电气安全技术

（一）电气事故种类

电气事故包括人身事故和设备事故。人身事故和设备事故都可能导致二次事故，而且二者很可能是同时发生的。电气事故是与电相关联的事故。从能量的角度看，电能失去控制将造成电气事故。按照电能的形态，电气事故可分为触电事故、雷击事故、静电事故、电磁辐射事故和电气装置事故。

1、触电事故

触电事故是由电流及其转换成的其他形式的能量造成的事故。触电事故分为电击和电伤。电击是电流直接作用于人体所造成的伤害。电伤是电流转换成热能、机械能等其他形式的能量作用于人体造成的伤害。触电事故往往突然发生，在极短时间内造成严重后果。

通常所说的触电指的是电击。电击分为直接接触电击和间接接触电击。前者是触及正常状态下带电的带电体时发生的电击，也称为正常状态下的电击；后者是触及正常状态下不带电，而在故障状态下意外带电的带电体时发生的电击，也称为故障状态下的电击。

电伤分为电弧烧伤、电流灼伤、皮肤金属化、电烙印、机械性损伤、电光眼等伤害。电弧烧伤是由弧光放电造成的烧伤，是最危险的电伤。电弧温度高达8000℃．可造成大面积、大深度的烧伤，甚至烧焦、烧毁四肢及其他部位。

2、雷击事故

雷击事故是由自然界中正、负电荷形式的能量造成的事故。 　

3、静电事故

静电事故是由工艺过程中或人们活动中产生的，相对静止的正电荷和负电荷形式的能量造成的事故。

4、电磁辐射危害

电磁辐射事故是指电磁波形式的能量辐射而造成的事故。辐射电磁波指频率100kHz以上的电磁渡。在一定强度的高频电磁渡照射下，人体所受到的伤害主要表现为头晕、记忆力减退、睡眠不好等神经衰弱症状。严重者除神经衰弱症状加重外，还伴有心血管系统症状。电磁波对人体的伤害有滞后性，并可能通过遗传因子影响到后代。除对人体有伤害外，高频电磁渡还能造成高频感应放电和高频干扰。
   除无线电设备外，高频金属加热设备（如高频淬火设备、高频焊接设备）、高频介质加热设备（如高频热合机、绝缘材料干燥设备）也是有电磁辐射危险的设备。

为防止电磁辐射的危害，应采取屏蔽、吸收等专门的预防措施。用于高频防护的板状屏蔽和网状屏蔽均可用铜材、铝材或钢材制成。必要时可考虑双层屏蔽。如果在板状屏蔽上涂上一层有微小的颗粒材料，则可减少电磁渡的反射。更有效地吸收电磁波的能量，构成所谓吸收屏蔽。

5、电气装置故障及事故。

气系统故障引发的事故包括：异常停电、异常带电、电气设备损坏、电气线路损坏、短路、断线、接地、电气火灾等。

异常停电指在正常生产过程中供电突然中断。这种情况会使生产过程陷入混乱，造成经济损失；在有些情况下，还会造成事故和人员伤亡。

异常带电指在正常情况下不应当带电的生产设施或其中的部分意外带电。异常带电容易导致人员受到伤害。

（二）电流对人体的作用
电流通过人体内部，能使肌肉产生突然收缩效应，产生针刺感、压迫感、打击感、痉挛、疼痛、血压升高、昏迷、心律不齐、心室颤动等症状。数十毫安的电流通过人体可使呼吸停止。数十微安的电流直接流过心脏会导致致命的心室纤维性颤动。电流对人体损伤的程度与电流的大小、电流持续时间、电流种类、电流途径、人体的健康状况等因素有关。
感知电流是引起人有感觉的最小电流
（三）触电事故预防技术（重点）
1．直接接触电击预防技术
1）绝缘
    绝缘是用绝缘物把带电体封闭起来。
绝缘的电气指标主要是绝缘电阻。绝缘电阻用兆欧表测量。任何情况下绝缘电阻不得低于每伏工作电压1OOOΩ，并应符合专业标准的规定。
2）屏护
    屏护是采用遮栏、护罩、护盖、箱闸等将带电体同外界隔绝开来。屏护装置应有足够的尺寸，应与带电体保证足够的安全距离：遮栏与低压裸导体的距离不应小于0.8 m；网眼遮栏与裸导体之间的距离，低压设备不宜小于0.15m，10 kV设备不宜小于0.35m。屏护装置应安装牢固。金属材料制成的屏护装置应可靠接地（或接零）。遮栏、栅栏应根据需要挂标示牌。遮栏出入口的门上应根据需要安装信号装置和连锁装置。
    3）间距
间距是将可能触及的带电体置于可能触及的范围之外。其安全作用与屏护的安全作用基本相同。 带电体与地面之间、带电体与树木之问、带电体与其他设施和设备之间、带电体与带电体之间均应保持一定的安全距离。安全距离的大小决定于电压高低、设备类型、环境条件和安装方式等因素。架空线路的间距须考虑气温、风力、覆冰和环境条件的影响。
在低压操作中，人体及其所携带工具与带电体的距离不应小于0.1 m。
在高压作业中，人体及其所携带工具与带电体的距离应满足表1--3所列各项最小距离的要求。
表1—3

①不足所列距离时，应装设临时谴栏。②不足所列距离时，邻近线路应当停电。
③火焰不应喷向带电体。

在架空线路进行起重工作时，起重机具（包括被吊物）与线路导线之间的最小距离可参考表1—4所列数值。
表1—4


2．间接接触电击预防技术
1）保护接地（IT系统）
    保护接地系统就是IT系统。其构成如图1—5所示。图中，Ll，L2，L3是相线，N是中性点，Z是配电网对地绝缘阻抗，Rp是人体电阻，RE是保护接地电阻，IE是接地电流。所谓接地，就是将设备的某一部位经接地装置与大地紧密连接起来。保护接地的做法是将电气设备在故障情况下可能呈现危险电压的金属部位经接地线、接地体同大地紧密地连接起来；其安全原理是把故障电压限制在安全范围以内。IT系统的字母I表示配电网不接地或经高阻抗接地，字母T表示电气设备外壳接地。
保护接地适用于各种不接地配电网。在这类配电网中，凡由于绝缘损坏或其他原因而可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外,均应接地。
在380V不接地低压系统中，一般要求保护接地电阻RE≤4Ω。当配电变压器或发电机的容量不超过100 kV•A时，要求RE≤10Ω。
在10 kV配电网中，如果高压设备与低压设备共用接地装置，要求接地电阻不超过10Ω，并满足下式要求：RE≤120/IE
2）TT系统
我国绝大部分地面企业的低压配电网都采用如图1—6所示星形接法的低压中性点直接接地的三相四线配电网。这种配电网能提供一组线电压和一组相电压。图中，中性点的接地RN叫做工作接地，中性点引出的导线叫做中性线也叫做工作零线。IT系统的第一个字母T表示配电网直接接地、第二个字母T表示电气设备外壳接地。
图1—6 TT系统

TT系统的接地RE也能大幅度降低漏电设备上的故障电压，但一般不能降低到安全范围以内。因此，采用TT系统必须装设漏电保护装置或过电流保护装置，并优先采用前者。
TT系统主要用于低压用户，即用于未装备配电变压器，从外面引进低压电源的小型用户。

    3）TN系统（保护接零）
    TN系统相当于传统的保护接零系统。典型的TN系统如图1—7所示。图中，PE是保护零线，Rs叫做重复接地。TN系统中的字母N表示电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点之间，亦即与保护零线之间紧密连接。保护接零的安全原理是当某相带电部分碰连设备外壳时，形成该相对零线的单相短路；短路电流促使线路上的短路保护元件迅速动作，从而把故障设备电源断开，消除电击危险。虽然保护接零也能降低漏电设备上的故障电压，但一般不能降低到安全范围以内。其第一位的安全作用是迅速切断电源。
TN系统分为TN—S、TN—C—S、TN—C三种类型。如图1—8所示，TN—S系统是PE线与N线完全分开的系统；TN--C—S系统是干线部分的前一段PE线与N线共用为PFN线，后一段PE线与N线分开的系统；TN—C系统是干线部分PE线与N线完全共用的系统。应当注意，支线部分的PE线是不能与N线共用的。TN—S系统的安全性能最好，有爆炸危险环境、火灾危险性大的环境及其他安全要求高的场所应采用TN—S系统；厂内低压配电的场所及民用楼房应采用TN—C—S系统。
保护接零用于用户装有配电变压器的，且其低压中性点直接接地的220／380 V三相四线配电网。 应用保护接零应注意下列安全要求。
（1）在同一接零系统中，一般不允许部分或个别设备只接地、不接零的做法；否则，当接地的设备漏电时，该接地设备及其他接零设备都可能带有危险的对地电压。如确有困难，个别设备无法接零而只能接地时，则该设备必须安装漏电保护装置。
（2）重复接地合格。重复接地指零线上除工作接地以外的其他点的再次接地。重复接地的安全作用是减轻PE线和PEN线断开或接触不良的危险性，进一步降低漏电设备对地电压，改善架空线路的防雷性能和缩短祸电故障持续时间。电缆或架空线路引入车间或大型建筑物处，配电线路的最远端及每1 km处，高低压线路同杆架设时共同敷设的两端应作重复接地。每一重复接地的接地电阻不得超过10 Ω；在低压工作接地的接地电阻允许不超过10Ω的场合，每一重复接地的接地电阻允许不超过30Ω，但不得少于3处。
（3）发生对PE线的单相短路时能迅速切断电源。对于相线对地电压220 v的TN系统，手持式电气设备和移动式电气设备末端线路或插座回路的短路保护元件应保证故障持续时间不超过0.4 s；配电线路或固定式电气设备的末端线路应保证故障持续时间不超过5 s。
（4）工作接地合格。工作接地的主要作用是减轻各种过电压的危险。工作接地的接地电阻一般不应超过4Ω，在高土壤电阻率地区允许放宽至不超过10Ω。
（5）PE和PEN线上不得安装单极开关和熔断器；PE线和PEN线应有防机械损伤和化学腐蚀的措施；PE线支线不得串联连接，即不得用设备的外露导电部分作为保护导体。
（6）保护导体截面面积合格。当PE线与相线材料相同时，PE线可以按表1—5选取除应采用电缆芯线或金属护套作保护线者外，有机械防护的PE线不得小于2.5 mm2,没有机械防护的不得小于4 mm2。铜质PEN线截面积不得小于10 mm2，铝质的不得小于16 mm2，如系电缆芯线，则不得小于4 mm2 。
（7）等电位联结。等电位联结指保护导体与建筑物的金属结构、生产用的金属装备以及允许用作保护线的金属管道等用于其他目的的不带电导体之问的联结。等电位联结的组成如图1～9所示。有条件的场所应傲等电位联结，以提高TN系统的可靠性。

3．其他电击预防技术
1）双重绝缘和加强绝缘
双重绝缘指工作绝缘（基本绝缘）和保护绝缘（附加绝缘）。前者是带电体与不可触及的导体之间的绝缘，是保证设备正常工作和防止电击的基本绝缘；后者是不可触及的导体与可触及的导体之间的绝缘，是当工作绝缘损坏后用于防止电击的绝缘。加强绝缘是具有与上述双重绝缘相同水平的单一绝缘。
具有双重绝缘的电气设备属于Ⅱ类设备。Ⅱ类设备的电源连接线应按加强绝缘设计。Ⅱ类设备在其明显部位应有“回”形标志。
Ⅱ类设备的工作绝缘的绝缘电阻不得低于2 MΩ，保护绝缘的绝缘电阻不得低于5MΩ，加强绝缘的绝缘电阻不得低于7 MΩ。
2）安全电压
安全电压是在一定条件下、一定时间内不危及生命安全的电压。
具有安全电压的设备属于Ⅲ类设备。
安全电压限值是在任何情况下，任意两导体之间都不得超过的电压值。我国标准规定工频安全电压有效值的限值为50 V。我国规定工频有效值的额定值有42 V、36 V、24 V、12 V和6 V。凡特别危险环境使用的携带式电动工具应采用42 V安全电压；凡有电击危险环境使用的手持照明灯和局部照明灯应采用36V或24V安全电压；金属容器内、隧道内、水井内以及周围有大面积接地导体等工作地点狭窄，行动不便的环境应采用12 V安全电压；水上作业等特殊场所应采用6 V安全电压。
通常采用安全隔离变压器作为安全电压的电源。安全隔离变压器的一次与二次之间有良好的绝缘；其间还可用接地的屏蔽进行隔离。安全电压边应与一次边保持双重绝缘的水平。
安全电压回路的带电部分必须与较高电压的回路保持电气隔离，并不得与大地、保护接零（地）线或其他电气回路连接。安全电压的插销座不得与其他电压的插销座有插错的可能。安全隔离变压器的一次边和二次边均应装设短路保护元件。
如果电压值与安全电压值相符，而由于功能上的原因，电源或回路配置不完全符合安全电压的要求，则称之为功能特低电压。应用功能特低电压须配合补充安全措施。
3）电气隔离
电气隔离指工作回路与其他回路实现电气上的隔离。电气隔离是通过采用l ：1，即一次边、二次边电压相等的隔离变压器来实现的。电气隔离的安全实质是阻断二次边工作的人员单相触电时电流的通路。
电气隔离的电源变压器必须是隔离变压器，二次边必须保持独立，应保证电源电压u≤500V、线路长度L≤200m。

4）漏电保护（剩余电流保护）
漏电保护装置主要用于防止间接接触电击和直接接触电击。漏电保护装置也用于防止漏电火灾和监测一相接地故障。
电流型漏电保护装置以漏电电流或触电电流为动作信号。动作信号经处理后带动执行元件动作，促使线路迅速分断。
电磁式电流型漏电保护的原理如图1—10所示。图中，OTA是零序电流互感器、FV是极化电磁铁线圈、SB是试验按钮、S限流电阻。
   电流型漏电保护装置的动作电流分为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个等级，其中，30及30mA以下的属高灵敏度，主要用于防止触电事故，30mA以上、1000及1000mA以下的属中灵敏度，用于防止触电事故和漏电火灾；1000mA以上的属低灵敏度，用于防止漏电火灾和监视一相接地故障。为了避免误动作保护装置的额定不动作电流不得低于额定动作电流的1/2。
漏电保护装置的动作时间指动作时最大分断时间。快速型和定时限型漏电保护装置的动作时间应符合表1—6的要求。
额定动作电流I△N /mA        额定电流/A        动作时间
                I△N        2I△N        0.25A        5I△N
≤30        任意值        0.2        0.1        0.04         
＞30        任意值        0.2        0.1                 0.04
        ≥40        0.2                          0.15
有金属外壳的Ⅰ类移动式电气设备和手持式电动工具，安装在潮湿或强腐蚀等恶劣场所的电气设备，建筑施工工地的施工电气设备，临时性电气设备，宾馆类的客房内的插座、触电危险性较大的民用建筑物内的插座、游泳池或浴池类墙所的水中照明设备，安装在水中的供电线路和电气设备，以及医院中直接接触人体的医用电气设备等均应安装漏电保护装置。
漏电保护装置的选用应当考虑多方面的因素。在浴室、游泳池、隧道等电击危险性很大的场合，应选用高灵敏度的漏电保护装置。如果在作业场所遭受电击后，有其他人帮助及时脱离电源，则漏电保护装置的动作电流可以大于摆脱电流；如系快速型保护装量，动作电流可按心室颤动电流选取；如果是前级保护，即分保护前面的总保护，动作电流可超过心室颤动电流。如果作业场所无他人配合工作，动作电流不应超过摆脱电流。在触电后可能导致严重二次事故的场合，应选用6 mA动作电流。为了保护儿童或病人，应采用10mA以下的动作电流。单相线路选用二级保护器，仅带三相负载的三相线路可选用三级保护器，动力与照明合用的三相四线线路和三相照明线路必须选用四级保护器。
运行中的漏电保护装置应当定期检查和试验。保护器外壳各部及其上部件、连接端子应保持清洁，完好无损；胶木外壳不应变形、变色；不应有裂纹和烧伤痕迹；制造厂名称（或商标）、型号、额定电压、额定电流、额定动作电流等应标志清楚，并应与运行线路的条件和要求相符合。保护器外壳防护等级应与使用场所的环境条件相适应。接线端子不应松动；连接部位不得变色。接线端子不应有明显腐蚀。保护器工作时不应有杂音。漏电保护开关的操作手柄应灵活、可靠，使用过程中也应定期用试验按钮试验其可靠性。

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