第一章電氣安全基礎(chǔ)知識(shí)

第一章電氣安全基礎(chǔ)知識(shí)第一章電氣安全基礎(chǔ)知識(shí)

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(jìn)了社會(huì)的進(jìn)步和文明。然而，在用電的同時(shí)，如果對(duì)電能可能產(chǎn)生的危害認(rèn)識(shí)不足,控制和管理不當(dāng)，防護(hù)措施不利，在電能的傳遞和轉(zhuǎn)換的過程中，將會(huì)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(fù)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)。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(duì)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(shì)。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(jī)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—5005502.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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jí)宜少不宜多；（2）高壓供配電線路盡量深入負(fù)荷中心；（3）高壓供配電線路同時(shí)考慮地理中心，減小線損。電力系統(tǒng)示意圖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(fù)荷分級(jí)①一級(jí)負(fù)荷。這類負(fù)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(jì)帶來極大損失。如高爐、礦井的主通風(fēng)機(jī)等。②二級(jí)負(fù)荷。這類負(fù)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(yùn)輸停頓等，因而在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失。如礦井提升機(jī)、生產(chǎn)照明等。③三級(jí)負(fù)荷。為一般的電力負(fù)荷，所有不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者。（2）電力負(fù)荷的供電原則①一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，即要求每段母線的電源來自不同的發(fā)電機(jī)；②二級(jí)負(fù)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。

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(gè)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(shí)，設(shè)備的工作性能和使用壽命將受到影響，總的經(jīng)濟(jì)效果將會(huì)下降。例如，當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的端電壓比其額定電壓低10%時(shí)，其實(shí)際轉(zhuǎn)矩將只有額定轉(zhuǎn)矩的81%，而負(fù)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(dòng)機(jī)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(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，增加廢次品。當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的端電壓偏高時(shí)，負(fù)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電力網(wǎng)頻率允許偏差運(yùn)行情況允許偏差/Hz允許標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘誤差/s正常運(yùn)行中、小容量系統(tǒng)大容量系統(tǒng)士0.5±0.26030事故運(yùn)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1.觸電事故

(1)電擊電擊是指電流通過人體，刺激機(jī)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(shí)會(huì)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(shí)，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(jì)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(diǎn)。②兩相觸電。是指人體的兩個(gè)部位同時(shí)觸及兩相帶電體所引起的電擊。兩相觸電的危險(xiǎn)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(xiǎn)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。(2)電傷這是電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等對(duì)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(jī)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(huì)直接使人致命。但是，其電壓可能高達(dá)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(gè)方面：在有爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)的場所，靜電放電火花會(huì)成為可燃性物質(zhì)的點(diǎn)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(duì)靜電電擊的恐懼心理還對(duì)工作效率產(chǎn)生不利影響。案例分析(3)

某些生產(chǎn)過程中，靜電的物理現(xiàn)象會(huì)對(duì)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(diǎn)。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(gè)方面:直擊雷放電、二次放電、雷電流的熱量會(huì)引起火災(zāi)和爆炸。

(3)強(qiáng)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(jī)、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(huì)造成人員的傷亡。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(huì)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(jī)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(shí)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(qiáng)度的射頻電磁場作用下，可能產(chǎn)生感應(yīng)放電，會(huì)造成電引爆器件發(fā)生意外引爆。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(dòng)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(dòng)機(jī)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(xiǎn)，還有爆炸的危險(xiǎn)。

(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(shí)，在接地處附近呈現(xiàn)出較高的跨步電壓，形成觸電的危險(xiǎn)條件。(3)異常停電。在某些特定場合，異常停電會(huì)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(duì)人體的作用

電流通過人體，會(huì)引起人體的生理反應(yīng)及機(jī)體的損壞。有關(guān)電流人體效應(yīng)的理論和數(shù)據(jù)對(duì)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(jì)安全措施，分析電氣事故，評(píng)價(jià)安全水平等是必不可少的。電流對(duì)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(shí)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(gè)影響因素相互之間也存在一定的聯(lián)系。在皮膚干燥時(shí)，人體工頻總阻抗一般為1000～3000Ω。電流對(duì)人體影響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(qiáng)烈，引起心室顫動(dòng)所需時(shí)間越短，傷害愈嚴(yán)重。對(duì)于工頻交流電，按通過人體的電流強(qiáng)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(jí)：(1)感知電流和感知閾值

感知電流是指電流流過人體時(shí)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(duì)于正常人體，感知閾值平均為0.5mA，并與時(shí)間因素?zé)o關(guān)。感知電流一般不會(huì)對(duì)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(duì)于正常人體；擺脫閾值平均為10mA,與時(shí)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。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(hào)的數(shù)值為單手至所示部位的數(shù)值；括號(hào)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(shí)驗(yàn)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(dòng),關(guān)節(jié)有受壓迫感2.O3.24.4上肢有強(qiáng)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(3)室顫電流和室顫閾值室顫電流是指引起心室顫動(dòng)的最小電流，其最小電流即室顫閾值。由于心室顫動(dòng)幾乎終將導(dǎo)致死亡，因此，可以認(rèn)為，室顫電流即致命電流。室顫電流與電流持續(xù)時(shí)間關(guān)系密切。當(dāng)電流持續(xù)時(shí)間超過心臟周期時(shí)，室顫電流僅為50mA左右；當(dāng)電流持續(xù)時(shí)間短于心臟周期時(shí)，室顫電流為數(shù)百毫安。當(dāng)電流持續(xù)時(shí)間小于0.1S時(shí)，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(dòng)。室顫電流與電流持續(xù)時(shí)間的關(guān)系大致如下圖所示。

2.

傷害程度與電流持續(xù)時(shí)間的關(guān)系通過人體電流的持續(xù)時(shí)間愈長，愈容易引起心室顫動(dòng)，危險(xiǎn)性就愈大。這主要是因?yàn)椋?1)能量積累。電流持續(xù)時(shí)間愈長，能量積累愈多，心室顫動(dòng)電流減小，使危險(xiǎn)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(shí)間對(duì)電流最為敏感，被稱為易損期，電流持續(xù)時(shí)間愈長，與易損期重合的可能性就愈大，電擊的危險(xiǎn)性就愈大。(3)人體電阻下降。電流持續(xù)時(shí)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(jìn)一步增加，危險(xiǎn)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(huì)引起心室顫動(dòng)，電流較大時(shí)會(huì)使心臟停止跳動(dòng)，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(huì)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(huì)使人昏迷，或?qū)δX組織產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p壞而導(dǎo)致死亡。電流通過脊髓，會(huì)使人癱瘓等。上述傷害中，以心臟傷害的危險(xiǎn)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(xiǎn)性最大的途徑。

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(dòng)的危險(xiǎn)性與左手到雙腳電流途徑下60mA電流的危險(xiǎn)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(dòng)的危險(xiǎn)程度相同，則心臟電流因數(shù)K可按下式計(jì)算：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(duì)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(jī)(400Hz)、電動(dòng)工具及電焊(可達(dá)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(xiǎn)性可以用頻率因數(shù)來評(píng)價(jià)。頻率因數(shù)是指某頻率與工頻有相應(yīng)生理效應(yīng)時(shí)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(xiǎn)。擺脫電流-頻率曲線

(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(yuǎn)不及交流電，因此，直流電擊事故很少。對(duì)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(fù)極向上流徑人體的電流效應(yīng)有時(shí)存在很大的差別。

直流電流時(shí)間-電流效應(yīng)對(duì)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)）

直流的時(shí)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)②區(qū)通常無有害的生理效應(yīng)③區(qū)通常無器官性損傷,隨電流和時(shí)間的增加,可能出現(xiàn)心臟中興奮波的形成和傳導(dǎo)的可逆性紊亂④區(qū)除③區(qū)的效應(yīng)外,還可能出現(xiàn)心室纖顫,也可能發(fā)生嚴(yán)重?zé)齻绕渌±砩硇?yīng)

當(dāng)300mA的直流電流通過