电气安全第3章1ppt课件

1、第三章 电击防护 第一节 电流经过人体产生的效应 第二节 电气设备及安装的电击防护措施 第三节 低压系统本身的电击防护性能分析 第四节 低压系统上专门的电击防护措施 第五节 作业场所的电击防护措施 第六节 电击防护措施的综合运用例如 第七节 间接电击防护工程设计计算 本章重点讨论以下问题。 1、人体对低压工频交流电的接受才干。 2、电击产生的途径与强度计算。 3、工程上常用的电击防护措施。 4、工程设计中电击防护措施的综合运用。第一节 电流经过人体的效应 一、电击方式 1、直接电击 人或动物触及到正常任务时带电的导体所产生的电击。 特点：电击强度为线电压或相电压。 2、间接电击 人或动物触及到

2、正常任务时本不带电、但却因故异常带电的导体所产生的电击。 特点：点击强度差别很大，多因缺点产生。 二、电流经过人体时的生理反映 1反响阈。0.5mA。 2感知阈。以50概率计，男：1.1mA；女：0.7mA。 3摆脱阈。以50概率计，男：16mA；女：10.5mA。 4室颤阈。是电流继续时间的函数，最低值50mA。 大于室颤阈的电流被以为是致命的。 三、工程规范 主要确定室颤电流与时间的关系。 1达尔基尔公式。以为室颤危险性与电击能量累积有关，在电流继续时间0.015s内： I 2t=KD KD 达尔基尔常数，取值1162mA2s。 2柯宾公式。以为室颤危险性与电流时间积相关，在电流继续时间1

3、s以内： I t=KK KK 柯宾常数，取值50mAs。 3电流-时间分区图/表IEC及GB。0.10.20.51251020501002005001000 20005000 1000010205010020050010002000500010000AC-1AC-2AC-3AC-4abc1c23cAC-4-1AC-4-2AC-4-3电流持续的时间msmAL通过人体的电流BtI15100HZ正弦交流电的时间-电流效应区域的划分区域代号区域代号区域界限区域界限生理效应生理效应AC-1一直到线a0.5mA通常无反应AC-2自线a0.5mA至线b1)通常无有害的生理效应AC-3自线b至曲线c1通常不会

4、发生器质性损伤。可能发生肌肉痉挛似的收缩，当通电超过2s时呼吸困难。随着电流量和通电时间增加，使心脏内心电冲动的形成和传导有可以恢复的紊乱，包括心房纤维性颤动和心脏短暂停搏。但不发生心室纤维性颤动。AC-4在曲线c1以右电流量和通电时间再增加，除出现区域3效应外，还可出现如心室纤维性颤动、心跳停止、呼吸停止、严重烧伤等危险的病理生理效应AC-4-1c1至c2心室纤维性颤动概率可增加到5%AC-4-2c2至c3心室纤维性颤动概率可增加到约50%AC-4-3超过曲线c3心室纤维性颤动概率超过50%2000100.20.1电流持续的时间2010050500200100010.552通过人体的电流20

5、101005050020020001000100005000mA500010000达尔基尔界限柯宾界限乘以安全系数后的柯宾界限高灵敏度型柯宾和达尔基尔界限（交流50或60HZ) 四、人体阻抗与平安电压ZP1iZP2ZTZ人体阻抗的等效电路P1，ZP2-皮肤阻抗Zi-体内阻抗；ZZT-人体总阻抗V接触电压人体总阻抗95%50%5%10020030040050060070050010001500200025003000350040004500500055006000人体阻抗为阻、容性人体电阻为电压的函数还与接触面积、压力等有关 由以上曲线换算出接触电压与允许接触时间的关系。 结论：正常环境条件下，

6、人体阻抗取1000近似纯阻性；工频平安电压取50V。 普通潮湿环境下工频平安电压取25V。 其他特殊环境条件下平安电压取值应非常谨慎。101020205010020010000200050010005000500100502001000L21L接触电压人体允许最大通电时间 (ms)(V)不同接触电压下人体允许最大通电时间第二节 设备及安装的电击防护措施 是根本性措施，预防性措施。主要防直接电击。 根本思想：消除接触到带电导体的能够性。 详细技术手段：绝缘、屏护与间距三种。 设备equipment，device：工厂消费的具备特定功能的完好单元，作为整体提供应用户。 安装installation

7、：一系列相关设备及零、部件组合而成的整体，具备更完好、复杂的功能。普通在任务现场组装完成，也不排除在工厂部分组装。 一、用电设备按电击防护方式的分类 1、分类所思索的要素 绝缘、外壳上提供的维护能够、电压值。 1绝缘的作用 1任务绝缘：防止不同电位导体间发生电气接触，保证设备正常任务，又称功能性绝缘。如三相设备的相间绝缘。 2维护绝缘：防止发生电击。 维护绝缘失效是发生间接电击的主要缘由。维护绝缘失效的直接结果是设备外露可导电部分带电，因此常将其称为“碰壳缺点。 2外壳上提供的维护能够。指金属外壳上能否预置电气衔接环节，以使外壳可以与地、固定布线系统或别的设备、设备外导电部分等进展电气衔接，作

8、为电击防护用。 预置的电气衔接环节普通是一个PE接线端子，或引出的一根一端已与外壳相连的PE线。该PE线通常与电源线相线、中性线一同引出。 3设备额定电压。可以运用低的额定电压来换取电击防护平安性，前提是固定布线系统即任务场所的电网可以提供这种低电压。 2、按电击防护方式划分的四类设备 0类设备：仅依托根本绝缘作电击防护的设备。外壳上无维护衔接环节。 I类设备：具有根本绝缘、且金属外壳上提供维护衔接环节的设备。 II类设备：采用双重绝缘或加强绝缘的设备。外壳上无维护衔接环节。 III类设备：由平安特低电压供电的设备。 3、设备分类与电击防护的关系 10类设备现只能用于非导电场所。 2I类设备用

9、于正常电压供电的TT、TN、IT系统，不仅靠设备本身提供电击防护，一旦发生碰壳漏电，还可经过系统进展间接电击防护。 3II类设备用于正常电压供电的系统，完全靠设备本身进展电击防护。从工程角度看，不思索该类设备发生绝缘损坏的能够。 4III类设备用于特低电压ELV系统，假设满足一系列的相关条件，即可不思索电击发生的能够。类别类别O类类I类类II类类III类类设备主要特征基本绝缘，无保护连接手段基本绝缘，有保护连接手段双重绝缘或加强绝缘，没有保护连接手段由安全特低电压供电安全措施非导电环境或配合隔离变压器使用可与固定配线系统保护接地相连不需要接于安全特低电压设备示例部分金属外壳灯具（现已不建议采用

10、）洗衣机、冰箱、空调、微波炉两芯插头的DVD、音响机床照明灯、电焊枪本段小结 二、电气设备外壳防护等级 1、外壳防护的方式、代号与等级 1外壳。指属于电气设备组成部分并界定设备空间范围的壳体。 在安装现场设置的栅栏、围护等不能称作外壳。 2外壳防护。指设备外壳对固体异物和水进入其内部的防备作用，这些作用完全由外壳的机械构造所决议。 3外壳防护的作用。 A：防固体异物、尘埃、水等进入设备,呵斥设备损坏。 B：防人体手、头等部位进入设备呵斥机械损伤或电击损伤。 2、外壳防护等级的代号及划分 第一种防护方式：防止人体触及或接近壳内带电部分及触及运动部件，防止固体异物进入外壳内部。 第二种防护方式：防

11、止水进入外壳内部。 1外壳防护的表征方式 用IPXX来表示。 IP表征字母； XX表征数字，第一位表示第一种防护方式等级，第二位表示第二种防护方式等级。 2外壳防护等级 将第一种防护方式分为06级，数字越大，能防止进入的固体异物尺寸越小，防护越严密。 将第二种防护方式分为08级。数字越大，对水的防护越严密，最高可防潜水影响。 例：IP20防护的外壳，可防止大于12mm的固体异物进入，但不防水。 3、外壳防护等级与电击防护的关系 起防止直接电击的作用。 对其他一些有害要素的防备，外壳能够作为措施之一思索进去，但不是独一措施，这些情况不属于此处外壳防护讨论的问题 4、外壳防护的IK等级知识拓展，国

12、内尚未有专门规范 防各种方向机械冲击的等级，也与电气平安有关。 三、屏护 屏护是经过机械隔离来防止直接电击的技术措施，主要用于任务场所不便于绝缘的电气安装。包括阻隔和妨碍两种方法。 1阻隔屏蔽。防止无意或有意一定程度上接近带电导体而产生电击危险。 技术要求：有足够的机械强度；防火；金属阻隔须接地；开孔者根据孔的大小，靠带电侧应有足够的平安净距。 常见如金属挡板、网眼遮拦等。 2妨碍。只能防止无认识接近带电导体的行为，普通只用于专业场所。 常见如栅栏等。 从法律角度看，阻隔和妨碍有明显的差别。在非专业场所，仅靠妨碍包括警示标志防护，不能躲避事故责任。尤其是对行为才干受限的人，如幼儿、残障人等，能

13、够出现有认识地越过妨碍物接触到带电导体的行为。 四、间距 经过坚持带不同电位导体间足够的空间间隔 ，使人不能同时触碰带不同电位的导体，从而防止电击。第1带电部件第2带电部件或外界导电部件距离2.5m2.5m带电部件大地电位绝缘地板=2.5mr=1.25mr0.75mr=1.25m站立面站立面 足够的空间间隔 普通情况下为2.5m，系指人的伸臂长度加上一定的平安裕量。但对于站立面以下的空间，伸臂间隔 有所变化。第三节 低压系统本身的电击防护性能分析 指TT、TN、IT系统在没有附加其他专门电击防护措施的情况下，对电击事故的防护才干。 均无直接电击防护功能，只对I类设备因碰壳缺点产生的间接电击有防

14、护作用，防护途径为： 1降低接触电压； 2切断电源。 商定：按正常环境条件，平安电压UL=50V 、人体阻抗RM=1000 分析。 一、低压系统接地缺点 1、接地缺点定义 相导体与大地或与大地有联络的导体之间的非正常电气衔接，称为接地缺点。如：相线与接地的PE线、PEN线、建筑物金属构件的电气衔接，相线跌落大地等。 2、接地缺点与电击事故的关系 对电击防护I类用电设备而言，在TT、TN、IT系统中，设备外壳都经过PE线与大地相连，设备相导体碰壳漏电缺点即相导体与PE线电气衔接，因此均为接地缺点。 大多数直接电击也可看成是接地缺点，相导体经过人体阻抗接地。 3、接地缺点与单相短路缺点的异同 是按

15、两种规范对缺点进展的不同分类。 1TT、TN、IT系统中，相线与中性线假设有的话间的金属性衔接均为单相短路缺点，但只需TT和TN系统中同时又是接地缺点。 2TT、TN、IT系统中，相线与PE线间的金属性衔接均为接地缺点，但只需TN系统中同时又是单相短路缺点。 二、TT系统的电击防护分析 URRRUNEEt 设备外壳上预期接触电压：系统接地电阻与设备接地电阻对相电压分压，设备接地电阻所分得的部分ERNRUb)dIFUZLZTNRREE（地电位点）NEa)NFUNNL3L2L1LUttUffWVUU地上地下dIE缺点模型与等效电路缺点模型与等效电路 一原理分析 1、降低接触电压分析 对220/38

16、0V系统：按RN=4计算，假设RE=4，那么设备外壳上的预期接触电压Ut=110V。 要使设备外壳上的预期接触电压Ut50V，计算得设备接地电阻RE不能超越1.18。 工程上，要将RE做到4以下是非常困难的，做到1.18根本上不能够。 因此，TT系统有降低碰壳缺点预期接触电压的作用，但通常不能将其降低到平安电压以下。URRRUNEEt 2、自动切断电源分析 TT系统为保证系统本身平安，必需设置过电流维护如熔断器、低压断路器等。碰壳也即接地缺点电流Id能否驱动过电流维护电器在规定时间内动作，经过切断电源来保证平安呢？假设RN、RE均为4，那么）（A5 .2744220NEdRRUI如此小的电流在

17、绝大多数情况下都不能使过电流维护电器动作。因此： TT系统根本不能够靠切断电源保证平安。 二相关问题 1、中性点对地电位偏移问题ERNRUb)dIFUZLZTNRREE（地电位点）NEa)NFUNNL3L2L1LUttUffWVUU地上地下dIEURRRUNENNE UNE即系统中性点对地电位点电压。三个后果： 1N线带较高对地电压； 2系统接地点附近跨步电压； 3各相对地电压变化，有的高于相电压。UVWfUEULL1L2L3NNFUNERNREVNEUUUNUEUNEUWEUVEUWWNUUVNENEUWEUUVEId170V50V220V310V120中性点对地电压接地相对地电压非接地相对

18、地电压以缺点设备外壳对地电压为50V作为例如的相量图 2、TT、TN系统混用的危险WN1FUERVUERNNPENL3L2L12FUVUWNNU3FUPEPETT设备碰壳，其他设备外壳全部带电设备碰壳，其他设备外壳全部带电订正：教材图3-12中N线应标注为PEN线 三、TN系统的电击防护分析)1(kPELTdIZZZUI接地缺点电流为：FUNNL1L2L3PENLRNdI地下地上fUtNE（地电位点）RNTZLZFUIdUfPEZtUEdIIdUVWURN上无电流、无压降！上无电流、无压降！缺点模型与等效电路缺点模型与等效电路 一原理分析 1、降低接触电压分析UZZZUZZZZZIUU|/ )

19、(11|PETLTLPEPEPEdfEt PE线阻抗不能够小于相线阻抗why?，故Ut不会小于相电压的一半，因此： TN系统有降低碰壳缺点预期接触电压的作用，但通常不能够将其降低到平安电压以内。 2、自动切断电源分析 1接地缺点电流性质分析。TN系统相端子碰壳接地缺点电流即相保单相短路电流，按系统过电流维护设计要求，过流维护电器QF或FU应能灵敏地感知缺点并可靠切断。 2切断时间分析。电击防护有确定的切断时间要求，如TN系统典型值为0.4s。但过电流维护切断时间是按热稳定要求制定的，不一定满足电击防护要求。按热稳定要求的切断时间为：(3)maxk22k ISCt 因此，TN系统有能够靠切断电源

20、进展电击防护，关键是切断时间能否满足要求。 二TN-C系统相关问题PEN线对地电压0VN220VN断线点PEPENPENLU2FU 1正常时设备外壳带电。不平衡电流，3n次谐波电流。 2PEN线断线后，断点后一切设备外壳带相电压，非常危险。采用反复接地可一定程度上抑制电压值。1、正常运转分析UUEUUVVEUUWWEUU240CW120CVUUECUjjeIeIUCjUCjI 中性点N点电位等于地E点电位。why？因此：三相对地电容电流之和等于零，即互为回路。0NEU 四、IT系统间接电击防护性能分析一原理分析WL1L2L3ICUICVICWUVEERNUUUVUW 正常任务时，中性点为地电位

21、，各相对地电压为相电压，三相对地电容电流之和等于零。=VEWE=UECWCVCUCUCVCWCVCUWVU0CW 2、碰壳接地缺点分析 流过碰壳设备的缺点电流为接地缺点电流，其量值为非缺点相对地电容电流之和，量值很小。L1L2L3RtREICUICVICWENICWVU0CVIICWI =CWICCVIVEWEUUNEUNUUUVNUEUUWN-UN0UVEWEUCVIICWCIU 1缺点相U相对地电压降为0V； 2非缺点相V相、W相对地电压升高为线压； 3非缺点相对地电容电流从碰壳接地点流入系统，其量值为正常时每相对地电容电流的3倍。 等效电路与电击危险性分析 1为什么采用电流源等效电路？

22、IT系统接地缺点电流可以为是系统本构参数。350)35(BANllUIC 2电击电流强度。人体电阻与接地电阻分流。CIRRRItEEM 以Rt=1000、RE=10代入估 算，IM=0.01IC。平安性很高。ERIIMRtCIRENE（地电位点）CZZTLZ 二相关问题 1、一次接地与二次接地RV2U2E2W2L3L2L1W12FU设备2NE1U1R1FU设备1V1EUVW(1+1)k 两个设备接地电阻对线电压分压，总有一个设备外壳对地电压不低于190V。E1RRE21FU2FUW1U2UNUUWNk(1+1)E（地电位点）N 采用共同接地措施人为呵斥短路的防护方法。VNU设备22FU设备11

23、FUERL3L2L1UVWW 2、中性线设置与相电压获取问题 可引出中性线，但IEC剧烈建议不引出中性线。为什么？ 中性线只需有一点发生接地，系统接地方式由IT变为TT，IT系统电击防护的优势荡然无存。非常危险。 旧观念将N线称为零线，且以为零线接地总是会更平安，呵斥IT系统几乎最终都变成为TT系统。 我国农网中曾试行IT系统，且引出中性线，导致电击事故率剧增，教训深化。 无N线，相电压用电设备怎样办？供电端10/0.23kV变压器，或终端380/220V变压器。WL3（非故障相）L2（非故障相）L1（故障相）回路1设备1VUCIUVWE回路2NRE故障回路非故障回路非故障回路回路3IC12

24、CIIC3L1L2L3L1L2L3订正：教材图3-22有误，以此图为准。本页仅作订正用本页仅作订正用 本节小结 1、TT、TN系统均无直接电击防护才干，IT系统对相-地间直接电击能够有一定的防护才干，这取决于系统接地缺点电流大小。 2、TT系统靠接地电阻降低预期接触电压，但通常不能将其降至平安电压以内，本身电击防护性能不能满足电击防护要求。 3、TN系统将碰壳接地缺点转化为单相短路缺点，靠过电流维护电器切断电源进展电击防护，有效性取决于切断时间。 4、IT系统本身电击防护性能良好，只需系统线路总长度不超越规定值，发生一次碰壳缺点时无电击危险，但二次碰壳缺点有电击危险性，共同接地时靠过流维护电器

25、切断电源进展电击防护，有效性取决于切断时间。分别接地时无防护。第四节 低压系统上专门的电击防护措施 一、剩余电流维护 电压型漏电维护简介WERNVUERNNL3L2L1PRPRUVW地坪面对地电压UEERUt存在两大问题1人体预期接触电压与维护脱扣器电压不对应。2不能用于直接电击防护。 一剩余电流维护电器 1、任务原理 1实际根底：KCL。 2技术途径：经过带电导体检测非带电导体系统本身的或系统以外的上能否流有电流。 ：正常时0ERNWVUIIIII：碰壳时0ERNWVUIIIIIEINIVUIL3L2L1RNNRERIEWIUVWN为了应用广义KCL所假想的封闭面 剩余电流Residual

26、Current。从任务端子以外的地方流过的电流，俗称漏电电流。 2、剩余电流维护电器RCD分类。 1带切断触头：RCDC。又分漏电开关和漏电断路器。 2不带切断触头：RCDO。如漏电继电器等。 其他分类方式：电磁式与电子式；整体式与组合式；固定式与挪动式等。 3、特性参数。 1额定电压、额定电流、极数等开关电器普通参数。 2额定漏电动作电流In。指在规定条件下，使RCD一定动作的最小剩余电流值。 3额定漏电不动作电流Ino。指在规定条件下，使RCD一定不动作的最大剩余电流值。 4漏电动作电流I。使RCD刚好动作的剩余电流值，非铭牌样本参数。 辩异：In、Ino、I。工程认识。 5RCDC分断时

27、间。 二剩余电流维护设置NE1NNWUVUVWUNL1L2L3NE2E3RCDRCDRCDTT系统中RCD的运用NNPEWUVNUVWPEUNL1L2L3PENPERCDRCDRCDRCDTN-S系统中RCD的运用NNLPENPERCDRCDPERCD无效RCD有效设备1设备2TN-C系统中RCD的部分运用例如纯粹的TN-C系统是不能运用RCD的！ 三剩余电流维护的相关问题 1、系统对地走漏电流呵斥RCD误动作问题 电击防护用RCD额定漏电动作电流为30mA。三相系统三相对地电容电流大致平衡，RCD只测得三相不平衡部分，量值普通达不到使RCD误动作的程度；单相系统长度普通有限，对地电容电流通常

28、也达不到使RCD误动作的程度。 工程中RCD误动作绝大多数是由于结线错误呵斥的。两种典型结线错误为：1未将N线接入RCD；2TN-S系统在RCD后误将N线与PE线衔接。 2、剩余电流维护与短路维护的异同。 剩余电流维护是接地缺点维护，短路维护是一种过电流维护，这是两种不同的维护方式。 TN-S系统相、保短路是一个特例，它既是接地缺点又是单相短路缺点，因此剩余电流维护与短路维护都会动作。通常将这两种维护合并，由漏电断路器实施。 TN、TT、IT系统中LN短路，只能靠短路维护动作，剩余电流维护不起作用，由于这时单相短路电流虽然很大，但性质上不属于剩余电流。 3、剩余电流与零序电流的区别。 零序电流

29、是三相电流之和不等于零的那一部分，剩余电流是一切带电导体相线与N线或PEN线电流之和不等于零的那一部分。 三相四线制系统中，N线上流过的电流即零序电流，但非剩余电流，PE线上流过的电流才是剩余电流。 4、剩余电流维护具有防直接电击的作用 发生直接电击时，流过人体的电流性质为剩余电流，可经过RCD维护。 工程上只允许剩余电流维护做直接电击的补充维护，不能取代绝缘等直接电击防护措施。 二、电气隔离 一原理分析 1、概念 将一个器件或电路与另外的器件或电路在电气上完全断开的措施，以提供一个完全独立的规定的防护等级，使得即使根底绝缘失效，在机壳上也不会发生电击危险。 常见方式：电动机-发电机组、隔离变

30、压器等。PE1FUPEL1L2L3N2FUPE3FU0FU设备0设备1设备2设备3 2、电击防护原理 以1:1隔离变压器为例，重点找与地的关系。LNL2L1PENNLNPEL1L2C2C1=1/j21=1/j1:1隔离变压器1:1隔离变压器经过二次侧线路对地电容与地发生联络经过二次侧线路对地电容与地发生联络C1C2CC等效电路简化等效电路简化正常时二次两根线均为相线，对地电压为一次相电压一半LNPENRL21:1隔离变压器L1CZZCZRMU电击强度计算电击强度计算CZRM能否有电流入地？证明！CZRUIMMZC通常在2M/m以上，即每米线路在人体上的电流为0.1mA以下，只需控制线路长度，可

31、保无电击危险。 二平安条件 使电气隔离在工程上有效承当电击防护义务所必需限定的各种要素，称为电气隔离的平安条件。 1通用技术条件。 1电源。电压、容量、隔离程度。 2回路。独立性、独一性、电压长度积控制等。 2对单一设备隔离的补充要求。 3对多台设备隔离的补充要求。NNPENL2FU1FUKM1KM2KM1SSTT被隔离回路独立性例如被隔离回路独立性例如PE1FUPENL3L2L1II类设备PEL1L2L3PEPEPE多台隔离设备处置多台隔离设备处置不接地PE线的作用：相邻设备异相碰壳时，制造短路以切断电源，以消除电击危险性 三、特低电压 一分类FELVPELVSELVELV兼作电击防护用：一

32、般危险性场所：高危险性场所专为电击防护用特低电压 SELV：平安特低电压，不能接地。 PELV：维护特低电压，可一点接地。 FELV：功能特低电压，任务本身需求低电压。 解释“平安的相对性、系统性。 二特低电压的量值 1、电压区段 GB/T 18379-2019将交流1000V和直流1500V以下电压划分为两个区段。 区段I：交流50V和直流120V以下电压范围。 区段II：区段I以外的电压范围。 ELV属于电压区段I的问题。 2、特低电压限值 在任何条件下，恣意两导体之间或任一导体与地之间允许出现的最大电压值。与环境情况有关。 环境情况1：皮肤阻抗和对地电阻降低例如潮湿条件。 环境情况2：皮

33、肤阻抗和对地电阻均可忽略不计例如人体浸没条件。 环境情况3：皮肤阻抗和对地电阻均不降低例如枯燥条件。 环境情况4：特殊情况例如电焊、电镀。另行规定。稳态特低电压限值稳态特低电压限值GB/T 38052019环境状况环境状况电压限值电压限值/V正常（无故障）正常（无故障）单故障单故障双故障双故障交流交流直流直流交流交流直流直流交流交流直流直流100001636216353370不适用3337055140不适用4特殊应用特殊应用 3、平安特低电压额定值 在特低电压限值以下，规定假设干电压值作为设备可选用的额定值，是工程体系配套的要求。 相关规范制定了平安特低电压额定值序列，例如，工频交流平安特低电压额定值有24V、12V、6V等。 三特低电压的平安条件