典型案例：電焊機觸電事故的剖析

1、典型案例：電焊機觸電事故的剖析電焊機觸電事故的剖析 1事故概況 2002年6月,山西河津市某安裝公司對某氧化鋁廠3號熟料燒成窯進行大修,6月17日17:00,臨時工何某在窯尾焊接鉤釘,不慎觸電,送醫(yī)院搶救無效死亡. 事后調(diào)查確認,事發(fā)時窯內(nèi)溫度在40以上;何某手戴帆布手套,腳穿回力牌球鞋,手套、鞋、衣服已經(jīng)濕透,無焊工證.電焊機為BX3-300-1型交流焊機,性能正常;一次線、二次線、焊鉗經(jīng)外觀檢查無漏電現(xiàn)象,測量絕緣電阻均超過1M. 2原因分析 2.1管理因素 施工單位安全管理存在漏洞,管理不嚴.臨時工何某被施工單位雇傭后一直未接受正規(guī)的三級安全教育,安全意識和安全技能較差,何某無證施焊,不

2、具備最基本的焊接知識和技能,很易發(fā)生事故. 2.2技術因素 窯體系Q235-A鋼材制作,導電性能良好.經(jīng)事后調(diào)查分析,何某在焊接時,左手持鉤釘,右手握焊把,在焊接過程中,如果鉤釘和窯體接觸良好,則電流會通過二次線把線、焊條進入窯體,流到二次線地線,回到焊機.由于人體電阻遠遠大于金屬電阻,通過人體的電流很小,可以忽略,不至于對人體造成大的傷害.但是,在不懂得焊接技術和安全知識的情況下,由于誤操作,鉤釘未接觸到窯體,而焊條和鉤釘接觸,這樣電流就通過人體形成一條電流回路,路徑如下:電焊機把線焊鉗焊條鉤釘左手人體臀部、雙腳揚料板、窯體地線電焊機,這樣就會使人觸電.電流經(jīng)過了心臟和內(nèi)臟器官,是一個非常危

3、險的途徑.但是,最主要的問題在于這樣低的電壓會不會致人死亡?事實上,人體被電擊之后,受傷害程度與電壓無直接關系,而是取決于通過人體電流的大小、電流持續(xù)時間的長短、電流通過人體的途徑、人的身體狀況和電流的頻率5個方面.研究證明,通過人體的電流達到或超過擺脫電流(一般男為16 mA,女為10 mA),人體就不能自主擺脫帶電體,會感到異常痛苦,身體難以忍受,如時間過長,則可能昏迷、窒息,甚至死亡;30 mA的電流是一個危險電流,通過人體的電流達到或超過30 mA時,數(shù)秒至數(shù)分鐘就會使人心臟跳動不規(guī)則,昏迷,血壓升高,強烈痙攣,可能引起心臟跳動異常,致人死亡;50 mA為室顫電流(或致命電流)下限,即

4、通過人體引起心室發(fā)生纖維性顫動的最小電流,50 mA的電流通過人體的時間達1 s,就可能發(fā)生室顫,使人死亡.室顫電流I和電流持續(xù)時間t的關系可用下式表達: 當1st5s時,I50(mA); 0.01st1s時,I50/t(mA) (公式1) 頻率為30300 Hz的交流電是對人體傷害最為嚴重的區(qū)間,50 Hz的工頻交流電恰好位于區(qū)間內(nèi),故50 Hz的工頻電流對人體的傷害非常嚴重;分析事發(fā)時焊機的狀態(tài),應是處于空載,其空載電壓U為6575 V;而人體電阻是一個與性別、年齡、體質(zhì)、有病與否、出汗程度等有關的變量,其參考值如表1所示.表1不同條件下的人體電阻 接觸電壓/V 皮膚干燥 皮膚潮 皮膚濕

5、皮膚浸入水中 (1) (2) (3) (4) 10 7000 3500 1200 600 25 5000 2500 1000 500 50 4000 2000 875 440 100 3000 1500 770 375 250 1500 1000 650 325 注:(1)相當于在干燥場所的皮膚,通電途徑為單手-雙腳; (2)相當于在潮濕場所的皮膚,通電途徑為單手-雙腳; (3)相當于在有水蒸氣等特別潮濕場所的皮膚,通電途徑為雙手-腳; (4)相當于在游泳池中的情況,基本上為體內(nèi)電阻. 事發(fā)時,何某手戴帆布手套,未戴焊工絕緣手套,腳穿回力球鞋,未穿絕緣鞋;施工時正值夏季,天氣十分炎熱,窯體內(nèi)溫

6、度達40以上,由于長時間作業(yè),身體十分疲勞,且出汗嚴重,手套、鞋子、衣服已經(jīng)濕透,可以說手套、鞋子已基本失去絕緣能力,盡管并無水蒸汽,但身體外表水分含量很大,故人體電阻實質(zhì)上相當于水蒸汽或很潮濕情況下的電阻即相當于(3)或(2)的情況,或界于(2)和(3)之間的情形,故人體電阻Rb的區(qū)間為7702 000根據(jù)上述所說的觸電的情況,電流通過人體形成一個閉合回路,回路中的電纜、窯體、鞋子、手套等的電阻可忽略,視為0;空載電壓U的區(qū)間為6575 V,根據(jù)歐姆定律,則ItU/Rb,通過人體的電流It應大于65 V/2 000劍 0.0325A32.5mA,小于75 V/770劍 0.0974A97.4

7、mA,即It的區(qū)間為32.597.4 mA,在此區(qū)間的電流都可能使人死亡;同時人體疲勞,電阻降低,體表水分含量很大,電阻更接近于表1中(3)中的情形,人體電阻Rb按(3)估算即770875劍 蟯頌宓牡緦鱅t的區(qū)間為74.397.4 mA,如此高的電流將其擊倒,觸電者很難擺脫,據(jù)公式1知這個區(qū)間的電流會使人發(fā)生室顫,所需的電流持續(xù)時間為0.5130.673 s,即不到1 s的時間就可能使觸電者心室顫動、死亡.事實上,觸電者從觸電到被脫離電源的時間遠遠超過了1 s,甚至達到1 min,發(fā)生死亡的概率就特別大.2.3事后搶救不及時 人觸電以后,會出現(xiàn)神經(jīng)麻痹、呼吸困難、血壓升高、昏迷、痙攣,甚至呼吸

8、中斷,心臟停跳等險象,呈現(xiàn)昏迷不醒的狀態(tài).通常稱是假死,萬萬不可輕率地認定觸電者真的已經(jīng)死亡.我們通常所說的30 mA以上的電流通過人體可能使人死亡,指的是30 mA乃至50 mA以上的電流通過人體一定時間具有致人死亡的能力,并不必然導致人的死亡.其最終死亡與否還與事后搶救是否及時、方法是否得當?shù)扔泻艽箨P系.何某觸電后,沒有就地搶救,首先發(fā)現(xiàn)的2個人讓何某脫離電源后,和其他幾個人一起將何某從窯體內(nèi)抬至窯外(距離約100 m),途中很多施工設備和米字形支撐架的阻礙延誤了行進速度,耽誤了10 min左右.到窯外才進行人工呼吸和胸外心臟擠壓法的搶救并聯(lián)系車輛送醫(yī)院,且搶救人員的搶救方法不得要領,在送

9、醫(yī)院途中又中斷搶救,致使到醫(yī)院后雖全力救治但無效死亡.可以說搶救時間的延誤和方法的不妥是導致觸電者最終死亡的又一重要因素. 3二次線觸電事故預防對策 一般情況下,電焊機空載電壓在5090 V左右,而安全電壓最高等級為42 V,空載電壓高于安全電壓,這是二次線最主要的不安全因素;另外,一般電焊機電弧引燃后,要維持電弧所需的工作電壓為1635 V,雖然在安全電壓范圍內(nèi),但在不良的焊接環(huán)境下如在金屬結(jié)構(gòu)上、金屬容器、管道內(nèi)或水下、潮濕地點進行焊接,若焊工身體狀況較差,人體電阻較低,也可能造成觸電,安全電壓并不是絕對安全的.而電焊機二次線觸電對人的傷害程度與通過人體電流的大小、持續(xù)時間的長短、電流通過

10、人體的途徑、電流的種類(直流或交流)和頻率、人的身體狀況有關.最終傷害結(jié)果還與事后的急救有關.為了防止電焊機二次線觸電事故,避免搶救不及時造成不必要的嚴重傷害,必須在管理、技術和急救方面采取切實可行的預防措施. (1)必須嚴格電焊工資質(zhì)的管理.電焊工屬特殊工種之一,其培訓、考核、取證、復審和人員的使用管理必須嚴格執(zhí)行國家規(guī)定,杜絕無證施焊現(xiàn)象. (2)電焊工勞保用品如工作服、絕緣鞋、絕緣手套、防護面罩等必須穿戴齊全.這是防止觸電事故最基本和最有效的措施. (3)電焊機一次線和二次線的接線柱端口都必須有良好的防護罩,防止人體意外觸及帶電體.如果防護罩是金屬材料,必須防止防護罩和接線端口的接線柱、

11、金屬導線碰觸或連接,以免防護罩帶電. (4)焊鉗和二次電纜線必須絕緣良好,不能有裸露或漏電現(xiàn)象. (5)電焊機的使用堅持一機一閘一漏一箱的原則.即每臺電焊機必須配備一個獨立的電源控制箱,控制箱內(nèi)有容量符合要求的鐵殼開關(或自動空氣開關)和漏電保護器. (6)安裝電焊機空載自動斷電裝置.一般電焊電弧電壓為1635 V(低于安全電壓),也就是引弧后電源輸出電壓即二次線電壓自動下降到工作電壓才能穩(wěn)定地繼續(xù)施焊,此時,二次線電壓安全程度是較高的,但是停焊時二次線電壓即變?yōu)榭蛰d電壓5090 V,比較危險,如果此刻能夠切斷電焊機電源,就可以從根本上消除二次線乃至一次線的安全隱患,電焊機空載自動斷電裝置就具

12、有在設定時間內(nèi)自動切斷電焊機電源的功能.國家規(guī)定,在特別危險如在金屬容器、管道內(nèi),在金屬結(jié)構(gòu)上、潮濕地點以及水下、高空等處進行焊接作業(yè),電焊機必須配裝空載自動斷點保護裝置.可以說電焊機配備空載自動斷電裝置是在技術上防止二次線觸電事故極為有效的辦法. (7)在不良的環(huán)境下施焊,使用一墊一套防止觸電.在金屬容器、管道、金屬結(jié)構(gòu)及潮濕地點進行焊接時,觸電的危險性很大,除采取安裝電焊機自動斷電保護裝置的措施外,還可以采用加一墊一套的辦法來預防觸電,即在焊工腳下加絕緣墊,停止焊接時,取下焊條,在焊鉗上套上絕緣套. (8)嚴禁使用廠房構(gòu)件、金屬結(jié)構(gòu)、軌道、管道、或其他金屬物搭接起來代替焊接電纜使用.使用這

13、些金屬物作為焊接電纜,很容易引起觸電,同時會因接觸不好,產(chǎn)生火花,引起火災. (9)由電工進行電焊設備的安裝、維修和檢查. (10)電焊機使用過程中不允許超載.超載指2個方面:一是指焊接電流超過了額定電流值,另一方面是指使用的時間超過了額定暫載率.按國家規(guī)定,工作周期為5 min,并且規(guī)定額定暫載率為60%,即在5 min之內(nèi)只允許通電工作3 min. (11)工作結(jié)束時,要立即切斷電源,盤好電纜線,清掃場地,經(jīng)確認無安全隱患后,方可離開. (12)做好觸電急救.要點是救治及時和采取正確的救護方法,而最為關鍵的是快.據(jù)統(tǒng)計,觸電后不超過1 min開始救治者,90%有良好效果;觸電后6 min開

14、始救治則10%有良好效果;12 min才開始救治則救活率很小.所以及時搶救至關重要.發(fā)生觸電事故時,應該迅速使觸電者脫離電源,并立即在現(xiàn)場進行人工呼吸和胸外心臟擠壓.千萬不能消極地等待醫(yī)生的到來.在現(xiàn)場施行正確急救的同時,派人通知救護車和醫(yī)務人員到現(xiàn)場,還可以聯(lián)系其他車輛將觸電者送往醫(yī)院.搶救應堅持不斷,切不可輕率停止,運送途中也不能終止搶救,更不能輕率地斷定觸電者已經(jīng)死亡,實際搶救中有搶救5 h還救活的實例,因此只有醫(yī)生才可以確診觸電者是否已經(jīng)死亡.焊接設備的接地保護 一.概述: 焊接設備的接地,是保障焊接設備安全、操作人員安全和設備正常運行的必要措施.可以認為,凡是與電網(wǎng)連接的所有儀器設備

15、都應當接地;凡是電力需要到達的地方,就是接地工程需要作到的地方.由此可以我們知道,接地工程的廣泛性和重要性. 一方面,隨著時代的進步,強功能高價值焊接設備的廣泛使用,要求提供更加可靠的接地保護;另一方面,微電子技術的推廣,使得現(xiàn)代焊接設備要求更低的接地電阻,還往往需要抗干擾.二.接地的概念: 帶電導體與大地相接觸的現(xiàn)象稱為接地.該定義中隱含了一個事實導體對大地放電.那么什么是地呢?就是以接地點為圓心,以距離S為半徑的半球形以遠、0電位的地方,稱作電氣上的地.距離S以內(nèi)為流散電場,場強隨S減小而增強.電場中的電流為擴散電流,電流受到的阻力稱流散電阻.根據(jù)經(jīng)驗,一般確認:在干燥的氣候條件下S為20

16、m.在不明確接地點具體數(shù)據(jù)時,可確認20米及以遠處電位為0,顯然也就是安全的地方.在接地點,帶電導體與大地電位等于0處的電壓稱接地電壓U0;流入大地的電流稱接地短路電流I0;它們的比值稱作接地電阻R0,即R0=U0/I0.如變換為I0*R0=U0,更容易看出,接地電阻R0與接地電壓U0成正比關系.后面討論的人們建造的接地裝置就是將接地電阻R0的值做得盡量小,使接地裝置在接地電流I0通過時接地導線與地的接地電壓U0盡量低.而U0就是該點的地電位,地電位U0的升高稱之為地電位升.當某一接地裝置建造后,接地電阻R0是一個常數(shù),地電位升U0隨著接地電流I0增大而升高.一.接地的分類和目的:按接地的作用

17、來分類,常用的有以下幾種:.保護接地:防止電氣設備的外殼帶電,保護人員和設備不受損害為保護接地.工作接地:保障設備的正常運行需要為工作接地,例如配電變壓器低壓側(cè)中性點的工作接地.過電壓(防雷)接地:為了消除電氣裝置或設備的金屬結(jié)構(gòu)免遭過電壓損壞的接地.靜電接地:防止產(chǎn)生的聚集靜電荷對設備的損壞而進行接地.隔離接地:把不能受干擾的電器設備或干擾源用金屬外殼屏蔽起來并進行接地,以避免干擾信號影響設備正常工作. 1、保護接地 機殼安全接地是將焊接設備平時不帶電的金屬部分(焊機外殼,操作臺外殼等)與地之間形成良好的導電連接,以保護焊接設備和人身安全.原因是焊接設備的供電是強電供電(380、220或11

18、OV),通常情況下機殼等是不帶電的,當故障發(fā)生(如主機電源故障或其它故障)造成電源的供電火線與外殼等導電金屬部件短路時,這些金屬部件或外殼就形成了帶電體,如果沒有很好的接地,那么這帶電體和地之間就有很高的電位差,如果人不小心觸到這些帶電體,那么就會通過人身形成通路,產(chǎn)生危險.因此,必須將金屬外殼和地之間作很好的連接,使機殼和地等電位.此外,保護接地還可以防止靜電的積聚.機殼漏電流公式: I=U*(R1+R2)/(R1*R2)R1人體電阻 R2保護性接地電阻 當無保護性接地時,R2值相對于R1很大,漏電流全部通過人體電阻,造成人體觸電.當有保護性接地時,R2值很小(規(guī)定不超過4),R1相對于R2

19、很大,漏電流幾乎全通過接地電阻,人體免受電擊危險.2、 接零保護: 為了防止焊接設備因絕緣損壞而使人身遭受觸電危險,將焊接設備的金屬外殼與供電變壓器的中性點相連接者稱為接零保護.在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中,焊接設備應采用低壓接零保護.在中性點非直接接地的低壓電力網(wǎng)中,焊接設備應采用低壓接地保護.由同一臺發(fā)電機、同一臺變壓器或同一段母線供電的低壓電力網(wǎng)中,不宜同時采用接地保護與接零保護. 現(xiàn)在電網(wǎng)為三相四線制或三相五線制,除了U、V、W三相380V主線外,還有零線(N)、保護線(PE)或保護性零線(PEN)幾種.焊機機殼保護措施有保護性接地、保護性接零. 在低壓電網(wǎng)中性點直接接地的系統(tǒng)中,焊

20、機外殼接地后再與零線連接,形成保護性接零.在保護接零系統(tǒng)中,如果零線在某一處中斷,該環(huán)境中又有一臺焊機外殼帶電,短路電流與電源零線不能形成回路,造成系統(tǒng)中所有焊機外殼都帶電.為了避免這種危險,必須采用重復接地保護.重復接地就是在零線的每一個重要分支上進行一次可靠接地. 焊機外殼通過焊機接地螺釘接到中線上,當產(chǎn)生碰殼時,經(jīng)中線與機殼會流過很大的短路電流,使得焊機外配電柜電源保險絲立即熔斷,將電網(wǎng)切除. 3、接地和接零相比較有哪些不同之處?保護接地和保護接零是維護人身安全的兩種技術措施,其不同處是: 其一,保護原理不同.低壓系統(tǒng)保護接地的基本原理是限制漏電設備對地電壓,使其不超過某一安全范圍;高壓

21、系統(tǒng)的保護接地,除限制對地電壓外,在某些情況下,還有促成系統(tǒng)中保護裝置動作的作用.保護接零的主要作用是借接零線路使設備潛心電形成單相短路,促使線路上保護裝置迅速動作. 其二,適用范圍不同.保護接地適用于一般的低壓不接地電網(wǎng)及采取其它安全措施的低壓接地電網(wǎng);保護接地也能用于高壓不接地電網(wǎng).不接地電網(wǎng)不必采用保護接零. 其三,線路結(jié)構(gòu)不同.保護接地系統(tǒng)除相線外,只有保護地線.保護接零系統(tǒng)除相線外,必須有零線;必要時,保護零線要與工作零線分開;其重要的裝置還應有地線.二.安全電壓: 在比較干燥的環(huán)境中,人體電阻約為10001500,電流對人體的最大安全值約為工頻交流30mA,根據(jù)歐姆定律:U=I*R可計算出外電安全電壓為交流36V(直流為48V),松下電焊機防觸電電壓直流15V.三.焊接設備使用中的安全注意事項: 焊機正常狀態(tài)下機殼不帶電.焊接設備在使用一段時間后,內(nèi)部會有飛濺微粒、鐵粉、油塵等大量堆積.如果工廠環(huán)境欠佳,或野外作業(yè),電源內(nèi)部鐵粉等塵埃則更多.如果不經(jīng)常對內(nèi)部進行除塵,當操作人員接觸焊接設備外殼時就會感到麻手,這是由于交流漏電而焊接設備外殼沒接地(零)造成的.當多臺焊機與母材共同放置在鐵板上,主變壓器繞組絕緣損壞與鐵芯短路等均可能造成焊機外殼帶電,出現(xiàn)安全隱患,造成人身傷害.高空、潮濕及金屬容器內(nèi)作業(yè),危險性更大.許多用戶