第1章 电气安全基础精.ppt

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1、第1章 电气安全基础第1页，本讲稿共28页电力系统图第2页，本讲稿共28页水力水力发电厂发电厂升压变电所升压变电所220kV地区枢纽所地区枢纽所10kV至至用用户户配配电电所所10kV10kV升压升压变电所变电所220kV220kV220kV输电线路输电线路220kV35kV35kV负荷负荷变电所变电所35kV火力火力发电厂发电厂10kV 为保证供电的可靠为保证供电的可靠性和安全连续性，电性和安全连续性，电力系统将各地区、各力系统将各地区、各种类型的发电机变压种类型的发电机变压器、输电线、配电和器、输电线、配电和用电设备等连成一个用电设备等连成一个环形整体。环形整体。第3页，本讲稿共28页1.

2、1 工业企业供配电系统一、电力系统一、电力系统电力是现代工业的主要动力，在各行各业中都得到了广泛的应用。电力是现代工业的主要动力，在各行各业中都得到了广泛的应用。电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷组成。电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷组成。电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷组成。电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷组成。1.1.1.1.发电发电发电发电发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电能转换成电能的过发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电能转换成电能的过程。我国以水利和火力发电为主，近几年也在发展核能发电。程。

3、我国以水利和火力发电为主，近几年也在发展核能发电。发电机组发出的电压一般为发电机组发出的电压一般为610KV。2.2.2.2.输电输电输电输电输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大型用电户。输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大型用电户。输（送）输（送）电网是由电网是由35KV及以上的输电线路与其相连接的变电所组成，它是电力系统的主及以上的输电线路与其相连接的变电所组成，它是电力系统的主要网络。输电是联系发电厂和用户的中间环节。要网络。输电是联系发电厂和用户的中间环节。输电过程中输电过程中,一般将一般将发电机组发出的发电机组发出的610KV电压经升压变压器电压经升压变压器变为变为355

4、00KV高压高压，通过输电线可远距离将电能传送，通过输电线可远距离将电能传送到各用户到各用户，再利用降压变压器将再利用降压变压器将高压高压变为变为610KV高压高压。第4页，本讲稿共28页3.3.配电配电配电配电 配电是由配电是由 10KV 级以下的配电线路和配电级以下的配电线路和配电(降压降压)变压器所组成。变压器所组成。它的它的作用是将电能降为作用是将电能降为 380/220V 低压再分配到各个用户的用电设备低压再分配到各个用户的用电设备。三相交流电力网的电压等级：三相交流电力网的电压等级：高压：高压：高压：高压：1KV1KV及以上的电压称为高压。及以上的电压称为高压。及以上的电压称为高压

5、。及以上的电压称为高压。有有1,3,6,10,35,110,330,550KV等。等。低压：低压：低压：低压：1KV1KV及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。有有220，380V、660V.对地电压而言，交流对地电压而言，交流对地电压而言，交流对地电压而言，交流250V250V以上为高压，以上为高压，以上为高压，以上为高压，250V250V及其以下为低压。及其以下为低压。及其以下为低压。及其以下为低压。我国工频低压最常用的是我国工频低压最常用的是我国工频低压最常用的是我国工频低压最常用的是380V380V和和和和220V;220V;在井下及其

6、他场合，常采用在井下及其他场合，常采用在井下及其他场合，常采用在井下及其他场合，常采用 127V 127V和和和和660V660V电压，在安全要求高的场所，还采用电压，在安全要求高的场所，还采用电压，在安全要求高的场所，还采用电压，在安全要求高的场所，还采用50V50V以下的特低电压。以下的特低电压。以下的特低电压。以下的特低电压。直流电压：常用直流电压：常用直流电压：常用直流电压：常用110V110V、220V220V、440V440V。直流。直流。直流。直流1500V1500V及其以下属低压。及其以下属低压。及其以下属低压。及其以下属低压。1.1 工业企业供配电系统第5页，本讲稿共28页

7、二、工业企业供电二、工业企业供电二、工业企业供电二、工业企业供电 1.1.组成：从电源线路进厂开始到用电设备进线端为止的整个电路组成：从电源线路进厂开始到用电设备进线端为止的整个电路组成：从电源线路进厂开始到用电设备进线端为止的整个电路组成：从电源线路进厂开始到用电设备进线端为止的整个电路系统，包括厂内的变配电所和所有高低压供配电线路。系统，包括厂内的变配电所和所有高低压供配电线路。系统，包括厂内的变配电所和所有高低压供配电线路。系统，包括厂内的变配电所和所有高低压供配电线路。常见常见常见常见4 4种形式：种形式：种形式：种形式：进线为进线为进线为进线为35KV35KV及以上的大中型企业；及以

8、上的大中型企业；及以上的大中型企业；及以上的大中型企业；进线电压为进线电压为进线电压为进线电压为10KV10KV的中型企业；的中型企业；的中型企业；的中型企业；进线电压为进线电压为进线电压为进线电压为10KV10KV的小型企业；的小型企业；的小型企业；的小型企业；进线电压为进线电压为进线电压为进线电压为0.4KV,0.4KV,容量为不大于容量为不大于容量为不大于容量为不大于160KVA160KVA的小型企业。的小型企业。的小型企业。的小型企业。2.2.工业企业电力负荷分级及供电要求工业企业电力负荷分级及供电要求工业企业电力负荷分级及供电要求工业企业电力负荷分级及供电要求1.1 工业企业供配电系

9、统第6页，本讲稿共28页三、工业企业配电三、工业企业配电三、工业企业配电三、工业企业配电1.1.高压配电高压配电高压配电高压配电 高压配电线路的联接方式主要是高压配电线路的联接方式主要是放射式放射式、树干式树干式和和环式环式等三等三种基本方式。种基本方式。注意了解三种基本配电形式的优缺点！注意了解三种基本配电形式的优缺点！2.2.低压配电线路低压配电线路低压配电线路低压配电线路 低压配电线路也有低压配电线路也有放射式放射式、树干式树干式和和环式环式等三种基本方式。等三种基本方式。低压配电线路是由配电室低压配电线路是由配电室(配电箱配电箱)、低压线路、用电线路组成。、低压线路、用电线路组成。通常

10、一个通常一个低压配电线路低压配电线路的的容量容量在几十千伏安到几在几十千伏安到几百千伏安的范围，负责几十个用户的供电。为了合理地分百千伏安的范围，负责几十个用户的供电。为了合理地分配电能，有效的管理线路，提高线路的可靠性，一般都采配电能，有效的管理线路，提高线路的可靠性，一般都采用分级供电的方式。用分级供电的方式。即按照用户地域或空间的分布，将用户划分成供电区即按照用户地域或空间的分布，将用户划分成供电区和片，通过干线、支线向片、区供电。整个供电线路形成一个分和片，通过干线、支线向片、区供电。整个供电线路形成一个分级的网状结构。级的网状结构。1.1 工业企业供配电系统变电所变电所配电室配电室放

11、射式配电线路放射式配电线路变电所变电所配电室配电室树干式配电线路树干式配电线路第7页，本讲稿共28页去教学楼去教学楼去宿舍去宿舍 食堂食堂干线干线干线干线干线干线 2#生活区生活区配电柜配电柜 1#教学区教学区配电柜配电柜 3#实验区实验区配电柜配电柜实验楼总实验楼总 配电箱配电箱X房间房间配电箱配电箱X房间房间配电箱配电箱分支线分支线分支线分支线分支线分支线2层配电箱层配电箱11层配电箱层配电箱1层配电箱层配电箱 1#主配主配电柜电柜10kV去报告厅去报告厅实验楼实验楼配电变压器配电变压器配电柜配电柜第8页，本讲稿共28页第二节电气事故一、电气事故概要电气事故具有以下特点：1电气事故危害大2

12、电气事故危险直观识别难3电气事故涉及领域广4电气事故的防护研究综合性强第9页，本讲稿共28页第二节电气事故二、电气事故的类型触电事故电击电伤静电危害事故雷电灾害事故电气火灾爆炸事故射频电磁场危害电气系统故障危害第10页，本讲稿共28页第二节电气事故三、触电事故的分布规律大量的统计资料表明，触电事故的分布是具有规律性的。触电事故的分布规律为制定安全措施，最大限度地减少触电事故发生率提供了有效依据。根据国内外的触电事故统计资料分析，触电事故的分布具有如下规律。1触电事故季节性明显2低压设备触电事故多3携带式设备和移动式设备触电事故多4.电气连接部位触电事故多5农村触电事故多。6冶金、矿业、建筑、机

13、械行业触电事故多7青年、中年人以及非电工人员触电事故多8误操作事故多第11页，本讲稿共28页第二节电气事故触电事故的分布规律并不是一成不变的，在一定的条件下，也会发生变化。例如，对电气操作人员来说，高压触电事故反而比低压触电事故多。而且，通过在低压系统推广漏电保护装置，使低压触电事故大大降低，可使低压触电事故与高压触电事故的比例发生变化。上述规律对于电气安全检查、电气安全工作计划、实施电气安全措施以及电气设备的设计、安装和管理等工作提供了重要的依据。第12页，本讲稿共28页第三节电流对人体的作用电流通过人体、会引起人体的生理反应及机体的损坏，有关电流人体效应的理论和数对于制定防触电技术的标准，

14、鉴定安全型电气设备，设计安全措施，分析电气事故，评价安全水平等是必不可少的。一、人体阻抗一、人体阻抗人体总阻抗包括皮肤阻抗和人体内阻抗。发生触电时，人体总阻抗值由电流通路、接触电压、通电时间、频率、皮肤湿度、接触面积、施加压力和温度等因素决定。（1）皮肤阻抗（IEC479-1:1984）（2）人体内阻抗（3）人体总阻抗第13页，本讲稿共28页1.皮肤阻抗ZP皮肤由外层的表皮和表皮下面的真皮组成。表皮最外层的角质层，其电阻很大，在干燥和清洁的状态下，其电阻率可达11051106m。皮肤阻抗是指表皮阻抗，即皮肤上电极与真皮之间的电阻抗，以皮肤电阻和皮肤电容并联来表示。皮肤电容是指皮肤上电极与真皮之

15、间的电容。皮肤阻抗值与接触电压、电流幅值和持续时间、频率、皮肤潮湿程度、接触面积和施加压力等因素有关。当接触电压小于50V时，皮肤阻抗随接触电压、温度、呼吸条件等因素影响有显著的变化，但其值还是比较高的；当接触电压在50100V时，皮肤阻抗明显下降，当皮肤击穿后，其阻抗可忽略不计。第14页，本讲稿共28页2.体内阻抗Zi体内阻抗是除去表皮之后的人体阻抗，虽存在少量电容，但可以忽略不计。因此，体内阻抗基本上可以视为纯电阻。体内阻抗主要决定于电流途径。当接触面积过小，例如仅数平方毫米时，体内阻抗将会增大。如图所示为不同电流途径的体内阻抗值，图中数值是用与手一手内阻抗比值的百分数表示的。无括号的数值

16、为单手至所示部位的数值；括号内的数值为双手至相应部位的数值。如电流途径为单手至双脚，数值将降至图上所标明的75%；如电流途径为双手至双脚，数值将降至图上所标明的50%。第15页，本讲稿共28页3.人体总阻抗 ZT 人体总阻抗是包括皮肤阻抗及体内阻抗的全部阻抗。接触电压大致在 50V 以下时，由于皮肤阻抗的变化，人体阻抗也在很大的范围内变化；而在接触电压较高时，人体阻抗与皮肤阻抗关系不大。在皮肤被击穿后，近似等于体内阻抗。另外，由于存在皮肤电容，人体的直流电阻高于交流阻抗。通电瞬间的人体电阻叫做人体初始电阻。在这一瞬间，人体各部分电容尚未充电，相当于短路状态。因此，人体初始电阻近似等于体内阻抗，

17、其影响因素也与体内阻抗相同。根据试验，在电流途径从左手到右手或从单手到单脚、大接触面积的条件下，相应于 5%概率的人体初始电阻为 500。在皮肤干燥时，人体工频总阻抗一般为10003000。第16页，本讲稿共28页二、电流对人体的作用电流对人体的作用指的是电流通过人体内部对于人体的有害作用，如电流通过人体时会引起针刺感、压迫感、打击感、痉挛、疼痛乃至血压升高、昏迷、心律不齐、心室颤动等症状。电流通过人体内部，对人体伤害的严重程度与通过人体电流的大小、持续时间、途径、种类及人体的状况等多种因素有关，特别是和电流大小与通电时间有着十分密切的关系。第17页，本讲稿共28页左手-右手电流途径的实验资料

18、 mA感觉情况感觉情况初试者百分数初试者百分数5%50%50%95%95%手表面有感觉手表面有感觉0.70.71.21.21.71.7手表面有麻痹似的连续针刺感手表面有麻痹似的连续针刺感1.O1.O2.O2.O3.03.0手关节有连续针刺感手关节有连续针刺感1.51.52.52.53.53.5手有轻微颤动手有轻微颤动,关节有受压迫感关节有受压迫感2.O2.O3.23.24.44.4上肢有强力压迫的轻度痊孪上肢有强力压迫的轻度痊孪2.52.54.04.05.55.5上肢有轻度在孪上肢有轻度在孪3.23.25.25.27.27.2手硬直有瘟孪手硬直有瘟孪,但能伸开但能伸开,已感到有轻度疼痛已感到有

19、轻度疼痛4.24.26.26.28.28.2上肢部、手有剧烈瘟孪上肢部、手有剧烈瘟孪,失去知觉失去知觉,手的前表面有手的前表面有连续针刺感连续针刺感4.34.36.66.68.98.9手的肌肉直到肩部全面痊孪手的肌肉直到肩部全面痊孪,还可能摆脱带电体还可能摆脱带电体7.07.011.011.015.015.0第18页，本讲稿共28页单手-双脚电流途径的实验资料感觉情况感觉情况初试者百分数初试者百分数5%50%95%手表面有感觉手表面有感觉0.92.23.5手表面有麻痹似的针刺感手表面有麻痹似的针刺感1.83.45.0手关节有轻度压迫感手关节有轻度压迫感,有强度的连续针刺感有强度的连续针刺感2.

20、94.86.7前肢有压迫感前肢有压迫感4.06.08.0前肢有压迫感前肢有压迫感,足掌开始有连续针刺感足掌开始有连续针刺感5.37.610.0手关节有轻度瘟孪手关节有轻度瘟孪,手动作困难手动作困难5.58.511.5上肢有连续针刺感上肢有连续针刺感,腕部、特别是手关节有强度腕部、特别是手关节有强度痉痉孪孪6.59.512.5肩部以下有强度连续针刺感肩部以下有强度连续针刺感,肘部以下僵直肘部以下僵直,还可以摆脱带电体还可以摆脱带电体7.511.014.5手指关节、躁骨、足眼有压迫感手指关节、躁骨、足眼有压迫感,手的大姆指手的大姆指(全部全部)痉痉孪孪8.812.315.8只有尽最大努力才可能摆脱

21、带电体只有尽最大努力才可能摆脱带电体10.01418.0第19页，本讲稿共28页1、伤害程度与电流大小的关系电流大小通过人体的电流大小不同，引起人体的生理反应也不同。对于工频电流，按照通过人体的电流大小和人体呈现的不同反应，可将电流划分为感知电流、摆脱电流和致命电流。(1)感知电流和感知阈值。感知电流是指电流流过人体时可引起感觉的最小电流。感知电流的最小值称为感知阈值。不同的人，感知电流及感知阈值是不同的。成年男性平均感知电流约为1.1mA(有效值，下同)；成年女性约为0.7mA。对于正常人体，感知阈值平均为0.5mA，并与时间因素无关。感知电流一般不会对人体造成伤害，但可能因不自主反应而导致

22、由高处跌落等二次事故。第20页，本讲稿共28页1、伤害程度与电流大小的关系(2)摆脱电流和摆脱阈值。摆脱电流是指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流。摆脱电流的最小值称为摆脱阈值。成年男性平均摆脱电流约为16mA；成年女性平均摆脱电流约为10.5mA；成年男性最小摆脱电流约为9mA；成年女性最小摆脱电流约为6mA；儿童的摆脱电流较成人要小。对于正常人体；摆脱阈值平均为10mA,与时间无关。第21页，本讲稿共28页1、伤害程度与电流大小的关系(3)室颤电流和室颤阈值。室颤电流是指引起心室颤动的最小电流，其最小电流即室颤阈值。由于心室颤动几乎终将导致死亡，因此，可以认为，室颤电流即致命电流。室颤

23、电流与电流持续时间关系密切。当电流持续时间超过心脏周期时，室颤电流仅为50mA 左右；当电流持续时间短于心脏周期时，室颤电流为数百毫安。当电流持续时间小于0.1S 时，只有电击发生在心脏易损期，500mA 以上乃至数安的电流才能够引起心室颤动。室颤电流与电流持续时间的关系大致如图1-4 所示。第22页，本讲稿共28页电流对人体的作用特征电流对人体的作用特征电流（电流（mA）作作用用特特征征50Hz60Hz交流交流直直 流流0615开始有感觉开始有感觉手轻微颤抖手轻微颤抖无感觉无感觉23手指强烈颤抖手指强烈颤抖无感觉无感觉57手部痉挛手部痉挛感觉痒和热感觉痒和热810手已难于摆脱电极，但还能摆脱

24、手已难于摆脱电极，但还能摆脱.手指尖到手腕剧痛手指尖到手腕剧痛热感觉增强热感觉增强2025手迅速麻痹，不能摆脱电极，剧手迅速麻痹，不能摆脱电极，剧痛，呼吸困难痛，呼吸困难热感觉大大增强，手部肌肉不强热感觉大大增强，手部肌肉不强烈收缩烈收缩5080呼吸麻痹，心房开始震颤呼吸麻痹，心房开始震颤强烈的热感觉，手部缺肉收缩、强烈的热感觉，手部缺肉收缩、痉挛，呼吸困难痉挛，呼吸困难90100呼吸麻痹，延续呼吸麻痹，延续3秒就会造成心脏秒就会造成心脏麻痹麻痹呼吸麻痹呼吸麻痹300以上以上作用作用01秒以上时，呼吸和心脏秒以上时，呼吸和心脏麻痹，机体遭组织到电流的热破麻痹，机体遭组织到电流的热破坏坏上表从触

25、电事故的统计资料分析得来的.可参考用电安全技术（石油化学工业出版社1977年出版）.第23页，本讲稿共28页电流对人体的作用特征电流对人体的作用特征电流对人体的效应由生理参数（人体的解剖特点、心脏功能状态等）和电气参数（电流的持续时间、通路、种类等）决定。(15100)Hz的正弦交流电流对人体的电流效应被划分为4个区域，人体不同区域内产生的生理效应各不相同，具体情况如表所示（IEC479-1:1984）。直流电流比交流电流易于摆脱。当产生相同的刺激效应时，恒定的直流电流（含有正弦纹波不超过10%有效值的直流）的强度要比交流电流（有效值）大24倍。直流电流对人体的效应由图所示，图中电流效应被划分

26、为4个区域，人体在不同区域内产生的生理效应各不相同，具体情况如表所示。在上述研究的基础上，IEC60990:1999接触电流和保护导体电流的测量方法定义了4种最为重要的人体效应：感知、反应、摆脱、电灼伤。这4种效应中的每一种都有一个单独的阀值。第24页，本讲稿共28页2、伤害程度与电流持续时间的关系通过人体电流的持续时间愈长，愈容易引起心室颤动，危险性就愈大。这主要是因为：(1)能量积累。(2)与易损期重合的可能性增大。(3)人体电阻下降。第25页，本讲稿共28页3.伤害程度与电流途径的关系电流通过心脏会引起心室颤动，电流较大时会使心脏停止跳动，从而导致血液循环中断而死亡。电流通过中枢神经或有

27、关部位，会引起中枢神经严重失调而导致死亡。电流通过头部会使人昏迷，或对脑组织产生严重损坏而导致死亡。电流通过脊髓，会使人瘫痪等。上述伤害中，以心脏伤害的危险性为最大。因此，流经心脏的电流多、电流路线短的途径是危险性最大的途径。第26页，本讲稿共28页4.伤害程度与电流种类的关系100Hz以上交流电流、直流电流、特殊波形电流也都对人体具有伤害作用，其伤害程度一般较工频电流为轻。(1)100Hz以上交流电流的效应。100Hz以上的频率在飞机(400Hz)、电动工具及电焊(可达450Hz)、电疗(45kHz)、开关方式供电(2OkHz1MHz)等方面被使用。高频电流的危险性可以用频率因数来评价。频率

28、因数是指某频率与工频有相应生理效应时的电流阈值之比。某频率下的感知、摆脱、室颤频率因数是各不相同的。第27页，本讲稿共28页4.伤害程度与电流种类的关系(2)直流电流的效应。直流电流与交流电流相比，容易摆脱，其室颤电流也比较高，因而，直流电击事故很少。国际电工委员会建议按图1-6划分直流电流对人体作用的区域范围。(3)特殊波形电流的效应。特殊波形电流最常见的有带直流成分的正弦电流、相控电流和多周期控制正弦电流等。(4)电容放电电流的效应。这里讨论的电容放电电流指持续时间(即电容放电时间常数的3倍)小于10ms的短持续时间脉冲电流。由于作用时间短暂，不存在摆脱阈值问题，但有一个疼痛阈值。第28页，本讲稿共28页