电气安全事故及预防原理

电气安全事故及预防原理雷文忠国家注册安全工程师一、电气危险因素与事故种类•知识点一：触电•1、分为电击和电伤两种伤害形式。2、电击电流值：感知电流（平均男1.1ma，女0.7ma），摆脱电流（平均男16ma，女10.5ma），室颤电流（50ma左右，与持续时间有关）。人体阻抗：干燥时约为1000~3000ω，潮湿时约为500~800ω。•3、电击类型：1根据电击时所触及的带电体是否为正常带电状态，分为直接接触电击和间接接触电击；2按照人体触及带电体的方式，可分为单相电击、两相电击和跨步电压电击三种。单相电击事故占全部触电事故的70％以上。•4、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。电伤包括电烧伤、电烙印、皮肤金属化、机械损伤、电光性眼炎等多种伤害。电烧伤。是最为常见的电伤。大部分触电事故都含有电烧伤成分。电烧伤可分为电流灼伤和电弧烧伤。•知识点二：电气火灾与爆炸•1、电气火灾爆炸是由电气引燃源引起的火灾和爆炸。电气装置在运行中产生的危险温度、电火花和电弧是电气引燃源主要形式。（1）危险温度：短路、过载、漏电、接触不良、铁心过热、散热不良、机械故障、电压异常、电热器具和照明器具、电磁辐射能量。（2）电火花和电弧：•电火花是电极间的击穿放电，电弧是大量电火花汇集而成的。分为工作电火花及电弧、事故电火花及电弧。•2、电气装置及电气线路发生爆燃包括油浸式变压器火灾爆炸、电动机着火、电缆火灾爆炸（6方面的原因）。•知识点三：雷电危害•（1）雷电的种类：直击雷（直击雷的每次放电过程包括先导放电、主放电、余光三个阶段）、闪电感应（包括闪电静电感应和闪电电磁感应）、球雷。（2）雷电的危害形式具有雷电流幅值大、雷电流陡度大、冲击性强、冲击过电压高的特点；••具有电性质、热性质和机械性质等3方面的破坏作用。（3）雷电危害的事故后果：火灾和爆炸、触电、设备和设施毁坏、大规模停电。•2、雷电参数：雷暴日、雷电流幅值、雷电流陡度、雷电冲击过电压。•知识点四：静电危害•1、静电的危害形式和事故后果造成爆炸和火灾事故、可能引发二次事故、对生产产生妨碍。2、静电的特性（1）静电的产生起电方式（接触-分离起电、破断起电、感应起电、电荷迁移）、固体静电、人体静电（可达10000V以上）、粉体静电、液体静电、蒸气和气体静电。•（2）静电的消散：中和、泄漏。（3）静电的影响因素：材质和杂质、工业设备和工业参数。•知识点五：射频电磁场危害泛指频率100khz以上的电磁波。危害：1、人体吸收辐射能量受到不同程度的伤害。2、生产感应放电造成引爆器件发生意外引爆。••知识点六：电气装置故障危害•类别：断路、短路、异常接地、漏电、误合闸、电气设备或电气元件损坏等。危害：引起火灾和爆炸、异常带电、异常停电、安全相关系统失效。二、触电防护技术•知识点一：直接接触电击防护措施•1、绝缘：工程上应用的绝缘材料电阻率一般都不低于107Ω·m。绝缘材料的电阻通常用兆欧表（摇表）测量。任何情况下绝缘电阻不得低于每伏工作电压1000ω。2、屏护和间距:1）屏护装置应有足够的尺寸，与带电体之间应保持必要的距离。•2）遮栏高度不应低于l.7m，下部边缘离地不应超过0.1m。栅遮栏的高度户内不应小于l.2m、户外不应小于l.5m，栏条间距离不应大于0.2m；对于低压设备，遮栏与裸导体之间的距离不应小于0.8m。户外变配电装置围墙的高度一般不应小于2.5m。遮栏、栅栏等屏护装置上，应有“止步，高压危险!”等标志。•3）用电设备间距：明装的车间低压配电箱底口距地面的高度可取1.2m，暗装的可取l.4m。明装电度表板底口距地面的高度可取1.8m。常用开关电器的安装高度为l.3—l.5m；开关手柄与建筑物之间应保留150mm的距离，以便于操作。墙用平开关离地面高度可取1.4m。•明装插座离地面高度可取1.3—l.8m，暗装的可取0.2—0.3m。室内灯具高度应大于2.5m；受实际条件约束达不到时，可减为2.2m；低于2.2m时，应采取适当安全措施。当灯具位于桌面上方等人碰不到的地方时，高度可减为15m。•户外灯具高度应大于3m；安装在墙上时可减为2.5m。起重机具至线路导线间的最小距离，lkV及1kV以下者不应小于1.5m，10kv者不应小于2m。4）检修间距：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0.1m。高压作业，10kv无遮拦作业人体及其所携带工具与带电体的距离不应小于0.7m；线路作业，1.0M。•知识点二：间接接触电击防护措施•1、IT系统（保护接地）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。通过低电阻接地，把故障电压限制在安全范围内；在380V不接地低压系统中，一般要求保护接地电阻RE≤4Ω；用于各种不接地配电网。•2、TT系统：配电网直接接地，电气设备外壳接地。大幅度降低漏电设备上的故障电压，但必须装设剩余电流动作保护装置或过电流保护装置。工作接地不是安全电压。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）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直接连接。相当于传统的保护接零系统。其第一位的安全作用是迅速切断电源。分为TN—S、TN—C—S、TN—C三种类型。TN—S系统的安全性能最好,应用有爆炸危险、火灾危险性大及其他安全要求高的场所。•厂内低压配电的场所及民用楼房应采用TN—C—S系统；触电危险性小、用电设备简单的场合可采用TN—C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220／380V三相四线配电网。•应用安全要求：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；2)重复接地合格。3)发生对PE线的单相短路时能迅速切断电源。220v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0.4s，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5s。•4)工作接地合格。接地电阻一般不应超过4Ω，在高土壤电阻率地区不超过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。PE线有机械防护不小于2.5mm2,没有机不小于4mm2；PEN线铜质不小于10mm2，铝质不小于16mm2，电缆芯线不小于4mm2；SL≤16为SL、16＜SL≤35为16、SL＞35为SL/2。7）等电位联结，分主等位连结和辅助等电位连结。•知识点三：兼防直接接触和间接接触电击的措施•1、双重绝缘（1）电气设备的防护触电保护分类：O类、OI类和Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。（2）双重绝缘和加强绝缘措施：工作绝缘、保护绝缘、双重绝缘、加强绝缘。•具有双重绝缘和加强绝缘的设备属于Ⅱ类设备，设备上有“回”形标志。工作绝缘不低于2mω,保护绝缘不低于5mω,加强绝缘不低于7mω。2、安全电压:兼有直接接触电击和间接接触电击防护的安全措施。•特低电压的限值和额定值：42v、36v、24v、12v和6v等5个等级；由特低压供电的设备属于Ⅲ类设备；额定值的选用：特别危险环境手持工具42V，点击危险环境手持照明36V或24V，金属容器、特别潮湿危险环境手持照明12V，水下6V。•3、剩余电流动作保护又称漏电保护，作用：防止人身电击，防止因接地故障引起的火灾和监测一相接地故障。（1）工作原理。检测元件、中间环节、执行机构三个基本环节及辅助电源和试验装置构成。（2）主要技术参数：额定剩余动作电流、额定剩余不动作电流、分断时间。•额定剩余动作电流值分13个等级，0.03A及其以下者属高灵敏度，主要用于防止各种人身触电事故；0.03A以上至1A者属中灵敏度，用于防止触电事故和漏电火灾；1A以上者属低灵敏度，用于防止漏电火灾和监视一相接地事故。额定剩余不动作电流不得低于额定剩余动作电流的1／2。分断时间，分为一般型和延时型，延时型仅适用于I△n0．03A的间接接触电击防护，延时时间的级差为0．2s。•（3）剩余电流动作保护装置的防护要求。在TN系统中，必须将TN—C系统改造为TN—C—S、TN—S系统或局部TT系统后，才可安装使用。在TN—C—S系统中，剩余电流动作保护装置只允许用在N线与PE线分开部分。（4）必须安装剩余电流动作保护装置的设备和场所。1)末端保护①属于I类的移动式电气设备；②生产用的电气设备；•③施工工地的电气机械设备；④安装在户外的电气装置；⑤临时用电的电气设备；⑥机关、学校、宾馆、饭店、企事业单位和住宅等除壁挂式空调电源插座外的其他电源插座或插座回路；⑦游泳池、喷水池、浴池的电气设备；⑧医院中可能直接接触人体的电气医用设备；⑨其他。2)线路保护①农村集中安装电能表箱；②农业生产设备的电源配电箱。•（5）剩余电流动作保护装置的运行和管理。工作年限6年、允许送电1次。三、电气防火防爆技术•知识点一：危险物质及危险环境•（一）危险物质分类、分组1、危险物质分类爆炸危险物质分为3类：ⅰ类（矿井甲烷），ⅱ类（爆炸性气体、蒸气），ⅲ类（爆炸性粉尘、纤维、飞絮）。2、ⅱ类、ⅲ类爆炸性物质的进一步分类（级）•ⅱ类爆炸性气体按最大试验安全间隙和最小引燃电流比分为ⅱa、ⅱb和ⅱc三类，ⅲ类进一步划分为三类：ⅲa、ⅲb和ⅲc，C类最危险。3、ⅱ类、ⅲ类爆炸性物质的分组：按引燃温度分为6组。•（二）危险环境1、爆炸性气体环境（1）爆炸性气体环境危险场所分区：根据爆炸性气体混合物出现的频率和持续时间分为0区、1区、2区。释放源的等级和通风条件对分区有直接影响。•通风主要有自然通风和人工通风两种类型，通风有效性分为“良好”（良好的通风标志是混合物中危险物质的浓度被稀释到爆炸下限的25％以下。）一般”和“差”三个等级，IEC和我国有关标准将通风分为高、中、低三个等级。（2）爆炸性气体场所危险区域的划分：原则。（3）爆炸性气体环境危险区域的范围•2、爆炸性粉尘环境根据混合物出现的频率、持续时间及粉尘层厚度分为20区、21区和22区。3、火灾危险环境分为21区、22区和23区。知识点二：防爆电气设备和防爆电气线路1、防爆电气设备（1）防爆电气设备类型：分为ⅰ类、ⅱ类、ⅲ类。（2）设备保护等级（EPL）：Ma/Mb/Ga/Gb/Gc/Da/Db/Dc•（3）防爆电气设备防爆结构型式：隔爆型、增安型、本质安全型、浇封型、无火花型、正压型等。（4）防爆电气设备的标志：EX（5）爆炸危险环境中电气设备的选用：依据环境、设备种类等。2、防爆电气线路线路安装位置、敷设方式、导体材质、连接方式等的选择均应根据环境的危险等级进行。•1区配电线路应采用铜芯导线或电缆,有剧烈振动处应选用多股铜芯软线或多股铜芯电缆,矿井下不得采用铝芯电力电缆。•2区电力线路应采用截面积4mm2及以上的铝芯导线或电缆，照明线路可采用截面积2．5mm2及以上的铝芯导线或电缆。1区和2区的电气线路的中间接头必须在接线盒，1区宜采用隔爆型，2区采用增安型。•四、雷击和静电防护技术•知识点一：防雷措施•1、建筑物防雷的分类第一类（火药制造车间、乙炔站、电石库、汽油提炼车间、电火花易爆炸）、第二类（有爆炸危险的露天钢质封闭气罐、电火花不易爆炸）、第三类防雷建筑物。2、防雷技术分类：外部、内部、防雷击电磁脉冲。•3、防雷装置外部防雷装置（直击雷）：接闪器、引下线、接地装置；接闪器的保护范围按滚球法确定，滚球的半径按建筑物防雷类别确定，一类30m、二类45m、三类60m；防直击雷的专设引下线和人工接地体距建筑物出入口或人行道边沿不宜小于3m；独立接闪杆的冲击接地电阻不宜大于10Ω；附设接闪器每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。•内部防雷装置：屏蔽导体、等电位连接件、电涌保护器（SPD）、避雷器。对于变配电设备，常采用避雷器作为防止雷电波侵入的装置。正常时，避雷器对地保持绝缘状态；当雷电冲击波到来时，避雷器被击穿，将雷电