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電氣安全與靜電防護技術講義

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1
   電氣安全與靜電防護技術
一、防雷技術
二、防靜電技術
三、防爆防火技術
四、電氣安全措施
2
一、防雷
雷電的產(chǎn)生與雷電的放電
 
防雷措施
         
適用規(guī)范
3
雷電的產(chǎn)生與雷電的放電
人們通常把發(fā)生閃電的云稱為雷雨云, 一般講的雷雨云就是指積雨云。
云的形成過程是空氣中的水汽經(jīng)由各種原因達到飽和或過飽和狀態(tài)而發(fā)生凝結的過程。
積雨云是一種在強烈垂直對流過程中形成的云。
積雨云形成過程中，在大氣電場以及溫差起電效應、破碎起電效應的同時作用下，正負電荷分別在云的不同部位積聚。當電荷積聚到一定程度，就會在云與云之間或云與地之間發(fā)生放電，也就是人們平常所說的"閃電"。 
4
 
閃電的形狀最常見的是枝狀，此外還有球狀、片狀、帶狀。閃電的形式有云天閃電、云間閃電、云地閃電。云間閃電時云間的摩擦就形成了雷聲。
在氣象學中，常用雷暴日數(shù)、年平均雷暴日數(shù)、年平均地面落雷密度，來表征某個地方雷電活動的頻繁程度和強度。
我國一般按年平均雷暴日數(shù)將雷電活動區(qū)分為少雷區(qū)（<15天）、中雷區(qū)（15-40天）、多雷區(qū)（41-90天）、強雷區(qū)（>90天）。eg：宜昌地區(qū)年平均雷暴日數(shù)42天
我國的雷電活動，夏季最活躍，冬季最少。全球分布是赤道附近最活躍，隨緯度升高而減少，極地最少。 
5
雷電危害按雷電形式可分成直擊雷、感應雷和雷電波侵入三種。
1、直擊雷破壞
2、感應雷破壞
   A、靜電感應雷：
   B、電磁感應雷
3、雷電波引入的破壞：
6
雷電危害按雷電出現(xiàn)的物理效應可分成電性質(zhì)破壞、熱性質(zhì)破壞和機械性質(zhì)破壞
1、電性質(zhì)破壞：
2、熱性質(zhì)破壞：
3、機械性質(zhì)破壞：
7
當人類社會進入電子信息時代后，雷災出現(xiàn)的特點與以往有極大的不同，可以概括為：
（1）受災面大大擴大，從電力、建筑這兩個傳統(tǒng)領域擴展到幾乎所有行業(yè)，特點是與高新技術關系最密切的領域，如航天航空、國防、郵電通信、計算機、電子工業(yè)、石油化工、金融證券等；
（2）從二維空間入侵變?yōu)槿S空間入侵。
（3）雷災的經(jīng)濟損失和危害程度大大增加了，它襲擊的對象本身的直接經(jīng)濟損失有時并不太大，而由此產(chǎn)生的間接經(jīng)濟損失和影響就難以估計。（4）產(chǎn)生上述特點的根本原因，也就是關鍵性的特點是雷災的主要對象已集中在微電子器件設備上。
8
防雷措施
防雷裝置：
    ▲避雷針、避雷網(wǎng)、避雷帶、
避雷線、 ▲避雷器等。
    包括：接閃器、引下線、接地裝置三部分。（反擊）
避雷針：保護范圍確定
h/2
h
ha
hx
r=1.5hP
θ
r—地面保護半徑m
h—避雷針高度m
P—高度影響系數(shù)；h≤30m取1，30～120m取5.5/√h，>120取h＝120m
rx＝避雷針在hx水平面上的保護半徑
hx＝被保護物高度m
ha＝避雷針的有效高度m
rx
9
避雷器  分為閥型、管型和氧化鋅避雷器
    接在被保護設備引入端，上端接帶電部分、下端接地。
    正常時，避雷器內(nèi)部間隙保持絕緣，過電壓時間隙放電接地，截斷沖擊波，使引入被保護設備的電壓為避雷器“殘壓”，雷電過后，避雷器恢復絕緣狀態(tài)。

被保護
設備
過電壓
避雷器
接地
線路
10
                                                             適用規(guī)范
石油與石油設施雷電安全規(guī)范                          GB 15599-95 
建筑物防雷設計規(guī)范                                         GB50057-94
石油庫設計規(guī)范                                             GB50074-2002
石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范                               GB50160-92
交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合         DL/T 620-1997
11
          石油與石油設施雷電安全規(guī)范   GB 15599-95
1　主題內(nèi)容與適用范圍　??本規(guī)范規(guī)定了石油和石油產(chǎn)品在生產(chǎn)、運輸、貯存、銷售、使用過程中避免或減少石油設備雷電危害的基本原則和措施。????本規(guī)范適用于石油設備的雷電安全保護。
2　引用標準（略） 
3　預防雷電危害的基本原則（略） 4　預防雷電危害的技術措施（略） 5　預防雷電危害的管理措施（略） 
12
二、防靜電
靜電的產(chǎn)生

石油靜電的產(chǎn)生

靜電的安全防護

適用規(guī)范
13
靜電的產(chǎn)生
靜電現(xiàn)象
靜電的產(chǎn)生
物質(zhì)奪取自由電子，需要能量。
如果物質(zhì)間進行摩擦，產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移。但兩個物質(zhì)表面接觸后，只要把他們迅速拉開，也足以產(chǎn)生靜電。
靜電產(chǎn)生的基本、重要的因素應當認為是，物質(zhì)相互密切接觸和迅速剝離。
14
產(chǎn)生靜電的內(nèi)因
    物質(zhì)逸出功（電子脫離物質(zhì)表面所需要作的功）不同。
    物質(zhì)電阻率不同。
產(chǎn)生靜電的外因
    緊密接觸（25×10－8 cm)與迅速分離。
    附著帶電、感應起電、極化起電、流動帶電、噴出帶電、飛沫帶電；
靜電的積累
    
15
                   電阻率與泄漏半衰期的關系
電阻率Ω·cm	半衰期s
1017	12000
1016	1200
1015	120
1014	12
1013	1.2
1012	0.12
1011	0.012
1010	0.0012
109	0.00012
16
石油靜電的產(chǎn)生
輸油管線中靜電的產(chǎn)生
    流動帶電。

管線材質(zhì)影響。如高分子塑料管與鋼管比較，前者帶靜電高8倍。
    管線內(nèi)表面光潔度和使用時間等條件也對帶靜電傾向影響很大。
    管線長度與帶電量成正比，如管線設有過濾分離器、過濾網(wǎng)等，帶電量有時會增加10～200倍。因此泵或過濾器等出口側(cè)的管線采取加大管徑和增設緩沖罐等措施，都是必要的。
    泵轉(zhuǎn)速的影響。
    油溫的影響。石油的導電率隨油溫的升高而增大；但也有相反的理論。
    
流速，m3/min	泵內(nèi)靜電，μA 	管線內(nèi)靜電，μA 
100
200
300
400	0.023
0.030
0.085
0.090	0.028
0.068
0.100
0.220
17
    混入微粒子、空氣和水的影響。當石油類中混入鐵銹等微粒子以膠狀分散時會增大帶電量；當空氣和其他氣體泡混入石油類中時，在流動開始瞬間，試驗證明與正常流動比產(chǎn)生約100倍的靜電；水的混入因情況不同而不同，一般也會增加靜電。
混合和攪拌引起的靜電
    當貯罐內(nèi)存在水和雜質(zhì)時，會產(chǎn)生大量靜電。
噴出引起的靜電
    若發(fā)生噴濺和泡沫會引起大量靜電，應引起重視。
沉降引起的靜電
    影響貯罐內(nèi)靜電產(chǎn)生量的幾個因素
    底部裝油與噴濺裝油；油流出口與油面的距離；不同油品混合發(fā)生爆炸；罐底沉降水被攪起；蒸汽清洗油罐會產(chǎn)生很高的靜電電位；時間因素（最大靜電電位產(chǎn)生有延遲）。
18
鐵路槽車靜電主要來自泵和過濾器，一般過濾器設置在離裝油口100米外，使有充足的時間逸散電荷。
汽車油罐車靜電主要來自泵管道和過濾器，在注油過程中，油面電位隨油面升高而升高，到達一定值后又開始下降。
油輪靜電事故的產(chǎn)生：用水沖洗油油艙（測試表明沖洗很短時間，油倉中心電位高達40kV）；油艙裝油不滿，油或壓艙水搖晃帶電。

靜電危害的條件
靜電的產(chǎn)生
放電間隙的存在
爆炸危險物質(zhì)達到爆炸極限
產(chǎn)品	上限濃度	下限濃度
汽油
煤油
柴油
丙烷
丁烷	7.6
5.0
13.5
9.5
9.5	1.4
0.7
6.0
2.2
2.1
石油產(chǎn)品的爆炸極限（在空氣中的濃度體積％）
19
靜電的安全防護
消除靜電的危害主要有兩個途徑：一是創(chuàng)造條件加速工藝過程中所產(chǎn)生靜電的泄漏或中和，限制靜電積累，使其不超過安全限度；二是控制工藝過程，限制靜電產(chǎn)生。
第一類方法
泄漏法
中和法
接地
增濕
加入抗靜電劑
涂導電涂層
感應中和器
發(fā)射性中和器
材料選擇
工藝設計、操作
設備結構
第二類方法
20
防止形成危險性混合物
以不可燃介質(zhì)代替可燃介質(zhì)：如用不可燃混合劑進行化學脫脂。
降低爆炸性混合物濃度：通風、抽氣等

工藝控制
控制流速
增強靜電電荷的衰減：工藝過程總是包含靜電的產(chǎn)生和逸散兩個區(qū)域，因此可以采取不同的預防靜電危害措施。

利用材質(zhì)搭配控制靜電產(chǎn)生：如鋼鐵和晴綸摩擦，鋼鐵帶負電荷；鋼鐵與聚氯乙烯摩擦，鋼鐵帶正電荷。一種方法是系統(tǒng)中分別選擇不同材質(zhì)容器、管道等，使一處的某種電荷在另一處消除；另一方法是材料混合，使物料流動時不會產(chǎn)生明顯靜電。如含有40％尼龍和60％達科隆的混合纖維同鍍鉻表面摩擦時不會產(chǎn)生靜電積累。
過程	產(chǎn)生區(qū)	逸散區(qū)
液體在系統(tǒng)流動	過濾器	管道、接受容器
21
接地
增濕
    增濕主要是增加靜電沿介質(zhì)表面的泄漏，而不是增加通過空氣的泄漏。對于表面容易形成水膜的介質(zhì)，如紙張、橡膠等非常有效。
化學防靜電
    防靜電劑具有較好的導電性和較強的吸濕性，在高絕緣材料中非常有效。由無機鹽表面活性劑發(fā)展到高分子、有機半導體、高聚物等化學防靜電劑。
    用于聚酯薄膜－滌綸片基的防靜電劑，烷基二苯醚磺酸甲鹽（DPE），使聚酯薄膜表面電子由1015歐降至107歐。
    用于塑料的防靜電劑，酰胺基季胺硝酸鹽用于聚氯乙烯（SN）。
    用于纖維的防靜電劑，種類較多。
    用于石油的防靜電劑，甲基乙烯脂－順丁烯二酸酐的共聚物。 
靜電消除器
    將氣體分子電離產(chǎn)生消除靜電所需的離子。
  自感應式、外接電源式（工頻高壓、高頻高壓、直流高壓、離子流）、放射線式、組合式。
防止人體帶靜電
22
適用規(guī)范
防止靜電事故通用導則                      GB 12158-90
液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程               GB 13348-92
易燃、可燃液體防靜電安全管理  Q/YZG**-**-2004  
23
液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程 GB 13348-92 
主題內(nèi)容與適用范圍
　　本標準規(guī)定了液體石油產(chǎn)品在生產(chǎn)、運輸、貯存、使用過程中防止靜電危害的基
本方法和措施。
　　本標準適用于液體石油產(chǎn)品。
24
三、防爆
爆炸性物質(zhì)的分類、分級與分組
爆炸性氣體環(huán)境危險區(qū)域的劃分
防爆結構
電氣防爆安全技術和管理
適用規(guī)范
25
爆炸性物質(zhì)的分類、分級與分組
1.爆炸性物質(zhì)的分類
    爆炸性物質(zhì)分為三類：
Ⅰ類：  礦井甲烷；
Ⅱ類：  爆炸性氣體、蒸氣；
Ⅲ類：  爆炸性粉塵、纖維。
    注：分類來源于《中華人民共和國爆炸危險場所電氣安全規(guī)程（試行)》（勞動人事部、公安部、國家機械委員會、煤炭工業(yè)部、化學工業(yè)部、石油工業(yè)部、紡織工業(yè)部、輕工業(yè)部）1987年

26
2.爆炸性氣體的分級 
爆炸性氣體混合物， 按其最大試驗安全間隙（MESG）或最小點燃電流比（MICR）分級

級別	MESG（mm)	MICR
ⅡA	≥0.9	>0.8
ⅡB	0.5<0.9><0.45>< t
T2	300 < t≤450
T3	200 < t≤300
T4	135 < t≤200
T5	100 < t≤135
T6	85 < t≤100
29
4.舉例

分類

MESG

MICR 	引燃溫度（℃）與組別 	引燃溫度（℃）與組別 	引燃溫度（℃）與組別 	引燃溫度（℃）與組別 	引燃溫度（℃）與組別 	引燃溫度（℃）與組別

分類

MESG

MICR 	T1	T2	T3	T4	T5	T6

分類

MESG

MICR 	450 < t	300 < t≤450	200 < t≤300	135 < t≤200	100 < t≤135	85 < t≤100
Ⅰ			甲烷 					
ⅡA	≥0.9	>0.8	乙烷、苯、二甲苯  	丁烷、丙烯、乙苯	己烷、柴油、汽油、石腦油	乙醛、		
ⅡB	0.5<0.9><0.45>270℃）、T12（200～270℃）、
                       T13（150～200℃）
分區(qū)：爆炸性粉塵環(huán)境應根據(jù)爆炸性粉塵混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間，按下列規(guī)定進行分區(qū)：
10區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸性粉塵混合物的環(huán)境；
11區(qū)：有時會將積留下的粉塵揚起而偶然出現(xiàn)爆炸性粉塵混合物的環(huán)境。
范圍：根據(jù)粉塵的量、釋放率、濃度和物理特性以及同類企業(yè)相似廠房的實踐經(jīng)驗等確定。
設備選型：除可燃性非導電粉塵和可燃纖維的11區(qū)環(huán)境采用防塵結構（標志DP），10區(qū)及其它爆炸性粉塵環(huán)境11區(qū)均采用塵密結構（標志DT）；并按照粉塵的不同引燃溫度選擇不同易燃溫度組別的電氣設備。
35
4.舉例
 Ex dⅡBT3        
Ex—防爆標志（EEx）
d—隔爆型
ⅡB—爆炸性氣體分級（高于Ⅱ A， 低于ⅡC）
T3—爆炸性氣體分組（高壓T2，低于T4）
36
火災危險環(huán)境
分類：可燃液體：柴油、潤滑油、變壓器油等；
        可燃粉塵：鋁粉、焦炭粉、煤粉、合成樹脂粉等；
        固體狀可燃物質(zhì)：煤、焦炭、木等；
        可燃纖維：棉花纖維、合成纖維等。
危險區(qū)域劃分：根據(jù)火災事故發(fā)生的可能性和后果，以及危險程度和物質(zhì)狀態(tài)不同劃分：
    21區(qū)：具有閃點高于環(huán)境溫度的可燃液體，在數(shù)量和配置上能引起火災危險的環(huán)境。
    22區(qū)：具有懸浮狀、堆積狀的可燃粉塵或可燃纖維，雖不可能形成爆炸混合物，但在數(shù)量和配置上可能引起火災危險環(huán)境。
    23區(qū)：具有固體狀可燃物質(zhì)，在數(shù)量和配置上能引起火災危險環(huán)境。
37
火災危險環(huán)境的電氣裝置
		21區(qū)	22區(qū)	23區(qū)
電機	固定安裝	IP44	IP54	IP21
電機	移動式、
攜帶式	IP54	IP54	IP54
電器和
儀表	固定安裝	充油型、IP54、IP44	IP54	IP44
電器和
儀表	移動式、
攜帶式	IP54	IP54	44IP
照明
燈具	固定安裝	IP2X	IP54	IP2X
照明
燈具	移動式、
攜帶式	IP5X	IP54	IP2X
配電裝置	配電裝置	IP5X	IP54	IP2X
接線盒	接線盒	IP5X	IP54	IP2X
38
安全柵
安全柵是構成安全火花防爆系統(tǒng)的關鍵儀表，它的作用是一方面保證信號的正常傳輸；另一方面控制流入危險場所的能量在爆炸性氣體或爆炸性混合物的點火能量以下，以確保系統(tǒng)的安全無火花性能。
安全柵是一種特殊的關聯(lián)設備，接在本安型和非本安型電路之間， 它包括安全柵元件或安全柵電路，如熔斷器、電阻器和并聯(lián)的二極管等。將供給本安型電路的電壓和電流限制在一定安全水平之內(nèi)。
常用的安全柵有齊納式安全柵和隔離式安全柵。
39
齊納式安全柵
基于齊納二極管方向擊穿特性來工作的。
現(xiàn)場發(fā)生故障，限流電阻將電流限制在安全范圍。
齊納二極管將電源電壓限制在安全電壓以內(nèi)，兩只齊納二極管是為了提高可靠性。
發(fā)生高電壓時，齊納二極管擊穿，同時快速熔斷器熔斷，保證過電壓與現(xiàn)場隔離。

限流電阻
快速熔斷器
齊納二極管
危險側(cè)
安全側(cè)
40
隔離式安全柵
它在供電和信號傳輸線路中采用了變壓器隔離措施，具有電子限流和限壓功能，進一步提高了安全可靠性。
分為檢測端（輸入式）安全柵和操作端（輸出式）安全柵 
24DC
直流/
交流
轉(zhuǎn)換
器
整流
濾波器
T1
解調(diào)
放大器
T2
調(diào)制器
整流
濾波器
限能器
輸入
4～20mADC
輸出
4～20mADC
或1～5VDC
檢測端安全柵構成框圖
24DC
直流/
交流
轉(zhuǎn)換
器
T1
調(diào)制器
解調(diào)
放大器
整流
濾波器
限能器
輸出
4～20mADC
T2
操作端安全柵構成框圖
輸入
4～20mADC
來至變送器
來至控制儀表
去現(xiàn)場
去控制儀表
41
適用規(guī)范
爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范
                                 GB 50058－92
電氣裝置安裝工程爆炸和火災危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(guī)范                             GB 50261－1996
中華人民共和國爆炸危險場所電氣安全規(guī)程（試行) 
勞人護(87)36號
爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第13部分：爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備的檢修
GB3836.12-1997 neq IEC79-19:1993
42
四、電氣安全措施
電流對人體的傷害
安全電流、電壓規(guī)范
人體觸電方式
防止人身觸電的技術措施
電氣滅火知識
適用規(guī)程
43
電流對人體的傷害
電擊：電流流過人體內(nèi)部對內(nèi)部組織的傷害。
      √心室顫動—血液循環(huán)停止、神經(jīng)中樞—遏止呼吸、
         胸肌收縮—窒息，最危險的傷害！
     √高壓電擊穿空氣—人體通過電流、低壓單相、兩相
              觸電、接觸電壓和跨步電壓觸電等情況
電傷：灼傷、電烙印和皮膚金屬化
      √灼傷：電流熱效應產(chǎn)生的電傷，電弧對皮膚燒傷。
     √電烙印：電流化學效應和機械效應產(chǎn)生的電傷，直
               接接觸、有明顯邊緣的腫塊、皮膚硬化。
     √皮膚金屬化：電弧下金屬高溫熔化、蒸發(fā)并飛濺滲
              透到皮膚表層造成的電傷，皮膚粗糙硬化。
44
1.影響電流傷害程度的因素
電流大小
  工頻電流對人體的影響                  電流大小與傷害程度
電流mA	通過時間	生理反應
0-0.5	連續(xù)通電	沒有感覺
0.5-5	連續(xù)通電	有感覺、痛感，可擺脫
5-30	數(shù)分鐘內(nèi)	痙攣不能擺脫，呼吸困難血壓上升，極限
30-50	數(shù)秒至數(shù)分鐘	心跳不規(guī)則、昏迷、強烈痙攣，心室顫動
50-
數(shù)百	短于心率	強烈沖擊但無心室顫動
50-
數(shù)百	長于心率	昏迷、心室顫動，有痕跡
超過
數(shù)百	短于心率	心室顫動、昏迷，有痕跡
超過
數(shù)百	長于心率	心臟停止跳動，昏迷，可能致命
名稱	定義	成年男性	成年男性	成年女性
感知電流	有感覺的最小電流	工頻	1.1	0.7
感知電流	有感覺的最小電流	直流	5.2	3.5
擺脫電流	能夠自主地擺脫電源的最大電流	工頻	16	10.5
擺脫電流	能夠自主地擺脫電源的最大電流	直流	76	51
致命電流	在較短時間內(nèi)危及生命的最小電流	工頻	30～50	30～50
致命電流	在較短時間內(nèi)危及生命的最小電流	直流	1300（0.3s）
50（3s）	1300（0.3s）
50（3s）
45
人體電阻
一般認為人體電阻為1000～2000歐姆（不計皮膚角質(zhì)層電阻）
與電壓的關系

不同條件下人體電阻

接觸電壓V	12.5	31.3	62.5	125	220	250	380	500	1000
人體電阻Ω	16500	11000	6240	3530	2222	2000	1417	1130	640
流過電流mA	0.8	2.84	10	35.2	99	125	268	443	
接觸電壓
V	人體電阻Ω	人體電阻Ω	人體電阻Ω	人體電阻Ω
接觸電壓
V	皮膚干燥	皮膚潮濕	皮膚濕潤	皮膚浸入水中
10
25
50
100
250	7000
5000
4000
3000
1500	3500
2500
2000
1500
1000	1200
1000
875
770
650	600
500
440
375
325
46
 通電時間長短
    觸電電流大小與觸電時間的乘積（稱為電擊能量）來反映觸電的危害程度，一般超過50mA.s（毫安.秒）時人就有生命危險。

電流頻率
    一般來說，50～60Hz工頻交流電對人體傷害最為嚴重。

允許電流mA	50	100	200	500	1000
持續(xù)時間s	5.4	1.35	0.35	0.054	0.0135
電流頻率	危害程度	電流頻率	危害程度
10～25
50
50～100	有50％的死亡率
有95％的死亡率
有45％的死亡率	120
200
500	有31％的死亡率
有22％的死亡率
有14％的死亡率
47
 電壓高低
    電壓升高—電流增大；但不成正比。

電流途徑

人體狀況
    性別：擺脫電流女性比男性低1/3；
   年齡：小孩比成年人傷害重；
   健康：心臟病、神經(jīng)疾病容易受傷害；
   心理、精神狀況；
    
電流通過人體的途徑	流經(jīng)心臟電流于總電流的比例（％）
一只手到另一只手
左手到腳
右手到腳
一只腳到另一只腳	3.3
6.4
3.7
0.4
48
2.安全電流、電壓規(guī)范
安全電流：一般把擺脫電流認為是安全電流；科學實驗和事故分析。
安全電流值：交流50Hz—10mA；直流—50mA。

安全電壓：為了防止觸電事故而采取的特定電源供電的電壓系列，是制定安全措施的依據(jù)。
人體電阻（1700歐）、接觸電壓—擺脫電流（30mA）的關系；通常認為低于40V的交流電壓為安全電壓。IEC為50V以下，并規(guī)定25V以下時不需要考慮防電擊的安全措施。
安全電壓等級：42、36、24、12、6V，超過24V時應有安全措施。
應用：
安全電壓（交流有效值）	安全電壓（交流有效值）	選用舉例
額定值	空載上限值	
42	50	在有觸電危險的場所使用的移動工具
36	43	在礦井、多導電粉塵等
24
12
6	26
15
8	可供某些人體可能偶然觸及帶電體的設備選用。潮濕、塔罐燈場所的行燈。
49
3.人體觸電方式單相觸電、兩相觸電（直接接觸觸電）、跨步電壓觸電、接觸電壓觸電，還有高壓觸電和雷擊觸電。
單相觸電
中性點直接接地方式
Ir=Ux/(Rg+Rr)=Ux/Rr(Rr>>Rg)
與人體電阻比接地體電阻很小，電壓幾乎全部加在人體上。危險！
如果穿上絕緣鞋或站在絕緣墊上，通過人體電流就會很小。
單相觸電
中性點不接地方式
   電流經(jīng)過人體與其他兩相的對地阻抗Z而形成回路，通過人體的電流Ir取決于電壓、人體電阻和導線對地絕緣阻抗。
如果導線對地絕緣較好，通過人體的電流就會較小。

Ux
Rg
N
C
A
B
Rr
Ir
Ux
Z
50
兩相觸電
     Ir=U/Rr
   (U—線電壓）
當發(fā)生兩相觸電時，如線電壓為380V，則流過人體的電流高達268mA，只要經(jīng)過0.186s就可能致人于死地。（50mA.s)
但一般發(fā)生的幾率較小。
跨步電壓觸電
當電氣設備發(fā)生接地或線路一相落地時，故障電流就會從接地點向四周擴散，形成電壓梯度。
    離接地點越近，電位越高，電位梯度越高；離接地點20米外，電位近似為0。
    在20米內(nèi)，人體兩腳之間（0.8米）電位差形成跨步電壓—跨步觸電。
“安規(guī)”規(guī)定，發(fā)生接地后，室內(nèi)不得接近故障點4米內(nèi)，室外不得接近故障點8米以內(nèi)；進入時必須穿絕緣靴，戴絕緣手套。
后果，跨步電壓   流過人體兩腿   人體兩腿抽筋倒地   電流流過人體重要器官2秒可能死亡。 
Ir
對地電位％
100
50
距離m
10
20
51
接觸電壓觸電
接觸電壓是指：人站在發(fā)生接地短路故障設備旁邊，觸及漏電設備的外殼時，其手腳之間所承受的電壓。由接觸電壓引起的觸電稱為接觸電壓觸電。
如圖：中間電動機絕緣損壞，外殼帶電電位相同，但地電位不同，右邊人承受的接觸電壓等于電動機外殼電位與地電位之差，接近于零；左邊人承受的接觸電壓幾乎為相電壓。

在安裝接地網(wǎng)時，應考慮一個車間、一個變電站和生產(chǎn)裝置的所有設備均設接地體，或在地面下埋設接地網(wǎng)，這是防止接觸電壓觸電的有效措施。
20m
對地電壓（％）
距離（m）
100
接觸電壓
電位分布
52
防止人身觸電的技術措施
人體觸電一般是由于人體靠近或接觸電氣設備帶電部分和人體觸及正常不帶電而絕緣損壞時外殼或金屬構架帶電。
1、基本概念：
接地裝置：接地、接地體、接地線；電氣地、對地電壓；接地電阻；零線、接零；接地短路、接地短路電流。
2、保護接地
為防止人身因電氣設備絕緣損壞而遭受觸電，將電氣設備的金屬外殼與接地體連接，稱為
      保護接地。
適用于中性點不接地的低壓電網(wǎng)。

53
中性點不接地
如不采用外殼接地，設備外殼長期帶電，對地電壓接近相電壓。系統(tǒng)漏電流將全部流過人體，造成觸電事故。
采用了外殼接地后，接地短路電流將同時延著接地體和人體與電網(wǎng)對地絕緣阻抗形成兩條通路。
Ir/Id=Rd/Rr
Rd越小，流過人體電流越小，漏電設備對地電壓主要決定于接地保護Rr的大小。
一般使Rd<4歐姆，就可以避免人體觸電，起到保護作用。
中性點直接接地（常見方式）
如不采用外殼接地，通過人體電流為：Ir=Ux/(Rr+Ro)
如人體電阻按1000歐姆計，中性點接地電阻<4歐姆，流過人體電流為接近220mA，非常危險。
采用了外殼接地后，接地短路電流約為: Id=220/(4+4)=27.5A不足以使保護動作(Rr<<Rd和Ro）；
根據(jù)電壓分布，近似求得作用于人體電壓為110V，流過人體電流近似為110mA。
實際使用采取附設接地網(wǎng)來降低人體接觸電壓！
外殼不接地危險，接地又不夠完善
Id
Ir
Rd
Rr
Ro
Rr
Ir
Id
54
中性點直接接地短路電流精確計算
R r
0
U x
Rd
Rd
Ro
Id
Ux
Rr
Rd
Rd
Ur
55
3、保護接零
為防止人身因電氣設備絕緣損壞而遭受觸電，將電氣設備的金屬外殼與電網(wǎng)的零線相連接，稱為保護接零。
適用于中性點直接接地系統(tǒng)（TN－S，TN－C）。當采用保護接零時，除電源中性點必須采用工作接地外，零線要在規(guī)定的地點采取重復接地。
采用保護接零方式，設備發(fā)生外殼漏電，接地短路電流通過該相和零線構成回路，由于零線阻抗很小，短路電流很大，使低壓斷路器或繼電保護動作，切除故障。
Id
工作接地
重復接地
56
保護接零裝置的具體要求
采用重復接地，當零線斷線后，保護接零設備就成為保護接地設備。
零線上不允許裝設熔斷器和斷路器，防止斷開后設備出現(xiàn)相電壓引起觸電。
為保證保護裝置迅速動作，使任一點短路的短路電流均大于保護熔斷器額定電流的4倍，大于斷路器保護整定電流的1.5倍。
在同一低壓電網(wǎng)中（如同一變壓器供電電網(wǎng)），不允許將一部分設備保護接地，而將另一部分設備保護接零。當保護接地設備漏電后，由于電壓分布，使零線帶電（Uo=RoUx/(Ro+Rd),所有保護接零設備外殼帶電（Uo=RdUx/(Ro+Rd)。
使用三眼插座時，不準將插座內(nèi)的電源
   零線與接地端串接在一起，否則零線松
   脫或折斷，會使設備外殼帶電；若零線
   與地線接反，也會使外殼帶電，造成觸
   電事故。

57
4、工作接地
在正常或故障情況下，為保證電氣設備安全可靠工作，即運行需要電力系統(tǒng)中的某一點（通常為中性點）直接或通過特殊設備（如消弧線圈、電抗、電阻）的接地。
作用：
    1、滿足電氣設備運行中的特殊需要，如防止高壓電壓串入低壓系統(tǒng)；
    2、降低電氣設備和輸電線路的絕緣水平，減少電氣設備制造成本和節(jié)省投資。如110kV以上系統(tǒng)
    中性點直接接地運行。
    3、降低人體的接觸電壓。
    4、迅速切斷電源。
58
5、漏電保護
作用：防止電氣設備和輸電線路漏電引起人身觸電事故，它能夠在設備漏電、外殼呈現(xiàn)危險的對地電壓時自動切斷電源。
分類：電壓型和電流型

電壓型漏電保護裝置原理圖                          電機漏電保護裝置原理圖

電壓型漏電保護裝置原理如上圖所示。
V
J
HA
TA
HQ
C
試驗回路
R
V
59
電流型漏電保護裝置
原理：向量和等于零
   即：Ia+Ib+Ic+Id=0
相線和零線全部穿入環(huán)形互感器
正常時互感器中總磁通為0
發(fā)生觸電和漏電時，一部分漏電流經(jīng)大地回到電源中性點，破壞了互感器中電流平衡，并感應出二次電流，使電流繼電器動作，切除電源。
HQ
C
I
YA
R
J
TA
QA
60
漏電保護（剩余電流保護器RCD）補充資料：
一般來說，RDC的功能是提供間接接觸保護（即指由于人體接觸了因絕緣失效而觸電的保護措施）。只有當RCD的剩余動作電流IΔn≤30mA、其動作時間≤0.1s，且其他直接接觸保護方法失效時，RCD也可以提供直接接觸保護，即對人體直接接觸電氣設備或線路的帶電部分造成的電擊危險進行補充保護。
德國科學家柯賓認為如果流過人體的電流很大，即使通電時間很短，也可能出現(xiàn)危險。反之，如果電流很小，通電時間稍長，也不一定會出現(xiàn)危險。也就是說，電擊的危險程度是與電流和時間的乘積有關，即：I×T＝50mA.s（有效值）。
為了充分保證人身安全，對柯賓提出的理論進行了修正，考慮了適當?shù)陌踩禂?shù)，即I×T＝30mA.s（有效值）。
為了保證在未達到規(guī)定動作值時不動作，IEC將額定剩余不動作電流IΔn0定為1/2或略大于1/2額定剩余動作電流。
有人從安全角度認為IΔn選得越小越好，但任何供電回路和用電設備都具有正常的泄漏電流，如果IΔn太小，接近泄漏電流，RCD可能經(jīng)常誤動，回路無法正常工作。
61
電氣滅火知識
1、電氣設備引發(fā)火災的原因：
短路、操作等原因造成的電弧和電火花
導體連接不良造成分發(fā)熱
雷電、操作等產(chǎn)生的外過電壓、內(nèi)過電壓引起的放電、電弧和電火花
電氣設備損耗過大引起的發(fā)熱
正常運行時的發(fā)熱（如燈具、電爐等）
直流電機整流子運行 產(chǎn)生的電火花
電焊等 
電氣充油設備著火

2、電氣火災的特點（與其他一般性火災相比）
著火區(qū)域可能存在跨步電壓
充油電氣設備受熱后可能噴油、甚至爆炸
62
3、滅火前的電源處理
盡可能先切斷電源，切斷電源后的電氣火災，多數(shù)可按照一般性火災來撲救。
充油電氣設備著火時，應立即切斷電源，然后撲救，地面油火不得用水噴射，防止油火漂浮水面而蔓延擴大。

4、不切斷電源滅火的保安措施
與帶電部分保持足夠的安全距離。
發(fā)生接地時，室內(nèi)不得進入距故障點4米以內(nèi)，室外不得進入距故障點8米以內(nèi)。進入上述范圍內(nèi)人員必須穿絕緣靴，接觸設備外殼和構架時，應戴絕緣手套。
撲救架空線路的火災，人體與帶電導線之間的仰角不應大于45度并應站在線路外側(cè)，以防導線斷落后觸及人體。
應使用不導電的滅火劑，如二氧化碳、四氯化碳、二氟－氯－溴甲烷（1211）和化學干粉等滅火劑。泡沫滅火劑禁止用在帶電火災撲救。
使用水槍帶電撲救時，應穿絕緣靴、戴絕緣手套并將金屬噴嘴接地。其他人員要防止因地面水漬的導電而觸電。
63
適用規(guī)程
64
漏電保護器安裝和運行       GB 13955-92 
      低壓配電系統(tǒng)中裝設漏電保護器(剩余電流動作保護器)是防止電擊事故的有效措施之一，也是防止漏電引起電氣火災和電氣設備損壞事故的技術措施。但安裝漏電保護器后，仍應以預防為主，并應同時采取其它各項防止電擊和電氣設備損壞事故的技術措施。
65
考試題
1、雷擊時，應尋找下列地方掩蔽：
①山頂、山脊和建筑物和構筑物的頂部
②開曠田野、各種停車場、運動場
③有金屬頂?shù)母鞣N車輛及有金屬殼體的船舶★
2、雷災新特點主要體現(xiàn)在
①損壞建筑物
②損壞電子設備★
③損壞電力設施
3、靜電產(chǎn)生的基本、重要的因素應當認為是：
①物質(zhì)相互密切接觸和迅速剝離★
②摩擦起電
③雷擊起電
4、預防靜電危害的基本方法包括
①接地★
②加裝避雷器
③防止人體帶靜電★
66
5、汽車罐車裝油完畢，宜靜置不少于多少時間后，再進行采樣、測溫、檢尺、拆除接地線等。①2min★      ②5min     ③10min 6爆炸性物質(zhì)分為三類，其中Ⅱ類是指：①礦井甲烷②爆炸性氣體、蒸氣★③爆炸性粉塵、纖維7、爆炸性氣體環(huán)境應根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間，進行分區(qū)，其中“在正常運行時不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境，或即使出現(xiàn)也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境”代表：①0區(qū)   ②1區(qū)   ③2區(qū)★ 8、“ｅ”代表何種防爆結構？①隔爆型電氣設備②增安型電氣設備★③正壓型電氣設備9、爆炸性氣體分組T3對應引燃溫度t（℃）是：①200 < t≤300★②135 < t≤200③100 < t≤135
67
10、安全柵的作用是①控制流入危險場所的能量在爆炸性氣體或爆炸性混合物的點火能量以下★②在漏電時切斷電源，保證人身安全③將產(chǎn)生的靜電消除11、以下電流通過人體途徑危險最大的是：①一只腳到另一只腳    ②一只手到另一只手     ③左手到腳★ 12、安全電壓不得高于：①36V      ②50V★      ③110V13、零線上①應裝設熔斷器②不允許裝設熔斷器和斷路器★③應裝設熔斷器和斷路器14、電擊的危險程度是與電流和時間的乘積有關，一般考慮以下等式：
①I×T＝10mA.s（有效值）   ②I×T＝50mA.s（有效值）★    
③I×T＝100mA.s（有效值） 15、不切斷電源滅火的保安措施包括：①迅速進入火場開展滅火②迅速用泡沫滅火劑將火勢控制住③與帶電部分保持足夠的安全距離★
謝謝大家！

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