第七章电气安全与静电防护技术.ppt

第七章电气安全与静电防护技术 第一节电气安全技术一 电气安全基本知识 1 我国交流电工频 频率为50赫兹 工频交流电使用时有单相电和三相电之分一般电灯等用的是单相交流电 电压为220伏电动机用的是三相电交流电 电压为380伏 1 交流电 泛指电流在导线是来回流动的一种电 按频率可分为低频 高频 甚高频 特高频等 按波形可分为正弦波 矩形波 锯齿形波等 按电压分可分为高压电和低压电 我们平时用的交流电包括在低频交流电之中 频率是50赫兹 就是说电流在导线中每秒钟来回50次 按规定发电厂输出相位不同的三根火线 相位不同即起步点不一样 电压相等 瞬时电压是不相等的 即某一时刻的电压是不相等的 2 相 就是火线 三相即三根火线 二相就是两根火线 单相就是一根火线了 家用电路是单相 即一根火线 另一根是零线 有的电器是用两相的 如电焊机 三相交流电不是交流电的一种 它的意思是说 三根火线 且是交流 不能说是交流电的一种 以三相发电机作为电源 称为三相电源 以三相电源供电的电路 称为三相电路 U V W称为三相 相与相之间的电压是线电压 电压为380V 相与中心线之间称为相电压 电压是220V 动力电有四种接法 分别是 三相四线 三根火线加一根零线 三相 两相和单相 一火一零 家用电路不是三相交流电 是单相交流电 3 高压输电是三根相线 35KV以上在铁塔 电杆 顶上还有一或二根避雷线 所以三根线的是高压输电 四根线的是高压输电 避雷线 在顶上 比相线细 无绝缘子 或低压380 220V输电 四根一样粗 在同一根横担上 用同样的绝缘子 五根线的是高压输电 二根避雷线 在顶上 比相线细 无绝缘子 六根线的是两回路高压输电 7根线的是高压输电 上排三根 低压输电 下排四根 两根线的是低压220V输电 单相 一火一零 线再多的类推 一般都是3和4的倍数 高压都是三根 低压都是三相四线 这是约定制式 因为必须要有个通一制式才能共用 4 2电流对人体的伤害 分为电击和电伤两种类型电击 是指电流通过人体时所造成的身体内部伤害 它会破坏人的心脏 呼吸及神经系统的正常工作 使人出现痉挛 窒息 心颤 骤停等症状 甚至危及生命 在低压交流 指1000伏以下 中 在通电电流较小 通电时间不长的情况下 电流引起人的心室颤动是电击致死的主要原因 在通电时间较长 通电电流更小的情况下 窒息也会成为电击致死的原因 直接电击 触及正常运行带电体 电击间接电击 电气设备发生故障后触及 5 工人钻到10千伏高压线瞬间烧黑上半身由于当时工人脚上穿着胶鞋 10千伏高压电流并没有通过周先生的身体 只是因为高压电缆短路 冒出的电火花将他烧伤 如果是被10千伏高压电流电到 估计骨头也要烧焦 6 7 一辆吊车准备放下钢板 两名接应的工人刚摸到钢板 立刻触电弹了出去 其中一人身上衣物还起了火 所幸 两人因抢救及时捡回了性命 为何两人摸到钢板会触电呢 高压电弧触电 当导体 这里就是吊车吊臂 与高压带电体距离达到一定值时 发生空气电离 空气这时成为导体 高压带电体与导体之间会发生放电现象 这时吊车吊臂就带电了 电流顺着吊臂一直往下传递 使钢板也有了电 工人的手一摸 就触电了 空气通常情况下是绝缘体 但遇到了高压电线 情况就不同了 高压电线产生电场 将空气变成了导体 8 根据大量触电事故资料的分析和实验 证实电击所引起的伤害程度主要与以下几个因素有关 1 与人体电阻的大小有关人体的电阻愈大 通过的电流愈小 伤害愈轻 研究结果表明 当皮肤完好且干燥时 人体电阻大约为10000 100000 当皮肤有损伤且潮湿时 人体电阻将降到800 1000 2 与电流通过人体的时间长短有关电流通过人体的时间愈长 伤害愈严重 9 3 与电流通过人体的途径有关当电流通过心脏时 伤害最严重 4 与电流的大小有关通过人体的电流超过50mA时 就会有生命危险 一般地说 接触36V以下的电压时 通过人体的电流不会超过50mA 所以把36V作为安全电压 如果在潮湿的场所 安全电压还要规定的低一些 通常是24V或12V 电击所引起的伤害程度还与人体与带电体的接触面积及电流的频率等因素有关 10 2 电伤 指由电流的热效应 化学效应 机械效应对人体造成伤害 一般指在电弧作用下或熔断器熔丝熔断时 对人体外部的伤害 可伤害人体内部 但多见人体表面 电流烧伤 电灼伤 电烙印皮肤金属化电光眼 11 电流对人体的作用电流对人体的作用是使肌肉突然收缩 引起痉挛 疼痛 心律异常 心房颤动等 使心脏和呼吸系统功能异常甚至危及生命 其热效应和化学效应可使人体严重病变 12 3引起触电三种情形 1 单相触电 中性点直接接地单相触电当人体接触导线时 人体承受相电压 电流经下体 大地和中性点接地装置形成闭合回路 触电电流大小决定于相电压和回路电流 中性点不接地电网中的单相触电由于中性点不接地 有两个回路的电流通过人体 一个是从W相导线出发 经人体 大地 线路对地阻抗Z到U相导线 另一个是同样路径到V相导线 触电电流的数值决定于线电压 人体电阻和线路的对地阻抗 13 2 两相触电人体同时与两相导线接触时 电流就由一相导线经下体至另一相导线 这种触电方式为两相触电 两相触电最危险 电压为全部工作电压 且电流不经过大地 直接从V相经人体到W相 构成回路 故不论中性点接地与否 人体对地是否绝缘 都会使人触电 14 3 跨步电压 当一根导线断落地上时 落地点的电位就是导线所具有的电位 电流会从落地点直接流入大地 电线落地点为圆心可划出若干同心圆 它们表示落地点周围的电位分布 离落地点越近 地面电位越高 人的两脚若站在离落地点远近不同的位置上 两脚之间就存在电位差 这个电位差称为跨步电压 跨步电压以落地电压不同而不同 一般较少通过心脏 危险性较小 但往往脚发抽筋而跌倒 就发生生命危险 所以 碰到此种情况赶紧双脚并拢 或用单脚着地跳出危险区 15 为什么鸟儿站在裸露的高压电上不会电死 16 触电的前提是动物身体两点之间存在了超过安全电压的电压 使两点之间有电流 超过安全电流 通过 方才会出现生命危险 鸟儿站在裸露的高压电线上 因为是一根线 鸟的两只脚之间的距离又很短 所以它的身体各部分完全等势 不存在电压 故不会电死 17 现代电工技术已可以进行高压带电作业了 高压线路出现不大的故障 如果全线停电检修 那不知会造成多大的损失 所以要在不停电的情况下进行检修 高压带电作业 高压带电作业的具体操作如下 工人从头到脚穿上金属丝织成的铜网 衣服 用绝缘性能优良的梯子将人慢慢地升高 逐渐接近高压电线 一根 这样做的目的是使人全身的电势慢慢地升高 直到接近高压线时 使人整体是一个等势体并且他的电势逐渐与高压线的电势趋近直至相等 即身体的各部位之间不存在电势差 这时再用手 也在铜网里 去抓高压线 并攀登上去 还挺安全的呢 18 二电气安全技术措施 1 隔离带电体的防护措施有效隔离带电体是防止人体遭受直接电击事故的主要措施 有下列几种方式 1 绝缘是用绝缘物将带电体封闭起来的技术措施 良好的绝缘既是保证设备和线路正常运行的必要条件 也是防止人体触及带电体的基本措施 电工绝缘材料是指体积电阻在107 m以上的材料 19 电工绝缘材料品种如下 气体绝缘材料 常用的有空气 氮气 二氧化碳液体绝缘材料 常用的有变压器油 开关油 电容器油 电缆油 十二烷基苯 硅油 聚丁二烯等 固体绝缘材料 常用的有绝缘漆胶 漆布 漆管 绝缘云母制品 聚四氟乙烯 瓷和玻璃制品等 20 电气设备的绝缘应符合其相应的电压等级 环境条件和使用条件 电气设备的绝缘应能长时间耐受电气 机械 化学 热力以及生物等有害作用而不失效 应当注意 电气设备的喷漆及其他类似涂层尽管可能具有很高的绝缘电阻 但一律不能单独当作防止电击的技术措施 21 2 屏护是采用屏护装置控制不安全因素 即采用遮拦 护罩 护盖 箱等将带电体用外界隔绝开来的技术措施 其中之一 距离 如架空线与地面 水面距离 架空线路与有火灾爆炸危险厂房的距离等 安全距离大小决定与电压的高低 设备的类型 安装的方式等因素 22 设备的带电部分对地和其他带电部分相互之间必须保持一定的安全距离 电压在10KV及以上者 不得小于3米 电压在10KV及以下者 不得小于1 5米 发现导线断落地面或悬在空中时应立即派人看守 任何人不得接近断头 距离是室外8米以内 室内4米以内 并立即通知电力部门或本单位负责人前往处理 23 1997年9月17日上午 某厂降压站值班人员反映1号主变黄相电流互感器油位不到位 主管工程师便到110千伏降压站 把111护栏的门锁 未锁 拿下来进去看黄相电流互感器的油位 瞬间一声响 高压击穿 其胸部 上肢 下肢60 被电弧II III度烧伤致残 电站主管工程师未办任何手续 也未经值班负责人同意 在无人监护下只身进入护栏内察看油标 超越了安全距离而导致放电烧伤实不应该 类似事故还有 1995年11月14日 厂修日 上午 某厂110千伏变电站站长 可谓电站 权威 为乘110千伏停电时间更换当日停电操作中被拉断的214隔离开关操作机构座 在独自进入214高压柜 柜顶备用10千伏母排在运行中 时 隔离开关因触动而合闸 只身在三相10千伏高压包围之中 被放电电弧烧伤 一上月后左臂截肢致残 24 2 采用安全电压 安全电压值取决于人体允许电流和人体电阻的大小 根据人体允许电流30mA和人体电阻1700 的条件下 我国规定工频安全电压的上限值为50V 同时规定安全电压的额定值42 36 24 12 6V 25 通常说的安全电压 是指36伏以下的电压 因为人触电时 电流是造成伤害的直接因素 电流越大 伤害越严重 经验证明 通过人体的电流超过50毫安时 触电伤害会危及人的生命 并且触电人不容易自己脱离电源 人体的电阻一般在800欧姆到10000欧姆之间 按800欧姆计算人体的电阻 通过50毫安的电流 要在人体上加40伏的电压 因此 在一般情况下规定36伏以下的电压为安全电压 但应该注意的是 人体的电阻在某些情况下会急剧下降 26 如工作场所非常潮湿或有腐蚀性气体 人流汗或被导电溶液溅湿 有导电灰尘等 这时36伏也并不是安全电压 而规定加在人体的电压不超过12伏 所以12伏电压称为绝对安全电压 安全电流为10mA 27 在有防止触电保护装置的情况下 人体允许通过的电流一般可按30mA考虑 人体对电流的反映 8 10mA手摆脱电极已感到困难 有剧痛感 手指关节 20 25mA手迅速麻痹 不能自动摆脱电极 呼吸困难 50 80mA呼吸困难 心房开始震颤 90 100mA呼吸麻痹 三秒钟后心脏开始麻痹 停止跳动 28 3 保护接地 保护接地 适用于不接地电网 电气设备外露金属部分直接接地 并使接地电阻足够小 当电气设备外露金属部分意外带电时 由于接地电阻足够小 可使其所带电压降到安全电压以下 29 作用原理 是利用数值较小的接地装置电阻 低压系统一般应控制在4 以下 与人体电阻并联 将漏电设备的对地电压大幅度地降低至安全范围内 此外 因人体电阻远大于接地电阻 由于分流作用 通过人体的故障电流将远比流经接地装置的电流要小得多 对人体的危险程度也就极大地减少了 30 IT系统 用于不接地电网 电气设备外露金属部分直接接地 TT系统 通常为三相四线制中线接地 电气设备外露金属部分单独直接接地而不与中线相连 TN系统 电网接地 电气设备外露金属部分和电网的接地极相连而不另接地 又分为TN S系统 三相五线制 电网除火线 中线外另有接地的保护线PE 电气设备外露金属部分和电源的PE线相连 TN C系统 三相四线制 电网中线接地作保护线PEN 电气设备外露金属部分和电源的PEN线相连 TN C S系统 系统中部分保护线与中线合一 31 4 保护接零 保护接零 电气设备外露金属部分接电网的保护零线即中线 当设备带电部分与电气设备外露金属部分相碰连时 仅通过电气设备外露金属部分与中线间形成短路 进而引起保护跳闸 32 保护接零时将电气设备在正常情况下不带电的金属部分用导线与低压配电系统的零线相连接的技术保护措施 常简称为接零 与保护接地相比 保护接零能在更多的情况下保证人身的安全 防止触电事故 33 5 采用漏电保护器 主要用于防止单相触电事故 也可用于防止有漏电引起的火灾 有的漏电保护器还具有过载保护 过电压和欠电压保护 缺相保护等功能 主要应用于1000V以下的低压系流和移动电动设备的保护 也可用于高压系流的漏电检测 34 6 正确使用防护用具 电气安全用具主要有如下几钟 绝缘杆绝缘夹钳绝缘手套 有12KV 5KV两种 绝缘靴 鞋 绝缘垫绝缘台携带型接地线高压验电笔 注意每6个月要定期试验一次 低压验电笔 36 第二节静电防护技术 一 静电的产生静电并不是静止的电 是宏观上暂时停留在某处的电 摩擦能够产生静电 如化工 石油 纺织 造纸 印刷 电子等行业生产中 传送或分离中的固体绝缘物料 输送或搅拌中的粉体物料流动或冲刷的绝缘液体 高速喷射的蒸汽或气体都会产生和积累危险的静电 37 二 静电的特点 1 静电电压高 2 静电能量不大 3 尖端放电 易产生火花放电 4 感应静电放电 导致很高电压 危险的火花放电 5 绝缘体上静电泄露很慢 增加危险程度 38 静电电压 几千到几十万伏 但是电流相当相当微小 所以一般不会对人体有伤害 顶多疼以下 但是有些因为工业环境造成的静电有可能电流非常大 会把人击倒 静电不是交流电 几万伏对人体没有伤害 一般来说 感觉到头发要站起来的时候 大概是1万伏静电 感觉像针扎 大概有4万伏 39 三 静电引起爆炸和火灾 1 运输液体与槽壁摩擦 积累到一定程度 放火花 发生燃烧 爆炸 由于轮胎绝缘 现用铁链拖地放电 2 灌注产生静电原因 液体与输送管道摩擦产生静电 液体注入容器时 因冲击和飞溅产生静电 40 3 取样由于取样器与液体的摩擦而产生静电 有时会对容器放电产生火花而发生危险 一般提到取样孔附近时 产生静电火花 引起爆炸 4 过滤过滤物质与过滤器发生摩擦 会产生大量静电 41 5 包装称量 在铁桶中液体进管道时放电而引起燃烧 6 高速喷射 包括水蒸汽高压喷射 7 研磨 搅拌 筛分或输送粉体物体 8 胶带传动和输送摩擦产生大量的静电 这些静电电位有时可高达几千伏 几万伏 42 9 剥离橡胶和塑料工业在生产过程中 经常要进行剥离作用 迅速剥离作业中会产生较高的静电电位 10 人体带有静电的危害人体运动产生静电 身穿化纤服的衣裤 当在人造革面的椅子上的人 在他起立时 人体静电电位有时可高达1万伏以上 43 四 静电安全防护 静电引起燃烧爆炸的基本条件有四个 1 有产生静电的来源2 静电得以积累 并达到足以引起火花放电的静电电压3 静电放电的火花能量达到爆炸性混合物的最小点燃能量 44 4 静电火花周围有可燃性气体 蒸汽和空气形成的可燃性气体混合物所以 只有清楚以上四个条件中的任何一个 就能防止静电引起火灾爆炸 45 防止措施有七个 1 场所危险程度的控制2 工艺控制 控制流速 选用合适的材料 增加静止时间 改进灌注方式3 接地 常用 4 增湿 水是条件 46 5 抗静电剂它具有较好的导电性或较强的吸湿性 在高绝缘材料中 加入抗静电剂 使材料的电阻率下降 加快静电泄露 消除静电危险 47 6 静电消除剂它是一种能产生电子或离子的装置 借助于产生的电子或离子中和物体上的静电 从而达到清楚静电危害的目的 7 人体的防静电措施 穿防静电服 带用金属线和导电性纤维混纺的手套 穿防静电工作鞋 48 在易燃场所入口处安装铁铝或铜等导电金属的接地走道 操作人员从走道经过后 可以导除人体静电 同时 入口门的扶手也可以采用金属结构并接地 当手接触门扶手时 可导除静电 采用导电性地面 电阻率106欧 厘米以下制成的地面 49 运油车的安全接地防静电装油设备不符合规范 设备失灵 冒油泄漏 静电放电和人为的误操作是发生汽车油槽车火灾的主要原因 根据经验教训 保证汽车油槽车装油安全 应从以下几方面着手 50 1 静电接地不可忽视 从汽车油槽车来看 静电主要产生部位是泵 过滤器和管道 油槽车加注系统的静电产生量比地面管道高得多 有关资料反映 如果用一条长250m 直径100mm的地下管以2500L min流量泵送油时 从加油枪出来的电荷量一般仅有 而经过油槽车后电荷量却超过 这些静电主要产生于油槽车的过滤器 所以如果汽车油槽车未接地就进行装卸作业 油罐体可带10kV以上的电压 因此对于静电隐患 必须采取以下措施 装油前先接好接地线 并经常检查其完好情况和接地电阻是否符合防静电标准 装油时鹤管必须伸至油罐底部 管口距罐底部应保持在15cm左右 并严格控制灌装初速在1m s以内 直到出油口被浸没后再逐步加大流速 但最高流速不得超过4 5m s 以杜绝喷溅造成的静电事故 装油结束后 必须在稳油5min后才能断开接地 因为装好油后 由于油品在罐内流动 致使油面电位还要保持几分钟之久 51 2 不能因为有良好的接地而放松警惕 静电接地只能导走与其紧密连接的 导体 金属 人体 导电液体等 上的静电 而对于不与其连接的孤立导体以及非导体 油类 橡胶 树脂 玻璃等 上的静电荷却无能为力或在短时间内难以导除 因此 操作者在静电接地的同时 还应该严格按操作规程作业并注意随时可能出现的隐患 同时要掌握正确处理各种突发事件的应急办法和抢救措施 52 3 防止人身带电 在装卸作业时 人体必然要与工作对象 汽车油槽车 工作物相接触产生摩擦 这便极易产生静电 并有可能形成静电放电 如果此时恰遇易燃易爆的油蒸汽 就会发生爆炸事故 操作人员在操作过程中必须穿防静电工作服和防静电鞋 其目的是将人体接地 此外 所穿鞋子应为薄尼龙袜或其他导电性袜子 严禁在防静电鞋底上粘贴绝缘胶片 并应作定期检查 53 4 对 转换装油 造成的事故也应足够重视 这种事故主要发生在用装过汽车的槽车来装柴油的时候 汽油的闪点低于柴油 如果把柴油注入一个含有汽油蒸气的槽车内 汽油蒸气因被倾入的柴油液体吸收而减小压力 随之空气被吸入槽车内 且在液体表面与空气吸入点之间的某处就形成了易燃混合物 遇静电积聚放电即会产生爆炸事故 因此 在需要 转换装油 时 必须先将槽车内的汽油清除干净 并严格按操作规程进行作业 54 5 必须使用符合技术规范和安全要求的设备 发油台的自控 遥控 计量仪器仪表 阀门等设备 必须定期检验和标定 并制定相关的管理制度 尤其是对发油设备的材质不能轻视 发油鹤管严禁采用不导电的聚乙烯软管做输油管线 装卸油品时严禁使用塑料容器 以上都是最基本的安全常识 同时对静电接地装置不能凑合 一定要严格按规范办事 认真安装 定期检查 对目前普遍使用夹子和磁力接头接地的 不应随便夹在或吸附在油槽车随意部位 甚至在油漆的表面 这是对防静电极为不利的 更是一种大的隐患 6 正确选购产品 在专业生产厂家的罐体制作有质量检测 保障使用过程中的人身安全 55 雷电 雷电 由于云层相互摩擦 碰撞而使不同的云层带不同的电 当电压达到可以穿过空气的程度以后 临近的两片云层会发生放电现象 产生电花和巨大的响声 这就是我们所看到的闪电和雷鸣 56 雷电的种类及危害雷电分为直击雷和感应雷 直击雷为带电雷云与地面突起处之间的电场过强 击穿空气而形成放电 感应雷分静电感应雷和电磁感应雷 前者是地面突起处因雷云靠近而感应出大量异性电荷 在雷云与别处放电后感应电荷失去束缚而以雷电波形式高速传播 后者是雷电引发骤变电磁场 使处于其中的导体上产生极高感应电压 57 58 59 60 雷击是由雷雨云产生的一种强烈放电现象 电压高山达1亿至10亿伏特 电流达几万安培 同时还放出大量热能 瞬间温度可达1万摄氏度以上 其能量可催毁高楼大厦 能劈开大树 击伤人畜 夏季冒雨行走或在破裂电线旁最易被雷击 特别是衣服被雨淋湿时更容易被雷击 61 对人体的伤害 1 皮肤被烧焦 2 鼓膜或内脏被震裂 3 心室颤动 4 心跳停止 5 呼吸肌麻痹 62 据英国 太阳报 4日报道 现年38岁的英国男子布拉德