi)不斷有氣化的汽油氣體產(chǎn)生，但由于人的活動(dòng)，車門的開通使這些氣體得以流通疏散．待到中午司機(jī)回家吃飯，離開車庫將車門隨手關(guān)上但未熄滅電燈．不久便聽到轟地一聲，汽車起火．火被撲滅時(shí)，汽車就只剩鋼鐵骨架了．2.2.2案例（二）家用電器中屬于電熱器類電器空載運(yùn)行常會(huì)出現(xiàn)過熱而燒毀，這種情況以電熱水器最為常見．給電熱水器通電時(shí)必須將其置于水中，使其所產(chǎn)生熱量及時(shí)被水吸收，如無水通電或在不斷電的情況下從水中取出，就會(huì)發(fā)生過熱而被燒壞．如遇停電應(yīng)將家用電器關(guān)閉切斷與電源的連接，這樣可以減輕來電時(shí)的負(fù)載，使合閘易于進(jìn)行；另一方面也防止由于差錯(cuò)造成高電壓串入用戶，使電器損壞．此外在沒有防雷設(shè)施的住宅當(dāng)雷雨時(shí)應(yīng)關(guān)閉空調(diào)、電視機(jī)等大功率電器，并切斷電源以及與外接天線的連接．3其他災(zāi)害3.1靜電危害隨著衣物制作材料的更新，日常生活中的靜電現(xiàn)象也日益增多．靜電也會(huì)給人帶來麻煩甚至災(zāi)難，小則握手、取物時(shí)遭受輕微的電擊；大則可能引起爆炸或火災(zāi)；還有由于人身帶電發(fā)生燒傷致死的事例發(fā)生．不只是是摩擦，一般地說物體間的接觸、分離都可帶電．此外還有由于靜電感應(yīng)而使物體帶電．通常物體上集聚了一定量的電荷其能量并不高，但可能產(chǎn)生很高的電壓.3.1.2電容效應(yīng)靜電遵從電容器帶電的規(guī)律．一個(gè)電容器的電容為C，電荷量為Q，電壓為U，則有關(guān)系．如果電荷量不變，而電容減小，則電壓升高．如果兩個(gè)物體緊密接觸時(shí)其間縫隙小到相距10-5m，然后快速分離到10-3m時(shí)，則電容減小為原來的10-2倍，電壓隨之增大到原來102倍．這就說明了為什么人體(衣服)帶電總是在脫衣服的時(shí)候，特別是套在一起的兩件衣服分離時(shí)出現(xiàn)火花放電；傳送帶或傳動(dòng)皮帶總是在與皮帶輪分離的那一端發(fā)生火花放電．油料在管道中流動(dòng)時(shí)也能產(chǎn)生靜電，但一般電壓并不甚高，然而一旦注入容器時(shí)，則會(huì)由于電容的突然減小而電壓陡然升高，而發(fā)生傷人事故．人體對(duì)地的電容與環(huán)境有關(guān)，且因人而異，一般在100pF～200pF左右．人體對(duì)大約靜電電壓達(dá)2kV～3kV的電擊有輕微的針刺感；10kV～12kV時(shí)有強(qiáng)烈麻、痛以及沉重或被打的感覺．一般靜電電擊不會(huì)直接致命，但可能誘發(fā)心臟疾病發(fā)作或摔傷等，從而造成嚴(yán)重后果．由于人體帶電而自焚的事例也確有發(fā)生．在1982～1983年冬，北方某中等城市．一位八旬老人獨(dú)居一室．是夜人們即將上床休息之際，忽聞老者喊叫一聲，并有火光從屋內(nèi)閃出．人們趕到時(shí)見老者坐在藤椅上已昏迷，座位下方以及近處被褥已起火．火勢不大旋即被撲滅．奇怪的是只燒及與老者身體接觸之處，藤椅的靠背及四條腿并未著火．將老者送到醫(yī)院查看時(shí)，只見里邊的毛衣已被燒焦，皮膚大面積燒傷．很明顯火是由衣服包裹的人體處從里往外燒起來的．沒有來得及搶救心臟已停止跳動(dòng)．3.1.3案例（二）——人體自燃對(duì)靜電災(zāi)害的防范最基本的原則是及時(shí)泄漏電荷，防止大量集聚．一是使環(huán)境保持一定濕度；二是將設(shè)備上被絕緣的導(dǎo)體接地，使其與大地成為一體，相當(dāng)于極大地增大電容，從而限制電壓的升高．接地電阻不超過lMΩ即可看作靜電泄漏通路．靜電也會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成影響，如靜電的吸、斥作用會(huì)造成紡絲業(yè)產(chǎn)生亂絲；靜電吸塵造成產(chǎn)品質(zhì)量的下降；靜電的電場還可能對(duì)計(jì)算機(jī)、通信以及電子設(shè)備造成干擾或產(chǎn)生誤動(dòng)作．3.1.4靜電危害防范3.2雷電災(zāi)害雷電的發(fā)生類似靜電放電，但規(guī)模巨大且變化多端，雷云場強(qiáng)可達(dá)102kV／m以上，雷擊能量可達(dá)108J之多(靜電火花放電只有10-3J左右)，放電電流可達(dá)105A，且可形成多次放電．放電除產(chǎn)生熱、光、聲以及機(jī)械效應(yīng)外還伴隨著電磁效應(yīng)．可以產(chǎn)生巨大的電磁脈沖，對(duì)當(dāng)今大量使用的電子設(shè)備是嚴(yán)重威脅．雷電放電通道的溫度可高達(dá)5000K以上，通過樹木時(shí)會(huì)使其中的水分迅速氣化膨脹，所形成的巨在爆破力可將其劈裂，且常同時(shí)起火燃燒；通過金屬時(shí)甚至能使其熔化；通過空氣時(shí)會(huì)使其急劇膨脹而產(chǎn)生沖擊波，推倒房屋傷害人畜．這種雷電稱為直擊雷．雷電的電場使地面及地面上的建筑物帶電而產(chǎn)生極高的電壓，是謂靜電感應(yīng)；強(qiáng)大的電磁脈沖會(huì)使金屬構(gòu)件產(chǎn)生高達(dá)105V的感應(yīng)電壓，是謂電磁感應(yīng)．由靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)產(chǎn)生的雷電現(xiàn)象稱為雷電感應(yīng)．3.2.1概述直擊雷、雷電感應(yīng)和雷電波侵入三種雷電災(zāi)害中一般來說以直擊雷造成的危害最為嚴(yán)重，但對(duì)一般住宅來講遭遇雷電波侵入的概率最大，約占所有各種雷擊事故的70%，其后果既可能造成人身傷亡也可能毀壞電器和設(shè)備．電磁脈沖沿架空線路以及各種金屬管線侵入室內(nèi)可產(chǎn)生可高達(dá)105kV的雷過電壓，其放電氣隙可長達(dá)lm，具有極大的傷害和破壞作用．這是謂雷電波侵入．雷電依閃電的形式有枝狀、片狀、球狀等多種．枝狀最為多見，此種雷電產(chǎn)生的危害破壞性最大；片狀雷電發(fā)生在上下云層之間，一般不會(huì)危及地面上的人；球狀雷是一種少見而特殊的雷電現(xiàn)象，呈紅或紫色球體，直徑0.1m～0.3m不等，大者可達(dá)1m；隨空氣流動(dòng)飄游，有時(shí)從門窗進(jìn)入室內(nèi)，有的還伴有絲絲聲音．球狀雷也可能引起火災(zāi)和爆炸．還有的多個(gè)球狀雷連成一串，也有的呈帶狀飛舞在空中．對(duì)這類雷電的了解目前尚且較少．附錄：我國幾個(gè)主要城市年平均雷暴日數(shù)．北京呼和浩特沈陽上海福州鄭州長沙廣州36．739．531．532．263．221.048．787．6海口南寧成都重慶拉薩西安蘭州烏魯木齊113．888．626．958．075．415．125．19．41945年，日本宣布投降的8月，連日大雨滂沱．在河北省東部一個(gè)鄉(xiāng)間小鎮(zhèn)上，以磨豆腐為生的王姓住宅發(fā)生了一場雷擊．筆者在距雷擊地點(diǎn)隔著三層住房約200m處，只聽得先后兩聲震天撼地的巨響．這是雷聲，但不像平常那樣一聲炸裂之后是連綿不斷的隆隆聲．這雷聲有如兩顆炸彈先后在身邊爆炸．王家院中一棵棗樹被貫頂劈開，樹枝碎屑散落一地．一顆碗口大小的火球從窗口進(jìn)入屋中，在屋內(nèi)游蕩了一圈然后從房頂上的煙囪逸出．時(shí)值夏季，王家人正在炕上做拆洗的棉被，大片棉花攤在炕上，旁邊躺著一位有病的老人．火球沒有爆炸，卻引著了棉花，燒傷了老人．老人數(shù)日后離開了人世．3.2.2案例——一場身臨其境的雷電事件防雷是不可忽視的，常用的防雷設(shè)施有避雷針、避雷器、避雷線、避雷帶以及避雷網(wǎng)，等等；采用何種防雷措施依當(dāng)?shù)乩妆┤盏亩嗌俸蛯?duì)建筑物的危險(xiǎn)程度而定．對(duì)于直擊雷、雷電感應(yīng)、雷電波侵入三種不同的雷害采用的防范措施也不同．對(duì)于直擊雷，高層建筑、古建筑常采用避雷針；配電線路變壓器，開關(guān)等電器常采用避雷器；輸電線常采用避雷線；城市一般居民樓在樓頂沿女兒墻都設(shè)有避雷帶．對(duì)于危險(xiǎn)性極大的建筑或建筑群則設(shè)避雷網(wǎng)．3.2.3防雷避雷針(錢、帶、網(wǎng))的頂部稱為接閃器