電氣安全基礎知識

關于電氣安全基礎知識第一章電氣安全基礎知識

眾所周知，電能的開發(fā)和應用給人類的生產(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，防護措施不利，在電能的傳遞和轉換的過程中，將會發(fā)生異常情況，造成電氣事故。工業(yè)企業(yè)供配電內容在前期《電工電子學》課程中已講授過，在此簡要復習。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。圖中未畫出用戶內部的配電網(wǎng)。第3頁,共26頁，2024年2月25日，星期天我國標準規(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)和電力設備的額定電壓kV分類電網(wǎng)和用電設備額定電壓發(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，或造成重大設備損壞且難以修復，或給國民經(jīng)濟帶來極大損失。如高爐、礦井的主通風機等。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，企業(yè)內運輸停頓等，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；②二級負荷應由兩回路供電，該兩回路應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，一般交流電力設備的額定頻率為5OHz,一般稱其為“工頻”。設備的端電壓與其額定電壓有偏差時，設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，當感應電動機的端電壓比其額定電壓低10%時，其實際轉矩將只有額定轉矩的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，由于轉矩減小，使轉速下降，不僅降低生產(chǎn)效率，減少產(chǎn)量，還會影響產(chǎn)品質量，增加廢次品。當感應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允許標準時鐘誤差/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措施應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、化學效應、機械效應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：在有爆炸和火災危險的場所，靜電放電火花會成為可燃性物質的點火源，造成爆炸和火災事故(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，導致產(chǎn)品質量不良，電子設備損壞，造成生產(chǎn)故障，乃至停工。3.雷電災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和爆炸。

(3)強大的雷電流、高電壓可導致電氣設備擊穿或燒毀。發(fā)電機、變壓器、電力線路等遭受雷擊，可導致大規(guī)模停電事故。雷擊可直接毀壞建筑物、構筑物。(2)雷電的直接擊中、金屬導體的二次放電、跨步電壓的作用及火災與爆炸的間接作用，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，嚴重時導致白內障；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、電氣設備或電氣元件損環(huán)、電子設備受電磁干擾而發(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)

引起火災和爆炸。線路、開關、熔斷器、插座、照明器具、電熱器具、電動機等均可能引起火災和爆炸；電力變壓器、多油斷路器等電氣設備不僅有較大的火災危險，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，可導致觸電事故發(fā)生。例如:電氣設備因絕緣不良產(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，導致鋼水灑出，引起人身傷亡事故；醫(yī)院手術室可能因異常停電而被迫停止手術，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及機體的損壞。有關電流人體效應的理論和數(shù)據(jù)對于制定防觸電技術的標準，鑒定安全型電氣設備，設計安全措施，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。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系

通過人體的電流愈大，人體的生理反應愈明顯，感覺越強烈，引起心室顫動所需時間越短，傷害愈嚴重。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，并與時間因素無關。感知電流一般不會對人體造成傷害，但可能因不自主反應而導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。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阻抗值，圖中數(shù)值是用與手一手內阻抗比值的百分數(shù)表示的。無括號的數(shù)值為單手至所示部位的數(shù)值；括號內的數(shù)值為雙手至相應部位的數(shù)值。如電流途徑為單手至雙腳，數(shù)值將降至圖上所標明的75%；如電流途徑為雙手至雙腳，數(shù)值將降至圖上所標明的50%。左手-右手電流途徑的實驗資料mA感覺情況初試者百分數(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手關節(jié)有連續(xù)針刺感1.52.53.5手有輕微顫動,關節(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)時間關系密切。當電流持續(xù)時間超過心臟周期時，室顫電流僅為50mA左右；當電流持續(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)時間的關系大致如下圖所示。

2.

傷害程度與電流持續(xù)時間的關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，從而導致血液循環(huán)中斷而死亡。電流通過中樞神經(jīng)或有關部位，會引起中樞神經(jīng)嚴重失調而導致死亡。電流通過頭部會使人昏迷，或對腦組織產(chǎn)生嚴重損壞而導致死亡。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。某些電氣設備和設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生理效應時的電流閾值之比。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。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與以腳部為負極向上流徑人體的電流效應有時存在很大的差別。

直流電流時間-電流效應對人體作用的區(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）第22頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

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