2012年安全工程師《生產技術》重點知識(7)

　　第二節(jié)電氣安全基礎知識$lesson$

　　電氣事故包括人身事故和設備事故。人身事故和設備事故都可能導致二次事故，而且二者很可能是同時發(fā)生的。電氣事故是與電相關聯(lián)的事故。從能量的角度看，電能失去控制將造成電氣事故。按照電能的形態(tài)，電氣事故可分為觸電事故、雷擊事故、靜電事故、電磁輻射事故和電氣裝置事故。

　　一、觸電事故

　　觸電事故是由電流及其轉換成的其他形式的能量造成的事故。觸電事故分為電擊和電傷。電擊是電流直接作用于人體所造成的傷害。電傷是電流轉換成熱能、機械能等其他形式的能量作用于人體造成的傷害。觸電事故往往突然發(fā)生，在極短時間內造成嚴重后果。

　　(一)電擊、電傷及電流對人體的作用

　　1.電擊

　　通常所說的觸電指的是電擊。電擊分為直接接觸電擊和間接接觸電擊。前者是觸及正常狀態(tài)下帶電的帶電體時發(fā)生的電擊，也稱為正常狀態(tài)下的電擊;后者是觸及正常狀態(tài)下不帶電，而在故障狀態(tài)下意外帶電的帶電體時發(fā)生的電擊，也稱為故障狀態(tài)下的電擊。

　　2.電傷

　　電傷分為電弧燒傷、電流灼傷、皮膚金屬化、電烙印、機械性損傷、電光眼等傷害。電弧燒傷是由弧光放電造成的燒傷，是最危險的電傷。電弧溫度高達8000℃.可造成大面積、大深度的燒傷，甚至燒焦、燒毀四肢及其他部位。

　　3.電流對人體的作用

　　電流通過人體內部，能使肌肉產生突然收縮效應，產生針刺感、壓迫感、打擊感、痙攣、疼痛、血壓升高、昏迷、心律不齊、心室顫動等癥狀。數(shù)十毫安的電流通過人體可使呼吸停止。數(shù)十微安的電流直接流過心臟會導致致命的心室纖維性顫動。電流對人體損傷的程度與電流的大小、電流持續(xù)時間、電流種類、電流途徑、人體的健康狀況等因素有關。

　　工頻電流作用于人體的效應見表l―2.表中，0是沒有感覺的范圍; A1，A2，A3是不引起心室纖維性顫動，不致產生嚴重后果的范圍;B1，B2是容易產生嚴重后果的范圍。

　　(二)觸電事故預防技術

　　1.直接接觸電擊預防技術

　　1)絕緣

　　絕緣是用絕緣物把帶電體封閉起來。電氣設備的絕緣應符合其相應的電壓等級、環(huán)境條件和使用條件。電氣設備的絕緣不得受潮，表面不得有粉塵、纖維或其他污物，不得有裂紋或放電痕跡，表面光澤不得減退，不得有脆裂、破損t彈性不得消失?運行時不得有異味。

　　絕緣的電氣指標主要是絕緣電阻。絕緣電阻用兆歐表測量。任何情況下絕緣電阻不得低于每伏工作電壓1OOOΩ.并應符合專業(yè)標準的規(guī)定。

　　2)屏護

　　屏護是采用遮欄、護罩、護蓋、箱閘等將帶電體同外界隔絕開來。屏護裝置應有足夠的尺寸。應與帶電體保證足夠的安全距離：遮欄與低壓裸導體的距離不應小于0.8 m;網眼遮欄與裸導體之間的距離，低壓設備不宜小于0.15m，10 kV設備不宜小于0.35m.屏護裝置應安裝牢固。金屬材料制成的屏護裝置應可靠接地(或接零)。遮欄、柵欄應根據(jù)需要掛標示牌。遮欄出入口的門上應根據(jù)需要安裝信號裝置和連鎖裝置。

　　3)間距

　　間距是將可能觸及的帶電體置于可能觸及的范圍之外。其安全作用與屏護的安全作用基本相同。帶電體與地面之間、帶電體與樹木之問、帶電體與其他設施和設備之間、帶電體與帶電體之間均應保持一定的安全距離。安全距離的大小決定于電壓高低、設備類型、環(huán)境條件和安裝方式等因素。架空線路的間距須考慮氣溫、風力、覆冰和環(huán)境條件的影響。

　　在低壓操作中，人體及其所攜帶工具與帶電體的距離不應小于0.1 m.

　　在高壓作業(yè)中，人體及其所攜帶工具與帶電體的距離應滿足表1――3所列各項最小距離的要求。

　?、俨蛔闼芯嚯x時，應裝設臨時譴欄。

　?、诓蛔闼芯嚯x時，鄰近線路應當停電.

　?、刍鹧娌粦獓娤驇щ婓w.

　　在架空線路進行起重工作時，起重機具(包括被吊物)與線路導線之間的最小距離可參考表所列數(shù)值。

　　2.間接接觸電擊預防技術

　　1)保護接地(IT系統(tǒng))

　　保護接地系統(tǒng)就是IT系統(tǒng)。其構成如圖1―5所示。圖中，Ll，L2，L3是相線，N是中性點，Z是配電網對地絕緣阻抗，Rp是人體電阻，RE是保護接地電阻，IE是接地電流。所謂接地，就是將設備的某一部位經接地裝置與大地緊密連接起來。保護接地的做法是將電氣設備在故障情況下可能呈現(xiàn)危險電壓的金屬部位經接地線、接地體同大地緊密地連接起來;其安全原理是把故障電壓限制在安全范圍以內。IT系統(tǒng)的字母I表示配電網不接地或經高阻抗接地，字母T表示電氣設備外殼接地。

　　保護接地適用于各種不接地配電網。在這類配電網中，凡由于絕緣損壞或其他原因而可能呈現(xiàn)危險電壓的金屬部分，除另有規(guī)定外，均應接地。

　　在380V不接地低壓系統(tǒng)中，一般要求保護接地電阻RE≤4Ω。當配電變壓器或發(fā)電機的容量不超過100 kV?A時，要求RE≤10Ω。

　　在10 kV配電網中t如果高壓設備與低壓設備共用接地裝置，要求接地電阻不超過10Ω，并滿足下式要求：RE≤120/IE

　　2)TT系統(tǒng)

　　我國絕大部分地面企業(yè)的低壓配電網都采用如圖1―6所示星形接法的低壓中性點直接接地的三相四線配電網。這種配電網能提供一組線電壓和一組相電壓。圖中，中性點的接地RN叫做工作接地、中性點引出的導線叫做中性線也叫做工作零線。IT系統(tǒng)的第一個字母T表示配電網直接接地、第二個字母T表示電氣設備外殼接地。

　　TT系統(tǒng)的接地RE也能大幅度降低漏電設備上的故障電壓，但一般不能降低到安全范圍以內。因此，采用TT系統(tǒng)必須裝設漏電保護裝置或過電流保護裝置，井優(yōu)先采用前者。

　　TT系統(tǒng)主要用于低壓用戶，即用于未裝備配電變壓器，從外面引進低壓電源的小型用戶。

　　3)TN系統(tǒng)(保護接零)

　　TN系統(tǒng)相當于傳統(tǒng)的保護接零系統(tǒng)。典型的TN系統(tǒng)如圖1―7所示。圖中，PE是保護零線，Rs叫做重復接地。TN系統(tǒng)中的字母N表示電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分與配電網中性點之間，亦即與保護零線之間緊密連接。保護接零的安全原理是當某相帶電部分碰連設備外殼時，形成該相對零線的單相短路;短路電流促使線路上的短路保護元件迅速動作，從而把故障設備電源斷開，消除電擊危險。雖然保護接零也能降低漏電設備上的故障電壓，但一般不能降低到安全范圍以內。其第一位的安全作用是迅速切斷電源。

　　TN系統(tǒng)分為TN――S，TN――C――S，TN―C三種類型。如圖1―8所示，TN――S系統(tǒng)是PE線與N線完全分開的系統(tǒng);TN――C―S系統(tǒng)是干線部分的前一段PE線與N線共用為PFN線，后一段PE線與N線分開的系統(tǒng);TN―C系統(tǒng)是干線部分PE線與N線完全共用的系統(tǒng)。應當注意，支線部分的PE線是不能與N線共用的。TN―S系統(tǒng)的安全性能最好。有爆炸危險環(huán)境、火災危險性大的環(huán)境及其他安全要求高的場所應采用TN―S系統(tǒng);廠內低壓配電的場所及民用樓房應采用TN――C―S系統(tǒng)。

　　保護接零用于用戶裝有配電變壓器的，且其低壓中性點直接接地的220/380 V三相四線配電網。

　　應用保護接零應注意下列安全要求。

　　(1)在同一接零系統(tǒng)中，一般不允許部分或個別設備只接地、不接零的做法;否則，當接地的設備漏電時，該接地設備及其他接零設備都可能帶有危險的對地電壓。如確有困難，個別設備無法接零而只能接地時，則該設備必須安裝漏電保護裝置。

　　(2)重復接地合格。重復接地指零線上除工作接地以外的其他點的再次接地。重復接地的安全作用是減輕PE線和PEN線斷開或接觸不良的危險性，進一步降低漏電設備對地電壓，改善架空線路的防雷性能和縮短禍電故障持續(xù)時間。電纜或架空線路引入車間或大型建筑物處，配電線路的最遠端及每1 km處，高低壓線路同桿架設時共同敷設的兩端應作重復接地。每一重復接地的接地電阻不得超過10 Ω;在低壓工作接地的接地電阻允許不超過10Ω的場合，每一重復接地的接地電阻允許不超過30Ω，但不得少于3處。

　　(3)發(fā)生對PE線的單相短路時能迅速切斷電源。對于相線對地電壓220 v的TN系統(tǒng)，手持式電氣設備和移動式電氣設備末端線路或插座回路的短路保護元件應保證故障持續(xù)時間不超過0.4 s;配電線路或固定式電氣設備的末端線路應保證故障持續(xù)時間不超過5 s.

　　(4)工作接地合格。工作接地的主要作用是減輕各種過電壓的危險。工作接地的接地電阻一般不應超過4Ω，在高土壤電阻率地區(qū)允許放寬至不超過10Ω。

　　(5)PE和PEN線上不得安裝單極開關和熔斷器;PE線和PEN線應有防機械損傷和化學腐蝕的措施;PE線支線不得串聯(lián)連接，即不得用設備的外露導電部分作為保護導體

　　(6)保護導體截面面積合格。當PE線與相線材料相同時，PE線可以按表1―5選取除應采用電纜芯線或金屬護套作保護線者外，有機械防護的PE線不得小于2.5 m┫，沒有機械防護的不得小于4 m┫.銅質PEN線截面積不得小于10 m┫，鋁質的不得小于16 m┫，如系電纜芯線，則不得小于4 m┫

　　(7)等電位聯(lián)結。等電位聯(lián)結指保護導體與建筑物的金屬結構、生產用的金屬裝備以及允許用作保護線的金屬管道等用于其他目的的不帶電導體之問的聯(lián)結。等電位聯(lián)結的組成如圖1～9所示。有條件的場所應傲等電位聯(lián)結，以提高TN系統(tǒng)的可靠性。

　　3.其他電擊預防技術

　　1)雙重絕緣和加強絕緣

　　雙重絕緣指工作絕緣(基本絕緣)和保護絕緣(附加絕緣)。前者是帶電體與不可觸及的導體之間的絕緣，是保證設備正常工作和防止電擊的基本絕緣;后者是不可觸及的導體與可觸及的導體之間的絕緣，是當工作絕緣損壞后用于防止電擊的絕緣。加強絕緣是具有與上述雙重絕緣相同水平的單一絕緣。

　　具有雙重絕緣的電氣設備屬于Ⅱ類設備。Ⅱ類設備的電源連接線應按加強絕緣設計。Ⅱ類設備在其明顯部位應有“回”形標志。

　　Ⅱ類設備的工作絕緣的絕緣電阻不得低于2 MΩ，保護絕緣的絕緣電阻不得低于5MΩ，加強絕緣的絕緣電阻不得低于7 MΩ。

　　2)安全電壓

　　安全電壓是在一定條件下、一定時間內不危及生命安全的電壓。具有安全電壓的設備屬于Ⅲ類設備。

　　安全電壓限值是在任何情況下，任意兩導體之間都不得超過的電壓值。我國標準規(guī)定工頻安全電壓有效值的限值為50 v.我國規(guī)定工頻有效值的額定值有42 V、36 V、24 V、12 V和6 V.凡特別危險環(huán)境使用的攜帶式電動工具應采用42 V安全電壓;凡有電擊危險環(huán)境使用的手持照明燈和局部照明燈應采用36V或24V安全電壓;金屬容器內、隧道內、水井內以及周圍有大面積接地導體等工作地點狹窄，行動不便的環(huán)境應采用12 V安全電壓;水上作業(yè)等特殊場所應采用6 V安全電壓。

　　通常采用安全隔離變壓器作為安全電壓的電源。安全隔離變壓器的一次與二次之間有良好的絕緣;其間還可用接地的屏蔽進行隔離。安全電壓邊應與一次邊保持雙重絕緣的水平。

　　安全電壓回路的帶電部分必須與較高電壓的回路保持電氣隔離，并不得與大地、保護接零(地)線或其他電氣回路連接。安全電壓的插銷座不得與其他電壓的插銷座有插錯的可能。安全隔離變壓器的一次邊和二次邊均應裝設短路保護元件。

　　如果電壓值與安全電壓值相符，而由于功能上的原因，電源或回路配置不完全符合安全電壓的要求，則稱之為功能特低電壓。應用功能特低電壓須配合補充安全措施。

　　3)電氣隔離

　　電氣隔離指工作回路與其他回路實現(xiàn)電氣上的隔離。電氣隔離是通過采用l ：1，即一次邊、二次邊電壓相等的隔離變壓器來實現(xiàn)的。電氣隔離的安全實質是阻斷二次邊工作的人員單相觸電時電流的通路。

　　電氣隔離的電源變壓器必須是隔離變壓器，二次邊必須保持獨立，應保證電源電壓u≤500V、線路長度L≤200m.

　　4)漏電保護(剩余電流保護)

　　漏電保護裝置主要用于防止間接接觸電擊和直接接觸電擊。漏電保護裝置也用于防止漏電火災和監(jiān)測一相接地故障。

　　電流型漏電保護裝置以漏電電流或觸電電流為動作信號。動作信號經處理后帶動執(zhí)行元件動作，促使線路迅速分斷。

　　電磁式電流型漏電保護的原理如圖1―10所示。圖中，OTA是零序電流互感器、FV是極化電磁鐵線圈、SB是試驗按鈕、S限流電阻。

　　電流型漏電保護裝置的動作電流分為0.006，0.01，0.015，O.03，0.05， 0.075，0.l，O.2，O.3，0.5，1，3，5，10，20A等15個等級，其中，30及30mA以下的屬高靈敏度，主要用于防止觸電事故，30mA以上、1000及1000mA以下的屬中靈敏度，用于防止觸電事故和漏電火災;1000mA以上的屬低靈敏度，用于防止漏電火災和監(jiān)視一相接地故障。為了避免誤動作保護裝置的額定不動作電流不得低于額定動作電流的1/2.

　　漏電保護裝置的動作時間指動作時最大分斷時間。快速型和定時限型漏電保護裝置的動作時間應符合表1―6的要求。

　　有金屬外殼的Ⅰ類移動式電氣設備和手持式電動工具，安裝在潮濕或強腐蝕等惡劣場所的電氣設備，建筑施工工地的施工電氣設備，臨時性電氣設備，賓館類的客房內的插座、觸電危險性較大的民用建筑物內的插座、游泳池或浴池類墻所的水中照明設備。安裝在水中的供電線路和電氣設備，以及醫(yī)院中直接接觸人體的醫(yī)用電氣設備(胸腔手術室的除外)等均應安裝漏電保護裝置

　　漏電保護裝置的選用應當考慮多方面的因素。在浴室、游泳池、隧道等電擊危險性很大的場合，應選用高靈敏度的漏電保護裝置。如果在作業(yè)場所遭受電擊后，有其他人幫助及時脫離電源，則漏電保護裝置的動作電流可以大于擺脫電流;如系快速型保護裝量，動作電流可按心室顫動電流選取;如果是前級保護，即分保護前面的總保護，動作電流可超過心室顫動電流。如果作業(yè)場所無他人配合工作，動作電流不應超過擺脫電流。在觸電后可能導致嚴重二次事故的場合，應選用6 mA動作電流。為了保護兒童或病人，應采用10mA以下的動作電流。單相線路選用二級保護器，僅帶三相負載的三相線路可選用三級保護器，動力與照明合用的三相四線線路和三相照明線路必須選用四級保護器。

　　運行中的漏電保護裝置應當定期檢查和試驗。保護器外殼各部及其上部件、連接端子應保持清潔，完好無損;膠木外殼不應變形、變色;不應有裂紋和燒傷痕跡;制造廠名稱(或商標)、型號、額定電壓、額定電流、額定動作電流等應標志清楚，并應與運行線路的條件和要求相符合。保護器外殼防護等級應與使用場所的環(huán)境條件相適應。接線端子不應松動;連接部位不得變色。接線端子不應有明顯腐蝕。保護器工作時不應有雜音。漏電保護開關的操作手柄應靈活、可靠，使用過程中也應定期用試驗按鈕試驗其可靠性。

　　【例題】在觸電后可能導致嚴重二次事故的場合，漏電保護裝置應選用___mA動作電流。()

　　A.5

　　B.6

　　C.30

　　D.100

　　【答案】 B

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