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1、电气安全（Electric Safety）,东北大学火灾爆炸防治实验室Fire&Explosion Protection Laboratory(FEPL)李刚,第2章人身触电预防,人体电阻,人为什么会触电？人体电阻分为人体内部电阻和皮肤表面电阻内部电阻与接触电源和外界条件无关，一般在500 左右皮肤表面电阻与皮肤表面的干湿程度、有无破损及接触电压的高低有关，一般可取2000 不同条件下的人体电阻：,电流对人体的危害,电流流经人体产生的危害：热效应会造成人体电灼伤化学效应会造成电烙印和皮肤金属化电流通过大脑会使人昏迷通过脊髓会导致肢体瘫痪通过中枢神经系统会导致神经系统失调、死亡通过心脏会引起心室
2、颤动（心颤）使心脏停跳而死亡,不同电流强度对人身触电的影响,按照不同电流强度通过人体时的生理反应分类：感觉电流人体能感觉到的最小电流，成年男性1.1mA,成年女性0.7mA摆脱电流触电后人能自主摆脱的最大电流，成年男性16mA,成年女性10mA 电为什么能把人吸住？致命电流较短时间内危及人生命的最小电流，一般为50mA,交、直流电流对人体的影响,室颤心室纤颤的简称,是指心室失去了节律性收缩,变成一种不规则的细微颤动,使血液不能有效的排除,造成循环的衰竭。,通电时间和电压对人体触电的影响,通过时间时间越长，对人体组织破坏越严重心脏跳动间隔触电最危险，不到1s规定：在发生人身触电事故时，为解救触电
3、人，可不经许可即行关断有关设备的电源作用人体的电压电压越高电流越大，越危险；人体电阻会随作用于人体电压增高而降低,见下表,电源频率对触电的影响,25300Hz的交流电对人体的伤害最严重；1000Hz以上的电流主要引起热效应伤害；雷电和静电产生冲击（脉冲）电流，引起强烈肌肉收缩，感觉电流10mA,致命电流100A,电流途径对人体触电的影响,电流途径手到手手到脚脚到脚不同电流途径流经心脏电流的比率,电流对人体伤害分类,电流对人体伤害（触电事故）分电击和电伤两类；电击是电流通过人体，刺激机体组织，使肌肉非自主地发生痉挛性收缩而造成的伤害。严重时会破坏人的心脏、肺部、神经系统的正常工作，形成危及生命的
4、伤害。绝大部分触电死亡事故都是电击造成的电击的伤害程度取决于电流的大小和触电持续时间电伤电伤是电流的热效应、化学效应、机械效应等对人体所造成的伤害。伤害多见于机体的外部，往往在机体表面留下伤痕。电弧引起的电灼伤电烙印热效应和化学效应使皮肤硬化造成局部麻木、失去知觉皮肤金属化在电流、电弧的作用下使一些熔化和蒸发的金属微粒渗入人体皮肤表层机械伤害青光眼,能够形成电伤的电流通常比较大。,人体触电方式,直接接触触电（单相触电、两相触电）跨步电压触电接触电压触电高压触电雷击触电,直接接触触电单相触电,中性点直接接地方式Ir=Ux/(Rg+Rr)=Ux/Rr(RrRg)与人体电阻比接地体电阻很小，电压几乎
5、全部加在人体上。危险！如果穿上绝缘鞋或站在绝缘垫上，通过人体电流就会很小。,中性点不接地方式 电流经过人体与其他两相的对地阻抗Z而形成回路，通过人体的电流Ir取决于电压、人体电阻和导线对地绝缘阻抗。如果导线对地绝缘较好，通过人体的电流就会较小。,Ux,Rg,N,C,A,B,Rr,Ir,Ux,Z,直接接触触电两相触电,两相触电 Ir=U/Rr U线电压当发生两相触电时，如线电压为380V，则流过人体的电流高达268mA，只要经过0.186s就可能致人于死地。（50mA.s)但一般发生的几率较小。,Ir,跨步电压触电,当电气设备发生接地或线路一相落地时，故障电流就会从接地点向四周扩散，形成电压梯度
6、。离接地点越近，电位越高，电位梯度越高；离接地点20米外，电位近似为0。在20米内，人体两脚之间（0.8米）电位差形成跨步电压跨步触电。“安规”规定，发生接地后，室内不得接近故障点4米内，室外不得接近故障点8米以内；进入时必须穿绝缘靴，戴绝缘手套。后果，跨步电压 流过人体两腿 人体两腿抽筋倒地 电流流过人体重要器官2秒可能死亡。,对地电位,100,50,距离m,10,20,接触电压触电,接触电压是指人站在发生接地短路故障设备旁边，触及漏电设备的外壳时，其手脚之间所承受的电压。由接触电压引起的触电称为接触电压触电。如图：中间电动机绝缘损坏，外壳带电电位相同，但地电位不同，左边人承受接触电压等于电
7、动机外壳电位与地电位之差，接近于零；右边人承受的接触电压几乎为相电压。,在安装接地网时，应考虑一个车间、一个变电站和生产装置的所有设备均设接地体，或在地面下埋设接地网，这是防止接触电压触电的有效措施。,20m,对地电压（）,距离（m）,100,接触电压,电位分布,接触电压与跨步电压比较,20m,接触电压Uic=Ud-U1Ud-接地部分的对地电压U1脚的电位离接地体或碰地点越近接触电压越小，反之越大,跨步电压：电流通过接地体向四周流散时地面上存在电位分布，两脚之间的电位差离接地体或碰地点越近跨步电压越大，反之越小,防止人触电的技术措施,人体触电一般是由于人体靠近或接触电气设备带电部分和人体触及正
8、常不带电而绝缘损坏时外壳或金属构架带电。主要技术措施有：保护接地保护接零采用安全电压装设触电保安器,电气接 地,电气接地分类：工作接地和保护接地工作接地：为了保证电气设备在系统正常运行和发生事故情况下能可靠工作而进行的接地。380V220V低压配电网络中的配电变压器中性点接地就是工作接地；（不接地会怎么样？）避雷针、避雷器的接地也属于工作接地；否则，雷电流就不能向大地通畅泄放：,电气接地,保护接地为防止人身因电气设备绝缘损坏而遭受触电，将电气设备的金属外壳与接地体连接，称为保护接地，保护接地又分为保护接地和保护接零。,Id,Ir,Rd,Rr,电力系统中性点接地方式,电力系统中性点接地属于工作接
9、地接地方式中性点直接接地系统中性点不接地系统中性点经消弧圈接地我国规定110kV及以上系统采用直接接地；35kV及以下采用不接地或经消弧圈接地；（消弧圈：有铁芯的可调电感线圈。接于变压器中性点与大地之间。作用是当系统发生单相接地时，产生一个与接地（电容）电流方向相反的电感电流，从而减小接地短路电流，降低过电压值。）380/220V配电系统采用中性点直接接地，矿井除外。（原因？）,电力系统中性点接地方式,电力系统中性点接地属于工作接地接地方式中性点直接接地系统：多用于高压或超高压电力系统，目的是降低电气设备的绝缘水平，抑制因系统故障接地而引起的过电压中性点不接地系统：多用在35Kv以下的供电系统
10、。在380/220V低压配电系统，除矿山和有特殊要求场所外，多用中性点接地系统，目的与高压系统不同，为防止用电设备绝缘损坏而使人触电,电源中点接地和不接地系统的比较,1)对接地电流的影响接地系统对地绝缘电阻小，接地电流（也叫回零电流）大，触电电流也大，；不接地系统对地绝缘电阻大，如人畜触及相线触电电流小，安全性较高。*在某些特殊场所利用不接地系统的这一特点不必装设电击保护装置，而对接地系统为安全计需装设电击保护装置,电源中点接地和不接地系统的比较,2)对线电压的影响不接地系统某相对地短路时，人畜触及任一相线承受线电压。严重触电情况接地系统，对地绝缘电阻小对中点电位位移有抑制作用，使得未接地任一
11、相对地电压维持或稍高于原相电压,电源中点接地和不接地系统的比较,3)对事故率和检测的影响不接地系统某相对地短路时，因接地电流小，对系统运行影响小，但中点电压升高可使负载端电压降低，使设备过热烧毁；且故障不易察觉，增加触电几率；中点接地系统某相短路时，短路电流很大，虽易于引起火灾，但可通过短路保护装置防止。,中性点不接地如不采用外壳接地，设备外壳长期带电，对地电压接近相电压。系统漏电流将全部流过人体，造成触电事故。采用外壳接地，接地短路电流将同时延着接地体和人体与电网对地绝缘阻抗形成两条通路Ir/Id=Rd/RrRd越小，流过人体电流越小，漏电设备对地电压主要决定于接地保护Rd的大小。一般使Rd
12、4欧姆，就可以避免人体触电，起到保护作用。,中性点接地（常见方式）如不采用外壳接地，通过人体电流为：Ir=Ux/(Rr+Ro)试计算流经人体电流：采用了外壳接地后，接地短路电流约为:Id=220/(4+4)=27.5A；根据电压分布，近似求得作用于人体电压为110V，流过人体电流近似为110mA。实际使用采取附设接地网来降低人体接触电压！外壳不接地危险，接地又不完善,Id,Ir,Rd,Rr,Ro,Rr,Ir,Id,4）对人体触电的影响,保护接地,保护接地形式：根据国际电工委员会（IEC）的规定，低压配电系统常见的接地型式有保护接地（TT、IT）和保护接零（TN）TT系统电源中性点直接接地，用电
13、设备正常不带电的外露导电部分通过保护线（PE）与电源直接接地点无直接关联的接地体作良好的金属性联接IT系统电源中性点不直接接地，用电设备正常不带电的外露导电部分通过保护线与接地体作良好的金属性联接,保 护 接 零,为防止人身因电气设备绝缘损坏而遭受触电，将电气设备的金属外壳与电网的零线相连接，称为保护接零。适用于中性点直接接地系统（TNS，TNC）。当采用保护接零时，除电源中性点必须采用工作接地外，零线要在规定的地点必需采取重复接地。采用保护接零方式，设备发生外壳漏电，接地短路电流通过该相和零线构成回路，由于零线阻抗很小，短路电流很大，使低压断路器或继电保护动作，切除故障。,Id,工作接地,重
14、复接地,保护接零,TN系统电力系统有一点（如电源中性点）直接接地，用电设备正常不带电的外露导电部分通过保护线与接地点作良好的金属性连接，也称保护接零。TN系统分类：按中性线（N）与保护线组合分为TN-C系统N、PE合用一根导线TN-S系统 N、PE是分开的TN-C-S系统前部分合一，后部分分开,A相黄色，B相绿色，C相红色，N兰色，PE黄绿双色。,保护接零和接地注意事项,采用重复接地，当零线断线后，保护接零设备就成为保护接地设备。零线上不允许装设熔断器和断路器，防止断开后设备出现相电压引起触电。为保证保护装置迅速动作，使任一点短路的短路电流均大于保护熔断器额定电流的4倍，大于断路器保护整定电流
15、的1.5倍。在同一低压电网中（如同一变压器供电电网），不允许将一部分设备保护接地，而将另一部分设备保护接零。当保护接地设备漏电后，会使变压器零线上电位升高，使所有保护接零设备外壳带电。使用三眼插座时，不准将插座内的电源 零线与接地端串接在一起，否则零线松 脱或折断，会使设备外壳带电；若零线 与地线接反，也会使外壳带电，造成触 电事故。,接地系统安全分析,TT系统单相接地短路电流,R0:变压器低压中性点工作接地电阻，4欧姆Rd:电气设备外壳接地电阻，4欧姆保护电气设备的熔断器的额定电流应小于27.5A,接地系统安全分析,IT系统若某相绝缘损坏，设备外壳带电，接地电流将同时沿着人体和接地装置流过,
16、IT系统接地原理,Ir、Rr沿人体的电流和电阻Id、Rd沿接地体流过的电流和电阻当RdRr时，可将通过人体的电流限制在安全值以内。,接地系统安全分析,TN系统若某相绝缘损坏，设备外壳碰电就会形成单相短路，短路电流很大从而使碰壳相电源跳闸，避免发生触电。,注意：零线不能断路，否则不能构成单相短路防断方法）零干线上不能装设熔断器和闸刀；）变压器零线要实施重复接地（10）,接地方法,接地：将电气设备的任何部分与大地作良好的电气联接接地体（极）：埋入地下并与大地直接相接触的金属体，包括自然接地体和人工接地体自然接地体：埋入地下的金属管道、钢筋混凝土的钢结构人工接地体：人为打入或埋入地下的金属导体接地线
17、：联接电气设备和接地体之间的导线接地装置接地体与接地线的总称接地电阻小于,人工接地方法,水平布置垂直接地,人工接地施工,材料50mm*50mm*5mm角钢或直径不小于40mm的圆钢头部削尖，垂直打入地下有效深度不小于2m;至少两根，相距2.5m以上水平放置时埋入深度不小于0.6米减小接地电阻方法：土壤拌木炭，加食盐，挖至黏土层,接地电阻计算,定义：接地体对地电阻和接地线的电阻之和称为接地电阻，前者也称为流散电阻。流散电阻：接地体对地电压与通过接地体流入地中的电流之比，其值取决于接地装置的结构和土壤的导电能力。土壤电阻率：边长1cm立方体土壤的电阻，随土壤性质（如水分、温度、化学成分、物理性质）
18、变化。,安全电压,DL408-91电业安全工作规程DL408-91规定：电气设备对地电压在250V以上者为高压,反之为低压;国家电网公司电力安全归程（试行）规定：对地电压1000V以上视为高压电气设备，以下为低压电气设备；我国规定的安全电压为36V、24V、12V、6V四类。如机床照明采用36V及以下的安全电压；潮湿狭窄地段容器内行灯电压不应超过12V；思考：安全电压近似计算依据？,漏电保护,作用：防止电气设备和输电线路漏电引起人身触电事故，装设的一种安全装置，又称漏电开关，它能够在设备漏电、外壳呈现危险的对地电压时自动切断电源。漏电保安器分类结构上分为电磁式和电子式（改进型）控制原理上分为电流动作型电压动作型（利用人触电时产生的对地电压）、交流脉冲动作型（根据电流变化的速率区分是正常漏电或触电）,电流型漏电开关,电流型漏电开关的原理单项电路三相电路,如果检测OO之间的电压就成为电压型漏电开关,ZA-对地绝缘阻抗，RN接地电阻,电流型漏电开关的结构：由零序电流互感器、脱钩机 构及主开关组成,漏电开关的安装,全网安装（a）支干线安装（b）,（a）（b）,漏电开关使用注意,安装漏电开关不能代表一切安全漏电开关应和其他防护措施相互配合,EndThank you!,
