安全工程师章节讲义：电气安全技术

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安全工程师章节讲义：电气安全技术

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　　第一节电气危险因素及事故种类

　　根据能量转移论的观点，电气危险因素是由于电能非正常状态形成的。电气危险因素分为触电危险、电气火灾爆炸危险、静电危险、雷电危险、射频电磁辐射危害和电气系统故障等。按照电能的形态，电气事故可分为触电事故、雷击事故、静电事故、电磁辐射事故和电气装置事故。

　　一、触电

　　触电分为电击和电伤两种伤害形式。

　　1电击

　　电击是电流通过人体，刺激机体组织，使肌体产生针刺感、压迫感、打击感、痉挛、疼痛、血压异常、昏迷、心律不齐、心室颤动等造成伤害的形式。严重时会破坏人的心脏、肺部、神经系统的正常工作，形成危及生命的伤害。

　　(1)电击伤害机理。人体在正常能量之外的电能作用下，系统功能很容易遭受破坏。当电流作用于心脏或管理心脏和呼吸机能的脑神经中枢时，能破坏心脏等重要器官的正常工作。

　　(2)电流效应的影响因素(以下不加说明电流均指工频)。电流对人体的伤害程度是与通过人体电流的大小、种类、持续时间、通过途径及人体状况等多种因素有关。

　　1)电流值

　　①感知电流。指引起感觉的最小电流。感觉为轻微针刺，发麻等。就平均值(概率50%)而言，男性约为1.1 mA;女性约为0.7 mA。

　　②摆脱电流。指能自主摆脱带电体的最大电流。超过摆脱电流时，由于受刺激肌肉收缩或中枢神经失去对手的正常指挥作用，导致无法自主摆脱带电体。就平均值(概率50%)而言，男性约为16 mA;女性约为10.5 mA;就最小值(可摆脱概率99.5%)而言，男性约为9 mA;女性约为6 mA。

　　③室颤电流。指引起心室发生心室纤维性颤动的最小电流。动物实验和事故统计资料表明，心室颤动在短时间内导致死亡。室颤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50 mA左右;当持续时间短于心脏周期时，室颤电流为数百mA。当电流持续时间小于0.1 s时，只有电击发生在心室易损期，500 mA以上乃至数A的电流才能够引起心室颤动。前述电流均指流过人体的电流，而当电流直接流过心脏时，数十微安的电流即可导致心室颤动发生。

　　2)电流持续时间。通过人体的电流持续时间愈长，愈容易引起心室颤动，危险性就愈大。

　　3)电流途径。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。最危险的途径是：左手到前胸。判断危险性，既要看电流值，又要看途径。

　　4)电流种类。直流电流、高频交流电流、冲击电流以及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。

　　5)个体特征。因人而异，健康情况、性别、年龄等。

　　(3)人体阻抗

　　人体阻抗是定量分析人体电流的重要参数之一，是处理许多电气安全问题所必须考虑的基本因素。

　　1)组成和特征。人体皮肤、血液、肌肉、细胞组织及其结合部等构成了含有电阻和电容的阻抗。其中，皮肤电阻在人体阻抗中占有较大的比例。

　　皮肤阻抗：决定于接触电压、频率、电流持续时间、接触面积、接触压力、皮肤潮湿程度和温度等。皮肤电容很小，在工频条件下，电容可忽略不计，将人体阻抗看作纯电阻。

　　体内电阻：基本上可以看作纯电阻，主要决定于电流途径和接触面积。

　　2)数值及变动范围。在除去角质层，干燥的情况下，人体电阻约为1 000～3000Ω;潮湿的情况下，人体电阻约为500～800Ω。

　　3)影响因素。接触电压的增大、电流强度及作用时间的增大、频率的增加等因素都会导致人体阻抗下降。皮肤表面潮湿、有导电污物、伤痕、破损等也会导致人体阻抗降低。接触压力、接触面积的增大均会降低人体阻抗。

　　(4)电击类型

　　电击的分类方式有如下几种。

　　1)根据电击时所触及的带电体是否为正常带电状态，电击分为直接接触电击和间接接触电击两类。

　　①直接接触电击。指在电气设备或线路正常运行条件下，人体直接触及了设备或线路的带电部分所形成的电击。

　　②间接接触电击。指在设备或线路故障状态下，原本正常情况下不带电的设备外露可导电部分或设备以外的可导电部分变成了带电状态，人体与上述故障状态下带电的可导电部分触及而形成的电击。

　　2)按照人体触及带电体的方式，电击可分为单相电击、两相电击和跨步电压电击三种。

　　?单相电击。指人体接触到地面或其他接地导体，同时，人体另一部位触及某一相带电体所引起的电击。根据国内外的统计资料，单相电击事故占全部触电事故的70%以上。

　　因此，防止触电事故的技术措施应将单相电击作为重点。

　　②两相电击。指人体的两个部位同时触及两相带电体所引起的电击。此情况下，人体所承受的电压为线路电压，因其电压相对较高，其危险性也较大。

　　(3)跨步电压电击。指站立或行走的人体，受到出现于人体两脚之间的电压即跨步电压作用所引起的电击。跨步电压是当带电体接地，电流经接地线流人埋于土壤中的接地体。

　　又通过接地体向周围大地流散时，在接地体周围土壤电阻上产生的电压梯度形成的。图2—3所示为接地体的对地电压曲线。曲线有双曲线特征。

　　对于集中式接地体，离接地体20 m处的对地电压接近于零。图中，人体两脚所处两点之间出现的电压u。即跨步电压。

　　2电伤

　　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。伤害多见于机体的外部，往往在机体表面留下伤痕。能够形成电伤的电流通常比较大。电伤的危险程度决定于受伤面积、受伤深度、受伤部位等。

　　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。

　　(1)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。

　　1)电流灼伤。指人体与带电体接触，电流通过人体时，因电能转换成的热能引起的伤害。由于人体与带电体的接触面积一般都不大，且皮肤电阻又比较高，因而产生在皮肤与带电体接触部位的热量就较多。因此，使皮肤受到比体内严重得多的灼伤。电流愈大、通电时间愈长、电流途径上的电阻愈大，则电流灼伤愈严重。电流灼伤一般发生在低压电气设备上。数百毫安的电流即可造成灼伤，数安的电流则会形成严重的灼伤。

　　2)电弧烧伤。指由弧光放电造成的烧伤，是最严重的电伤。电弧发生在带电体与人体之间，有电流通过人体的烧伤称为直接电弧烧伤;电弧发生在人体附近对人体形成的烧伤以及被熔化金属溅落的烫伤称为间接电弧烧伤。弧光放电时电流很大，能量也很大，电弧温度高达数千度，可造成大面积的深度烧伤。严重时能将机体组织烘干、烧焦。电弧烧伤既可以发生在高压系统，也可以发生在低压系统。在低压系统，带负荷(尤其是感性负荷)拉开裸露的闸刀开关时，产生的电弧会烧伤操作者的手部和面部;当线路发生短路，开启式熔断器熔断时，炽热的金属微粒飞溅出来会造成灼伤;因误操作引起短路也会导致电弧烧伤等。在高压系统，由于误操作，会产生强烈的电弧，造成严重的烧伤;人体过分接近带电体，其间距小于放电距离时，直接产生强烈的电弧，造成电弧烧伤，严重时会因电弧烧伤而死亡。

　　在全部电烧伤的事故当中，大部分的事故发生在电气维修人员身上。

　　(2)电烙印。指电流通过人体后，在皮肤表面接触部位留下与接触带电体形状相似的斑痕，如同烙印。斑痕处皮肤呈现硬变，表层坏死，失去知觉。

　　(3)皮肤金属化。是由高温电弧使周围金属熔化、蒸发并飞溅渗透到皮肤表层内部所造成的。受伤部位呈现粗糙、张紧，可致局部坏死。

　　(4)机械损伤。多数是由于电流作用于人体，使肌肉产生非自主的剧烈收缩所造成的。其损伤包括肌腱、皮肤、血管、神经组织断裂以及关节脱位乃至骨折等。

　　(5)电光性眼炎。其表现为角膜和结膜发炎。弧光放电时的红外线、可见光、紫外线都会损伤眼睛。在短暂照射的情况下，引起电光眼的主要原因是紫外线。

　　【例题】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、()。

　　A.电烙印

　　B.皮肤金属化

　　C.机械损伤

　　D.电光性眼炎

　　E.单相电击

　　【答案】ABCD