《人身安全保护措施》PPT课件.ppt

工业与民用电气安 全 西南民族大学 Southwest University for Nationalities 第三章 人身安全保护措施 电气信息工程学院 陈亦鲜1 内容 电击效应1 直接电击保护 2 间接电击保护3 兼有直接和间接电击的保护 4 2 电气信息工程学院 陈亦鲜 电击效应 v人体阻抗 人体阻抗值与电流路径、接触电压、电流幅值和持续 时间、频率、皮跃潮湿程度、接触面积和施加压力等 因数有关，等效电路图如图所示： ZTR 1 ZP1 Z1 ZP1 人体内阻抗：Z1 基本上是电阻，有少量电容 分量。数值主要取决于电流 流过的路径。当接触面积过 小，只有几mm2时，也会造 成内阻抗数值的增加。 皮肤阻抗：ZP 皮肤由半绝缘层和小的导 电元件（如毛孔）所组成 。电流或频率增加时，皮 肤阻抗降低。当接触电压 约在50V及以下时，皮肤 阻抗值随表面接触面积、 温度、呼吸等显著变化。 当接触电压在50100V 时，皮肤阻抗降低很多。 如皮肤破损，阻抗可以忽 略。 人体总阻抗由两层皮肤的阻抗及人 体内阻抗组成。接触电压在50V及 以下时，由于皮肤阻抗ZP变化显著 ，ZT变化也很大。当接触电压增高 时，ZT与ZP的关系愈来愈小；当皮 肤破损后，ZT值接近于人体内阻抗 Z1值。频率愈高，ZT愈低；当为直 流时，ZT最高。 3 电气信息工程学院 陈亦鲜 电击效应 v人体阻抗 心电流系数F是电流流过某一路径所产生的心电场强度 与从手到脚流过相同大小电流所产生的心电场强度的 比值。 在心脏内，电流密度与电场强度成正比，因此F可作为 流经人体各种路径的电流产生心室纤维性颤动相对危 险性的估计参数。 4 电气信息工程学院 陈亦鲜 电击效应 v人体阻抗 各种电流路径的心电流系数 电流路径心电流系数F 背部到右手0.3 左手到右手0.4 背部到左手，臀部到左手、右手或双手0.7 右手到左脚、右脚或双脚0.8 双手到双脚，左手到左脚、右脚或双脚1.0 胸部到右手1.3 胸部到左手1.5 如从左手到右手流过200mA电流，即Ih200mA，由上表查得左手到右手 的心电流系数F为0.4，按式(31)计算得Ihtf为80mA，即说明从左手到右手 流过200mA电流，相当于从左手到双脚流过80mA电流产生的电击效应。 5 电气信息工程学院 陈亦鲜 电击效应 v电击的机理 在兴奋复原期间，有个心脏易损期，约占心动周期的 1020。在易损期内，心肌纤维处于兴奋不均匀状 态。如果受到足够大的电流刺激，持续时间超过心动 周期时间（例如1s）的刺激，就会引起期外收缩，使得 心脏兴奋状态的不均匀性增强，产生心室纤维性颤动 ，严重时血压急剧下降，甚至导致死亡。心室纤颤是 电击致死的主要原因。此外，由于电击造成窒息或心 脏停跳，也会导致死亡。兴奋周期也称心动周期，约 75ms。 6 电气信息工程学院 陈亦鲜 电击效应 v电击的机理 电击还能产生病理性生理效应，如肌肉收缩、呼吸困 难、血压升高，心脏中形成兴奋波和兴奋传播紊乱， 包括心房纤维性颤动和短暂的心脏停跳，这些效应通 常是可逆的，不会致命，但能形成电流伤痕。当大电 流，例如数A流过人体，如不在易损期内，也不会引起 心室纤颤；但将产生严重烧伤，甚至导致死亡。 7 电气信息工程学院 陈亦鲜 电击效应 v15100Hz交流电流的电击效应 人体受到电击后，体内细胞将随电流频率作往复运动 ，其周期与50/60Hz最接近，因此引起的骚动最大，破 坏性也最强，所以50/60Hz是危险频率。 电击效应的阀值 感觉阈值，即人所能觉察到的流过人体的最小电流值。对正常 的人体，平均为0.5mA，与时间无关。 摆脱阈值，即人握电极所能摆脱的最大电流值。对正常人体， 平均为10mA，与时间无关。 心室纤维性颤动阈值，即导致心室纤维性颤动的最小电流值。 日本和欧洲各国，对于交流50/60Hz的电流、采用30mAs作为 人体所允许的安全电流时间积。 8 电气信息工程学院 陈亦鲜 电击效应 v100Hz以上交流电流的电击效应 100Hz10kHz交流电流的电击效应 在这个频率范围内，电击效应用频率系数fz来衡量。频率系数 fz是在频率f时产生相应生理现象的阈值电流与50/60Hz时的阈 值电流之比。 10kHz以上交流电流的电击效应 感觉阈值。频率在10kHz到100kHz之间时，阈值由10mA上升 到100mA（有效值）。频率超过100Hz时，只有电流强度为几 百mA，且频率略高于100kHz时才有针扎的感觉、频率再高， 变为温暖的感觉。 灼伤。频率在100kHz以上且电流为安级时，如电流流通持续 时间较长，可能出现灼伤。 9 电气信息工程学院 陈亦鲜 电击效应 v直流电流的电击效应 直流电流容易摆脱，心室纤维性颤动的阈值比交流高 得多，只有在最恶劣的环境下，才会产生电击事故。 直流/交流等效系数Kad 电流流向 从手到手流过人体躯干的电流称为横向电流。从手到双脚流过 人体躯干的电流称为纵向电流，其中以双脚为正极，流向人体 躯干的电流为向上电流；以双脚为负极，从人体躯干流向双脚 的电流为向下电流。 10 电气信息工程学院 陈亦鲜 电击效应 v直流电流的电击效应 电击效应的阈值 感觉阈值。只有在接通和断开电流时有感觉。正常人在正常条 件下的感觉阈值约为2mA。 摆脱阈值。300mA及以下的直流电流只有在接通或断开时引起 疼痛性或痉挛似的肌肉收缩，没有确定的摆脱阈值。只有大于 300mA时，才可能摆脱不了。 心室纤维性颤动阈值。从向下电流的心室纤维性颤动阈值约为 向上电流阈值的2倍，而横向电流不大可能产生心室纤维性颤 动。 流过人体的电流约为300mA时，人体四肢有暖流感觉，超过 300mA时，经常出现失去知觉的情况。 11 电气信息工程学院 陈亦鲜 直接电击保护 v将带电体绝缘 绝缘材料的要求，常用的绝缘材料必须能承受带电体 的极限温度。 防护的要求，带电体所包的绝缘必须牢固、性能可靠 ，只有在遭到破坏后才能除去，并且应能长期耐受在 运行中容易受到的机械、电气、热和化学应力。 12 电气信息工程学院 陈亦鲜 直接电击保护 v采用遮护物或外护物的保护 电气设备的防护等级包括防护固体物和防水。其表示 方式如下： 防护要求，带电部分必须设在保护等级至少为IP2的 外护物或遮护物内，以防止人的手指或类似大小的物 件伸入碰触带电体。 安装要求，外护物和遮护物必须牢固地固定，与带电 部分保持适当的距离；并且具有足够的稳定性和牢固 性，以使在己知的工作条件和有关的环境影响下保持 其保护等级的要求。 第二种防护等级 IP X X 第一种防护等级 外护物或遮护物保护标 志 13 电气信息工程学院 陈亦鲜 直接电击保护 v采用阻挡物的保护 阻挡物只能防止无意识地触及带电体，不能防止有意 识地或故意绕过阻挡物而接触带电体。只有在采用遮 护物有困难或要求不太严格的条件下才采用阻挡物作 直接电击保护，同时要求接近这个区域的人是熟练人 员或在直接监督下受过训练的人。 防护要求，阻挡物必须防止人体无意识地接近带电体或在正常 工作时电气设备运行期间无意识地触及带电体。 安装要求，阻挡物可以不用钥匙或工具就能移开，但必须固定 在应有的位置，不能可以被人无意识地移开。 14 电气信息工程学院 陈亦鲜 直接电击保护 v置于伸臂范围以外的保护 伸臂范围是指人经常站立或走动的面上任一点到不需 帮助人手可以自然到达任何方向的界限为止。将裸带 电体置于这个范围以外，可以防止人无意识地触及带 电部分。 v辅助措施 为了在正常工作中防止上述保护措施失效或防止使用 者疏忽，可采用额定动作剩余电流不超过30mA的剩余 电流动作保护器作为辅助保护装置。 15 电气信息工程学院 陈亦鲜 间接电击保护 v自动切断电源 采用自动切断电源措施，可以最大限度地利用常用的 保护电器、导线和布线方式，组成简单，行之有效， 是最常用的间接电击保护措施。 自动切断电源法的基本要求 外露导电部分通过PE线或PEN线接地 形成主等电位联结 保护电器自动切断电源，延时限制 16 电气信息工程学院 陈亦鲜 间接电击保护 v自动切断电源 TN接地方式系统 供电系统的中性线接地和电气设备外露导电部分通过PE线或 PEN线与供电系统接地点相连接。 满足自动切断电源法的关系式：ZSIaUp TT接地方式系统 供电系统的接地和保护线的连接。 满足自动切断电源法的关系式： RAIa50（V） IT接地方式系统 供电系统的接地、接地线连接和中性线配合问题。 满足自动切断电源法的关系式： RAId50（V） 17 电气信息工程学院 陈亦鲜 间接电击保护 v采用级设备或类似设备 这类设备防止间接电击的方法，不仅依靠基本绝缘， 而且具有附加的安全预防措施，比如设置双重绝缘式 加强绝缘，不采用接地保护措施，也不依赖于安装条 件的可靠性。 18 电气信息工程学院 陈亦鲜 间接电击保护 v置于非导电场所 非导电场所的定义 非导电场所的绝缘地板和墙。 当绝缘墙和地板的每一点电阻不小于50k或100k（分别适 用于线路或电气设备的额定电压在500V及500V以上）时，认 为是绝缘的，否则只能作为装置外导电部分。 安全要求 外露导电部分之间以及外露导电部分与装置外导电部分之间的 距离不小于2m 在外露导电部分与装置外导电部分之间设置阻挡物。 将装置外导电部分绝缘起来或采用绝缘隔离。 19 电气信息工程学院 陈亦鲜 间接电击保护 v不接地的局部等电位措施 将所有能同时触及的外露导电部分和装置外导电部分 互相连接，防止出现危险的接触电压。 v电气隔离 电气隔离是防止线路的绝缘出