第三章 接触电击防护
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触电防护技术一、直接接触电击防护措施1. 绝缘用绝缘材料对带电体封闭和隔离,任何情况下绝缘电阻不得低于每伏工作电压1000欧,并应符合专业标准规定。
2. 屏护采用护罩、箱闸、遮拦等将带电体与外界隔离;金属屏护装置应可靠接地;遮拦应挂标示牌,必要时配备光电报警连锁装置。
遮拦高度不应低于1.7m,下部边缘离地不超过0.1m,栅遮拦高度户内不低于1.2m,户外不低于1.5m。
栏条间距不应大于0.2m。
对于低压设备,遮拦与裸导体之间的距离不应小于0.8m。
户外变配电装置围墙高度一般不小于2.5m。
3. 间距①线路间距②用电设备间距,常用开关电器安装高度为1.3~1.5m,开关手柄与建筑物之间应保留150mm的距离,室内灯具高度应高于2.5m,低于2.2m应采取安全措施,人碰不到的地方可减为1.5m,户外灯具应高于3m,安装在墙上时可减为2.5m③检修间距,低压操作中,人体与带电体的距离不小于0.1m;二、间接接触电击防护措施1. IT系统保护接地适用于各种不接地配电网,对保护接地电阻有要求,380V不接地系统要求≤4欧,配电变压器或发电机容量不超过100kV.A时,要求≤10欧,不接地配电网,如果高压设备与低压设备公用接地装置,要求接地电阻不超过10欧且≤120/IE2. TT系统(配电网接地,电气外壳接地) 主要用于低压用户,且必须装设剩余电流动作保护装置或过电流保护装置,优先使用前者。
3. TN系统保护接零要求:在同一接零系统中,不允许部分设备只接地不接零的做法(只能接地的安装漏电保护装置)。
重复接地合格。
零线上除工作接地以外的其他点的再次接地(位置:电缆或架空线进入车间或大型建筑物处、配电线路的最远端及每1km处。
接地电阻:RS≤10Ω )。
工作接地合格。
减轻各种过电压的危险。
工作接地电阻RN≤4Ω。
发生对 PE线的单相短路时能迅速切断电源。
(手持式电气设备不超过0.4s,固定式电气设备不超过5s);PE线和PEN线上不得安装单极开关和熔断器。
触电防护技术知识(电气安全)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.7 m,下部边缘离地不应超过0.1 m。
栅遮栏的高度户内不应小于l.2 m、户外不应小于l.5 m,栏条间距离不应大于0.2 m;对于低压设备,遮栏与裸导体之间的距离不应小于0.8 m。
户外变配电装置围墙的高度一般不应小于2.5 m。
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1.2 m,暗装的可取l.4 m。
明装电度表板底口距地面的高度可取1.8 m。
常用开关电器的安装高度为l.3—l.5 m;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1.4 m。
明装插座离地面高度可取1.3—l.8 m,暗装的可取0.2—0.3m。
室内灯具高度应大于2.5 m;受实际条件约束达不到时,可减为2.2 m;低于2.2 m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1 5 m。
户外灯具高度应大于3 m;安装在墙上时可减为2.5 m。
起重机具至线路导线间的最小距离,l kV及1 kV以下者不应小于1.5m,10 kv者不应小于2 m。
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,10 kv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。
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。
第三章间接接触电击防护前面说过,间接接触电击即故障状态下的电击。
这种电击在电击死亡事故中约占二分之一,而这种电击尚未导致死亡的伤害在电击伤害中所占的比例要大得多。
保护接地,接零、加强绝缘、电气隔离、不导电环境、等电位联结、安全电压和漏电保护都是防间接接触电击的技术措施。
其中,保护接地和保护接零是防止间接接触电击的基本技术。
这两种措施还与低压系统的防火性能有关。
本章重点介绍保护接地和保护接零的技术问题。
第一节IT 系统IT 系统即保护接地系统,保护接地是最古老的安全措施。
到目前为止,保护接地是应用最广泛的安全措施之一,不论是交流设备还是直流设备,不论是高压设备还是低压设备,都采用保护接地作为必须的安全技术措施。
一、接地的基本概念所谓接地,就是将设备的某一部位经接地装置与大地紧密连接起来。
1. 接地分类按照接地性质,接地可分为正常接地和故障接地。
正常接地又有工作接地和安全接地之分。
工作接地是指正常情况下有电流流过,利用大地代替导线的接地,以及正常情况下没有或只有很小不平衡电流流过,用以维持系统安全运行的接地。
安全接地是正常情况下没有电流流过的起防止事故作用的接地,如防止触电的保护接地、防雷接地等。
故障接地是指带电体与大地之间的意外连接,如接地短路等。
2. 接地电流和接地短路电流凡从接地点流入地下的电流即属于接地电流。
系统一相接地可能导致系统发生短路,这时的接地电流叫做接地短路电流,如0.4kV 系统中的单相接地短路电流。
在高压系统中,接地短路电流可能很大,接到电流500A 及以下的称小接地短路电流系统;接地短路电流大于 500A 的称大接地短系统。
3. 流散电阻和接地电阻接地电流入地下后自接地体向四周流散这个自接地体向四周流散的电流叫做流散电流。
流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电阻。
接地电阻是接地体的流散电阻与接地线的电阻之和。
接地线的电阻一般很小,可忽略不计,因此,在绝大多数情况下可以认为流散电阻就是接地电阻。
第三章:电击防护供配电系统是电力系统的重要组成部分,该系统的安全、稳定运行直接影响着电能的输送、使用,该系统电击的防护主要指人身安全、设备安全,建筑物及其他相关设施的安全;本章就供配电系统的电击防护做一定的讨论,为正确使用、维护电气系统安全奠定基础;第一节电流通过人体产生的效应人身安全是电气安全的首要问题,作为一种常识,相关知识应被人们认识掌握,作为一门技术知识也应被人们尤其是电气工程技术人员掌握理清这些问题,正确认识它对制定防护措施,建立有效防护方法,最大限度地保障人身安全有着极其重要的意义;一、电击及分类:电流对人体的伤害分电击和电伤,以电击为最严重“电击”就是我们通常所说的“触电”,指人体因接触带电部分而受到生理伤害的事件;电击实质就是电流对人体器官的伤害;接触及带电部分的途径,电击又分为直接电击和间接电击两种类别;1、直接电击:因接触到正常工作时带电的系统而产生的电击,如单相触电2、间接电击:正常工作时不带电的部位,因某些因素的影响带上危险电压后被人们触及而产生的电击;二、电流的人体效应与相关的标准电流通过人体时其热效应,化学效应及电刺激产生的生物效应会对人体造成伤害,其危害程度与通过的电流大小,作用时间,电压高低、频率及通过人体的途径以及人体体电阻和健康状况等诸多因素有着密切的联系;1、生理效应:电流是危机人体生命安全的直接因素,其严重程度与电流的大小呈正相关性,为研究这种相关性,我们把人受电击时产生的生理效应划分为几种典型状态,这几种状态的临界点称为生理“阀”;注:电伤是指触电时的热效应,化学效应以及电刺激引起的生物效应对人体造成的伤害;常见电伤有:电灼伤,电烙伤等(1)感知阈:使人体产生触电感觉的最小电流值称为感知阀,感知阈有个体差异,按50%概率计,成年男性为,女性为,感知阈与电流接触时间长短无关,但与频率有关;(2)摆脱阈:人体触电后能自主摆脱电源的最大电流;摆脱阈也有个体差异,按50%概率计,成年男性为16mA,女性为通常取10mA,其值与时间无关,在20-150hz频率范围内与f无关;(3)室颤阈:通过人体能引起心室纤维性颤动的最小电流值,称为心室纤维性颤动阈,该值与作用时间及心脏搏动周期密切相关,当电流持续时间小于一个心搏周期时,很大的电流500mA才能引起心室颤动,当大于一个心搏周期时,很小的电流50mA即可;(4)反应阈:通过人体能引起肌肉不自觉收缩的最小电流值;该电流不会产生有害生理效应,但会引起二次伤害,该值通常为.2、工程标准:115-100Hz正弦交流电通过人体效应:P52图3-3及P52表3-11室颤电流与时间的关系a、达尔基尔研究结果:I2t=K D有效范围δ数Kd按%最大不引起室颤电流曲线为116²mA²·S结论:若电击发生时I²t<116²mA²·S则发生室颤的可能性在%以下;b、柯宾研究结果:It=Kk 式中δ数Kk取为50mA·St<1s2、室颤电流与电流途径的关系:室颤电流δ“左手到双脚”通道流通是最不利的一种情况,若从别的通道流过,则室颤电流值不同;不同电流通路的心脏电流系数见表P53 3-2.2直流电流通过人体的效应直流电的电流—时间效应区域的划分见P54图3-4;三、人体阻抗与安全电压1、人体阻抗的构成:人体阻抗由皮肤阻抗与人体内阻抗构成,其总阻抗呈阻容性;(1)皮肤阻抗Zp:该阻抗与电流大小、频率、接触面积、温度、是否受伤等因素有关;(2)人体内阻抗Zi:人体内阻抗基本上是阻性的,其数值由电流通路决定;按接触面积所占成分较小;2、人体总阻抗极其特性:人体总阻抗由电流通路,接触电压,通电时间、频率,皮肤温度,接触面积,施加压力和温度等因素共同确定;人体总阻抗呈阻容性,活人体阻抗与接触电压关系见P55图3-6,当接触电压为220V时,5%的人Zt小于1000欧姆,90%的人Zt在1000-2125欧姆之间,综上所述:正常环境下,人体总阻抗典型值可取为1000欧姆,而且接触电压瞬间典型值可取为500欧姆;3、安全电压:安全电压是低压,但低压不一定是安全电压,正常环境条件下的安全电压为25V,我国规定的安全电压是指36V,24V,12V,如机床照明一般采用36V及以下的安全电压,路灯的电压不应超过36V,特别是潮湿场所应为12V;补充:触电急救人体触电后,往往会出现神经麻痹,呼吸中断,心脏停止跳动等症状,呈昏迷不醒的状态,但实际上是出于假死状态;触电死亡者一般具有以下特性:1心跳呼吸停止2瞳孔放大3血管硬化4身上出现尸斑5尸僵;若以上特性中有一个尚未出现,都应作为假死,应立即进行现场救护;有触电者经过四小时现场急救脱离危险的案例,因此,每个电气工作人员和其他有关人员必须熟练掌握触电急救的方法;一、解脱电源触电急救首先要使触电者迅速脱离电源,方法介绍如下:1、脱离低压电源:1切断电源2用绝缘工具设法解脱触电者3拉开电源4垫绝缘板5分相剪短电源2、脱离高压电源:因电压高、电源远,不易切断电源,措施如下:1立即通知有关部门停电2穿戴绝缘防护工具,用绝缘工具拉开电路或熔断器或高压断路器等方式切断电源,注意安全距离3、在抢救触电者脱离电源中应注意一下事项:(1)不采用金属式受潮的物品作为救护工具(2)为采取任何绝缘措施,救护人员不得直接接触触电者的皮肤和触碰衣服(3)在使脱离电源过程中,救护人员最好用一只手操作,以防自身触电;(4)若触电者站立式处于方位时,防止脱离电源后摔跤;(5)夜晚发生触电时,应考虑切断电源后的照明,以利救护二、迅速诊断电源脱离后,若症状较轻,触电者只需要安静休息,并严密观察即可,若触电者触电时间较长,通过电流较大,出现“假死”症状,必须迅速判断并进行紧急救护;三、心肺复苏心肺骤停是各种原因所致的循环和呼吸的突然停止和意识丧失,是医院临床上最紧迫的急诊;心肺复苏就是针对这一急诊所采用的一系列措施,现介绍几种徒手操作方法,心肺复苏法支持生命的三项基本措施如下:1、通畅气道:抢救呼吸停止人员重要环节2、口对口鼻人工呼吸:方法:救护人员用手指捏住伤员鼻翼,先连续大口呼气两次,每次秒,若两次吹气后试测颈动脉仍无搏动,要立即同时进行胸外按压;3、胸外按压:其原理是用人工机械方法按压心脏,或替心脏跳动,以达到血液循环的目的,凡心脏停止跳动或不规则的颤动可立即用此方法;步骤:1朝天仰卧,后背着实着地2救护者两手交叠,手掌根部放在心窝口稍高,两乳头间稍低;3两臂伸直,带冲击的用力垂直下压,压陷深度3-5厘米;4压到位后立即全部放松,但掌根不得离开胸壁;5按压要以均匀速度进行,每分钟80次左右,按压、放松时间相等6胸外按压与口对口人工呼吸同时进行,节奏:单人抢救时每按压15次以后吹气2次15:2,反复进行,双人抢救时,每按压5次后,由另一人吹气1次5:1反复进行;四、抢救过程中的再判定:1、胸外按压和口对口呼吸1秒后应再用看、听、试方法在5-7秒内完成判定;2、若已有脉动但无呼吸,则暂停胸外按压,再进行2次口对口呼吸,接着5秒吹气1次,若2项全无则继续坚持心肺复苏法抢救;3、在抢救过程中,要每隔数分钟判定一次,每次判定不超过5-7秒,在医护人员未接替抢救前,不得放弃现场抢救五、抢救过程中触电伤员的移动与转院1、现场急救不得为方便而随意一到那个伤员,确需要移动,抢救中断不应超过30秒2、移动伤员或送医院时应平躺在担架上,并应继续抢救;3、应创造条件,用塑料袋装入碎冰屑作成帽状包在伤员头部,露出眼睛,使胸外温度降低,争取心、肺、脑安全复苏六、触电伤员好转后处理:若经抢救均已恢复则可暂停心肺复苏法操作,但恢复早期有可能再次骤停,应严密监护,不能麻痹,要随时准备再次抢救,注意安静; 补充题:人体触电后死亡的特征是什么何为假死如何进行触电急救第二节电气设备及装置的电击防护措施电气设备及装置的电击防护措施主要有绝缘、屏护和间距;其中绝缘是电气设备的主要电击防护措施,屏护和间距则主要针对电气装置而言的;这些措施均为力图消除接触到带电体的可能性,属于直接电击防护措施,是预防而非补救措施;一、用电设备电击防护方式分类1、类别划分低压电气设备按其电击防护方式可分为四类,分别为:O、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类;1O类设备:1、特征:基本绝缘、无保护连接手段;2、安全措施:仅依靠基本绝缘,只能用于非导电场所;2、Ⅰ类设备:1、特征:基本绝缘,有保护连接手段;2、安全措施:与保护接地相连接;3、适用场合:IT、TT、TN等系统,设备端的保护线连接方式都是针对Ⅰ类设备而言;在我国日常使用的电器中,Ⅰ类设备占大多数,因此,作好对Ⅰ类设备的电击防护意义重大3、Ⅱ类设备:1、特征:基本绝缘和附加绝缘组成的双重绝缘或相当于双重绝缘的加强绝缘,没有保护接地手段;2、安全措施:不需要3、适用场合:Ⅱ类设备的电击防护全靠设备本身的技术措施,电击防护完全不依赖于供配电系统,也不依赖于使用场所的环境条件,是一种安全性能很好的设备类别;4、Ⅲ类设备:1、特征:由安全特低电压供电,设备不会产生高于安全特低电压的电压;2、安全措施:接于安全特低电压;3、适用场合:具备并能提供安全特低电压环境;注:分类只表示电击防护的不同方式,并不代表设备的安全水平等级;2、类别划分与电击防护的关系以上设备均有直接电击防护措施,但间接电击防护性能和途径各有不同;1 O类设备:仅依靠基本绝缘作电击防护,属于电击防护条件较差的一种,只能用于非导电场所;2Ⅰ类设备:基本绝缘和附加安全措施,日常使用电器中Ⅰ类设备占绝大多数,做好对Ⅰ类设备的电击防护意义重大3Ⅱ类设备:具有双重绝缘或加强绝缘,设有附加安全措施;4Ⅲ类设备:使用安全特低电压;二、电气设备外壳防护等级1、外壳与外壳防护的概念:1、外壳及外壳防护:电气设备的“外壳”是指与电气设备直接相关联的界定设备空间范围的壳体;外壳防护是电气安全的一项重要措施,它既是保护人身安全的措施,又是保护设备自身安全的措施;2、外壳防护的两种形式:1第一种防护形式:防止人体触及或接近壳内带电部分和触及壳内的运动部件,防止固体异物进入外壳内部的防护形式;2第二种防护形式:防止水进入外壳内部而引起有害的影响;2、等级的代号及划分1、代号:表示外壳防护等级的代号由素引正字母“IP”和附加左后位的两个素引数字组成;写作:IP××,其中第一位数字表示第一种防护形式的各个等级;第二位数字则表示第二种防护形式的各个等级,素引数字的含义见P58表3-4、3-5;例如:IP30、IPⅹ、IP2ⅹ等;2、试验:电气设备外壳防护等级是通过相关的试验来确定的; 注:电气设备电击防护方式分类只是表示电击防护的不同方式,而并不表明设备的安全水平等级,而设备外壳的防护等级是以“级”来划分的,不同级别的安全防护性能有高低之分;3、外壳防护与电击防护的关系1保护设备免受外界危害2使人免受设备伤害三、屏护除通过绝缘实现直接电击防护外,屏护与间距也是常用的直接电击防护措施;屏护:是一种对直接接触带电导体的可能性进行机械隔离手段;主要用于不便于绝缘如开关电器的可能部分或绝缘不足以保证安全如高压设备的场合1、阻隔屏蔽:罩盖式外壳2、障碍:障碍只提供局部的直接接触防护,不具备防止故意接触带电体行为的功能;四、间距间距是通过保持带不同电位导体间的空间距离,使人不能同时触及二者以避免电击事故的技术措施;人的伸臂范围规定为,因此带电体距地面应在以上;小结:绝缘,屏护与间距都是防止直接电击的基础保护手段,是直接在设备或装置上采取的直接电击防护措施;作为补充,剩余电流保护具有直接电击防护功能,是在直接电击防护失效后的补充,后面将讨论补充:安全距离:电压等级: 10kv 35kv 110kv 220kv 330kv 500kv距离m: 1第三节低压系统自身的电击防护性能分析除雷击或静电等少数情况外,电击发生时流过人体的电流绝大多数情况是由供配电系统提供,因此系统电击防护措施就是通过实施在供配电系统上的技术手段,在电击或电击可能性发生的时候,切断这个电流供应的通道,或降低这个电流的大小,从而保障人身安全;本节主要讨论不同接地形式的低压配电系统中间接电击防护问题,因讨论的各种措施都涉及设备外壳与大地的电气连接,故都仅针对Ⅰ类设备;若讨论中无特别说明,均按正常环境条件下安全电压V L=50V,人体阻抗为纯电阻,且电阻值R M为1000欧姆进行分析计算;一、低电压系统接地故障1.接地故障定义相导体与大地或与大地有联系的导体之间的非正常电气连接,称为接地故障;如:相线与接地的PE线、PEN线、建筑物金属构件的电气连接,相线跌落大地等;2、接地故障与电击事故的关系对电击防护Ⅰ类用电设备而言,在TT,TN,IT系统中,设备外壳都通过PE线与大地相连,设备相导体碰壳漏电故障即相导体与PE线电气连接,因此均为接地故障;换句话说,在以上接地系统中,间接电击危险性都是由接地故障产生的;站立在地面的人发生直接电击,也是接地故障;3、接地故障与单相短路故障的区别与联系在工频交流系统中,接地与单相短路的共同特征是故障点处与另一导体发生了非正常电气连接,形成故障回路;若故障回路阻抗只包含电网阻抗,则是单相短路故障;若另一导体与大地有电气联系,则为接地故障;这两种故障是按不同标准命名的,两者之间可能有交叉的情况;具体就TT,TN,IT系统而言,有以下几种情况:1TT,TN,IT系统中,相线与中性线如果有的话间的金属性连接均为单相短路故障,但只有TT、TN系统中同时又是接地故障;2TT,TN,IT系统中,相线与PE线间的金属性连接均为接地故障,但只有TN系统中同时又是单相短路故障;若接地故障同时又是单相短路故障,则故障电流很大,但非短路性质的接地故障电流一般很小,很多时候甚至小于计算电流;二、TT系统间接电击防护性能分析TT系统即系统电源和用电设备外露导电部分各自独立接地的低压配电系统,由于设备接地装置就在设备附近,因此连接设备外壳和接地装置的PE线断线的几率小,一旦断线也容易被发现,安全措施可靠性高;另外,TT系统正常运行时用电设备外壳不带电,漏电接地故障时外壳高电位不会沿着PE线传导至其它设备处,使其在爆炸与火灾危险性场所、低压公共电网和户外电气装置等处有技术优势,其应用范围渐趋广泛;1、原理分析:1降低预期接触电压的作用:Vt= R E Vφ/R N + R EVt-人体预期接触电压 R N-系统接地电阻 R E-设备接地电阻Vφ-故障相电压当人体接触外漏可导电部分时,则安全条件:Vφ= 220V ,R M=4欧姆,则R E≤欧姆-不容易实现也不经济可见:设备外壳接地能有效降低接触电压,但要低于安全限值以下难度较大2过电流保护电器切断电源动作分析:假设R N=R E=4欧姆,接地电流Id=,如此小电流不易让保护装置动作;如对于固定设备,电击防护要求过流保护电器在5s内切断电流,若用熔断器保护,则要求故障电流Id不小于熔断器熔体额定电流的5倍,而为防误动,要求熔体额定电流为计算电流的倍,则计算电流不大于,即只有计算电流在5A以下设备,单相碰壳用熔断器保护才能有效,若为手握式电器,要求内动作,则允许计算电流更小,可见保护有很大局限性2、相关问题:1中性点的对地电位偏移:正常运行:中性点人与保护接地E电位相同,两点重合;故障时N点不变,E点发生偏移:若R E=R N则中心点上将带110v对地电压若降低R E使Vve=50v则R E≤欧姆-不容易实现也不经济2非故障相对地电压升高3TT系统与TN系统不得混用原因可上课提问3、TT系统电击防护性能小结1 TT系统通过降低接触电压进行电击防护很难达到要求,从工程角度看可认为是不可行的;2 TT系统通过接地故障电流驱动过电流保护电器切断电源进行电击防护很难达到要求,从工程角度看大多数情况下可认为是不可行的;3 TT系统在电击防护性能上的最大优点在于可防止故障设备外壳危险电压向其他设备外壳传导;4 剩余电流保护是TT系统一项重要的安全措施,没有此措施,绝大多数保护是安全性不合格的三、TN系统的间接电击防护性能分析:虽然TN系统在单相碰壳故障发生时有降低接触电压的作用,但TN系统电击防护更多地立足于过电流保护器切断电源来实施;单相短路电流大或过电流保护电器动作电流值小,对电流电击防护是有利的;TN系统是我国目前应用最普遍的系统;1、原理分析:以TN-S系统为例,分析TN系统的间接电击防护原理1降低预期接触电压的作用:TN系统发生单相碰壳时单相接地电流为:Id=Vφ/|Z1+Zt+Zpe|,因此时R N上无电流流过,系统中性点仍保持地电位,设备外壳对地电压预期接触电压为:Vt=Id|Zpe|=|Zpe|Vφ/|Z1+Zt+Zpe|可见Vt大小取决于Z1+Zt/Zpe,在TN系统中,当截面较小时线路很长时,Zt<<Z1,故人体预期接触电压通常会大于110v;结论:尽管TN系统在碰壳故障发生后有降低接触电压的作用,但一般不能将接触电压降至安全电压范围,不能有效防止电击;2过电流保护器切断电源动作分析TN系统间接电击防护主要是将碰壳转为单相接地故障,通过保护装置切断电流实现电击防护;切断电流包含两个含义:一是要能可靠地切断;二是应在规定时间内切断,但应注意以下几个方面:1故障设备距电源的距离:距离越远则回路阻抗越大,电流越小, 程度会下降,但仍要求在切断时间不变前提下可靠动作,故故障设备距电源的距离越远,对电击防护越不利2线路阻抗的影响:降低线路阻抗;对电击防护是有利的,因为Id增大不仅有利于可靠动作,降低PE线阻抗,还可以降低Ut,可见加大导线截面不仅可降低电能损耗,电压损失,还有利于提高过电流保护的灵敏性及电击防护水平3变压器计算阻抗Zt的影响:Zt与变压器零序阻抗有关,选择适当的联结组别如Dyn11可大幅降低Zt的大小,对电击防护有利2、相关问题:1TN—C系统存在的问题:1正常运行时设备外露可导电部分带电:三相 TN-C系统正常运行时三相不平衡电流、3n次谐波电流等都会流过PEN线,并在PEN线上产生压降,从中性点电位为零到沿PEN线越远则电压越高有指示最高120v,对于单相TN-C系统PEN线上电流为相线电流,在PEN线上产生电压也会导致设备外壳上,可见无论单相,还是三相TN-C系统,正常运行时设备外壳带电是不可避免的2 PEN线断线会使设备外壳带上危险电压:以单相TN-C系统为例2、TN—C系及TN—C—S系统的重复接地重复接地:重复接地是为了使保护导体在故障时尽量接近大地电位而在工作接地点以外其他点的接地;作用:显著提高TN系统的电击防护性能;地点:电缆与架定线路交接处;电缆、架定线路引入建筑物处;1 TN-C系统:a 降低正常工作时PEN线的电压见P66图3-15b 有效防止PEN线断线时的危险,降低断线点后的接触电压P67图3-162)TN-C-S系统:重复接地对TN-C部分作用仍然有效,同时使故障设备到电源中性点阻抗变小,使设备外壳部分电压减小,从而既降低了接触电压,又增大了短路电流;见P67图3-173、TN系统电击防护性能小结(1)尽管TN系统单相碰壳故障发生时有降低接触电压的作用,但不能低到安全电压的水平;(2)T N系统电击防护更多地立足于通过过电流保护电器切断电源来实施;即将单相碰壳故障变成单相短路故障并通过过电流保护电器切断电源来实现电击防护;(3)单相短路电流的大小对TN系统电击防护性能具有重要影响;四、IT系统电击防护性能分析IT系统即系统中性点不接地,设备外露可导电部分接地的配电系统;IT系统特点:供电可靠性高,供电连续性好,主要应用于容易发生单相接地故障的场所如矿井,医院手术室等;1、原理分析:1正常运行状态分析:正常运行分析见P68图3-18所示,三相对地电容电流平衡,无净电容电流流入大地,每相对地电容电流见P68式3-8;2碰壳接地故障分析:若系统设备发生单相碰壳接地故障如V相碰壳,则线路L1对地电压Uue大幅降低,忽略R E上压降,则 Uue=0V ,非故障相对地电压升至线电压,三相电压对地电压不再平衡,则相电流之和不再为零,有净电容电流流入大地,且为正常泄露电流的三倍,接地故障电流通过R E流回电源,此时若有人触及设备外漏可导电部分,形成人体电阻Rt与Re分流,流过人体电流为, ,若设备不接地,则流过人体电流为I CE,可见设备外壳将大大降低人体流过电流;假定R E=0,可见,发生单相接地故障时,流入大地的电容电流为正常运行时单相对地电容电流3倍;流过人体的电流I M=R E I CE/R E +Rt其中:I CE-系统接地电容电流,I M-流过人体电流,R E-接地电阻 ,Rt-人体接触电阻包括人体电阻R M,鞋袜及与地板电阻;结论:流过人体的电流I M一般远小于人体能够承受的电流,故IT系统自身电击防护性能非常出色;2、相关问题:1一次接地与二次接地:1 一次接地:IT系统某一相发生接地称为一次接地,若Vt=I CE R E<50V,则无电击危险,系统可继续运行;2二次接地:若发生一次接地后,系统另一设备与一次接地不同相又发生接地故障,则称为二次接地,此时类似相间短路故障,应立即断电,否则会因电流过大烧坏设备及线路;若忽略线路及变压器计算阻抗,则短路电流为:见P70式3-11,3-12;此时,保护装置应立即动作切断故障电流否则过电流可使设备损坏或引发火,对380/220v低压配电系统外壳将带190v50v电压,将威胁到人体安全;2中性线装置与相电压获取IT系统可设置中性线,但一般不推荐,IEC强烈建议不设置,原因是IT系统多用于易发生单相接地场所,中性线一旦接地则成为TT系统,针对IT系统设置的各种保护措施可能失效且连续供电能力,防护水平均受影响相电压获取:1用10kv/变压器直接以10kv电源取得。
第三章接触电击防护为搞好安全用电,必须采取先进的防护措施和管理措施,防止人体直接或间接的接触带电体发生触电事故。
本章着重介绍主要的直接接触电击防护、间接接触电击防护安全措施。
第一节直接接触电击防护绝缘、遮栏和阻挡物、电气间隙和安全距离、漏电保护等都是防止直接接触电击的防护措施。
一、绝缘所谓绝缘,是指用绝缘材料把带电体封闭起来,实现带电体相互之间、带电体与其他物体之间的电气隔离,使电流按指定路径通过,确保电气设备和线路正常工作,防止人身触电。
常用的绝缘材料有:玻璃、云母、木材、塑料、橡胶、胶木、布、纸、漆、六氟化硫等。
绝缘保护性能的优劣决定于材料的绝缘性能。
绝缘性能主要用绝缘电阻、耐压强度、泄漏电流和介质损耗等指标来衡量。
绝缘电阻大小用兆欧表测量;耐压强度由耐压试验确定;泄漏电流和介质损耗分别由泄漏试验和能耗试验确定。
对绝缘材料施加的直流电压与泄漏电流之比称为绝缘电阻。
绝缘电阻是最基本的绝缘性能指标。
应当注意,绝缘材料在腐蚀性气体、蒸汽、潮气、粉尘、机械损伤的作用下都会使绝缘性能降低或丧失。
很多良好的绝缘材料受潮后会丧失绝缘性能。
电气设备和线路的绝缘保护必须与电压等级相符,各种指标应与使用环境和工作条件相适应。
此外,为了防止电气设备的绝缘损坏而带来的电气事故,还应加强对电气设备的绝缘检查,及时消除缺陷。
1.绝缘材料按其正常运行条件下容许的最高工作温度分为若干级,称为耐热等级。
绝缘材料的耐热等级见表3—1。
2.绝缘破坏绝缘物在强电场的作用下被破坏,丧失绝缘性能,这就是击穿现象,这种击穿叫做电击穿,击穿时的电压叫做击穿电压。
击穿时的电场强度叫做材料的击穿电场强度或击穿强度。
气体绝缘击穿后都能自行恢复绝缘性能,固体绝缘击穿后不能恢复绝缘性能。
固体绝缘还有热击穿和电化学击穿。
热击穿是绝缘物在外加电压作用下,由于流过泄漏电流引起温度过分升高所导致的击穿。
电化学击穿是由于游离、化学反应等因素的综合作用所导致的击穿、热击穿和电化学击穿电压都比较低.但电压作用时间部比较长。
电气安全之间接接触电击防护电气安全是指在电气设备和系统的操作、维护、巡检等过程中,预防电气事故发生,保障人员生命财产安全的管理和技术措施。
电气安全的重点是电击事故防护,在电气设备和系统运行中,人体与带电部件的间接接触时,容易造成电击,因此防止间接接触电击是电气安全管理的重中之重。
间接接触电击是指人体接触与带电设备间接相关的金属构件等器材带来的电压,而不是直接接触的情况下发生电击事故。
这种情况下,人体很容易形成电路并受到电击,引起生命危险。
因此,以下是防止间接接触电击的措施:一、使用护电措施1. 绝缘手套:绝缘手套是工作前保护人手不受电击的必备措施之一,工作时必须穿戴。
同时,必须注意手套的规格和选择合适的级别。
2. 绝缘鞋:绝缘鞋保护人体不受接地电势的影响,但必须与接地电路连通,以使用相同电位,避免对身体造成损害。
工作时,应注意选择绝缘鞋的型号,并确保鞋类的绝缘性。
3. 绝缘带:绝缘带是一种专用绝缘材料,用于保护工作人员的双腿,并防止间接接触电击。
在实际工作中,需要使用方便的绝缘带,以避免电气事故。
4. 绝缘梯:绝缘梯是绝缘材料制成的梯子,可用于临时维修和检查电力设备。
必须注意梯子的规格和选择适当的类型,因为使用不当会带来严重的安全隐患。
二、保护接地1. 工作环境接地:在一些公共场所和石化等特殊工作场所中必须接地,在接地的同时,要确保接地线的末端与周围设施的接地电位相同,否则会引起地电压升高,增加电击的可能性。
2. 安装带电线路防护罩:带电线路的绝缘外壳必须是前一级的防护罩,以保护工作人员进行电气设备的检修和维护。
三、高压工作保持四步法1. 禁止使用带金属装饰的衣物,穿戴绝缘手套和绝缘鞋。
2. 严禁在带电设备容易出现弧闪的区域穿戴裤子和鞋底。
3. 禁止在带电设备集中的区域站立和手摸带电线。
4. 对于电网维护的操作员,应在水平状态下站立操作,并保持双手握稳扶手。
以上是间接接触电击防护的几种方法。
电气安全的管理和技术措施是保障生命财产安全的重要手段,也是各个工程维护的必修课程。
第三章接触电击防护为搞好安全用电,必须采取先进的防护措施和管理措施,防止人体直接或间接的接触带电体发生触电事故。
本章着重介绍主要的直接接触电击防护、间接接触电击防护安全措施。
第一节直接接触电击防护绝缘、遮栏和阻挡物、电气间隙和安全距离、漏电保护等都是防止直接接触电击的防护措施。
一、绝缘所谓绝缘,是指用绝缘材料把带电体封闭起来,实现带电体相互之间、带电体与其他物体之间的电气隔离,使电流按指定路径通过,确保电气设备和线路正常工作,防止人身触电。
常用的绝缘材料有:玻璃、云母、木材、塑料、橡胶、胶木、布、纸、漆、六氟化硫等。
绝缘保护性能的优劣决定于材料的绝缘性能。
绝缘性能主要用绝缘电阻、耐压强度、泄漏电流和介质损耗等指标来衡量。
绝缘电阻大小用兆欧表测量;耐压强度由耐压试验确定;泄漏电流和介质损耗分别由泄漏试验和能耗试验确定。
对绝缘材料施加的直流电压与泄漏电流之比称为绝缘电阻。
绝缘电阻是最基本的绝缘性能指标。
应当注意,绝缘材料在腐蚀性气体、蒸汽、潮气、粉尘、机械损伤的作用下都会使绝缘性能降低或丧失。
很多良好的绝缘材料受潮后会丧失绝缘性能。
电气设备和线路的绝缘保护必须与电压等级相符,各种指标应与使用环境和工作条件相适应。
此外,为了防止电气设备的绝缘损坏而带来的电气事故,还应加强对电气设备的绝缘检查,及时消除缺陷。
1.绝缘材料按其正常运行条件下容许的最高工作温度分为若干级,称为耐热等级。
绝缘材料的耐热等级见表3—1。
2.绝缘破坏绝缘物在强电场的作用下被破坏,丧失绝缘性能,这就是击穿现象,这种击穿叫做电击穿,击穿时的电压叫做击穿电压。
击穿时的电场强度叫做材料的击穿电场强度或击穿强度。
气体绝缘击穿后都能自行恢复绝缘性能,固体绝缘击穿后不能恢复绝缘性能。
固体绝缘还有热击穿和电化学击穿。
热击穿是绝缘物在外加电压作用下,由于流过泄漏电流引起温度过分升高所导致的击穿。
电化学击穿是由于游离、化学反应等因素的综合作用所导致的击穿、热击穿和电化学击穿电压都比较低.但电压作用时间部比较长。
绝缘物除因击穿而破坏外,腐蚀性气体、蒸气、潮气、粉尘、机械损伤也都会降低其绝缘性能或导致破坏。
在正常工作的情况下,绝缘物也会逐渐“老化”而失去绝缘性能。
3.绝缘电阻绝缘电阻是最基本的绝缘性能指标。
足够的绝缘电阻能把电气设备的泄漏电流限制在很小的范围内,防止由漏电引起的触电事故。
不同的线路或设备对绝缘电阻有不同的要求。
一般来说,高压较低压要求高,新设备较老设备要求高,移动的较固定的要求高等。
下面列出几种主要线路和设备应当达到的绝缘电阻值。
新装和大修后的低压线路和设备,要求绝缘电阻不低于0.5MΩ。
实际上设备的绝缘电阻值应随温升的变化而变化,运行中的线路和设备,要求可降低为每伏工作电压1000Ω。
在潮湿的环境中,要求可降低为每伏工作电压500Ω。
携带式电气设备的绝缘电阻不低于2MΩ。
配电盘二次线路的绝缘电阻不应低于1MΩ,在潮湿环境中可降低为0.5MΩ。
高压线路和设备的绝缘电阻一般不应低于1000MΩ。
架空线路每个悬式绝缘子的绝缘电阻不应低于300MΩ。
运行中电缆线路绝缘电阻可参考表3—2的要求。
干燥季节应取较大数值,潮湿季节可取较小的数值。
电力变压器投入运行前,绝缘电阻不应低于出厂时的70%,运行中可适当降低。
对于电力变压器、电力电容器、交流电动机等高压设备,除要求测量其绝缘电阻外,为了判断绝缘的受潮情况,还要求测量吸收比R60/R15。
吸收比是从开始测量起60s的绝缘电阻R60对15s的绝缘电阻R15的比值。
绝缘受潮以后,绝缘电阻降低,而且极化过程加快,由极化过程决定的吸收电流衰减变快,亦即测量得到的绝缘电阻上升变快。
因此,绝缘受潮以后,R15比较接近R60。
而对于干燥的材料,R60比R15大得多。
一般没有受潮的绝缘,吸收比应大于1.3。
受潮或有局部缺陷的绝缘,吸收比接近于1。
二、遮栏和阻挡物屏护是采用屏护装置控制不安全因素,即采用遮栏、护罩、护盖、箱闸等把带电体同外界隔绝开来。
采用阻挡物进行保护时,对于设置的障碍必须防止这样两种情况的发生:一是身体无意识的接近带电部分;二是在正常工作中,无意识地触及运行中的带电设备。
遮栏和外护物在技术上必须遵照有关规定进行设置。
开关电器的可动部分一般不能包以绝缘,而需要屏护。
其中,防护式开关电器本身带有屏护装置,如胶盖闸刀的胶盖、铁壳开关的铁壳等。
开启式石板闸刀开关,要另加屏护装置。
开启裸露的保护装置或其它电气设备也需要加设屏护装置。
某些裸露的线路,如人体可能触及或接近的天车滑线或母线也需要加设屏护装置。
对于高压设备,由于全部绝缘往往有困难,如果人接近至一定程度时,即会发生严重的触电事故,因此,不论高压设备是否绝缘,均应采取屏护或其它防止接近的措施。
开关电器的屏护装置除作为防止触电的措施外,还是防止电弧伤人、防止电弧短路的重要措施。
屏护装置有永久性屏护装置,如配电装置的遮栏、开关的罩盖等,也有临时性屏护装置,如检修工作中使用的临时屏护装置和临时设备的屏护装置。
有固定屏护装置,如母线的护网,也有移动屏护装置,如跟随天车移动的天车滑线的屏护装置。
屏护装置不直接与带电体接触,对所用材料的电气性能没有严格要求。
屏护装置所用材料应有足够的机械强度和良好的耐火性能。
在实际工作中,可根据具体情况,采用板状屏护装置或网眼屏护装置,网眼屏护装置的网眼不应大于20mm×20mm~40mm×40mm;变配电设备应有完善的屏护装置。
安装在室外地上的变压器及车间或公共场所的变配电装置,均需装设遮栏或栅栏作为屏护。
遮栏高度不应低于1.7m,下部边缘离地不应超过0.1m。
对于低压设备,网眼遮栏与裸导体距离不宜小于0.15m。
10kV设备不宜小于0.35m,20~35kV设备不宜小于0.6m。
户内临时栅栏高度不应低于1.2m,户外不低于1.5m。
对于低压设备,栅栏与裸导体距离不宜小于0.8m,栏条间距离不应超过0.2m。
户外变电装置围墙高度一般不应低于2.5m。
凡用金属材料制成的屏护装置,为了防止屏护装置意外带电造成触电事故,必须将屏护装置接地或接零。
三、电气间距为了防止人体触及或接近带电体造成触电事故,避免车辆或其它器具碰撞或过分接近带电体造成事故,防止火灾、过电压放电和各种短路事故,且为了操作方便,在带电体与地面之间、带电体与其它设施和设备之间、带电体与带电体之间均需保持一定的安全距离。
安全距离的大小决定于电压的高低、设备的类型、安装的方式等因素。
1.线路间距架空线路导线与地面或水面的距离不应低于表3—3所列的数值。
架空线路应避免跨越建筑物。
架空线路不应跨越燃烧材料作屋顶的建筑物。
架空线路必须跨越建筑物时,应与有关部门协商并取得有关部门的同意。
架空线路与建筑物的距离不应低于表3—4的数值。
架空线路导线与街道或厂区树木的距离不应低于表3—5所列的数值。
架空线路应与有爆炸危险的厂房和有火灾危险的厂房保持必要的防火间距。
架空线路与铁道、道路、管道、索道及其它架空线路之间的距离应符合有关规程的规定。
检查以上各项距离均需考虑到当地温度、覆冰、风力等气象条件的影响。
几种线路同杆架设时应取得有关部门同意,而且必须保证:(1)电力线路在通讯线路上方,高压线路在低压线路上方。
(2)通讯线路与低压线路之间的距离不得小于1.5m;低压线路之间不得小:于0.6m;低压线路与10kV高压线路之间不得小于1.2m,10kV高压线路与10kV高压线路之间不得小于0.8m。
10kV接户线对地距离不应小于4.0m;低压接户线对地距离不应小于2.5m;低压接户线跨越通车街道时,对地距离不应小于6m;跨越通车困难的街道或人行道时,不应小于3.5m。
户内电气线路的各项间距应符合有关规程的要求和安装标准。
直接埋地电缆埋设深度不应小于0.7m。
2.设备间距变配电设备各项安全距离一般不应小于表3—6所列的数值。
表中需要不同时停电检修的无遮栏裸导体之间一般指水平距离,如指垂直距离,35kV 以下者可减为1000mm。
室内安装的变压器,其外廓与变压器室四壁应留有适当距离。
变压器外廓至后壁及侧壁的距离,容量1000kV A及以下者不应小于0.6m,容量1250kV A及以上者不应小于0.8m;变压器外廓至门的距离,分别不应小于0.8m和1.0m。
配电装置的布置,应考虑设备搬运、检修、操作和试验方便。
为了工作人员的安全,配电装置需保持必要的安全通道。
低压配电装置正面通道的宽度,单列布置时不应小于1.5m;双列布置时不应小于2m。
低压配电装置背面通道应符合以下要求:(1)宽度一般不应小于1m,有困难时可减为0.8m。
(2)通道内高度低于2.3m无遮栏的裸导电部分与对面墙或设备的距离不应小于1m;与对面其它裸导电部分的距离不应小于1.5m。
(3)通道上方裸导电部分的高度低于2.3m时,应加遮护,遮护后的通道高度不应低于1.9m。
配电装置长度超过6m时,屏后应有两个通向本室或其它房间的出口,且其间距离不应超过15m。
室内吊灯灯具高度一般应大于2.5m,受条件限制时可减为2.2m;如果还要降低,应采取适当安全措施。
当灯具在桌面上方或其他人碰不到的地方时,高度可减为1.5m。
户外照明灯具一般不应低于3m;墙上灯具高度允许减为2.5m。
3.检修间距在检修中为了防止人体及其所携带的工具触及或接近带电体,而必须保持的最小距离,称安全间距。
间距的大小决定于电压的高低、设备的类型以及安装的方式等因素。
在低压工作中,人体或其所携带的工具与带电体的距离不应小于0.1m。
在架空线路附近进行起重工作时,起重机具(包括被吊物)与低压线路导线的最小距离为1.5m。
在高压无遮栏操作中,人体及其所携带工具与带电体之间的距离不应小于下列数值:10kV及以下0.7m20~35kV1.0m用绝缘杆操作时,上述距离可减为:10kV及以下0.4m20~35kV0.6m在线路上工作时,人体及其所携带的工具等与临近带电线路的最小距离不应小于下列数值;10kV及以下1.0m35kV2.5m如不足上述数值时,临近线路应停电。
工作中使用喷灯或气焊时,其火焰不得喷向带电体,火焰与带电体的最小距离不得小于下列数值:10kV及以下1.5m35kV3.0m。