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电 气 安 全. 首都经济贸易大学 安全与环境工程学院 钮英建 教授. 内 容. §1 电气安全概述 §2 触电事故基本对策及概念 §3 触电事故常用对策 §4 电气防火防爆 扩展内容：功能安全. §1 电气安全概述. 电在造福于人类的同时，也会给人类带来灾难。 从 2011 年 ——7.23 铁路特别重大事故说起。 引出： 一个安全原理 ———— Failsafe 原理 两个电气安全问题 → 雷击电磁脉冲防护 → 功能安全系统.
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电 气 安 全 首都经济贸易大学 安全与环境工程学院 钮英建教授
内 容 §1 电气安全概述 §2 触电事故基本对策及概念 §3 触电事故常用对策 §4 电气防火防爆 扩展内容：功能安全
§1 电气安全概述 • 电在造福于人类的同时，也会给人类带来灾难。 • 从2011年——7.23铁路特别重大事故说起。 引出： 一个安全原理———— Failsafe 原理 两个电气安全问题 → 雷击电磁脉冲防护 → 功能安全系统
Failsafe 原理 • 即失效安全——发生故障时不出危险。 • 介绍：装置安全的“两个可预见” 1、可预见的误操作 2、可预见的异常情况
Failsafe 原理例2——电梯安全钳-限速器系统（见视频）
一、电气事故分类——触电事故 触电事故——电流形式（存在形式）的能量引起
1.事故案例—为救一人，七人丧命 • 1999年7月30日，西宁铁二中小学部夏令营的60名师生到青岛一家著名企业的工业园参观。 • 小学生霍某在碧波荡漾的如意湖边照相，不慎落水。 • 为救小学生，同学、老师、导游、公司员工等19人纷纷跳下湖…… • 结果，有七个大人被夺去了生命。孩子都获救了。 • 医生诊断结果…… • 原因：如意湖内有三台潜水泵和7个水下射灯，事故是由其中一个潜水泵……
Q & A • Q：为什么身亡的七人都是大人？ • Q：潜水泵虽漏电，但通过湖水与大地相连，接了地，为什么还能电人？ • A：罪魁祸首是——
UE UN a b 20 m 2. 跨步电压（UN）和接地电阻的概念
巴西狂欢节预演事故造成17人死亡 巴西东南部小城市南班代拉市2011年2月27日晚举行狂欢节预演活动时发生高压线坠落事故，目前已造成17人死亡，50多人受伤。 当晚来自该市和周边地区的１万多人聚集在市中心广场举行狂欢节预演，电子乐队大卡车上方的高压线突然起火断裂，电缆横扫过卡车坠落到地上，导致卡车上的一人和地面上的12人当场触电死亡，整个城市电力供应中断。另有４人在被送往医院途中死亡。 当地电力公司认为，高压线断裂是有人把带金属膜的彩链抛到上面所致，但有目击者称是有人放鞭炮击中高压线造成。
电气火灾爆炸——由电火花和电弧的能量所引发。电气火灾爆炸——由电火花和电弧的能量所引发。 二、电气事故分类——电气火灾爆炸
2009年8月17日俄罗斯最大的水电站“萨彦-舒申斯克”水电站发生爆炸事故。2009年8月17日俄罗斯最大的水电站“萨彦-舒申斯克”水电站发生爆炸事故。 • 这起事故死亡人数为72人，另有3人下落不明。
在维修过程中变压器发生爆炸是造成事故的原因。在维修过程中变压器发生爆炸是造成事故的原因。 • 变压器发生爆炸，水电站墙体损毁，机房进水。
事故案例 • 2006年1月17日，日本爱媛县今治市的太阳石油公司四国事业所的10万m3原油储罐发生火灾，造成5人死亡，2人受伤。事故原因…… • 在日本，室外储罐火灾事故自1975年至今，已经发生了十余起。大部分都造成了人员伤亡。
2006年1月17日，日本爱媛县今治市的太阳石油公司四国事业所的10万m3原油储罐发生火灾，造成5人死亡，2人受伤。事故原因……2006年1月17日，日本爱媛县今治市的太阳石油公司四国事业所的10万m3原油储罐发生火灾，造成5人死亡，2人受伤。事故原因……
三、电气事故分类——雷击事故 • 雷击——由大自然的力量分离和积累的电荷能量所引起。 • 据中国气象局不完全统计，多年来每年因雷击造成人员伤亡上千人。
1 事故案例 • 1）1989年8月12日，山东青岛市黄岛油库火灾、爆炸。引发的大火烧了104小时才扑灭，死亡19人（其中消防人员13人）；烧掉原油3.6万吨，油库区沦为一片废墟。直接和间接损失达7千万元。 • 2）2007年5月23日，重庆开县义和镇政府兴业村小学遭遇雷击，造成兴业村小学四、六年级学生7人死亡、19人重伤、20人轻伤。
2. 危险及危害 a. 引起爆炸和火灾 b. 电击电伤 c. 毁坏设备、设施：汽化的力（水→汽化→力） d. 造成大规模停电。
四、电气事故分类——静电事故 • 静电事故——人为的正负电荷形式的能量
1. 事故案例 • 例1：加油站发生的故事。（视频播放） • 例2：1987年哈尔滨亚麻厂大爆炸，死亡59人…… • 2. 静电危害 • 静电虽能量不大，不会直接使人致命，但： • 静电放电引发火灾爆炸——在火灾和爆炸危险场所是十分危险的因素。 • 静电电击——能量虽小，但妨碍生活、工作，妨碍生产、击穿电路元、器件。
五、电气事故分类——电磁辐射危害 • 电磁辐射危害——电磁波形式的能量造成的
泛指100kHz以上的频率，100kHz以上才能辐射电磁波泛指100kHz以上的频率，100kHz以上才能辐射电磁波 • 广播、通讯设备——（数百kHz ~ 数千MHz）；（如手机：中国GSM系统运行在900MHz 上，CDMA则运行在800MHz和1900MHz这两个频率上，发展起来的WCDMA（3G）则运行在2000MHz基础上。） • 1. 电磁辐射伤害：人体在高频电磁场的作用下，吸收辐射能量，中枢神经系统、心血管系统等会受到伤害。 • 2. 电磁辐射危害：感应放电，（如高大的金属构架接受电磁波会发生谐振，产生感应电压，较高的电压，能给人明显的电击，或产生火花放电。）在有爆炸性混合物的场所是十分危险达到因素。较高的感应电压会使塔式起重机的工人在挂吊钩时引起危险。 • 心脏起搏器 • 电磁干扰，产生误动作： 航空（起降时打手机危险） • 日本数控机床轧死人
六、电气事故分类——电路故障及事故 • 电路故障及事故——电能失控，整个电流流通的回路中任何一个环节上的事故及故障。
异常停电事故案例 • 2002年9月23日，内蒙古丰镇市二中因晚上放学时楼梯照明灯损坏，因拥挤，造成21名学生死亡，43名学生受伤。最大15岁，最小13岁。
2003年8月14日美国东北部和加拿大部分地区发生大面积停电事故，一度使美加两国的5000万人陷入一片黑暗当中，给美国造成了40亿～100亿美元的经济损失。 • 美国总统布什在发生停电事件后发表讲话说，这是一起“重大的全国性问题”。
2008年1月中旬到2月上旬，我国南方地区遭受低温雨雪冰冻极端天气袭击，贵州和湖南电网出现网架垮塌、造成大面积停电，京广、沪昆等铁路干线运输受阻。
电力设施损毁严重。电网大面积倒塔断线，13个省（区、市）输配电系统受到影响，西电东送通道中断。电力设施损毁严重。电网大面积倒塔断线，13个省（区、市）输配电系统受到影响，西电东送通道中断。
§2 触电事故基本对策及概念 一、触电事故的种类 1. 电击 • 直接接触电击：触及正常状态下带电的带电体。 • 间接接触电击：触及正常状态下不带电、而在故障下意外带电的带电体。 • 单线电击：人占在地面上，与一线接触。（可以是直接或间接） • 两线电击：人与地面隔离，两手各触一线。（可以是直接或间接；可以是两相，也可以是单相） • 跨步电压电击：（前面已经介绍） 2. 电伤：电弧烧伤、电流灼伤、皮肤金属化、电气机械性伤害等。
二、电流对人体的作用 • 人本身就是一种电气设备，这是因为： • 人的整个神经系统是以电信号和电化学反应为基础的。 • 上述电信号和电化学反应所涉及的能量是非常小的。 • 人只要求正常功能所必要的电能，由于这个能量非常小，因此，系统功能很容易被破坏。
Ｒ 心室颤动 Ｐ Ｔ Ｑ Ｓ 收缩 舒张 1. 电击致命原因 • ① 心室颤动 数秒～数分钟（６～８分钟）→ 死亡 • Ｔ波前半部（约0.1s）——心脏易损（激）区 • 心室颤动，幅值小，频率高（800～1000次/每分钟以上），无规则， • 发生始于T波的前半部。
② 窒息 窒息→缺氧或中枢神经反射→室颤. 特点:致命时间较长。10～20分钟。 • ③ 电休克（昏迷） 由于中枢神经反射造成体内功能障碍，昏迷时间长后的死亡。
2. 电流效应的影响因素（一）电流值（工频） • 感知电流——引起感觉的最小电流。如轻微针刺，发麻。 • 平均（概率50%），男：1.1 mA；女：0.7 mA • 摆脱电流——能自主摆脱带电体的最大电流。 • 平均（概率50%）， 男：16mA； 女：10.5 mA • 最低（概率0.5%），男：9mA； 女： 6 mA • 室颤电流——引起心室发生心室纤维性颤动的最小电流。 • I颤 ＝ 50 mA 适用于当1s ≤ t ＜5s时； • I颤 ＝ 50/t mA 适用于当0.01 s＜ t ＜1s时。
（二）电流持续时间 • t↑ → 吸收电能↑ → 伤害↑ • t↑ → 电流重合心脏易损（激）期，危险↑ • t↑ → 人体电阻↓→ 人体电流↑ → 伤害↑ • t↑ → 中枢神经反射↑ → 危险↑
（三）电流途径 • 不同途径，危险性不同。 • 最危险的是：左手到前胸。 • 判断危险性，既要看电流值，又要看途径。
（四）电流种类 • 高频电流——烧伤比工频电流严重，但电击的危险性较小。 • 冲击电流——指作用时间＜0.1~10ms的电流。 种类：方脉冲、正弦波、电容放电脉冲。 影响室颤的主要影响因素是It和I2t的值。 （I — 有效值） • 直流电流——持续时间＞心脏周期时，室颤阈值为交流的数倍； 持续时间＜200 ms时，室颤阈值与交流大致相同。
（五）个体特征 • 因人而异，健康情况、健壮程度、性别、年龄。
RS1 RS2 Ri CS1 CS2 3. 人体电阻 • 人体阻抗等值电路 • RS1、RS2 —— 皮肤电阻（皮肤外面的电极与真皮之间的电阻） • CS1、CS2 —— 皮肤电容（皮肤外面的电极与真皮之间的电容， 数PF ~ 数μF）， • Ri —— 体内电阻（约为500Ω）
人体电阻的数值及影响因素 • 变化范围 干燥的情况下，人体电阻：1000~3000Ω； 潮湿的情况下，人体电阻： 500 ~ 800Ω。 • 影响因素 • 电气参数：U（接触电压）↑→ RP↓， I ↑ → RP↓， f ↑ → XCP↓； • 皮肤表面状态： 潮湿、导电污物、伤痕、破损； • 皮肤表面接触状态： 接触压力、面积。
三、直接接触电击防护 • 基本防护原则——应使危险的带电体不会被有意或无意地触及。 • 基本防护措施 • 1. 绝缘——用绝缘物将带电体封闭起来。 • 2. 屏护——采用遮栏、护罩、护盖、箱匣隔绝带电体。 • 3. 间距——带电体与地面之间、或与其他设备之间、或与带电体之间必要的安全距离。
四、间接接触电击防护基本措施 • 防止间接接触电击的技术措施： • 保护接地 • 保护接零
1. 保护接地（IT系统） • 保护接地是最古老的电气安全措施。 • 保护接地是防止间接接触电击的基本安全技术措施
IT、TT和TN——国际电工委员会（ IEC ）规定的供电方式符号IT、TT和TN——国际电工委员会（ IEC ）规定的供电方式符号 • 1 ）第一个字母表示电力（电源）系统对地关系。 • 2 ）第二个字母表示用电装置外露的金属部分对地的关系。
对IT、TT和TN系统两个字母解释： • 第一个字母：I—— 表示电力系统所有带电部分与地绝缘或一点经阻抗接地。 • T ——则表示电力系统一点（通常是中性点）直接接地。 • 第二个字母：T —— 表示电气装置的外露可导电部分直接接地（与电力系统的任何接地点无关）。 • N ——表示电气装置的外露可导电部分通过保护线与电力系统的中性点联结。
L1 L2 L3 IP RE 保护接地（IT系统） • 保护原理—— Z
