电气安全工程

工业企业供配电：是指工业企业所需电能的供应和分配。电力系统：电能的生产、输送、分配和使用是在同一瞬间完成的，实现这个全过程的各个环节构成了一个有机联系的整体。电力系统的组成：发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷。发电厂：是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能（二次能源）的工厂。送电线路：是指电压为35kV及其以上的电力线路，分为架空线路和电缆线路。变电所：是构成电力系统的中间环节，分为区域变电所（中心变电所）和用户变电所。配电网：由电压为10kV及其以下的配电线路和相应电压等级的变电所组成，也有架空线路和电缆线路之分。电力负荷：是指国民经济各部门用电及居民生活用电的各种负荷。电力负荷性质决定供电方式：电力负荷分三级：1一级负荷，为中断供电将造成人身伤亡，或在政治、经济上讲造成重大损失者。2二级负荷，为中断供电将在政治、经济上讲造成较大损失者。3三级负荷，为一般的电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者。三种基本接线方式：放射式、树干式、环式。电气事故具有的特点：电气事故危害大、电气事故危险直观识别难、电气事故涉及领域广、电气事故的防护研究综合性强。电气事故的类型：触电事故、静电危害事故、雷电灾害事故、射频电磁场危害、电气系统故障危害。触电事故：1电击：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。2单相触电：指人体接触到地面或其他接地导体的同时，人体另一部位接触及某一相带电体所引起的电击。3两相触电：指人体的两个部位同时触及两相带电体所引起的电击。4跨步电压触电：至站立或行走的人体，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。触电事故的分布规律：触电事故季节性明显、低压设备触电事故多、携带式设备和移动式设备触电事故多、电气连接部位触电事故多、农村触电事故多、冶金矿业建筑机械行业触电事故多、青年中年人以及非电工人员触电事故多、误操作事故多。电流对人体的作用与哪些因素有关：1伤害程度与电流大小关系：a感知电流和感知阀值：感知电流是指电流流过人体是可引起感觉的最小电流。感知电流的最小值称为感知阀值。b摆脱电流和摆脱阀值：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。拜托电流的最小值称为摆脱阀值。c室颤电流和室颤阀值：室颤电流是指引起心室颤动的最小电流，其最小值即室颤阀值。2伤害程度与电流持续时间关系：a能量积累：电流持续时间愈长，能量积累愈多，心事产多电流见效，使危险性增加。I=116/√t。b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。C人体电阻下降：电流持续时间愈长，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关系。4伤害程度与电流种类关系。人体的阻抗（总阻抗）=皮肤阻抗+体能阻抗皮肤阻抗与电容并联直接接触电击防护原则：应当使危险的带电部分不会被有意或无意地触及。措施：绝缘、屏护、间距。作用：防止人体触及或过分接近带电体造成触电事故以及防止短路、故障接地等电气事故。绝缘：利用绝缘材料对带电体进行封闭和隔离。绝缘材料电气性能：1导电性能：电阻率ρ（或导电率γ）。2介电性能：相对介电常数εr、介质损耗角tanδ。3绝缘强度：击穿场强EB。电阻率ρ：某材料制成长1m,横截面积1平方毫米的导线的电阻。绝缘击穿：1气体电介质的击穿。2液体电解质的击穿。3固体电介质的击穿：a电击穿b热击穿c电化学击穿d放电击穿绝缘老化（劣化：1热老化2电老化绝缘损坏（失去屏护是一种对电击危险因素进行隔离的手段，即采用遮拦、护罩、护盖、箱匣等把危险的带电体同外界隔离开来，以防止人体触及或接近带电体所引起的触电事故。屏护分类：1使用要求：a永久性b临时性。2使用对象：固定、移动间距是指带电体与地面之间，带电体与其他设备和设施之间，带电体与带电体之间必要的安全距离。间距的作用是防止人体触及或接近带电体造成触电事故。IT系统（保护接地系统）：接地就是将设备的某一部位经接地装置与大地紧密连接起来。接地分类：1正常接地：工作接地、安全接地。2故障接地接地电流：凡从接地点流入地下的电流。接地短路电流：系统一相接地可能导致系统发生短路时的接地电流。小500A≥、大500A<对地电压曲线接触电压：加于人体两点之间的电压。跨步电压：人站在流过电流的地面上，加于人的两脚之间的电压。IT系统的安全原理：Ip=3U/（3Rp+Z）Up=Ip*Rp接地电阻的确定：保护接地的基本原理：漏电设备的对地电压在安全的限值以内UE=IERE≤UL。1低压设备的接地电阻：RE≤4Ω.2高压设备的接地电阻：a小接地短路电流系统：①高低压设备共用接地装置：120VRE≤120/IE。②单独高压设备：>50VRE≤50/IE.b大接地短路电流系统：RE≤2000/IEIE>4000ARE≤0.5Ω。3发电厂和区域变电站接地电阻：限制接触电压、跨步电压的值。a小接地短路电流系统：UL≤50①接地电动势：EL=50/1500*3ρ/2+50=0.05ρ+50。EW=50/1500*6ρ+50。b大接地短路电流系统：I=165/√tUc>165/√t*0.001*1500≈250/√tUW>250/√t击穿保护器：主要有两片黄铜电极夹以带孔的云母片组成，其击穿电压大多不超过额定电压的2倍。正常情况下，击穿保鲜期除在绝缘状态，配电系统不接地；当过电压产生时，云母片带孔部分的空气隙被击穿，故障电流经接地装置流入大地。TT系统:RE≤RpUp=U/(RN+RE)*REUN=U/(RN+RE)*RNTN系统的形式：保护接零应用范围：TN-S系统可用于有爆炸危险、火灾危险性较大或安全要求较高的场所，宜用于独立附设变电站的车间。TN-C-S系统宜用于厂内设有总变电站，厂内低压配电的场所及民用楼房。TN-C系统可用于无爆炸危险、火灾危险性不大、用电设备较少、用电线路简单且安全条件较好的场所。工作绝缘：又称基本绝缘或功能绝缘，是保证电气设备正常工作和防止触电的基本绝缘，位于带电体与不可触及金属件之间。保护绝缘：又称附加绝缘，是在工作绝缘因机械破损或击穿等而失效的情况，可防止触电的独立绝缘，位于不可触及金属件于可触及金属件之间。双重绝缘：是兼有工作绝缘和附加绝缘的绝缘。加强绝缘：是基本绝缘经改进后，在绝缘强度和机械性能上具备了与双重绝缘同等防触电能力的单一绝缘，在构成上可以包含一层或多层绝缘材料。Ⅱ类设备：具有双重、加强绝缘。按外壳特征，Ⅱ类设备分为三类：全部绝缘外壳、全部金属外壳、兼有绝缘又有金属。特低电压（安全电压）：ELV又称安全特低电压，是属于兼有直接接触电击防护和间接接触电机防护的安全措施。其保护原理：通过对系统中可能会作用于人体的电压进行限制，从而使触电时流过人体的电流受到抑制，将触电危险性控制在没有危险的范围内。电气隔离的原理：将接地的电网转换为一范围很小的不接地电网。漏电保护作用：单相电击防护、防止由漏电引起的火灾、用于检测或切断各种一相接地故障。漏电保护装置和原理：漏电保护装置的组成：检测元件、中间环节、执行机构、辅助电源、试验装置。漏电保护装置的分类：1按中间环节的结构特点分类：电磁式、电子式。2按结构特征：开关型、组合型。3按安装方式分类：固定位置安装（固定接线方式）、可移动。4按极数和线数分类：单极二线、二极、二极三线、三极、三极四线、四极（1，3，5有中性线）。5按运行方式分类：不需要辅助电源的、需要辅助电源的。6按动作时间分类：快速动作型、延时型、反时限型。7按动作灵敏度分类：高灵敏型、中灵敏型、低灵敏型。电气线路种类：1按敷设方式：架空、电缆、穿管。2按性质：母线、干线、支线。3按绝缘情况：裸线、绝缘线。架空线路：凡是挡距超过25m，利用杆塔敷设的高、低压电力线路。组成：杆塔（钢筋混凝土、木材、铁塔）、基础、；拉线、导线、绝缘子、横担、金具。电缆线路：组成：电力电缆、终端头、中间接头。架空线路常见故障：风：倒杆、断线。雨：闪络、倒杆。雷电：闪络、击穿。覆冰：断线、混线。温度、烟尘及有害气体、鸟。电缆线路故障：机械损伤、铅皮（铝皮）龟裂及胀裂、终端头污闪、终端头或中间接头爆炸、绝缘击穿、金属护套服饰穿孔。架空线路常见的故障及预防措施1风力的影响风力超过线路杆塔的确定度或机械强度时会使杆塔歪倒或损坏，还可能导致混线及接地事故，也可能发生倒杆事故，还可能引起导线避雷线的混线事故。措施加固电感，加强巡视检查和测试，还应调整导线的弧垂，修剪线路附近的树木，清除周围的杂物等。2雨水的影响造成停电事故和倒杆，绝缘子闪络现象。措施汛期应加强巡视检查，必要时在杆塔周围打防洪杆，提高杆塔的稳定性。3雷电的影响有可能使绝缘子发生闪络或击穿。措施装设避雷线或避雷针以防止导线直接遭受雷击，可以安装管型避雷器，防止雷电侵入波得危害可以配置自动重合闸，可以在中性点装设消弧线4覆冰的影响造成倒杆，对地安全距离不足混线。措施加强观察气候的变化。如已经覆冰，可采用通电加热或机械的办法予以除冰。5温度的影响高温---对地安全距离变小。低温---导线被拉断。措施加强观察气候的变化。切实做好日常的巡视，维护和检修工作。6烟尘及有害气体绝缘子的绝缘水平显著降低，有些氧化作用强的气体会腐蚀金属杆塔，导线，避雷线和金具。措施加强绝缘子清扫，增强绝缘子片数以加大爬电距离。采用地蜡石蜡，有机硅等防尘涂料。以及加强巡视测试和维修7鸟类的影响造成线路短路和接地。措施电气工作人员严格贯彻执行有关运行，检修规程，切实做好日常的巡视，维护和检修工作。电缆常见故障和预防措施1外力破坏事故应加强对横穿河流，道路的电缆线路和塔架上的电缆线路的巡视和检查。在电缆线路附近开挖地面时，应采取有效地安全措施；对于施工中以挖开的电缆，应加以保护。2机械损伤应加强管理，保证敷设的质量，做好标记，保护好措施资料，严格执行破土动工制度等。3白蚁的危害可在电缆周围喷洒防蚁，灭蚁的化学药剂。4电缆终端头漏油应严格施工，保证质量，加强巡视。5绝缘击穿，铅包发生疲劳，龟裂，胀裂等损伤出针对以上措施还应当加强巡视，发现问题及时处理。6电缆终端头污闪事故对运行中的电缆应当用专用绝缘工具予以清扫，也可在终端头套管上涂以防污涂料。7电化腐蚀和化学腐蚀可将电缆穿在防腐的管道中敷设，对于运行中的电缆，除应定期挖开泥土查看电缆外，还应对土壤做化学分析，应提高直流电机车轨道与大地之间的绝缘，以限制直流泄漏电流。8电缆终端头或中间接头的爆炸针对不同原因采取适当措施，并加强检查和维修。9线路过热加强运行监视，严格控制电缆的负荷电流和电缆温度。负荷计算的目的：确定导线截面，确定变压器及开关电器的容量；校验电压损失，选择和整定保护元件；确定电能消耗量和无功补偿装置。负荷计算方法：1需要系数法：a有功功率：P30=Pe*Ke。b无功功率：Ｑ30=P30*tanφ。视在功率：Ｓ30=√P30²+Ｑ30²。计算电流：Ｉ30=Ｓ30／√3Ｕn。2ABC法：Ｐn：额定功率（W、KW）Ｓn：额定容量（KVA）Ｐc=Ｐm＋ασsσs＝√Ｐ²－Ｐm²Ｐ有功功率Ｐm平均功率造成电气火灾、爆炸直接原因：1危险温度：W=I²RT短路、过负载、接触不良、铁芯过热、散热不良、漏电、机械故障、电压太高或太低。2电热器具和照明灯具引燃源。3.电火花和电弧。爆炸性混合物、爆炸危险物质分类：Ⅰ类：矿井甲烷。Ⅱ类：爆炸性气体、蒸气、薄雾。Ⅲ类：爆炸性粉尘、纤维。危险物质分级分组：1闪点：在规定的实验条件下，易燃液体能释放出足够的蒸气并在液面上方与空气形成爆炸性混合物，点火时能发生闪燃（一闪即灭）的最低温度。2燃点：物质在空气中点火时发生燃烧，移去火源仍能继续燃烧的最低温度。3引燃温度：又称自燃点或自燃温度，是指规定实验条件下，可燃物质不需要外来火源即发生燃烧的最低温度。4爆炸极限：通常指爆炸浓度极限，是指在一定的温度和压力下，气体、蒸气、薄雾或粉尘、纤维与空气形成的能够被引燃并传播火焰的浓度范围。5最小点燃电流比：是指在规定试验条件下，气体、蒸气、薄雾等爆炸性混合物的最小点燃电流与甲烷爆炸性混合物的最小点燃电流比。6最小引燃能量：是指在规定试验条件下，能使爆炸性混合物燃爆所需最小电火花的能量。7最大试验安全间隙：是指在规定试验条件下，两个经间隙长为25mm连通的容器，一个容器内燃爆时不至引起另一个容器内燃爆的最大连通间隙。气体、蒸汽危险环境：1.0区（0级危险区域）：是指正常运行时连续出现或长时间出现或短时间频繁出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。2.1区：是指正常运行时可能出现（预计周期性出现或偶然出现）爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。3.2区：是指正常运行时不出现，即使出现也只可能更是短时间偶然出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。4.非爆炸危险区域。粉尘、纤维爆炸危险环境：10区：是指正常运行时连续出现或短时间频繁出现爆炸性粉尘、纤维的区域。11区：是指正常运行时不出现，尽在不正常运行时短时间偶然出现爆炸性粉尘、纤维的区域。火灾危险环境：21区：具有闪点，高于环境温度的可燃液体，且在数量和配置上能够引起火灾危险的环境。22区：具有悬浮状、堆积状的可燃性粉尘和纤维，虽不可能形成爆炸性混合物，但在数量和配置上能够引起火灾危险的环境。23区：具有固体状的可燃物质，在数量和配置上能够引起火灾危险的环境。划分依据：根据火灾事故发生的可能性和后果，危害程度及物质状态不同，划分为不同的区域。防爆电气设备类型：1按使用环境分类：煤矿井下用电气设备、工厂用电气设备。2按防爆的结构形式分类：隔爆型（d）、增安型（e）、本质安全型（ia级和ib级）、正压型（p）、充油型（o）、充砂型（q）、无火花型（n）、特殊型（s）。防爆电气设备标志“EX”完整的防爆标志依次标明：防爆式、类别、级别和组别。电气防火防爆的基本措施：消除或减少爆炸性混合物、隔离和间距、消除引燃源、爆炸危险环境接地和接零（整体性连接、保护导线、保护方式）、消防供电、电气灭火闪电和雷鸣：当带不同电荷的积云互相接近到一定程度，或带电积云与大地凸出物接近到一定程度时，发生强烈的放电，发出耀眼的闪光。由于放电时温度高达20000℃雷电的种类：直击雷、感应雷（静电感应雷、电磁感应雷）、球雷。雷电的危害：机械做功、热效应、电效应。防雷的分类:K-校正系数，一般为1，位于旷野孤立的建筑物为2金属屋面砖木结构1.7其他1.5TD-年平均雷暴日AE-建筑物截收相同雷击次数的等效面积1.H>100mD=√H(200-H)AE=LW+2（L+W）√H(200-H)+πH(200-H)2.H≤100mD=H防雷装置：‘避雷针、线、网、带、避雷器完整的防雷装置：接闪器、引下线、接