電氣安全基礎(chǔ)

關(guān)于電氣安全基礎(chǔ)第1頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)工業(yè)企業(yè)供配電一、電力系統(tǒng)

1、電力系統(tǒng)的組成 電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、送電線路、變電所、配電網(wǎng)和電力負荷組成。第2頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第3頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三２、額定電壓和電壓等級 電氣設(shè)備都是設(shè)計在額定電壓下工作的。額定電壓是保證設(shè)備正常運行并能夠獲得最佳經(jīng)濟效果的電壓。 電壓等級是國家根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要、電力工業(yè)的水平以及技術(shù)經(jīng)濟的合理性等因素綜合確定的。第4頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第5頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三我國標準規(guī)定；額定電壓1000V以上的屬高壓裝置，1000V及其以下的屬低壓裝置。對地電壓而言，250V以上為高壓，250V及其以下為低壓。一般又將高壓分為中壓（1～10kV）、高壓（10～330kV）、超高壓（330—1000KV）、特高壓（＞1000kV）。電力網(wǎng)的電壓隨著大型電站和輸電距離的增加，送電電壓有提高的趨勢。第6頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三二、工業(yè)企業(yè)供電

1、工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的組成 工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)由高壓配電線路、配電所、低壓配電線路等組成。第7頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第8頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三常見的供電方式有以下四種：（1）進線電壓為35kV，先經(jīng)總降壓變電所變?yōu)?0kV的配電電壓，分送到各車間變電所，再經(jīng)車間變電所變?yōu)?.4kV低壓電分送到各配電箱或用電設(shè)備。此方式適用于大型企業(yè)和大中型企業(yè)。第9頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三（2）進線電壓為10kV，經(jīng)總配電所分送到各車間，經(jīng)車間變電所變?yōu)?.4kv低壓電，分送到各配電箱或用電設(shè)備。此方式適用于大中型企業(yè)和中型企業(yè)。（3）進線電壓為10kV，經(jīng)變電所變?yōu)榈蛪弘姺炙偷杰囬g，再送到各配電箱或用電設(shè)備。此方式適用于中型企業(yè)和中小型企業(yè)。第10頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三（4）進線電壓為0.4kV，經(jīng)配電室分送到各車間或直接送到配電箱或用電設(shè)備。此方式適用于小型企業(yè)。第11頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三2、企業(yè)高壓供電高壓供電方式由供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成的損失或影響的程度決定，亦即由負荷的性質(zhì)決定。電力負荷分為下列三級；（1）一級負荷（2）二級負荷（3）三級負荷第12頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三一級負荷要求應(yīng)由兩個電源供電，而且要求當(dāng)任一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應(yīng)不致同時受到損壞。除此之外．對一級負荷中特別重要的負荷，還要求增設(shè)應(yīng)急電源。二級負荷要求應(yīng)由兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺。在其中一回路或一臺變壓器發(fā)生常見故障時，二級負荷應(yīng)做到不致中斷供電，或中斷后能夠迅速恢復(fù)供電。三級負荷屬不重要負荷，對供電電源無特殊要求。第13頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三三、工業(yè)企業(yè)配電

1、企業(yè)高壓配電企業(yè)高壓配電有放射式、樹干式、環(huán)式等三種基本接線方式。（1）放射式；如圖1一3所示。此方式是由一條母線分別給大型電動機、電爐變壓器、電力變壓器送電。其優(yōu)點是各個線路上的故障不產(chǎn)生相互影晌，因此可靠性較高，而且便于裝設(shè)自動裝置以實現(xiàn)自動化。缺點是使用高壓開關(guān)設(shè)備較多，使投資增加。高壓放射式配電適用于具有位置分散、大型集中負荷的企業(yè)。第14頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第15頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三（2）樹干式，如圖1一4所示。此方式是由一條高壓配電干線引出若干支線，向用電負荷送電。其優(yōu)點是線路簡化，減少了線路的有色金屬消耗量；采用的高壓開關(guān)數(shù)量少。因此投資較少。缺點是供電可靠性低，當(dāng)高壓配電干線發(fā)生故障或檢修時，接于干線的所有變電所都要停電；且在實現(xiàn)自動化方面適應(yīng)性也較差。要提高其供電可靠性，可采用雙干線供電或兩端供電的接線方式。第16頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第17頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三（3）環(huán)式，如圖1-5所示。此方式實質(zhì)上是兩端供電的樹干式接線，為了避免環(huán)行線路上發(fā)生故障時影響整個電網(wǎng)，以及便于實現(xiàn)線路保護的選擇性，大多數(shù)環(huán)行線路采用開環(huán)運行，即環(huán)行線路中有一處開關(guān)是斷開的。第18頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第19頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三2、企業(yè)低壓配電企業(yè)低壓配電線路也有放射式、樹干式和環(huán)式等基本接線方式。第20頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三（1）放射式，如圖1一6所示。此方式的特點是各個引出線在發(fā)生故障時相互之間不產(chǎn)生影響，供電可靠性較高。其應(yīng)用范圍主要是用電設(shè)備客量大，或負荷性質(zhì)重要，或潮濕及腐蝕性環(huán)境的車間，或有爆炸危險性的廠房等。第21頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三（2）樹干式，如圖1－7所示。此方式在干線發(fā)生故障時，影響范圍大，供電可靠性較差，適用于供電給容量較小而分布較均勻的用電設(shè)備，如機床、小型加熱爐等。圖1－7b所示樹干式是“變壓器－干線式”接線，由于省去了變電所低壓側(cè)整套低壓配電裝置，使變電所結(jié)構(gòu)簡化，投資大為降低。第22頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第23頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三（3）環(huán)式，如圖1－9所示。它是由一臺變壓器供電的低壓環(huán)式接線。此方式的特點是供電的可靠性較高，但其保護裝置及其整定比較復(fù)雜，若配合不當(dāng)，易發(fā)生誤動作。實際上，低壓環(huán)式接線多采用開環(huán)方式運行。第24頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第25頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)電氣事故一、電氣事故概要1、電氣事故危害大2、電氣事故危險直觀識別難3、電氣事故涉及領(lǐng)域廣4、電氣事故的防護研究綜合性強第26頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三二、電氣事故的類型 根據(jù)電能的不同作用形式，可將電氣事故分為觸電事故、靜電危害事故、雷電災(zāi)害事故、電磁場危害和電氣系統(tǒng)故障危害事故等。第27頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三1、觸電事故（1）電擊。這是電流通過人體，刺激機體組織，使肌肉非自主地發(fā)生痙攣性收縮而造成的傷害，嚴重時會破壞人的心臟、肺部、神經(jīng)系統(tǒng)的正常工作，形成危及生命的傷害。 電擊對人體的效應(yīng)是由通過的電流決定的，而電流對入體的傷害程度是與通過人體電流的強度、種類、持續(xù)時間、通過途徑及人體狀況等多種因素有關(guān)。第28頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

按照人體觸及帶電體的方式，電擊可分為以下幾種情況： ①單相觸電 ②兩相觸電 ③跨步電壓觸電第29頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第30頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三（2）電傷。這是電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機械效應(yīng)等對人體所造成的傷害。此傷害多見于機體的外部，往往在機體表面留下傷痕。能夠形成電傷的電流通常比較大。 電傷屬于局部傷害，其危險程度決定于受傷面積、受傷深度、受傷部位等。 電傷包括電燒傷、電烙印、皮膚金屬化、機械損傷、電光眼等多種傷害。第31頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三2、靜電危害事故靜電危害事故主要有以下幾個方面：（1）在有爆炸和火災(zāi)危險的場所，靜電放電火花會成為可燃性物質(zhì)的點火源，造成爆炸和火災(zāi)事故。（2）人體因受到靜電電擊的刺激，可能引發(fā)二次事故，如墜落、跌傷等。此外，對靜電電擊的恐懼心理還對工作效率產(chǎn)生不利影響。（3）某些生產(chǎn)過程中，靜電的物理現(xiàn)象會對生產(chǎn)產(chǎn)生妨礙，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不良，電子設(shè)備損壞，造成生產(chǎn)故障，乃至停工。第32頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三3、雷電災(zāi)害事故 雷電是大氣中的一種放電現(xiàn)象。雷電放電具有電流大、電壓高的特點、其能量釋放出來可能形成極大的破壞力。其破壞作用主要有以下幾個方面：（1）直擊雷放電、二次放電、雷電流的熱量會引起火災(zāi)和爆炸。（2）雷電的直接擊中、金屬導(dǎo)體的二次放電、跨步電壓的作用及火災(zāi)與爆炸的間接作用，均會造成人員的傷亡。（3）強大的雷電流、高電壓可導(dǎo)致電氣設(shè)備擊穿或燒毀。發(fā)電機、變壓器、電力線路等遭受雷擊，可導(dǎo)致大規(guī)模停電事故。雷擊可直接毀壞建筑物、構(gòu)筑物。第33頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三4、射頻電磁場危害 射頻指無線電波的頻率或者相應(yīng)的電磁振蕩頻率，泛指100kHz以上的頻率。射頻傷害是由電磁場的能量造成的。射頻電磁場的危害主要有：（1）在射頻電磁場作用下，人體因吸收輻射能量會受到下同程度的傷害。過量的輻射可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機能障礙，出現(xiàn)神經(jīng)衰弱癥候群等臨床癥狀；可造成植物神經(jīng)紊亂，出現(xiàn)心率或血壓異常．如心動過緩、血壓下降或心動過速、高血壓等；可引起眼睛損傷，造成晶體渾濁，嚴重時導(dǎo)致白內(nèi)障；可使睪丸發(fā)生功能失常，造成暫時或永久的不育癥，并可能使后代產(chǎn)生疾患；可造成皮膚表層灼傷或深度灼傷等。（2）在高強度的射頻電磁場作用下，可能產(chǎn)生感應(yīng)放電，會造成電引爆器件發(fā)生意外引爆。感應(yīng)放電對具有爆炸、火災(zāi)危險的場所來說是一個不容忽視的危險因素。此外，當(dāng)受電磁場作用感應(yīng)出的感應(yīng)電壓較高時，會給人以明顯的電擊。第34頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三5、電氣系統(tǒng)故障危害（1）引起火災(zāi)和爆炸（2）異常帶電（3）異常停電第35頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三三、觸電事故的分布規(guī)律1、觸電事故季節(jié)性明顯2、低壓設(shè)備觸電事故多3、攜帶式設(shè)備和移動式設(shè)備觸電事故多4、電氣連接部位觸電事故多5、農(nóng)村觸電事故多6、冶金、礦業(yè)、建筑、機械行業(yè)觸電事故多7、青年、中年人以及非電工人員觸電事故多8、誤操作事故多第36頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)電流對人體的作用

電流通過人體，會引起人體的生理反應(yīng)及機體的損壞。有關(guān)電流人體效應(yīng)的理論和數(shù)據(jù)對于制定防觸電技術(shù)的標準，鑒定安全型電氣設(shè)備，設(shè)計安全措施，分析電氣事故，評價安全水平等是必不可少的。第37頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三一、電流對人體的作用

電流通過人體，會令人有發(fā)麻、刺痛、壓迫、打擊等感覺，還會令人產(chǎn)生痙攣、血壓升高、昏迷、心率不齊、窒息、心室顫動等癥狀，嚴重時導(dǎo)致死亡

第38頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三人體工頻電流試驗的典型資料

左手-右手電流途徑的實驗資料mA感覺情況初試者百分數(shù)5%50%95%手表面有感覺0.71.21.7手表面有麻痹似的連續(xù)針刺感1.O2.O3.0手關(guān)節(jié)有連續(xù)針刺感1.52.53.5手有輕微顫動,關(guān)節(jié)有受壓迫感2.O3.24.4上肢有強力壓迫的輕度痊孿2.54.05.5上肢有輕度在孿3.25.27.2手硬直有瘟孿,但能伸開,已感到有輕度疼痛4.26.28.2上肢部、手有劇烈瘟孿,失去知覺,手的前表面有連續(xù)針刺感4.36.68.9手的肌肉直到肩部全面痊孿,還可能擺脫帶電體7.011.015.0第39頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三單手-雙腳電流途徑的實驗資料

mA感覺情況初試者百分數(shù)5%50%95%手表面有感覺0.92.23.5手表面有麻痹似的針刺感1.83.45.0手關(guān)節(jié)有輕度壓迫感,有強度的連續(xù)針刺感2.94.86.7前肢有壓迫感4.06.08.0前肢有壓迫感,足掌開始有連續(xù)針刺感5.37.610.0手關(guān)節(jié)有輕度瘟孿,手動作困難5.58.511.5上肢有連續(xù)針刺感,腕部、特別是手關(guān)節(jié)有強度痙孿6.59.512.5肩部以下有強度連續(xù)針刺感,肘部以下僵直,還可以擺脫帶電體7.511.014.5手指關(guān)節(jié)、躁骨、足眼有壓迫感,手的大姆指(全部)痙孿8.812.315.8只有盡最大努力才可能擺脫帶電體10.014.018.0第40頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

電流對人體傷害的程度與通過人體電流的大小、電流通過人體的持續(xù)時間、電流通過人體的途徑、電流的種類等多種因素有關(guān)。

(1)感知電流和感知閾值：感知電流是指電流流過人體時可引起感覺的最小電流。感知電流的最小值稱為感知閾值。

1、傷害程度與電流大小的關(guān)系第41頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三(2)擺脫電流和擺脫閾值。擺脫電流是指人在觸電后能夠自行擺脫帶電體的最大電流。擺脫電流的最小值稱為擺脫閾值。擺脫閾值平均為10mA

第42頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三(3)室顫電流和室顫閾值。室顫電流是指引起心室顫動的最小電流，其最小電流即室顫閾值。第43頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三15~100Hz交流電流效應(yīng)的時間-電流區(qū)域圖第44頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三15~100Hz交流電流效應(yīng)的時間-電流區(qū)域說明第45頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三2.傷害程度與電流持續(xù)時間的關(guān)系通過人體電流的持續(xù)時間愈長，愈容易引起心室顫動，危險性就愈大。這主要是因為：(1)能量積累。電流持續(xù)時間愈長，能量積累愈多，心室顫動電流減小，使危險性增加。當(dāng)持續(xù)時間在0.01～5S范圍內(nèi)時，心室顫動電流和電流持續(xù)時間的關(guān)系可用下式表達：

I=式中：I----心室顫動電流,mA t----電流持續(xù)時間,s?；蛘?用下式表達

當(dāng)t≥1S時：I=50mA

當(dāng)t<1S時：I*t=50mA·S 第46頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三(2)與易損期重合的可能性增大。在心臟周期中，相應(yīng)于心電圖上約0.2S的T波這一特定時間對電流最為敏感，被稱為易損期，電流持續(xù)時間愈長，與易損期重合的可能性就愈大，電擊的危險性就愈大。(3)人體電阻下降。電流持續(xù)時間愈長，人體電阻因出汗等原因而降低，使通過人體的 電流進一步增加，危險性也隨之增加。第47頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三3.傷害程度與電流途徑的關(guān)系 電流通過心臟會引起心室顫動，電流較大時會使心臟停止跳動，從而導(dǎo)致血液循環(huán)中斷而死亡。 電流通過中樞神經(jīng)或有關(guān)部位，會引起中樞神經(jīng)嚴重失調(diào)而導(dǎo)致死亡。 電流通過頭部會使人昏迷，或?qū)δX組織產(chǎn)生嚴重損壞而導(dǎo)致死亡。 電流通過脊髓，會使人癱瘓等。 上述傷害中，以心臟傷害的危險性為最大。因此，流經(jīng)心臟的電流多、電流路線短的途徑是危險性最大的途徑。第48頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三心臟電流因數(shù)是某一路徑的心臟內(nèi)電場強度與從左手到腳流過相同大小電流時的心臟內(nèi)電場強度的比值。電流途徑心臟電流因數(shù)左手—左腳、右腳或雙腳1.0雙手—雙腳1.0左手—右手0.4右手—左腳、右腳或雙腳0.8右手—背0.3左手—背0.7胸—右手1.3胸—左手1.5臀部—左手、右手或雙手0.7各種電流途徑的心臟電流因數(shù)如果通過人體某一電流途徑的電流為I，通過左手到腳途徑的電流為Io，且二者引起心室顫動的危險程度相同，則心臟電流因數(shù)K可按下式計算：

K=Io/I第49頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三4.傷害程度與電流種類的關(guān)系100Hz以上交流電流、直流電流、特殊波形電流也都對人體具有傷害作用，其傷害程度一般較工頻電流為輕。(1)100Hz以上交流電流的效應(yīng)。100Hz以上的頻率在飛機(400Hz)、電動工具及電焊(可達450Hz)、電療(4～5kHz)、開關(guān)方式供電(2OkHz～1MHz)等方面被使用。 高頻電流的危險性可以用頻率因數(shù)來評價。頻率因數(shù)是指某頻率與工頻有相應(yīng)生理效應(yīng)時的電流閾值之比。某頻率下的感知、擺脫、室顫頻率因數(shù)是各不相同的。第50頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三100~1000Hz交流電流的感知閾值和擺脫閾值曲線第51頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三100~1000Hz交流電流的室顫閾值曲線第52頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三1~10kHz交流電流的感知閾值和擺脫閾值曲線第53頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三感知電流、擺脫電流-頻率曲線第54頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三(2)直流電流的效應(yīng)。直流電流與交流電流相比，容易擺脫，其室顫電流也比較高，因而，直流電擊事故很少。就感覺電流和感覺闊值而言，只有在接通和斷開電流時才會引起感覺，其閾值取決于接觸面積、接觸狀態(tài)(潮濕、溫度、壓力等)、電流持續(xù)時間以及個體的生理特征。正常人在正常條件下的感覺閾值約為2mA。

就擺脫電流而言，300mA及以下時，沒有可確定的擺脫閾值，僅在電流接通和斷開時引起疼痛和肌肉收縮；大于300mA時將導(dǎo)致不能擺脫。

就室顫閾值而言，根據(jù)動物實驗資料和電氣事故資料的分析結(jié)果，腳部為負極的向下電流的室顫閡值是腳部為正極的向上電流的2倍；而對于從左手到右手的電流途徑，不大可能發(fā)生心室顫動。 當(dāng)電流持續(xù)時間超過心臟周期時，直流室顫閾值為交流的數(shù)倍。電流持續(xù)時間小于200ms時，直流室顫閾值大致與交流相同。

第55頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三直流電流的時間-電流效應(yīng)對人體作用的區(qū)域劃分(關(guān)于心室纖顫，電流路徑為從左手至雙腳，且為向上電流的效應(yīng))第56頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三區(qū)域生理效應(yīng)①區(qū)通常無反應(yīng)性效應(yīng)②區(qū)通常無有害的生理效應(yīng)③區(qū)通常無器官性損傷,隨電流和時間的增加,可能出現(xiàn)心臟中興奮波的形成和傳導(dǎo)的可逆性紊亂④區(qū)除③區(qū)的效應(yīng)外,還可能出現(xiàn)心室纖顫,也可能發(fā)生嚴重?zé)齻绕渌±砩硇?yīng)直流的時間-電流效應(yīng)曲線內(nèi)各區(qū)的生理效應(yīng)第57頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三(3)特殊波形電流的效應(yīng)。特殊波形電流最常見的有帶直流成分的正弦電流、相控電流和多周期控制正弦電流等。特殊波形電流的室顫閾值是按其具有相同電擊危險性的等效正弦電流有效值Iev考慮第58頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三等效正弦電流有效值的確定第59頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三(4)電容放電電流的效應(yīng)。這里討論的電容放電電流指持續(xù)時間(即電容放電時間常數(shù)τ的3倍)小于10ms的短持續(xù)時間脈沖電流。由于作用時間短暫，不存在擺脫閾值問題，但有一個疼痛閾值。電容放電電流的感覺閾值和疼痛閾值決定于電極形狀、沖擊電量和電流峰值。在干手握住大電極的條件下，感覺閾值和疼痛閾值與電量和充電電壓的關(guān)系如圖所示。

第60頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三電容放電的感覺閾值及疼痛閾值(干手、大接觸面積)第61頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

電容放電的室顫閾值決定于電流持續(xù)時間、電流大小、脈沖發(fā)生時的心臟相位、電流通過人體的途徑和個體生理特征等因素。電容放電的室顫閡值示于下圖，該圖相應(yīng)于左手一雙腳的電流途徑。圖1-8中，C1以下，無心室顫動；C1以上直到C2，低心室顫動危險(直到5%的概率)；C2以上直到C3，中等心室顫動危險