《電工基礎(chǔ)及測量》課件第10章

第10章安全用電及防護(hù)10.1用電人身安全及急救

10.2設(shè)備安全與保護(hù)

習(xí)題

10.1用電人身安全及急救

10.1.1人體觸電的原因和形式

1.觸電原因

不同的場合引起人體觸電的原因也不一樣，根據(jù)日常用電情況，主要有以下幾種觸電原因。

(1)線路架設(shè)不合規(guī)格。如采用一線一地制的違章線路架設(shè)，接地線被拔出、線路發(fā)生短路或接地端接觸不良；室內(nèi)導(dǎo)線破舊、絕緣損壞或敷設(shè)不合規(guī)格；無線電設(shè)備的天線、廣播線、通信線與電力線距離過近或同桿架設(shè)；電氣修理工作臺(tái)布線不合理，絕緣線被電烙鐵燙壞等。

(2)用電設(shè)備不合要求。如家用電器絕緣損壞、漏電及外殼無保護(hù)接地或保護(hù)接地接觸不良；開關(guān)、插座外殼破損或相線絕緣老化；照明電路或家用電器接線錯(cuò)誤致使燈具或機(jī)殼帶電等。

(3)電工操作制度不嚴(yán)格、不健全。如帶電操作、冒險(xiǎn)修理或盲目修理,且未采取確實(shí)的安全措施；停電檢修電路時(shí)，閘刀開關(guān)上未掛“警告牌”，其他人員誤閉合閘刀開關(guān)；使用不合格的安全工具進(jìn)行操作等。

(4)用電不謹(jǐn)慎。如違反布線規(guī)程、在室內(nèi)亂拉電線；未切斷電源就去移動(dòng)燈具或家用電器；用水沖刷電線和電器或用濕布擦拭，引起絕緣性能降低；隨意加大熔絲規(guī)格或任意用銅絲代替熔絲，而失去保護(hù)作用等。

2.觸電形式

(1)單相觸電。人體某一部位觸及一相帶電體，電流通過人體流入大地(流回中性線)，稱為單相觸電，如圖10-1所示。單相觸電時(shí)人體承受的最大電壓為相電壓。單相觸電的危險(xiǎn)程度與電網(wǎng)運(yùn)行的方式有關(guān)。在電源中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，由于人體電阻遠(yuǎn)大于中性點(diǎn)接地電阻，電壓幾乎全部加在人體上；而在中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中，正常情況下電源設(shè)備對地絕緣電阻較大，通過人體的電流較小。所以，一般情況下，中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的單相觸電比中性點(diǎn)不直接接地的電網(wǎng)危險(xiǎn)性大。圖10-1單相觸電

(2)兩相觸電。

人體兩處同時(shí)觸及兩相帶電體稱為兩相觸電，如圖10-2所示。兩相觸電加在人體上的電壓為線電壓，其危險(xiǎn)性非常大。圖10-2兩相觸電10.1.2觸電急救方法

一旦發(fā)生觸電事故，有效的急救在于迅速處理并搶救得法。常用的觸電急救方法如下。

1.切斷電源

首先應(yīng)就近斷開開關(guān)或切斷電源，也可用干燥的絕緣物作為工具使觸電者與電源分離。若觸電者緊握電線，可用絕緣物(如干燥的木板等)插墊入其身下，以隔斷觸電電流，也可用帶絕緣柄的電工鉗或有干燥木把的斧頭切斷電源線。同時(shí)要注意自身安全，避免發(fā)生新的觸電事故。

2.現(xiàn)場急救

使觸電者脫離電源后，應(yīng)視觸電情況立即進(jìn)行急救處理。

(1)觸電者尚未失去知覺，只是感覺心慌、四肢麻木、全身無力或一度昏迷，并很快能恢復(fù)知覺，則應(yīng)讓其靜臥，注意觀察，并請醫(yī)生前來診治。

(2)呼吸停止，但有心跳，應(yīng)該用人工呼吸法搶救，具體方法如下：

①首先把觸電者移到空氣流通的地方，最好放在平直的木板上，使其仰臥，不可用枕頭。然后把頭側(cè)向一邊，掰開嘴，清除口腔中的雜物、假牙等。如果舌根下陷應(yīng)將其拉出，使呼吸道暢通。同時(shí)解開衣領(lǐng)，松開上身的緊身衣服，使胸部可以自由擴(kuò)張。②搶救者位于觸電者一邊，用一只手緊捏觸電者的鼻孔，并用手掌的外緣部壓住其頭部，扶正頭部使鼻孔朝天。另一只手托住觸電者的頸后，將頸部略向上抬，以便接受吹氣。

③搶救者做深呼吸，然后緊貼觸電者的口腔，對口吹氣約2s。同時(shí)觀察其胸部有否擴(kuò)張，以判斷吹氣是否有效和是否合適。

④吹氣完畢后，立即離開觸電者的口腔，并放松其鼻孔，使觸電者胸部自然恢復(fù)，時(shí)間約3s，以利其呼氣。

按上述步驟不斷進(jìn)行，每5s一次，如圖10-3所示。如果觸電者張口有困難，可用口對準(zhǔn)其鼻孔吹氣，效果與上面方法相似。圖10-3口對口人工呼吸法

(3)若觸電者心跳停止但有呼吸，應(yīng)用人工胸外心臟擠壓法搶救，具體方法如下：

①使觸電者仰臥，姿勢與口對口人工呼吸法相同，但后背著地處應(yīng)結(jié)實(shí)。

②搶救者騎在觸電者的腰部，兩手相疊，用掌跟置于觸電者胸骨下端部位，即中指指尖置于其頸部凹陷的邊緣，掌跟所在的位置即為正確按壓區(qū)。然后自上而下直線均衡地用力向脊柱方向擠壓，使其胸部下陷3～4cm，可以壓迫心臟使其達(dá)到排血的作用。

③使擠壓到位的手掌突然放松，但手掌不要離開胸壁，依靠胸部的彈性自動(dòng)恢復(fù)原狀，使心臟自然擴(kuò)張，大靜脈中的血液就能回流到心臟中來。按照上述步驟不斷地進(jìn)行，每秒一次，每分鐘約60次，如圖10-4所示。擠壓時(shí)定位要準(zhǔn)確，壓力要適中，不要用力過猛，避免造成肋骨骨折、氣胸、血胸等危險(xiǎn)。但也不能用力過小，否則將達(dá)不到擠壓目的。圖10-4胸外心臟擠壓法

(4)若觸電者心跳、呼吸都已停止，需同時(shí)進(jìn)行胸外心臟擠壓法與口對口人工呼吸。配合的方法是：做一次口對口人工呼吸后，再做四次胸外心臟擠壓。

在搶救過程中，要不停頓地進(jìn)行，使觸電者恢復(fù)心跳和呼吸。同時(shí)要注意，切勿濫用藥物或搬動(dòng)、運(yùn)送觸電者，應(yīng)立即請醫(yī)生前來指導(dǎo)搶救。

10.2設(shè)備安全與保護(hù)

10.2.1安全電壓

按照人體的最小電阻(800～1000Ω)和工頻致命電流(30～50mA)，可求得對人的最小危險(xiǎn)電壓為24～50V，據(jù)此我國規(guī)定的安全電壓為42V、36V、24V、12V、6V五個(gè)等級(jí)，供不同場合選用。凡是裸露的帶電設(shè)備和移動(dòng)的電氣用具都應(yīng)使用安全電壓。在一般建筑物中可使用36V或24V電壓；在特別危險(xiǎn)的生產(chǎn)場地，如潮濕、有輻射性氣體或有導(dǎo)電塵埃及能導(dǎo)電的地面和狹窄的工作場所等，則要用12V和6V的安全電壓。安全電壓的電源必須采用獨(dú)立的雙繞組隔離變壓器，嚴(yán)禁用自耦變壓器提供電壓。10.2.2接地和接零

電氣設(shè)備的金屬外殼在正常情況下是不帶電的，一旦絕緣損壞，外殼便會(huì)帶電，人觸及外殼就會(huì)觸電。接地和接零是防止這類事故發(fā)生的有效措施。

1.工作接地

為保證電氣設(shè)備在正?；虬l(fā)生事故情況下能可靠運(yùn)行，將電路中的某一點(diǎn)通過接地裝置與大地可靠地連接起來稱工作接地，如圖10-5所示。例如電源變壓器中性點(diǎn)接地、三相四線制系統(tǒng)中性線接地、電壓互感器和電流互感器二次側(cè)某點(diǎn)接地等。實(shí)行工作接地后，當(dāng)單相對地發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流可使熔斷器或自動(dòng)斷路器跳閘，從而起到安全保護(hù)作用。圖10-5工作接地

2.保護(hù)接地

保護(hù)接地就是將電氣設(shè)備正常情況下不帶電的金屬外殼通過保護(hù)接地線與接地體相連，宜用于中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中，如圖10-6所示。采取了保護(hù)接地后，當(dāng)一相絕緣損壞碰殼時(shí)可使通過人體的電流很小而不會(huì)有危險(xiǎn)。圖10-6保護(hù)接地

3.保護(hù)接零

保護(hù)接零是目前我國應(yīng)用最廣泛的一種安全措施，即將電氣設(shè)備的金屬外殼接到中性線上，宜用于中性點(diǎn)接地的電網(wǎng)中，如圖10-7所示。當(dāng)一相絕緣損壞碰殼時(shí)，形成單相短路，使此相上的保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，切斷電源，避免觸電的危險(xiǎn)。圖10-7保護(hù)接零

4.重復(fù)接地

在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中為提高接零保護(hù)的安全性能，除采用保護(hù)接零外，還要采用重復(fù)接地，即將零線相隔一定距離多處進(jìn)行接地，如圖10-8所示。采取重復(fù)接地后可減輕零線斷線時(shí)的危險(xiǎn)，降低漏電設(shè)備外殼的對地電壓，縮短故障持續(xù)時(shí)間，改善配電線路的防雷性能。

重復(fù)接地的地點(diǎn)一般在：

(1)電源端、架空線路的干線和分支終端及其沿線每隔1km處的工作零線。

(2)電纜或架空線在引入車間或大型建筑物內(nèi)的配電柜處。圖10-8重復(fù)接地

5.工作零線與保護(hù)零線

為了改善和提高三相四線低壓電網(wǎng)的安全程度，提出了三相五線制，即增加一根保護(hù)零線(PE)，而原三相四線制中的中性線稱工作零線(N)，如圖10-9所示。這一點(diǎn)對于家用電器的保護(hù)接零特別重要。因?yàn)槟壳皢蜗嚯娫吹倪M(jìn)線(相線和中性線)上都安裝有熔斷器，此時(shí)的中性線(工作零線)就不能作為保護(hù)接零用了。所有的接零設(shè)備都要通過三孔插座接到保護(hù)零線上(三孔插座中間粗大的孔為保護(hù)接零，其余兩孔為電源線)，如圖10-10所示。這樣工作零線只通過單相負(fù)載的工作電流和三相不平衡電流，保護(hù)零線只作為保護(hù)接零使用，并通過短路電流。三相五線制大大加強(qiáng)了供電的安全性和可靠性，是應(yīng)積極推廣的。圖10-9三相五線制的設(shè)置圖10-10單相三孔插座的正確接法若不慎將三孔插座接錯(cuò)，則會(huì)帶來觸電危險(xiǎn)，如圖10-11所示。圖10-11(a)、(b)是將保護(hù)接零和電源中性線同時(shí)接于保護(hù)零線上，即將保護(hù)零線作為工作零線，則其負(fù)荷電流會(huì)產(chǎn)生零序電壓。圖10-11(c)中將保護(hù)接零和電源中性線同時(shí)接于工作零線上，即將工作零線作為保護(hù)零線，則如中性線因故斷開或熔斷器斷路，其相電壓會(huì)通過插座內(nèi)連線使用電設(shè)備外殼帶電。圖10-11(d)中相線與中性線接反，則使用電設(shè)備外殼帶電，很不安全。圖10-11單相三孔插座的錯(cuò)誤的接法

6.低壓交流電力保護(hù)接地系統(tǒng)類型

1)接地系統(tǒng)類型及符號(hào)

接地系統(tǒng)類型按系統(tǒng)及電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電體所連接的接地狀況分類，接地系統(tǒng)類型符號(hào)由三位字母構(gòu)成，意義如下：

第一位：T——表示電力系統(tǒng)一點(diǎn)(一般為中性線)直接接地。

I——表示電力系統(tǒng)所有帶電部分與地絕緣或一點(diǎn)通過阻抗接地。第二位：T——表示電氣設(shè)備外露導(dǎo)電體可直接接地，而與電力系統(tǒng)任何接地點(diǎn)無關(guān)。

N——表示電氣設(shè)備外露導(dǎo)電體與電力系統(tǒng)的中性線直接連接。

第三位：S——表示中性線N和零線PE分開。

C——表示中性線N和零線PE合二為一而為PEN線(保護(hù)中性線)。

2)各種保護(hù)接地系統(tǒng)的形式和特點(diǎn)

保護(hù)接地系統(tǒng)的形式如圖10-12所示。圖10-12保護(hù)接地系統(tǒng)的形式10.2.3接地裝置

接地裝置由接地體和接地線兩部分組成，如圖10-13所示。正確設(shè)置接地裝置可保證人員和用電設(shè)備的安全。圖10-13接地裝置示意圖

1.接地體

接地體是埋入地下并和大地直接接觸的導(dǎo)體組，它分為自然接地體和人工接地體。

1)自然接地體

自然接地體是利用與大地有可靠連接的金屬構(gòu)件、金屬管道、鋼筋混凝土建筑物的基礎(chǔ)等作為接地體。

裝設(shè)接地裝置時(shí)應(yīng)首先充分利用自然接地體，對螺栓連接的管道、鋼結(jié)構(gòu)等采用跨接線焊牢，跨接線采用扁鋼或圓鋼。扁鋼截面積接地支線不小于48mm2、接地干線不小于100mm2，圓鋼直徑不小于6mm2。

2)人工接地體

人工接地體是用型鋼如角鋼、鋼管、扁鋼、圓鋼打入地下而成的。人工接地體的設(shè)置要求如下：

(1)垂直埋設(shè)的接地體一般采用角鋼、鋼管和圓鋼，水平埋設(shè)的接地體一般采用扁鋼和圓鋼。

(2)常用的接地體尺寸如下：鋼管：直徑40～50mm，壁厚不小于3.5mm；扁鋼：25mm×4mm(室內(nèi))或40mm×4mm(室外)；角鋼：40mm×40mm×4mm～50mm×50mm×5mm；圓鋼:直徑10mm。長度均為2000～3000mm。

(3)在腐蝕性較強(qiáng)的土壤中，接地體應(yīng)采取鍍鋅等措施。

(4)接地體頂端應(yīng)在地面以下0.5～0.8m。

(5)接地體根數(shù)不應(yīng)少于兩根，兩根間距離一般為5m。

(6)接地體與建筑物的距離不小于3m。

2.接地線

電氣設(shè)備或裝置的接地端與接地體相連的金屬導(dǎo)體稱為接地線。接地線分接地干線和接地支線。

(1)工業(yè)車間或其他場所如電氣設(shè)備較多時(shí)，應(yīng)設(shè)置接地干線。車間接地干線一般為沿車間四周墻體明設(shè)，距地300mm，與墻有15mm距離。最小截面積銅材不得小于25mm2，鋼材不得小于50mm2。

(2)主接地干線與接地體之間應(yīng)設(shè)置可拆裝的螺栓線夾連接點(diǎn)以便于檢測。

(3)接地線與接地體、接地線與接地線的連接一般為焊接，采用搭接焊時(shí)，搭接部分的長度：若為扁鋼，則大于等于寬度的2倍；若為圓鋼，則大于等于直徑的6倍。埋入地下的連接點(diǎn)應(yīng)在焊接后涂瀝青漆防腐。

(4)接地線與電氣設(shè)備可焊接或以螺栓連接，每臺(tái)設(shè)備應(yīng)用單獨(dú)的接地線與干線相連，禁止在一條接地線上串聯(lián)電氣設(shè)備。

(5)接地線的截面積(A)要求一般為:

①有腐蝕保護(hù)和機(jī)械保護(hù)或地上敷設(shè)：按PE線方法選擇。

②無腐蝕保護(hù)和機(jī)械保護(hù)，地下敷設(shè)：銅截面積A≥25mm2；鋼截面積A≥150mm2。

③有腐蝕保護(hù),無機(jī)械保護(hù)，地下敷設(shè)：銅或鋼截面積A≥25mm2。

④TN或TT系統(tǒng)：銅截面積A≤50mm2；鋁截面積A≤70mm2；鋼截面積A≤800mm2。⑤TI系統(tǒng)：銅截面積A≤25mm2；鋁截面積A≤35mm2;鋼截面積A≤100mm2。

⑥架空線路塔桿的接地引出線：鋼鍍鋅截面積A≥50mm2。

⑦專用攜帶式接地線：裸銅軟導(dǎo)線截面積A≥25mm2。

3.保護(hù)接地和保護(hù)接零線的選擇

1)PE線的選擇

(1)按相線截面積A選擇PE線截面積AP：

A≤16mm2時(shí)：AP=A；

16mm2<A≤35mm2時(shí)：AP=16mm2；

A>35mm2時(shí)：AP=A／2。

(2)按機(jī)械強(qiáng)度選擇PE的最小截面積AP。

①明設(shè)裸線：銅最小截面積AP≥4mm2；鋁最小截面積AP≥6mm2。

②絕緣導(dǎo)線：銅最小截面積AP≥1.5mm2；鋁最小截面積AP≥2.5mm2。

③所用相線包含在同一外皮內(nèi)的多芯導(dǎo)線或電纜芯線：銅最小截面積AP≥1mm2；鋁最小截面積AP≥1.5mm2。

④圓鋼直徑D(mm)。建筑物內(nèi)：D≥6mm；建筑物外：D≥8mm；地下：D≥10mm。

角鋼厚度d(mm)。建筑物內(nèi)：d≥2mm；建筑物外：d≥2.5mm；地下：d≥4mm。扁鋼截面積A×厚度d(mm×mm)。建筑物內(nèi)：A×d≥24mm×3mm；建筑物外：A×d≥48mm×4mm；地下：A×d≥48mm×4mm。

2)PEN線的選擇

(1)供電給全裝置的干線。銅截面積A≥10mm2；鋁截面積A≥16mm2。

(2)供電給插座或單臺(tái)設(shè)備的支線。銅截面積A≥4mm2。

(3)PEN線與相線在同一電纜包皮內(nèi)或同一鋼管內(nèi)。銅截面積A≥4mm2。

4.接地電阻

1)固定式電氣設(shè)備

(1)三相660V及單相380V：接地電阻為2Ω，單個(gè)重復(fù)接地電阻為15Ω，總重復(fù)接地電阻為5Ω。

(2)三相380V及單相220V：接地電阻為4Ω，單個(gè)重復(fù)接地電阻為30Ω，總重復(fù)接地電阻為10Ω。

(3)三相220V及單相127V：接地電阻為8Ω，單個(gè)重復(fù)接地電阻為60Ω，總重復(fù)接地電阻為20Ω。

2)高壓系統(tǒng)裝置

其接地電阻≤0.5Ω。

3)架空線路塔桿

其接地電阻≤10～30Ω。

4)可能產(chǎn)生靜電的設(shè)備

其接地電阻≤100Ω。

5)電弧爐變電所

其接地電阻≤4Ω。

接地電阻一般由專職人員采用專用儀表進(jìn)行檢測，判斷接地是否符合要求。10.2.4電氣防火與防爆

1.電氣火災(zāi)與預(yù)防

1)電氣火災(zāi)

電氣火災(zāi)是由于電氣設(shè)備因故障(如短路、過載)產(chǎn)生過熱或電火花(工作火花如電焊火花飛濺；故障火花如拉閘火花、接頭松脫火花、熔絲熔斷等)而引起的火災(zāi)。

2)預(yù)防方法

在線路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮負(fù)載容量及合理的過載能力；在用電時(shí)應(yīng)禁止過度超載及亂接亂搭電源線，防止短路故障；用電設(shè)備有故障時(shí)應(yīng)停用并盡快檢修；某些電氣設(shè)備應(yīng)在有人監(jiān)護(hù)下使用，人去停用(電)。預(yù)防電火花看來是一些煩瑣小事，可實(shí)際上意義重大，千萬不要麻痹大意。對于易引起火災(zāi)的場所，應(yīng)注意加強(qiáng)防火，配置防火器材，使用防爆電器。

3)電火警的緊急處理步驟

(1)切斷電源。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生火警時(shí)，首先要切斷電源(用木柄消防斧切斷電源進(jìn)線)，防止事故的擴(kuò)大和火勢的蔓延，以及滅火過程中發(fā)生觸