6 电气安全与静电防护技术

第六章电气安全与静电防护技术一、电气设备安全与防护二、电气安全措施三、电气防爆技术四、电气防火措施五、防静电技术六、触电急救1一、电气设备安全与防护（一）电气事故概述电气事故包括触电事故、雷电、静电、电磁场危害，电气火灾与爆炸，电气线路和设备故障等1、电气事故特点危害大直观识别难涉及领域广22、电气事故类型触电事故静电危害事故雷电事故射频电磁场危害电气系统故障危害3（二）触电防护技术1、触电事故的种类局部电伤全身性电伤2、电流对人体的伤害电击、电伤、电磁场生理伤害3、触电形式（详细内容见后）低压单相触电低压两相触电跨步电压触电高压电击44、触电原因缺乏电气安全知识违反操作规程维护不良电气设备存在安全隐患5、触电防护措施采用安全电压保证绝缘性能采用屏护保持安全距离合理选用电气装置装设漏电保护装置保护接地与接零5二、电气安全措施电流对人体的伤害影响电流伤害程度的因素安全电流、电压规范防止人身触电的技术措施电气灭火知识触电急救61、电流对人体的伤害电击：电流流过人体内部对内部组织的伤害。

√心室颤动—血液循环停止、神经中枢—遏止呼吸、胸肌收缩—窒息，最危险的伤害！√高压电击穿空气—人体通过电流、低压单相、两相触电、接触电压和跨步电压触电等情况电伤：灼伤、电烙印和皮肤金属化

√灼伤：电流热效应产生的电伤，电弧对皮肤烧伤。√电烙印：电流化学效应和机械效应产生的电伤，直接接触、有明显边缘的肿块、皮肤硬化。√皮肤金属化：电弧下金属高温熔化、蒸发并飞溅渗透到皮肤表层造成的电伤，皮肤粗糙硬化。72.影响电流伤害程度的因素电流大小

工频电流对人体的影响电流大小与伤害程度电流mA通过时间生理反应0-0.5连续通电没有感觉0.5-5连续通电有感觉、痛感，可摆脱5-30数分钟内痉挛不能摆脱，呼吸困难血压上升，极限30-50数秒至数分钟心跳不规则、昏迷、强烈痉挛，心室颤动50-数百短于心率强烈冲击但无心室颤动长于心率昏迷、心室颤动，有痕迹超过数百短于心率心室颤动、昏迷，有痕迹长于心率心脏停止跳动，昏迷，可能致命名称定义成年男性成年女性感知电流有感觉的最小电流工频1.10.7直流5.23.5摆脱电流能够自主地摆脱电源的最大电流工频1610.5直流7651致命电流在较短时间内危及生命的最小电流工频30～50直流1300（0.3s）50（3s）8人体电阻一般认为人体电阻为1000～2000欧姆（不计皮肤角质层电阻）与电压的关系不同条件下人体电阻接触电压V12.531.362.51252202503805001000人体电阻Ω1650011000624035302222200014171130640流过电流mA0.82.841035.299125268443接触电压V人体电阻Ω皮肤干燥皮肤潮湿皮肤湿润皮肤浸入水中1025501002507000500040003000150035002500200015001000120010008757706506005004403753259通电时间长短触电电流大小与触电时间的乘积（称为电击能量）来反映触电的危害程度，一般超过50mA.s（毫安.秒）时人就有生命危险。电流频率一般来说，50～60Hz工频交流电对人体伤害最为严重。允许电流mA501002005001000持续时间s5.41.350.350.0540.0135电流频率危害程度电流频率危害程度10～255050～100有50％的死亡率有95％的死亡率有45％的死亡率120200500有31％的死亡率有22％的死亡率有14％的死亡率10电压高低

电压升高—电流增大；但不成正比。电流途径人体状况

性别：摆脱电流女性比男性低1/3；年龄：小孩比成年人伤害重；健康：心脏病、神经疾病容易受伤害；心理、精神状况；

电流通过人体的途径流经心脏电流于总电流的比例（％）一只手到另一只手左手到脚右手到脚一只脚到另一只脚3.36.43.70.4113.安全电流、电压规范安全电流：一般把摆脱电流认为是安全电流；科学实验和事故分析。安全电流值：交流50Hz—10mA；直流—50mA。安全电压：为了防止触电事故而采取的特定电源供电的电压系列，是制定安全措施的依据。通常认为低于40V的交流电压为安全电压。人体电阻（1700欧）、接触电压—摆脱电流（30mA）的关系；IEC为50V以下，并规定25V以下时不需要考虑防电击的安全措施。安全电压等级：42、36、24、12、6V，超过24V时应有安全措施。应用：安全电压（交流有效值）选用举例额定值空载上限值4250在有触电危险的场所使用的移动工具3643在矿井、多导电粉尘等2412626158可供某些人体可能偶然触及带电体的设备选用。潮湿、塔罐灯场所的行灯。124、防止人身触电的技术措施人体触电一般是由于人体靠近或接触电气设备带电部分和人体触及正常不带电而绝缘损坏时外壳或金属构架带电。保护接地为防止人身因电气设备绝缘损坏而遭受触电，将电气设备的金属外壳与接地体连接，称为保护接地。适用于中性点不接地的低压电网。如电机、变压器、断路器等

13保护接零为防止人身因电气设备绝缘损坏而遭受触电，将电气设备的金属外壳与电网的零线相连接，称为保护接零。适用于中性点直接接地系统（TN－S，TN－C）。当采用保护接零时，除电源中性点必须采用工作接地外，零线要在规定的地点采取重复接地。采用保护接零方式，设备发生外壳漏电，接地短路电流通过该相和零线构成回路，由于零线阻抗很小，短路电流很大，使低压断路器或继电保护装置迅速动作，切除故障。Id工作接地重复接地14保护接零装置的具体要求采用重复接地，当零线断线后，保护接零设备就成为保护接地设备。零线上不允许装设熔断器和断路器，防止断开后设备出现相电压引起触电。为保证保护装置迅速动作，使任一点短路的短路电流均大于保护熔断器额定电流的4倍，大于断路器保护整定电流的1.5倍。在同一低压电网中（如同一变压器供电电网），不允许将一部分设备保护接地，而将另一部分设备保护接零。当保护接地设备漏电后，由于电压分布，使零线带电（Uo=RoUx/(Ro+Rd),所有保护接零设备外壳带电（Uo=RdUx/(Ro+Rd)。使用三相插座时，不准将插座内的电源零线与接地端串接在一起，否则零线松脱或折断，会使设备外壳带电；若零线与地线接反，也会使外壳带电，造成触电事故。15工作接地在正常或故障情况下，为保证电气设备安全可靠工作，即运行需要电力系统中的某一点（通常为中性点）直接或通过特殊设备（如消弧线圈、电抗、电阻）的接地。作用：1、满足电气设备运行中的特殊需要，如防止高压电压串入低压系统；2、降低电气设备和输电线路的绝缘水平，减少电气设备制造成本和节省投资。如110kV以上系统中性点直接接地运行。3、降低人体的接触电压。4、迅速切断电源。16漏电保护作用：防止电气设备和输电线路漏电引起人身触电事故，它能够在设备漏电、外壳呈现危险的对地电压时自动切断电源。分类：电压型和电流型电压型漏电保护装置原理图电机漏电保护装置原理图电压型漏电保护装置原理如上图所示。VJHATAHQC试验回路RV17三、电气防爆技术防爆结构电气防爆安全技术和管理适用规范181、防爆设备及结构隔爆型电气设备（ｄ）：具有隔爆外壳的电气设备，是指把能点燃爆炸性混合物的部件封闭在一个外壳内，该外壳能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力并阻止向周围的爆炸性混合物传爆的电气设备。增安型电气设备（ｅ）：正常运行条件下，不会产生点燃爆炸性混合物的火花或危险温度，并在结构上采取措施，提高其安全程度，以避免在正常和规定过载条件下出现点燃现象的电气设备。本质安全型电气设备（ｉ）：在正常运行或在标准试验条件下所产生的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。正压型电气设备（ｐ）：具有保护外壳，且壳内充有保护气体，其压力保持高于周围爆炸性混合物气体的压力，以避免外部爆炸性混合物进入外壳内部的电气设备。无火花型电气设备（ｎ）在正常运行条件下不产生电弧或火花，也不产生能够点燃周围爆炸性混合物的高温表面或灼热点，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。19设备选型气体爆炸危险场所用电气设备防爆类型选型表──────┬──────────────────────────────爆炸危险区域│适用的防护型式├───────────────────────┬──────│电气设备类型│符号──────┼───────────────────────┼──────│１．本质安全型（ｉａ级）│ｉａ├───────────────────────┼─────０区│２．其他特别为０区设计的电气设备（特殊型）│s──────┼───────────────────────┼──────│１．适用于０区的防护类型││２．隔爆型│ａ１区│３．增安型│ｅ│４．本质安全型（ｉｂ级）│ｉｂ│５．充油型│ｏ│６．正压型│ｐ│７．充砂型│ｑ│８．其他特别为１区设计的电气设备（特殊型）│s──────┼───────────────────────┼──────│１．适用于０区或１区的防护类型│２区│２．无火花型│ｎ──────┴───────────────────────┴──────20旋转电机防爆结构的选型--为适用--为慎用X--为不适用1区2区隔爆型d正压型p增安型e隔爆型d正压型p增安型e无火花型n鼠笼型感应电动机绕线型感应电动机X同步电动机X直流电动机电磁滑差离合器X21火灾危险环境的电气装置21区22区23区电机固定安装IP44IP54IP21移动式、携带式IP54IP54电器和仪表固定安装充油型、IP54、IP44IP54IP44移动式、携带式IP5444IP照明灯具固定安装IP2XIP54IP2X移动式、携带式IP5X配电装置接线盒22常见防爆设备：安全栅安全栅是构成安全火花防爆系统的关键仪表，它的作用是一方面保证信号的正常传输；另一方面控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或爆炸性混合物的点火能量以下，以确保系统的安全无火花性能。安全栅是一种特殊的关联设备，接在本安型和非本安型电路之间，它包括安全栅元件或安全栅电路，如熔断器、电阻器和并联的二极管等。将供给本安型电路的电压和电流限制在一定安全水平之内。常用的安全栅有齐纳式安全栅和隔离式安全栅。23齐纳式安全栅基于齐纳二极管方向击穿特性来工作的。现场发生故障，限流电阻将电流限制在安全范围。齐纳二极管将电源电压限制在安全电压以内，两只齐纳二极管是为了提高可靠性。发生高电压时，齐纳二极管击穿，同时快速熔断器熔断，保证过电压与现场隔离。限流电阻快速熔断器齐纳二极管危险侧安全侧24隔离式安全栅它在供电和信号传输线路中采用了变压器隔离措施，具有电子限流和限压功能，进一步提高了安全可靠性。分为检测端（输入式）安全栅和操作端（输出式）安全栅24DC直流/交流转换器整流滤波器T1解调放大器T2调制器整流滤波器限能器输入4～20mADC输出4～20mADC或1～5VDC检测端安全栅构成框图24DC直流/交流转换器T1调制器解调放大器整流滤波器限能器输出4～20mADCT2操作端安全栅构成框图输入4～20mADC来至变送器来至控制仪表去现场去控制仪表25四、电气灭火知识1、电气设备引发火灾的原因：短路、操作等原因造成的电弧和电火花导体连接不良造成发热雷电、操作等产生的外过电压、内过电压引起的放电、电弧和电火花电气设备损耗过大引起的发热正常运行时的发热（如灯具、电炉等）直流电机整流子运行产生的电火花电焊等电气充油设备着火2、电气火灾的特点（与其他一般性火灾相比）着火区域可能存在跨步电压充油电气设备受热后可能喷油、甚至爆炸263、灭火前的电源处理尽可能先切断电源，切断电源后的电气火灾，多数可按照一般性火灾来扑救。充油电气设备着火时，应立即切断电源，然后扑救，地面油火不得用水喷射，防止油火漂浮水面而蔓延扩大。4、不切断电源灭火的保安措施与带电部分保持足够的安全距离。发生接地时，室内不得进入距故障点4米以内，室外不得进入距故障点8米以内。进入上述范围内人员必须穿绝缘靴，接触设备外壳和构架时，应戴绝缘手套。扑救架空线路的火灾，人体与带电导线之间的仰角不应大于45度并应站在线路外侧，以防导线断落后触及人体。应使用不导电的灭火剂，如二氧化碳、四氯化碳、二氟－氯－溴甲烷（1211）和化学干粉等灭火剂。泡沫灭火剂禁止用在带电火灾扑救。使用水枪带电扑救时，应穿绝缘靴、戴绝缘手套并将金属喷嘴接地。其他人员要防止因地面水渍的导电而触电。27五、防静电技术静电的产生石油静电的产生静电的安全防护适用规范281、静电的产生静电现象与静电的产生物质夺取自由电子，需要能量。如果物质间进行摩擦，产生电子转移。但两个物质表面接触后，只要把他们迅速拉开，也足以产生静电。静电产生的基本、重要的因素应当认为是，物质相互密切接触和迅速剥离。29产生静电的内因

物质逸出功（电子脱离物质表面所需要作的功）不同。

物质电阻率不同。产生静电的外因

紧密接触（25×10－8cm)与迅速分离。附着带电。

感应起电。

极化起电。

流动带电。

喷出带电。

飞沫带电。静电的积累

30

电阻率与泄漏半衰期的关系电阻率Ω·cm半衰期s10171200010161200101512010141210131.210120.1210110.01210100.00121090.00012312、石油静电的产生输油管线中静电的产生及影响因素影响因素主要有：流动带电。

管线材质影响。如高分子塑料管与钢管比较，前者带静电高8倍。管线内表面光洁度和使用时间等条件也对带静电倾向影响很大。

管线长度与带电量成正比，如管线设有过滤分离器、过滤网等，带电量有时会增加10～200倍。因此泵或过滤器等出口侧的管线采取加大管径和增设缓冲罐等措施，都是必要的。

泵转速的影响。

油温的影响。石油的导电率随油温的升高而增大；但也有相反的理论。

流速，m3/min泵内静电，μA管线内静电，μA1002003004000.0230.0300.0850.0900.0280.0680.1000.22032混入微粒子、空气和水的影响。当石油类中混入铁锈等微粒子以胶状分散时会增大带电量；当空气和其他气体泡混入石油类中时，在流动开始瞬间，试验证明与正常流动比产生约100倍的静电；水的混入因情况不同而不同，一般也会增加静电。静电的产生混合和搅拌引起的静电当贮罐内存在水和杂质时，会产生大量静电。喷出引起的静电若发生喷溅和泡沫会引起大量静电，应引起重视。沉降引起的静电

333、静电的危害爆炸和火灾电击影响生产344、静电的安全防护消除静电的危害主要有两个途径：一是创造条件加速工艺过程中所产生静电的泄漏或中和，限制静电积累，使其不超过安全限度；二是控制工艺过程，限制静电产生。第一类方法泄漏法中和法接地增湿加入抗静电剂涂导电涂层感应中和器发射性中和器材料选择工艺设计、操作设备结构第二类方法35防止形成危险性混合物以不可燃介质代替可燃介质：如用不可燃混合剂进行化学脱脂。降低爆炸性混合物浓度：通风、抽气等工艺控制控制流速增强静电电荷的衰减：工艺过程总是包含静电的产生和逸散两个区域，因此可以采取不同的预防静电危害措施。利用材质搭配控制静电产生：如钢铁和晴纶摩擦，钢铁带负电荷；钢铁与聚氯乙烯摩擦，钢铁带正电荷。一种方法是系统中分别选择不同材质容器、管道等，使一处的某种电荷在另一处消除；另一方法是材料混合，使物料流动时不会产生明显静电。如含有40％尼龙和60％达科隆的混合纤维同镀铬表面摩擦时不会产生静电积累。过程产生区逸散区液体在系统流动过滤器管道、接受容器36接地增湿增湿主要是增加静电沿介质表面的泄漏，而不是增加通过空气的泄漏。对于表面容易形成水膜的介质，如纸张、橡胶等非常有效。化学防静电防静电剂具有较好的导电性和较强的吸湿性，在高绝缘材料中非常有效。由无机盐表面活性剂发展到高分子、有机半导体、高聚物等化学防静电剂。用于聚酯薄膜－涤纶片基的防静电剂，烷基二苯醚磺酸甲盐（DPE），使聚酯薄膜表面电子由1015欧降至107欧。用于塑料的防静电剂，酰胺基季胺硝酸盐用于聚氯乙烯（SN）。用于纤维的防静电剂，种类较多。用于石油的防静电剂，甲基乙烯脂－顺丁烯二酸酐的共聚物。静电消除器将气体分子电离产生消除静电所需的离子。自感应式、外接电源式（工频高压、高频高压、直流高压、离子流）、放射线式、组合式。防止人体带静电375、人体防静电措施人体接地工作地面导电化安全操作38六、触电急救*触电急救最主要的是要动作迅速。快速、正确地使触电者脱离电源第一步，使触电者脱离带电体对于低压触电事故，应立即切断电源或用有绝缘性能的木棍棒挑开和隔绝电流，如果触电者的衣服干燥，又没有紧缠住身上，可以用一只手抓住他的衣服，拉离带电体；但救护人不得接触触电者的皮肤，也不能抓他的鞋。39

对高压触电者，应立即通知有关部门停电，不能及时停电的，也可抛掷裸金属线，使线路短路接地，迫使保护装置动作，断开电源。注意抛掷金属线前，应将金属线的一端可靠接地，然后抛掷另一端。40第二步，应根据触电者的具体情况，迅速对症救护

一般人触电后，会出现神经麻痹、呼吸中断、心脏停止跳动等征象，外表上呈现昏迷不醒的状态，但这不是死亡。触电急救现场应用的主要救护方法是人工呼吸法和胸外心脏挤压法。411、人工呼吸法

施行人工呼吸法以口对口人工呼吸法效果最好。捏紧触电者鼻孔，深吸一口气后紧贴触电者的口向口内吹气，时间越为2秒钟，吹气完毕后，立即离开触电者的口，并松开触电者的鼻孔，让他自行呼气，时间约3秒钟。如此以每分钟约12次的速度进行。2、胸外心脏挤压法

救护者跪在触电者一侧或骑跪在其腰部两侧，两手相迭，手掌根部放在伤者心窝上方、胸骨下，掌根用力垂直向下挤压，压出心脏里面的血液，挤压后迅速松开，胸部自动复原，血液充满心脏，以每分钟60次速度进行。42

一旦呼吸和心脏跳动都停止了，应当同时进行口对口人工呼吸和胸外挤压，如现场仅一人抢救，可以两种方法交替使用，每吹气2-3次，再挤压10-15次。抢救要坚持不断，切不可轻率终止，运送途中也不能终止抢救。43考试题1、静电产生的基本、重要的因素应当认为是：①物质相互密切接触和迅速剥离★②摩擦起电③雷击起电2、预防静电危害的基本方法包括①接地★②加装避雷器③防止人体带静电★3、“ｅ”代表何种防爆结构？

①隔爆型电气设备

②增安型电