化工安全生产技术第三章-1

第三章电气及静电安全技术12电气(electricalpowerandequipment)：电能的生产、传输、分配、使用和电工装备制造等学科或工程领域的通称。静电：一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷，其实其并不是静止的电，只是宏观上暂时停留在某处的电。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电，当带静电物体接触零电位物体（接地物体）或与其有电位差的物体时都会发生电荷转移。3教学目的了解电击和电伤的危害；熟悉IT（保护接地）、TN（保护接零）系统的构成，理解保护接零、接地的使用范围和工作原理，掌握变配电站危险点及安全技术要求；掌握电磁场伤害的防护措施和防静电措施，掌握防雷装置的类型、作用及人身防雷措施。第一节工厂供电的安全运行及维护45一.1.工厂供电基本概念一般中型工厂的电源进线电压是6~10kV，先经过高压配电所(HDS,highdistributingsubstation)，然后由高压配电线路将电能输送至各车间变电所(STS,substation)，降低成一般用电设备所需的电压（如380V/220V）。1.让学生注意电压单位的写法，V必须大写。2.告诉学生工厂电压一般380V，家用电压220V。1.1工厂供电系统6一.1.工厂供电基本概念对于大型工厂及某些电源进线电压为35kV及以上的中型工厂，一般经两次降压，也就是电源进厂后，先经总降压变电所，将35kV及以上电压降至6~10kV电压，然后通过高压配电线将电能送到各个车间变电所，再降到一般低压用电设备所需的电压。7一.1.工厂供电基本概念配电所（distributingsubstation）：接受电能和分配电能的装置；变电所（STS,substation）：接受电能、变换电压和分配电能的装置。区别：变电所多了电力变压器。8一.1.工厂供电基本概念在靠近水资源的地方建立水电站，靠近燃料资源的地方建立火电站。必须用高压运电线路进行远距离输电。图3-4讲解进线电压从哪来？1.2电力系统电力系统：由各种电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体；电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，叫做电力网，简称电网。国家电网第二节触电防护技术910二.2.触电事故及其影响因素根据电能的不同形式，可将电气事故分为触电事故、静电事故、雷电事故、电磁辐射事故、电气火灾和爆炸事故等几个方面。11二.2.触电事故及其影响因素（1）概念：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、心颤、心脏骤停等症状，以至危及生命。2.1触电事故的种类——电流对人体造成的伤害2.1.1电击绝大部分触电伤亡事故都是由电击造成的，通常所说的触电事故基本上指电击事故。12二.2.触电事故及其影响因素（2）电击后特征：电标、电纹、电流斑。2.1.1电击电流出入口处所产生的碳化标记电流通过皮肤表面，在其出入口间产生的树枝状不规则发红线条电流在皮肤出入口处所产生的大小溃疡13二.2.触电事故及其影响因素（1）概念：指由电流的热效应、化学效应或机械效应对人体的外表面造成的局部伤害。常会在人体上留下伤痕。不是很严重的情况下，一般无致命危险。2.1.2电伤电弧烧伤皮肤金属化电光眼14二.2.触电事故及其影响因素（2）分类电灼伤：电伤中最常见也是最严重的一种。具体症状为皮肤发红、气泡，甚至皮肤组织破坏或被烧焦。电烙印：发生在人体与带电体之间有良好接触部位处，在人体不被电击的情况下，在皮肤表面留下与带电接触体形状相似的肿块痕迹。瘢痕处皮肤变硬，失去原有弹性和色泽，表层坏死，失去知觉。2.1.2电伤15二.2.触电事故及其影响因素（2）分类皮肤金属化：由于高温电弧使周围金属熔化、蒸发并飞溅渗透到皮肤表面形成的伤害。受伤部位变得粗糙坚硬并呈特殊颜色（多为青黑色或褐红色）。电光眼：表现为角膜炎或结膜炎。在弧光放电时，紫外线、可见光、红外线均可损伤眼睛。2.1.2电伤最严重16二.2.触电事故及其影响因素通过人体的电流越大，生理反应越明显，引起心室颤动所需的时间越短，致命危险性越大。根据人体对电流的生理反应，可将电流划分为三级：2.2触电事故对人体伤害程度的影响因素2.2.1与电流强度（大小）的关系17二.2.触电事故及其影响因素感知电流：引起人体感觉的最小电流。最初感觉是轻微的发麻和刺痛。实验表明，对不同的人，感知电流也不同：成年男性的平均感知电流约为1.1mA，成年女性月0.7mA。感知电流一般不会造成伤害，但若增大时，感觉增强，可能会导致坠落等间接事故。2.2.1与电流强度的关系18二.2.触电事故及其影响因素摆脱电流：当电流增大到一定程度时，触电者将因肌肉收缩、发生痉挛而紧抓带电体，将不能自行摆脱电源。触电后能自主摆脱电源的最大电流成为摆脱电流。对一般男性平均为16mA，女性约为10mA。实例表明，当电流略大于摆脱电流、触电者中枢神经麻痹、呼吸停止时，若立即切断电源，可恢复呼吸，否则，后果十分严重。2.2.1与电流强度的关系19二.2.触电事故及其影响因素致命电流：引起心室颤动的电流称为致命电流。电流通过心脏时，心脏原有的节律受到破坏，可能引起每分钟达数百次的“颤动”，并极易引起心力衰竭、血液循环终止、大脑缺氧而导致死亡。2.2.1与电流强度的关系20二.2.触电事故及其影响因素电流持续时间越长，对人体的危害性越大。一般工频电流15~20mA以下及直流50mA以下对人体是安全的，但如果持续时间越长，即使电流小到8~10mA，也可使人致死。2.2.2与电流持续时间（通电时间）的关系21二.2.触电事故及其影响因素表3-179页电流强度与电流持续时间对人体生理反应的影响22二.2.触电事故及其影响因素当电压一定时，流过人体的电流由人体的电阻决定，越小，电流越大，危险性越大。电流通过人体的具体路径为：皮肤-血液-皮肤人体电阻包括内部组织电阻（体电阻）和皮肤组织电阻两部分。体内电阻较稳定，一般不低于500欧姆。皮肤电阻主要由角质层厚决定（厚约0.05~0.2mm）。角质层越厚，电阻越大。角质层电阻约为1000~1500欧左右。因此人体电阻一般为1500~2000欧（保险起见，通常取800~1000欧）。如果角质层有破损，则人体电阻将大为降低。2.2.3与人体电阻的关系23二.2.触电事故及其影响因素影响人体电阻的因素很多。除皮肤厚薄外，皮肤潮湿、多汗、有损伤、带有导电粉尘等都会降低人体电阻人体与带电体的接触面积增大、压力加大、电阻就越小，危险性越大。2.2.3与人体电阻的关系让学生想有什么因素24二.2.触电事故及其影响因素通常确定人体的安全条件并不采用安全电流，而用安全电压，因为影响电流变化的因素很多，而电力系统的电压却是较为固定的。电压越高，通过人体的电流越大，且随电压的升高，人体电阻也会有所降低。电压对人体的影响及允许接近的最小安全距离，表3-2,80页。2.2.4与作用于人体的电压的关系2.2.4.1电压对人体安全的影响25二.2.触电事故及其影响因素不同类型的场所（建筑物），在电气设备或设施的安装、维护、使用以及检修等方面，也都有不同的要求。按照触电的危险程度，可分为三类：无高度触电危险的建筑物：指干燥（湿度不大于75%）、无导电粉尘的建筑物。室内地板由干木板或沥青、瓷砖等非导电性材料制成，且室内金属构建及制品不多。如住宅、公共场所、实验室等。2.2.4.2不同场所对使用电压的要求26二.2.触电事故及其影响因素有高度触电危险的建筑物：指地板、天花板和四周墙壁经常处于潮湿，室内气温高于30度和有导电粉尘的建筑物，室内地面由泥土、砖块、湿木板、水泥和金属等制成。如金工车间、电炉车间、泵房、变电所、配电所等；有特别危险的建筑物：指特别潮湿、有腐蚀性液体及蒸汽、煤气等的建筑物。如化工车间、锅炉房等。2.2.4.2不同场所对使用电压的要求27二.2.触电事故及其影响因素不同场所里，各种携带型电气工具要选择不同的使用电压。具体如下：无高度触电危险的场所：不应超过交流电压220V；有高度触电危险的场所：不应超过交流电压36V；有特别触电危险的场所：不应超过12V。2.2.4.2不同场所对使用电压的要求28二.2.触电事故及其影响因素人体的受伤程度主要取决于通过心脏、肺及中枢神经的电流的大小。电流通过大脑是最危险的，会立即死亡，但这种触电较为罕见。电流通过人体心脏时，伤害程度最大。2.2.5与电流途径的关系29二.2.触电事故及其影响因素左手—右脚的电流路径中，心脏直接处于电流通路中，因而最危险；右手—左脚，危险性相对较小；一只脚—另一只脚，危险性较小，但人体可能因痉挛而摔倒，导致电流通过全身或发生二次事故而产生严重后果。2.2.5与电流途径的关系如坠落30二.2.触电事故及其影响因素触电伤害程度与电流的频率高低有关。直流电由于不交变，频率为0；而工频（工业上用的交流电源的频率）交流电则为50Hz。实验得知，频率为30~300Hz的交流电最易引起人体心颤。工频交流电正处于这一范围，故触电时最危险。在此范围之外，频率越高或越低，危害程度反而会小一些，但并不是说就没有危险。2.2.6与电流种类及频率的关系31二.2.触电事故及其影响因素与人的年龄、性别、身体及精神状态有很大关系。2.2.7与人体状态的关系最主要的因素是电流大小和触电时间的长短。32二.3.人体被电击的方式人体由于带电体的直接接触电击和间接接触电击。三相电：三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统。目前，我国生产、配送的都是三相交流电。常以三相三线制和三相四线制方式，即三角形接法和星形接法供电。三线制无零线。四线制有三根火线，一根零线组成，零线从三根火线的公共端（交点）引出，也称为中性线，此交点也称为中性点。33二.3.人体被电击的方式零线（N）：主要应用于工作回路，变压器中性点引出的线路，与相线构成回路对用电设备进行供电，通常情况下，零线在变压器二次侧中性点处与地线重复接地，起到双重保护作用。正常情况下，零线由于三相电的平衡不应该有电。地线（PE）：不用于工作回路，只作为保护线。其电势与大地相同。电势是相对的，若没有参考点是没有意义的。（见84页我写的蓝字）三孔插座，左零右火，中间地线。三个脚中较长的脚是接地的，可称做接地脚，另外两个较短的脚是把家用电器接入电路，可称它们为导电脚。在设计电源插头时，为考虑到使用者的安全，有意识地将接地脚设计得比导电脚长几个毫米。这是因为在插入三脚插头时，接地脚先接触插座内的接地线，这样可先形成接地保护，后接通电源；反之，在拔出三脚插头时，导电脚先与电源插座内的导电端分开，接地脚后断开。34二.3.人体被电击的方式触电要组成回路才会触电。同时碰上火线和零线或火线和地面才会触电。因为小鸟的身体很小，两只脚同时站在一根电线上(火线或零线).由于同一根电线上的电势是相同的,相同的电势就不会产生电势差，没有电势差就不会产生电压,没有电压的产生就不会有电流通过小鸟的身体，所以小鸟就不会触电了.触电原因35二.3.人体被电击的方式相电压：相线（火线）与零线之间的电压。线电压：相线之间的电压。线电压=√3相电压。相电压=220V，线电压=380V。36二.3.人体被电击的方式3.1直接电击3.1.1单相电击人体接触三相电网中带电体的某一相时，电流通过人体流入大地，导致的电击。中性点接地系统：以图3-11a为例进行讲解。81页中性点不接地系统：以图3-11b为例进行讲解。81页37二.3.人体被电击的方式3.1.2两相电击人体同时接触带电设备或线路中的两相导线时，电流从一项导线经人体流入另一相导线，构成闭合回路，导致电击。此时电流不经过大地，因此不论中性点接地与否、人体对地是否绝缘，都会使人触电。如图3-12，进行解释。81页38二.3.人体被电击的方式3.2间接电击由于电气设备绝缘损坏，发生接地故障，设备金属外壳及接地点周围出现对地电压引起的。包括跨步电压电击和接触电压电击。39二.3.人体被电击的方式3.2间接电击3.2.1跨步电压电击当一根带电导线段落地上时，落地点的电位就是导线所具有的电位，电流从落地点直接流入大地；或者当电气设备或载流导体发生接地故障时，接地电流将通过接地体流向大地。电流在落地点或接地体周围作半球形的散流。人的两脚若站在离落地点或接地体远近不同的位置，两脚之间存在电位差，及跨步电压。由于电流通过人的两腿而较少通过心脏，故危险性较小。但若两腿发生抽筋而跌倒时，危险性显著增大。应赶快将双脚并拢或用单脚着地跳出危险区。40二.3.人体被电击的方式3.2.2接触电压电击人触及漏电设备的外壳后，人手和脚间有电位差。若设备外壳接地，则人承受的电压为设备外壳与地面之间的电位差；若设备外壳不接地，则人承受的电压为设备外壳的对地电压，即相电压220V，就会触电，这种触电称为接触电压触电。所以使用中每台设备都要实行单独的保护接地。当人接近漏电设备时，为防止接触电压电击，应戴绝缘手套、穿绝缘鞋。41二.4.触电事故发生的原因（1）缺乏电气安全知识；（2）违反操作；（3）电气设备不合格；（4）维修不善；（5）偶然因素。42二.4.触电事故发生的规律（1）季节性明显；（2）低压触电事故多于高压触电事故；（3）单相触电事故多；（4）线路部位的触电事故多；（5）误操作触电事故多。43三.电击接触的防护触电事故可分为直接触电和间接触电。直接触电：人体触及正常运行的设备和线路的带电体；间接触电：设备和线路发生故障时，人体触及正常情况下不带电而故障时带电的带电体。44三.（一）直接电击的防护措施直接电击保护——正常工作的电击保护——基本保护：主要防止直接接触到带电体。主要措施：绝缘、采用安全电压、屏护和电气安全间距、采用电气安全用具。45三.（一）直接电击的防护措施用绝缘材料把带电体封闭起来；绝缘材料会发生老化。1.1绝缘46三.（一）直接电击的防护措施绝缘材料分类：气体：空气、氮气、二氧化碳等；液体：变压器油、开关油、电容器油、电缆油硅油等；固体：绝缘漆胶、绝缘云母制品、聚四氟乙烯、瓷和玻璃制品；1.1绝缘是钾、铝、镁、铁、锂等金属的铝硅酸盐47三.（一）直接电击的防护措施特别危险环境中使用的手动电动工具采用42V；有电击危险环境中使用的手持照明灯采用36V或24V；金属容器内、隧道内、水井内等采用12V；水下作业等场地采用6V。1.2采用安全电压48三.（一）直接电击的防护措施屏护：遮拦、护罩、护盖等；安全间距：带电体置于可能触及的范围之外。1.3屏护和电气安全距离49三.（二）间接电击的防护措施间接电击保护——故障下的电击保护。主要措施：保护接地、保护接零50三.（二）间接电击的防护措施（1）保护接地的原理：图3-13,85页2.1保护接地——IT保护系统将故障情况下可能呈现危险的对地电压的金属部分同大地紧密连接起来。简称接地。51三.（二）间接电击的防护措施（2）接地装置：由埋入土中的金属接地体和连接用接地线构成。自燃接地体（举例）和人工接地体（举例）2.1保护接地——IT保护系统至少有两根接地体在不同地点与接地网相连。（1）宜垂直埋设，多岩石地区可水平埋设；（2）垂直接地体的长度以2.5m左右为宜；（3）垂直接地体一般由两根以上的钢管或角钢组成，可以成排布置，也可环形布置；（4）钢管或角钢上端用扁钢或圆钢联接成一个整体。（5）水平阶梯体多呈放射状布置，也可成排布置或环状布置。52三.（二）间接电击的防护措施2.1保护接地——IT保护系统53三.（二）间接电击的防护措施自然接地线和人工接地线。交流电气设备应优先利用自然导体作接地线，如建筑物的金属结构及设计规定的混凝土结构内部的钢筋、生产用的金属结构等；如果生产现场电气设备较多，以敷设接地干线。2.1保护接地——IT保护系统54三.（二）间接电击的防护措施必须指出，各设备外壳分别与接地干线连接（各设备的接地支线不能串联）；接地支线应经两条连接线与接地体连接。2.1保护接地——IT保护系统1-接地体2-接地干线3-接地支线4-电气设备55三.（二）间接电击的防护措施（3）接地装置的安装：接地体宜避开人行道和建筑物出入口；如不能避开腐蚀性较强的地带，应采取防腐措施（接地体和接地线都应防腐）；接地支线不允许串联，以提高接地的可靠性；接地干线应有两处与接地体相连接，以提高可靠性。2.1保护接地——IT保护系统56三.（二）间接电击的防护措施（3）接地装置的安装：人工接地体所埋深度>0.5m，一般为0.6~0.8m；人工接地线长度2.5m。其他见85页。2.1保护接地——IT保护系统57三.（二）间接电击的防护措施（4）保护接地应用范围：采用保护接地的电力系统不宜配置中性线，以简化过电流保护和便于寻找故障。

保护接地适用于各种中性点不接地电网，一般是三相三线制系统。2.1保护接地——IT保护系统58三.（二）间接电击的防护措施主要包括：电机、变压器及其他电气的金属底座和外壳；电气设备的传动装置；室内外配电装置的金属和钢筋混凝土构架以及靠近带电部分的金属遮拦和金属门；配电、控制、保护用的盘、台、箱的框架；交、直流电缆德尔接线盒、终端盒的金属外壳和电缆的金属护层、穿线的钢管；装有避雷针的电离线路杆塔；所有高压电器设备。2.1保护接地——IT保护系统59三.（二）间接电击的防护措施（1）保护接零的原理：图3-14,85页2.2保护接零（零线）——TN保护系统将正常情况下不带电的金属部分用导线同电网中的中性线（零线）连接起来。应用在中性点接地的电器系统中，即三相四线制系统。1-工作接地，即中性点接地装置2-保护接零3-重复接地，即零线的保护接地装置60三.（二）间接电击的防护措施（2）保护接零的分类：TN-S系统：独立设置变压电站的车间（因零线是从变压器引出的，对不同的电压系统，可有多条独立零线）、安全要求较高的场所。单独设置地线保护性更高。2.2保护接零（零线）——TN保护系统61三.（二）间接电击的防护措施TN-C-S系统：厂内设有总变压器，那只能有一条总的零线，地线最后与之重合。2.2保护接零（零线）——TN保护系统62三.（二）间接电击的防护措施TN-C系统：零线与地线完全重合。要求没那么苛刻。2.2保护接零（零线）——TN保护系统63三.（二）间接电击的防护措施（3）采用保护接零的基本要求：中性点必须接地良好，工作接地电阻应符合要求，一般为4Ω；必须装设足够数量的重复接地装置，以保证零线电势为0；零线上不准装设开关和熔断器，应装在火线上；所有电气设备的保护接零，应以并联方式连接于零干线上。2.2保护接零（零线）——TN保护系统64三.（二）间接电击的防护措施同一供电系统中，不允许接地接零混用。2.2保护接零（零线）——TN保护系统如果同时采用了接地与接零两种保护方式，当实行保护接地的设备M2发生了碰壳（不绝缘）故障，则零线上因有外加电流，使零线原来的平衡状态被破坏，零线的对地电压升高（实验表明，此时电压会达到110V），这时，实行保护接零的所有设备（如M1）都会带有同样高的电位，从而危及操作人员的安全。65三.（二）间接电击的防护措施2.2保护接零（零线）——TN保护系统66四.触电的救护电击急救的八字原则：迅速、现场、准确、坚持67五.电气防火防爆化工生产单位，电气设备和线路必须防火防爆；要求设备具有一定的耐腐蚀性；对电气设备的操作要求远方操作、自动控制、自动调节；对电气设备的供电要求可靠，可采用备用电源；1.1化工企业对电气安全技术的要求化工企业的特点：易燃、易爆、有毒、腐蚀严重、生产连续由此可见，电气在化工企业生产中，具有特殊重要的作用。68五.电气防火防爆电气设备过热：电气设备运行总是放热的，当电流通过电气设备及导体时，要消耗电能，这部分电能以热的形式消耗，使导体本身温度升高，加热周围其他物质和材料（如绝缘材料等）。绝缘材料老化后，也会消耗电能，使绝缘物质温度升高。1.2电气火灾、爆炸的原因无非是由于电气设备过热或产生了电火花、电弧。69五.电气防火防爆电气设备过热：不同绝缘材料，允许温升不同，当温升超过允许值后，没超过8K，绝缘材料的老化速度加快一倍，即寿命降低一半，这就是电气的所谓八度定律。当温度大大超过绝缘材料的允许温度时，不仅会加速绝缘材料的老化，还会引起绝缘材料的燃烧。1.2电气火灾、爆炸的原因70五.电气防火防爆电气设备过热：引起电气设备过热的原因：短路：有金属性接触。相线与零线间或相线之间有金属性接触。短路时，线路中电流增加为正常是的几倍乃至几十倍，于是温度就上升，引起绝缘材料的燃烧产生火灾。过载：电气线路或设备所通过的电流值超过其允许值（额定电流），则为过载。同样，可引起绝缘的燃烧，造成火灾事故或烧毁电气设备。1.2电气火灾、爆炸的原因71五.电气防火防爆电气设备过热：引