《電工基礎及測量》課件第10章

第10章安全用電及防護10.1用電人身安全及急救

10.2設備安全與保護

習題

10.1用電人身安全及急救

10.1.1人體觸電的原因和形式

1.觸電原因

不同的場合引起人體觸電的原因也不一樣，根據(jù)日常用電情況，主要有以下幾種觸電原因。

(1)線路架設不合規(guī)格。如采用一線一地制的違章線路架設，接地線被拔出、線路發(fā)生短路或接地端接觸不良；室內(nèi)導線破舊、絕緣損壞或敷設不合規(guī)格；無線電設備的天線、廣播線、通信線與電力線距離過近或同桿架設；電氣修理工作臺布線不合理，絕緣線被電烙鐵燙壞等。

(2)用電設備不合要求。如家用電器絕緣損壞、漏電及外殼無保護接地或保護接地接觸不良；開關、插座外殼破損或相線絕緣老化；照明電路或家用電器接線錯誤致使燈具或機殼帶電等。

(3)電工操作制度不嚴格、不健全。如帶電操作、冒險修理或盲目修理,且未采取確實的安全措施；停電檢修電路時，閘刀開關上未掛“警告牌”，其他人員誤閉合閘刀開關；使用不合格的安全工具進行操作等。

(4)用電不謹慎。如違反布線規(guī)程、在室內(nèi)亂拉電線；未切斷電源就去移動燈具或家用電器；用水沖刷電線和電器或用濕布擦拭，引起絕緣性能降低；隨意加大熔絲規(guī)格或任意用銅絲代替熔絲，而失去保護作用等。

2.觸電形式

(1)單相觸電。人體某一部位觸及一相帶電體，電流通過人體流入大地(流回中性線)，稱為單相觸電，如圖10-1所示。單相觸電時人體承受的最大電壓為相電壓。單相觸電的危險程度與電網(wǎng)運行的方式有關。在電源中性點接地系統(tǒng)中，由于人體電阻遠大于中性點接地電阻，電壓幾乎全部加在人體上；而在中性點不直接接地系統(tǒng)中，正常情況下電源設備對地絕緣電阻較大，通過人體的電流較小。所以，一般情況下，中性點直接接地電網(wǎng)的單相觸電比中性點不直接接地的電網(wǎng)危險性大。圖10-1單相觸電

(2)兩相觸電。

人體兩處同時觸及兩相帶電體稱為兩相觸電，如圖10-2所示。兩相觸電加在人體上的電壓為線電壓，其危險性非常大。圖10-2兩相觸電10.1.2觸電急救方法

一旦發(fā)生觸電事故，有效的急救在于迅速處理并搶救得法。常用的觸電急救方法如下。

1.切斷電源

首先應就近斷開開關或切斷電源，也可用干燥的絕緣物作為工具使觸電者與電源分離。若觸電者緊握電線，可用絕緣物(如干燥的木板等)插墊入其身下，以隔斷觸電電流，也可用帶絕緣柄的電工鉗或有干燥木把的斧頭切斷電源線。同時要注意自身安全，避免發(fā)生新的觸電事故。

2.現(xiàn)場急救

使觸電者脫離電源后，應視觸電情況立即進行急救處理。

(1)觸電者尚未失去知覺，只是感覺心慌、四肢麻木、全身無力或一度昏迷，并很快能恢復知覺，則應讓其靜臥，注意觀察，并請醫(yī)生前來診治。

(2)呼吸停止，但有心跳，應該用人工呼吸法搶救，具體方法如下：

①首先把觸電者移到空氣流通的地方，最好放在平直的木板上，使其仰臥，不可用枕頭。然后把頭側(cè)向一邊，掰開嘴，清除口腔中的雜物、假牙等。如果舌根下陷應將其拉出，使呼吸道暢通。同時解開衣領，松開上身的緊身衣服，使胸部可以自由擴張。②搶救者位于觸電者一邊，用一只手緊捏觸電者的鼻孔，并用手掌的外緣部壓住其頭部，扶正頭部使鼻孔朝天。另一只手托住觸電者的頸后，將頸部略向上抬，以便接受吹氣。

③搶救者做深呼吸，然后緊貼觸電者的口腔，對口吹氣約2s。同時觀察其胸部有否擴張，以判斷吹氣是否有效和是否合適。

④吹氣完畢后，立即離開觸電者的口腔，并放松其鼻孔，使觸電者胸部自然恢復，時間約3s，以利其呼氣。

按上述步驟不斷進行，每5s一次，如圖10-3所示。如果觸電者張口有困難，可用口對準其鼻孔吹氣，效果與上面方法相似。圖10-3口對口人工呼吸法

(3)若觸電者心跳停止但有呼吸，應用人工胸外心臟擠壓法搶救，具體方法如下：

①使觸電者仰臥，姿勢與口對口人工呼吸法相同，但后背著地處應結(jié)實。

②搶救者騎在觸電者的腰部，兩手相疊，用掌跟置于觸電者胸骨下端部位，即中指指尖置于其頸部凹陷的邊緣，掌跟所在的位置即為正確按壓區(qū)。然后自上而下直線均衡地用力向脊柱方向擠壓，使其胸部下陷3～4cm，可以壓迫心臟使其達到排血的作用。

③使擠壓到位的手掌突然放松，但手掌不要離開胸壁，依靠胸部的彈性自動恢復原狀，使心臟自然擴張，大靜脈中的血液就能回流到心臟中來。按照上述步驟不斷地進行，每秒一次，每分鐘約60次，如圖10-4所示。擠壓時定位要準確，壓力要適中，不要用力過猛，避免造成肋骨骨折、氣胸、血胸等危險。但也不能用力過小，否則將達不到擠壓目的。圖10-4胸外心臟擠壓法

(4)若觸電者心跳、呼吸都已停止，需同時進行胸外心臟擠壓法與口對口人工呼吸。配合的方法是：做一次口對口人工呼吸后，再做四次胸外心臟擠壓。

在搶救過程中，要不停頓地進行，使觸電者恢復心跳和呼吸。同時要注意，切勿濫用藥物或搬動、運送觸電者，應立即請醫(yī)生前來指導搶救。

10.2設備安全與保護

10.2.1安全電壓

按照人體的最小電阻(800～1000Ω)和工頻致命電流(30～50mA)，可求得對人的最小危險電壓為24～50V，據(jù)此我國規(guī)定的安全電壓為42V、36V、24V、12V、6V五個等級，供不同場合選用。凡是裸露的帶電設備和移動的電氣用具都應使用安全電壓。在一般建筑物中可使用36V或24V電壓；在特別危險的生產(chǎn)場地，如潮濕、有輻射性氣體或有導電塵埃及能導電的地面和狹窄的工作場所等，則要用12V和6V的安全電壓。安全電壓的電源必須采用獨立的雙繞組隔離變壓器，嚴禁用自耦變壓器提供電壓。10.2.2接地和接零

電氣設備的金屬外殼在正常情況下是不帶電的，一旦絕緣損壞，外殼便會帶電，人觸及外殼就會觸電。接地和接零是防止這類事故發(fā)生的有效措施。

1.工作接地

為保證電氣設備在正?；虬l(fā)生事故情況下能可靠運行，將電路中的某一點通過接地裝置與大地可靠地連接起來稱工作接地，如圖10-5所示。例如電源變壓器中性點接地、三相四線制系統(tǒng)中性線接地、電壓互感器和電流互感器二次側(cè)某點接地等。實行工作接地后，當單相對地發(fā)生短路故障時，短路電流可使熔斷器或自動斷路器跳閘，從而起到安全保護作用。圖10-5工作接地

2.保護接地

保護接地就是將電氣設備正常情況下不帶電的金屬外殼通過保護接地線與接地體相連，宜用于中性點不接地的電網(wǎng)中，如圖10-6所示。采取了保護接地后，當一相絕緣損壞碰殼時可使通過人體的電流很小而不會有危險。圖10-6保護接地

3.保護接零

保護接零是目前我國應用最廣泛的一種安全措施，即將電氣設備的金屬外殼接到中性線上，宜用于中性點接地的電網(wǎng)中，如圖10-7所示。當一相絕緣損壞碰殼時，形成單相短路，使此相上的保護裝置迅速動作，切斷電源，避免觸電的危險。圖10-7保護接零

4.重復接地

在中性點接地系統(tǒng)中為提高接零保護的安全性能，除采用保護接零外，還要采用重復接地，即將零線相隔一定距離多處進行接地，如圖10-8所示。采取重復接地后可減輕零線斷線時的危險，降低漏電設備外殼的對地電壓，縮短故障持續(xù)時間，改善配電線路的防雷性能。

重復接地的地點一般在：

(1)電源端、架空線路的干線和分支終端及其沿線每隔1km處的工作零線。

(2)電纜或架空線在引入車間或大型建筑物內(nèi)的配電柜處。圖10-8重復接地

5.工作零線與保護零線

為了改善和提高三相四線低壓電網(wǎng)的安全程度，提出了三相五線制，即增加一根保護零線(PE)，而原三相四線制中的中性線稱工作零線(N)，如圖10-9所示。這一點對于家用電器的保護接零特別重要。因為目前單相電源的進線(相線和中性線)上都安裝有熔斷器，此時的中性線(工作零線)就不能作為保護接零用了。所有的接零設備都要通過三孔插座接到保護零線上(三孔插座中間粗大的孔為保護接零，其余兩孔為電源線)，如圖10-10所示。這樣工作零線只通過單相負載的工作電流和三相不平衡電流，保護零線只作為保護接零使用，并通過短路電流。三相五線制大大加強了供電的安全性和可靠性，是應積極推廣的。圖10-9三相五線制的設置圖10-10單相三孔插座的正確接法若不慎將三孔插座接錯，則會帶來觸電危險，如圖10-11所示。圖10-11(a)、(b)是將保護接零和電源中性線同時接于保護零線上，即將保護零線作為工作零線，則其負荷電流會產(chǎn)生零序電壓。圖10-11(c)中將保護接零和電源中性線同時接于工作零線上，即將工作零線作為保護零線，則如中性線因故斷開或熔斷器斷路，其相電壓會通過插座內(nèi)連線使用電設備外殼帶電。圖10-11(d)中相線與中性線接反，則使用電設備外殼帶電，很不安全。圖10-11單相三孔插座的錯誤的接法

6.低壓交流電力保護接地系統(tǒng)類型

1)接地系統(tǒng)類型及符號

接地系統(tǒng)類型按系統(tǒng)及電氣設備的外露導電體所連接的接地狀況分類，接地系統(tǒng)類型符號由三位字母構(gòu)成，意義如下：

第一位：T——表示電力系統(tǒng)一點(一般為中性線)直接接地。

I——表示電力系統(tǒng)所有帶電部分與地絕緣或一點通過阻抗接地。第二位：T——表示電氣設備外露導電體可直接接地，而與電力系統(tǒng)任何接地點無關。

N——表示電氣設備外露導電體與電力系統(tǒng)的中性線直接連接。

第三位：S——表示中性線N和零線PE分開。

C——表示中性線N和零線PE合二為一而為PEN線(保護中性線)。

2)各種保護接地系統(tǒng)的形式和特點

保護接地系統(tǒng)的形式如圖10-12所示。圖10-12保護接地系統(tǒng)的形式10.2.3接地裝置

接地裝置由接地體和接地線兩部分組成，如圖10-13所示。正確設置接地裝置可保證人員和用電設備的安全。圖10-13接地裝置示意圖

1.接地體

接地體是埋入地下并和大地直接接觸的導體組，它分為自然接地體和人工接地體。

1)自然接地體

自然接地體是利用與大地有可靠連接的金屬構(gòu)件、金屬管道、鋼筋混凝土建筑物的基礎等作為接地體。

裝設接地裝置時應首先充分利用自然接地體，對螺栓連接的管道、鋼結(jié)構(gòu)等采用跨接線焊牢，跨接線采用扁鋼或圓鋼。扁鋼截面積接地支線不小于48mm2、接地干線不小于100mm2，圓鋼直徑不小于6mm2。

2)人工接地體

人工接地體是用型鋼如角鋼、鋼管、扁鋼、圓鋼打入地下而成的。人工接地體的設置要求如下：

(1)垂直埋設的接地體一般采用角鋼、鋼管和圓鋼，水平埋設的接地體一般采用扁鋼和圓鋼。

(2)常用的接地體尺寸如下：鋼管：直徑40～50mm，壁厚不小于3.5mm；扁鋼：25mm×4mm(室內(nèi))或40mm×4mm(室外)；角鋼：40mm×40mm×4mm～50mm×50mm×5mm；圓鋼:直徑10mm。長度均為2000～3000mm。

(3)在腐蝕性較強的土壤中，接地體應采取鍍鋅等措施。

(4)接地體頂端應在地面以下0.5～0.8m。

(5)接地體根數(shù)不應少于兩根，兩根間距離一般為5m。

(6)接地體與建筑物的距離不小于3m。

2.接地線

電氣設備或裝置的接地端與接地體相連的金屬導體稱為接地線。接地線分接地干線和接地支線。

(1)工業(yè)車間或其他場所如電氣設備較多時，應設置接地干線。車間接地干線一般為沿車間四周墻體明設，距地300mm，與墻有15mm距離。最小截面積銅材不得小于25mm2，鋼材不得小于50mm2。

(2)主接地干線與接地體之間應設置可拆裝的螺栓線夾連接點以便于檢測。

(3)接地線與接地體、接地線與接地線的連接一般為焊接，采用搭接焊時，搭接部分的長度：若為扁鋼，則大于等于寬度的2倍；若為圓鋼，則大于等于直徑的6倍。埋入地下的連接點應在焊接后涂瀝青漆防腐。

(4)接地線與電氣設備可焊接或以螺栓連接，每臺設備應用單獨的接地線與干線相連，禁止在一條接地線上串聯(lián)電氣設備。

(5)接地線的截面積(A)要求一般為:

①有腐蝕保護和機械保護或地上敷設：按PE線方法選擇。

②無腐蝕保護和機械保護，地下敷設：銅截面積A≥25mm2；鋼截面積A≥150mm2。

③有腐蝕保護,無機械保護，地下敷設：銅或鋼截面積A≥25mm2。

④TN或TT系統(tǒng)：銅截面積A≤50mm2；鋁截面積A≤70mm2；鋼截面積A≤800mm2。⑤TI系統(tǒng)：銅截面積A≤25mm2；鋁截面積A≤35mm2;鋼截面積A≤100mm2。

⑥架空線路塔桿的接地引出線：鋼鍍鋅截面積A≥50mm2。

⑦專用攜帶式接地線：裸銅軟導線截面積A≥25mm2。

3.保護接地和保護接零線的選擇

1)PE線的選擇

(1)按相線截面積A選擇PE線截面積AP：

A≤16mm2時：AP=A；

16mm2<A≤35mm2時：AP=16mm2；

A>35mm2時：AP=A／2。

(2)按機械強度選擇PE的最小截面積AP。

①明設裸線：銅最小截面積AP≥4mm2；鋁最小截面積AP≥6mm2。

②絕緣導線：銅最小截面積AP≥1.5mm2；鋁最小截面積AP≥2.5mm2。

③所用相線包含在同一外皮內(nèi)的多芯導線或電纜芯線：銅最小截面積AP≥1mm2；鋁最小截面積AP≥1.5mm2。

④圓鋼直徑D(mm)。建筑物內(nèi)：D≥6mm；建筑物外：D≥8mm；地下：D≥10mm。

角鋼厚度d(mm)。建筑物內(nèi)：d≥2mm；建筑物外：d≥2.5mm；地下：d≥4mm。扁鋼截面積A×厚度d(mm×mm)。建筑物內(nèi)：A×d≥24mm×3mm；建筑物外：A×d≥48mm×4mm；地下：A×d≥48mm×4mm。

2)PEN線的選擇

(1)供電給全裝置的干線。銅截面積A≥10mm2；鋁截面積A≥16mm2。

(2)供電給插座或單臺設備的支線。銅截面積A≥4mm2。

(3)PEN線與相線在同一電纜包皮內(nèi)或同一鋼管內(nèi)。銅截面積A≥4mm2。

4.接地電阻

1)固定式電氣設備

(1)三相660V及單相380V：接地電阻為2Ω，單個重復接地電阻為15Ω，總重復接地電阻為5Ω。

(2)三相380V及單相220V：接地電阻為4Ω，單個重復接地電阻為30Ω，總重復接地電阻為10Ω。

(3)三相220V及單相127V：接地電阻為8Ω，單個重復接地電阻為60Ω，總重復接地電阻為20Ω。

2)高壓系統(tǒng)裝置

其接地電阻≤0.5Ω。

3)架空線路塔桿

其接地電阻≤10～30Ω。

4)可能產(chǎn)生靜電的設備

其接地電阻≤100Ω。

5)電弧爐變電所

其接地電阻≤4Ω。

接地電阻一般由專職人員采用專用儀表進行檢測，判斷接地是否符合要求。10.2.4電氣防火與防爆

1.電氣火災與預防

1)電氣火災

電氣火災是由于電氣設備因故障(如短路、過載)產(chǎn)生過熱或電火花(工作火花如電焊火花飛濺；故障火花如拉閘火花、接頭松脫火花、熔絲熔斷等)而引起的火災。

2)預防方法

在線路設計時應充分考慮負載容量及合理的過載能力；在用電時應禁止過度超載及亂接亂搭電源線，防止短路故障；用電設備有故障時應停用并盡快檢修；某些電氣設備應在有人監(jiān)護下使用，人去停用(電)。預防電火花看來是一些煩瑣小事，可實際上意義重大，千萬不要麻痹大意。對于易引起火災的場所，應注意加強防火，配置防火器材，使用防爆電器。

3)電火警的緊急處理步驟

(1)切斷電源。當電氣設備發(fā)生火警時，首先要切斷電源(用木柄消防斧切斷電源進線)，防止事故的擴大和火勢的蔓延，以及滅火過程中發(fā)生觸