电气安全基础知识参考文档

1、第一章,电气安全基础知识,众所周知，电能的开发和应用给人类的生,产和生活带来了巨大的变革，大大促进了社会,的进步和文明。然而，在用电的同时，如果对,电能可能产生的危害认识不足,控制和管理不当,防护措施不利，在电能的传递和转换的过程中,将会发生异常情况，造成电气事故。工业企业,供配电内容在前期电工电子学课程中已讲,授过，在此简要复习,电的作用和安全,1.1,工业企业供配电,1,电力系统,电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷,组成,下图是典型的电力系统主接线单线图。图中未画出,用户内部的配电网,我国标准规定：额定电压,1000V,以上的属高压装置,1000V,及其,以下的属低压装置

2、。对地电压而言,250V,以上为高压,250V,及,其以下为低压。一般又将高压分为中压,1,1OkV,高压,10,330kV,超高压,330,100OKV,特高压,100OKV,电力网,的电压随着大型电站和输电距离的增加，送电电压有提高的趋势,我国三相交流电网和电力设备的额定电压,kV,分,类,电网和用电设备额定电,压,发电机额定电压,电力变压器额定电压,一次绕组,二次绕组,低,压,0.22,O.23,0.22,0.23,0.38,0.4,O.38,0.4,0.66,0.69,0.66,0.69,高,压,3,3.15,3,及,3.15,3.15,及,3.3,6,6.3,6,及,6.3,6.3,

3、及,6.6,10,10.5,10,及,10.5,10.5,及,11,13.8,15.75,18,20,13.8,15.75,18,20,35,35,38.5,63,63,69,110,110,121,220,220,242,330,330,363,500,500,550,2,工业企业供电系统及其组成,1,工业企业供电系统的组成,工业企业供电系统有高压配电线路、配电所、低压配电线路等组,成。常见的供电方式有四种,1,进线电压为,35(22)kV,先经总降压变电所变为,10kV,的配电电,压，在送到各车间变电所，再经车间变电所变为,0.4kV,低压电分,送到各配电箱或用电设备,2,进线电压为,10

4、kV,经总配电所分送到各车间，经车间变电,所变为,0.4kV,低压电，分送到各配电箱或用电设备,3,进线电压为,10kV,经变电所变为低压电分送到车间，再送,到各配电箱或用电设备,4,进线电压为,0.4kV,经配电室分送到各车间或直接送,到各配电箱或用电设备,2,工业企业供电电压选择原则,1,电压等级宜少不宜多；,2,高压供配电线路尽量深入负荷,中心；,3,高压供配电线路同时考虑地理中心，减小线损,电力系统示意图,3,企业高压供电,高压供电方式由供电可靠性及电力电荷的性质决定的,1,电力负荷分级,一级负荷。这类负荷如突然中断供电将造成人身伤亡事故,或造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来

5、极大损失,如,高炉、矿井的主通风机等,二级负荷。这类负荷如突然断电，将造成大量废品，产量锐,减，生产流程紊乱且不易恢复，企业内运输停顿等，因而在经,济上造成较大损失。如矿井提升机、生产照明等,三级负荷。为一般的电力负荷，所有不属于一级和二级负荷者,2,电力负荷的供电原则,一级负荷应由两个独立电源供电，即要求每段母线的电源来,自不同的发电机,二级负荷应由两回路供电，该两回路应尽可能引自不同的,变压器或母线段,电力系统的电压和频率是衡量电力系统电能质量的两个基本,参数。全国供用电规则,1983,年,规定，一般交流电力设,备的额定频率为,5OHz,一般称其为,工频,设备的端电压,与其额定电压有偏差时

6、，设备的工作性能和使用寿命将受到影响,总的经济效果将会下降,例如，当感应电动机的端电压比其额定,电压低,10,时，其实际转矩将只有额定转矩的,81,而负荷电流,将增大,5,10,以上，温升将提高,10,15,以上，绝缘老化程,度将比规定增加,1,倍以上，将明显缩短电动机的使用寿命。此外,由于转矩减小，使转速下降，不仅降低生产效率，减少产量，还,会影响产品质量，增加废次品。当感应电动机的端电压偏高时,负荷电流一般也要增加，绝缘也要受损。用户供电电压允许变化,范围,线路额定电压,Ue,电压允许变化范围,235kV,10kV,低压照明,农业用户,5%Ue,7%Ue,5%Ue-10%Ue,5%Ue-1

7、0%Ue,电力网频率允许偏差,运行情况,允许偏差,Hz,允许标准时钟,误差,s,正常运行,中、小容量系,统,大容量系统,士,0.5,0.2,60,30,事故运行,30 min,15min,绝不允许,1,1.5,4,一,一,1.2,电气事故的类型,根据电能的不同作用形式，可将电气事故分为,1,触电事故,2,静电危害事故,3,雷电灾害事故,4,电磁场危害,5,电气系统故障危害事故等,电气事故,1,触电事故,1,电击,电击是指电流通过人体，刺激机体组织，使肌肉非自主,地发生痉挛性收缩而造成的伤害，严重时会破坏人的心脏,肺部、神经系统的正常工作，形成危及生命的伤害。按照人,体触及带电体的方式,电击可分

8、为以下几种情况,单相触电。是指人体接触到地面或其他接地导体的同时,人体另一部位触及某一相带电体所引起的电击。根据国内外,的统计资料，单相触电事故占全部触电事故的,70,以上。因,此,防止触电事故的技术措施应将单相触电作为重点,两相触电。是指人体的两个部位同时触及两相带电体所,引起的电击,两相触电的危险性一般比较大,跨步电压触电。是指站立或行走的人体，受到出现于人体,两脚之间的电压，即跨步电压作用所引起的电击。跨步电压,直接电击的危险性一般不大，这是由于跨步电压本身不大而,且通过人体重要组织的电流分量小，但可能造成二次伤害,2,电伤,这是电流的热效应、化学效应、机械效应等对人体所造,成的伤害。它

9、表现为局部伤害。电伤包括电烧伤、电烙印,皮肤金属化、机械损伤、电光眼等多种伤害,2,静电危害事故,静电危害事故是由静电电荷或静电场能量引起的。由于静电,能量不大，不会直接使人致命。但是，其电压可能高达数十,千伏乃至数百千伏，发生放电，产生放电火花。静电危害事,故主要有以下几个方面,1,在有爆炸和火灾危险的场所，静电放电火花会成为可燃,性物质的点火源，造成爆炸和火灾事故,2,人体因受到静电电击的刺激，可能引发二次事故，如坠,落、跌伤等。此外对静电电击的恐惧心理还对工作效率产生,不利影响,案例分析,3,某些生产过程中，静电的物理现象会对生产产生妨碍,导致产品质量不良，电子设备损坏，造成生产故障，乃

10、至,停工,3,雷电灾害事故,雷电是大气中的一种放电现象。雷电放电具有电流大、电压,高的特点。其能量释放出来可能形成极大的破坏力。其破坏,作用主要有以下几个方面,1,直击雷放电、二次放电、雷电流的热量会引起火灾和爆,炸,3,强大的雷电流、高电压可导致电气设备击穿或烧毁。发,电机、变压器、电力线路等遭受雷击，可导致大规模停,电事故。雷击可直接毁坏建筑物、构筑物,2,雷电的直接击中、金属导体的二次放电、跨步电压的作,用及火灾与爆炸的间接作用，均会造成人员的伤亡,4,射频电磁场危害,射频指无线电波的频率或者相应的电磁振荡频率，泛指,100kHz,以上的频率。射频伤害是由电磁场的能量造成的,射频电磁场的

11、危害主要有,1,在射频电磁场作用下，人体因吸收辐射能量会受到不,同程度的伤害。过量的辐射可引起中枢神经系统的机能障,碍，出现神经衰弱症候群等临床症状；可造成植物神经紊,乱，出现心率或血压异常；可引起眼睛损伤，造成晶体浑,浊，严重时导致白内障；可造成皮肤表层灼伤或深度灼伤,等,2,在高强度的射频电磁场作用下，可能产生感应放电,会造成电引爆器件发生意外引爆,5,电气系统故障危害,电气系统故障危害是由于电能在输送、分配、转换过程中,失去控制而产生的。断线、短路、异常接地、漏电、误合闸,误掉闸、电气设备或电气元件损环、电子设备受电磁干扰而发,生误动作等都属于电路故障。电气系统故障危害主要体现在以,下几

12、方面,1,引起火灾和爆炸。线路、开关、熔断器、插座、照明器具,电热器具、电动机等均可能引起火灾和爆炸；电力变压器、多油,断路器等电气设备不仅有较大的火灾危险，还有爆炸的危险,2,异常带电。电气系统中，原本不带电的部分因电路故障而异,常带电，可导致触电事故发生。例如,电气设备因绝缘不良产,生漏电，使其金属外壳带电；高压电路故障接地时，在接地处,附近呈现出较高的跨步电压，形成触电的危险条件,3,异常停电。在某些特定场合，异常停电会造成设备损坏,和人身伤亡。如正在浇注钢水的吊车，因骤然停电而失控,导致钢水洒出，引起人身伤亡事故；医院手术室可能因异常,停电而被迫停止手术，无法正常施救而危及病人生命等,

13、1.3,电流对人体的作用,电流通过人体，会引起人体的生理反应及机体的损坏,有关电流人体效应的理论和数据对于制定防触电技术的标,准，鉴定安全型电气设备，设计安全措施，分析电气事故,评价安全水平等是必不可少的。电流对人体伤害的程度与,通过人体电流的大小、电流通过人体的持续时间、电流通,过人体的途径、电流的种类等多种因素有关。而且，上述,各个影响因素相互之间也存在一定的联系,在皮肤干燥时，人体工频总阻抗一般为,1000,3000,电流对人体影响,1,伤害程度与电流大小的关系,通过人体的电流愈大，人体的生理反应愈明显，感觉越强,烈，引起心室颤动所需时间越短，伤害愈严重。对于工频交流,电，按通过人体的电

14、流强度的不同以及人体呈现的反应不同,将作用于人体的电流划分为三级,1,感知电流和感知阈值,感知电流是指电流流过人体时可引起感觉的最小电流,感知电流的最小值称为感知阈值。成年男性,平均,感知电流约,为,1.1mA,有效值，下同,成年女性约为,0.7mA,对于正常,人体，感知阈值平均为,0.5mA,并与时间因素无关。感知电,流一般不会对人体造成伤害，但可能因不自主反应而导致由,高处跌落等二次事故,2,摆脱电流和摆脱阈值,摆脱电流是指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电,流。摆脱电流的最小值称为摆脱阈值。对于正常人体；摆脱,阈值平均为,10mA,与时间无关。成年男性平均摆脱电流约为,16mA,成年女

15、性平均摆脱电流约为,10.5mA,儿童的摆脱,电流较成人要小,图,1-2,所示为不同电流途径的体内阻抗值，图中数,值是用与手一手内阻抗比值的百分数表示的。无,括号的数值为单手至所示部位的数值；括号内的,数值为双手至相应部位的数值。如电流途径为单,手至双脚，数值将降至图上所标明的,75,如电,流途径为双手至双脚，数值将降至图上所标明的,50,左手,右手电流途径的实验资料,mA,感觉情况,初试者百分数,5,50,95,手表面有感觉,0.7,1.2,1.7,手表面有麻痹似的连续针刺感,1.O,2.O,3.0,手关节有连续针刺感,1.5,2.5,3.5,手有轻微颤动,关节有受压迫感,2.O,3.2,4

16、.4,上肢有强力压迫的轻度痊孪,2.5,4.0,5.5,上肢有轻度在孪,3.2,5.2,7.2,手硬直有瘟孪,但能伸开,已感到有轻度,疼痛,4.2,6.2,8.2,上肢部、手有剧烈瘟孪,失去知觉,手的,前表面有连续针刺感,4.3,6.6,8.9,手的肌肉直到肩部全面痊孪,还可能摆,脱带电体,7.0,11.0,15.0,3,室颤电流和室颤阈值,室颤电流是指引起心室颤动的最小电流，其最小电流即室,颤阈值。由于心室颤动几乎终将导致死亡，因此，可以认为,室颤电流即致命电流。室颤电流与电流持续时间关系密切。当,电流持续时间超过心脏周期时，室颤电流仅为,50mA,左右；当,电流持续时间短于心脏周期时，室颤

17、电流为数百毫安。当电流,持续时间小于,0.1S,时，只有电击发生在心脏易损期,500mA,以上乃至数安的电流才能够引起心室颤动。室颤电流与电流持,续时间的关系大致如下图所示,2,伤害程度与电流持续,时间的关系,通过人体电流的持续时间愈,长，愈容易引起心室颤动,危险性就愈大。这主要是因,为,1,能量积累。电流持续时间愈长，能量积累愈多，心室颤动电,流减小，使危险性增加,2,与易损期重合的可能性增大。在心脏周期中，相应于心电,图上约,0.2S,的,T,波这一特定时间对电流最为敏感，被称为易损,期，电流持续时间愈长，与易损期重合的可能性就愈大，电击,的危险性就愈大,3,人体电阻下降。电流持续时间愈长

18、，人体电阻因出汗等原,因而降低，使通过人体的电流进一步增加，危险性也随之增加,3,伤害程度与电流途径的关系,t,I,116,有,电流通过心脏会引起心室颤动，电流较大时会使心脏停止,跳动，从而导致血液循环中断而死亡。电流通过中枢神经或有,关部位，会引起中枢神经严重失调而导致死亡。电流通过头部,会使人昏迷，或对脑组织产生严重损坏而导致死亡。电流通过,脊髓，会使人瘫痪等。上述伤害中，以心脏伤害的危险性为最,大。因此，流经心脏的电流多、电流路线短的途径是危险性最,大的途径,电流途径,心脏电流因数,左手,左脚、右脚或双脚,1.0,双手,双脚,1.0,左手,右手,0.4,右手,左脚、右脚或双脚,0.8,右

19、手,背,0.3,左手,背,0.7,胸,右手,1.3,胸,左手,1.5,臀部,左手、右手或双手,0.7,各种电流途径的心脏电流因数,例如，从左手到右手流过,150mA,电流，由表可知，左手,到右手的心脏电流因数为,0.4,因此，其,150mA,电流引起心,室颤动的危险性与左手到双脚电流途径下,60mA,电流的危险,性大致相同。如果通过人体某一电流途径的电流为,I,通过左,手到脚途径的电流为,Io,且二者引起心室颤动的危险程度相,同，则心脏电流因数,K,可按下式计算,I,I,K,0,4,伤害程度与电流种类的关系,100Hz,以上交流电流、直流电流、特殊波形电流也都对人体,具有伤害作用，但其伤害程度

20、一般较工频电流为轻,1)100Hz,以上交流电流的效应,某些电气设备和设施的供电频率,是高于,50/60Hz,的。如,100Hz,以,上的频率在飞机,400Hz,电动,工具及电焊,可达,450Hz,电疗,4,5kHz,开关方式供电,2OkHz,1MHz,等方面被使用,高频电流的危险性可以用频率因,数来评价。频率因数是指某频率,与工频有相应生理效应时的电流,阈值之比。某频率下的感知、摆,脱、室颤频率因数是各不相同的,工频左右最危险,摆脱电流,频率曲线,2,直流电流的效应。直流电流与交流电流相比，容易摆脱,其室颤电流也比较高，加之直流电的使用远不及交流电，因此,直流电击事故很少。对于直流电流而言，以脚部为正极向上流,径人体的电流效应与以脚部为负极向上流径人体的电流效应有,时存在很大的差别,直流电流时间,电流效应对人体作用的区域划分（本图是电流途径从左手至,双脚，且电流方向向上的效应,直流的时间,电流效应曲线内各区的生理效应,区域,生理效应,区,通常无反应性效应,区,通常无有害的生理效应,区,通常无器官性损伤,随电流和时间的增加,可能出现心,脏中兴奋波的形成和传导的可逆性紊乱,区,除区的效应外,还可能出现心室纤颤,也可能发生严,重烧伤等其他病理生理效应,当,300mA,的直流电流通过人体时，人体四肢有暖热感,觉。电流途径