《电气安全》第二章课件

注册安全主任培 训 教 材电 气 安 全广州市安全生产宣传教育中心授课：陈泽沛 (注册工程师 )1第二章 防止触电的安全技术l 安全电压l 屏护l 标志l 安全距离l 绝缘防护l 保护接地l 保护接零l 漏电保护l 其他防护技术2按照人体触电的方式来分 :一、 直接接触触电的预防技术l 1）、绝缘l 2）、屏护l 3）、间距二、 间接接触触电的预防技术l 1）保护接地 IT、 TT系统l 2）保护接零 TN系统三、其他电击预防技术l 1）双重绝缘和加强 绝缘l 2）安全电压l 3）电气隔离l 4）漏电保护 321 安全电压、安全距离、屏护 及安全标志l 一、安全电压（降低危险值原理）l 依据： GB3805-83 安全电压 国家标准l 原理： Us=IsRs式中 Us 安全电压（ V）Is 安全电流（ A）Rs 人体电阻（ ）l 这是用于小型电气设备或小容量电气线路的安全措施。根据欧姆定律，电压越大，电流也就越大。因此，可以把可能加在人身上的电压限制在某一范围内，使得在这种电压下，通过人体的电流不超过允许范围，这一电压就叫做安全电压。(安全电压是以人体允许通过的电流与人体电阻的乘积来表示的。取Is=30mA, Rs=1700 ,相 应 的工 频 安全 电压 上限 值约 50 V)。4l 定义：我国标准 GB3805-83规定：工频（50Hz） 安全电压等级如表5采用安全电压l 凡手提照明灯、高度不足 (室内 1.8米 ,室内潮湿场所 2.5米 ,室外 3米 )的一般照明灯，如果没有特殊安全结构或安全措施，应采用 42伏或 36伏 安全电压。l 凡金属容器内、隧道内、矿井内等工作地点狭窄、行动不便、以及周围有大面积接地导体的环境，使用手提照明灯时应采用 12伏 安全电压。 6安全电压的电源应符合下列条件：l 1、安全电压必须由双绕组变压器降压获得，而不可由自耦变压器或电阻分压器获得。l 2、工作在安全电压下的电路，必须与其他电气系统和任何无关的可导电部分实行电气上的隔离。l 3、当电气设备采用 24伏以上安全电压时，必须采取防止直接接触带电体的保护措施。如 36伏行灯的握持部位应采用橡胶绝缘柄。l 4、安全变压器的铁芯和外壳均应接地，以防止一、二次绕组间绝缘击穿时，高压窜入低压回路引起触电危险。此外，还应在高、低压回路中装设熔断器作短路保护。7二、安全距离（间距）l 间距是指带电体与其他设备和设施之间、带电体与带电体之间必要的安全距离。间距的作用是防止人体触及或接近带电体造成 触电事故 ，防止过电压放电和各种短路事故导致的火灾事故。l 安全距离的大小决定于电压高低、设备类型、环境条件和安装方式等因素。l 架空线路的间距须考虑气温、风力、覆冰和环境条件的影响。l 在低压操作中，人体及其所携带工具与带电体的距离不应小于 0.1M。8三、屏护l 屏护主要应用于不便于绝缘或绝缘不足以保护人身安全的场所 :（一）屏护的作用1、防止 工作人员意外碰触或过分接近带电体。如遮 栏、栅栏、保护网、围墙等；2、作为检修部位与带电体的距离小于安全距离时的隔离措施，如绝缘隔板；3、保护电气设备不受机械损伤，如低压电器的箱、盒、盖、罩、档板等。l 电器开关的可动部分一般不能使用绝缘，而需要屏护。高压设备不论是否有绝缘，均应采取屏护。（二）屏护装置的安全条件 1、 屏护装置应有足够的尺寸和安装距离；2、 屏护装置所用的材料应有足够的机械强度和良好的耐火性能，金属屏护装置必须可靠接地或接零；3、遮拦、栅栏等屏护装置必须有明显的带电标识和危险警示牌；4、 必要时应配置声光报警信号和联锁装置。 9四、安全标志在有触电危险的处所或容易产生误判断、误操作的地方，以及存在不安全因素的现场，设置醒目的文字或图形标志，提示人们识别、警惕危险因素，对防止人们偶然触及或过分接近带电体而触电具有重要作用。10电工专用的安全标示牌1122 绝缘防护l 电气设备无论其结构几复杂，都不可缺少导电体和绝缘体两个基本构成部分。绝缘防护就是使用绝缘材料将带电导体封护或隔离起来，使电气设备及线路 能正常工作，防止 人身触电。瓷、玻璃、云母、橡胶、木材、胶木、塑料、布、纸和矿物油等都是常用的绝缘材料。l 电气设备的绝缘应符合其相应的电压等级、环境条件和使用条件。l 电气设备的绝缘不得受潮，表面不得有粉尘、纤维或其他污物，不得有裂纹或放电痕迹，表面光泽不得减退，不得有脆裂、破损，弹性不得消失，运行时不得有异味。l 应当注意：很多绝缘材料受潮后会丧失绝缘性能或在强电场作用下会遭到破坏，丧失绝缘性能。l 绝缘的电气指标主要是绝缘电阻。绝缘电阻用兆欧表测量。任何情况下绝缘电阻不得低于每伏工作电压 1000， 并应符合专业标准的规定。l 电工技术上将电阻率在 107欧 米以上的材料称为绝缘材料 .1223 保护接地一、接地与保护接地的概念l 接地 就是将电气装置中某一部分经接地线和接地体与大地紧密连接起来。l 保护接地 是为了防止电气设备绝缘损坏时人体遭受触电危险，而在电气设备的金属外壳或构架等与接地体之间所作的良好的连接。 采用保护接地后，可使人体触及漏电设备外壳时的接触电压明显降低，因而大大地减轻了触电的危险。l 工作接地 将电力系统中某一点直接或经特殊设备与地作金属连接，称为工作接地。工作接地可降低人体的接触电压、迅速切断电源、降低电气设备和输电线路的绝缘水平、满足电气设备运行中的特殊需要。13供电系统IT系统供电系统 TT系统 TN-S系统TN系统 TN-C系统TN-C-S系统说明：1.第一个字母表示电源中性点接地状态， T-接地， I-不接地。2.第二个字母表示负荷接地状态， T 电气接地， N-电气接零。3.第三、第四个字母中性线（ N） 与保护线（ PE） 是否合用；C 合用， S 不合用。14一、 IT系统 l IT系统的带电部分与大地间不直接连接 (经阻抗接地或不接地 )，而电气装置的外露导电部分则是接地的。15二、 TT系统 l TT系统有一个直接接地点，电气装置的外露导电部分接至电气上与低压系统的接地点无关的接地装置。16三、 TNS 系统 l 系统有一点直接接地，装置的外露导电部分用保护线与该点连接。 l 整个系统的中性线与保护线是分开的。 17四、 TNC 系统 l 系统有一点直接接地，装置的外露导电部分用保护线与该点连接。 l 整个系统的中性线与保护线是合一的 。18五、 TNCS 系统 l 系统有一点直接接地，装置的外露导电部分用保护线与该点连接。 l 系统中有一部分中性线与保护线是合一的 。 19二、保护接地的作用原理分析（一）在中性点不接地的低压电网中，无防护措施的危险。（ 1）假若电网对地电容较小、各 相绝缘良好，则单相触电并不危险。（ 2）如果电网绝缘不良或导线很 长 ,导线分布电容不可忽视，对于触电者是相当危险的。20（二）采用保护接地防止人身触电的有效性分析 二、保护接地在 IT系统中的应用l 当有人触及 “碰壳 ”设备外壳时，流过人体的电流只是一小部分，只要将接地电阻限制在足够小的范围，流过人体的电流就小于安全电流，例，设电网绝缘电阻 5000欧，人体电阻 1700 欧，接地电阻 4欧，可算得流过人体电流只有 0.31毫安，漏电电流几乎不从人体通过，从而 保障了安全，这是保护接地的工作原理，是很有效的保证安全的技术措施。 21（三） TT系统中保护接地的功能：当设备发生碰壳短路时：l 一般情况下变压器工作接地电阻和保护接地电阻为 4欧，取人体电阻 1700欧，故障电流 27.5(安 )，当这个用电设备容量较小，其熔断器在电流小于 27.5安时就可以熔断 ,而当用电设备容量 稍大 ,故障电流在大多数情况下 ,是不足以使电路的过流保护装置动作 ,人体触及后，加于人体电压：l 1）用电设备无 接地 保护 时 ，加于人体的电压 220V，流过人体的电流 129mA。l 2）用电设备有 接地 保护 时 ，加于人体的电压 110V，流过人体电流 65mA。l （有 比 无要小），对减小触电的危险有一定作用。但措施不可靠，当人体触及到漏电的外壳时仍可能触电，因此，最妥善的办法是采用保护接零。2224 保护接零一、保护接零的保安原理l 由图可见，设备正常运行时，零线不带电压，由于设备的外壳是与电源零线相连接的，人体摸触设备外壳等于摸触零线，并无触电危险。当设备发生“碰壳 ”故障时，设备的金属外壳将相线与零线直接连通，单相接地故障遂成为单相短路。通常短路电流可达到设备额定电流的几倍甚至几十倍，这样大的短路电流足以使线路电流保护装置迅速动作，从而切断故障设备电源，起到保护作用。23TNC 系统 l 如图所示，这种系统保护线（ PE线）与中性线（ N线）是合一为一根PEN线的。所有设备的外露可导电部分均与 PEN线相连。l 在这种系统中，当三相负荷不平衡或只有单相用电设备时， PEN线中有电流通过。这种系统投资较省，又可节约导线，在一般情况下，如开关保护装置和 PEN线截面选择适当，是能够满足供电的可靠性和用电的安全性要求的。l TNC 系统的缺点是当 PEN线断线时，在断线点后的设备机壳上，由于负载中性点偏移，可能出现危险电压。更为严重的是，如果断线点后某一设备发生 “碰壳 ”故障，开关保护装置不会动作，致使断线点后所有采用保护接零的设备机壳都将长时间带有相电压。故 TNC 系统只适合专变用户使用。24TNS 系统l 如图所示，这种系统保护线 PE与中性线 N是分开设置的，所有设备的外露可导电部分只与公共的 PE线相连。在TNS 系统中， N线的作用仅仅是用来通过单相负载电流、三相不平衡电流，故称之为工作零线。对触电起作用的是 PE线，故对其有保护零线之称。显然，由于 N线和 PE线的功能不同，作用各异，故自电源中性点后，N线与 PE线之间以及对地之间均须加以绝缘。l TNS 系统的优点l 1。一旦 N线断线，只影响用电设备不能正常工作，而不会导致在断线后的设备外壳出现危险电压。l 2。即使负荷电流在零线上产生较大的电位差，与 PE线相连的设备外壳上仍能保持零电位，而不至于出现危险电压。l 3。由于 PE线在正常情况下没有电流通过。l 因此 TNS 系统的安全性能最好。有爆炸危险环境、火灾危险性大的环境及其他安全要求高的场所应采用 TNS 系统；厂内低压配电的场所及民用楼房应采用 TNS系统。 25TNCS 系统：l 如图所示，这种系统前边是 TNC 系统（即 N线和 PE线是合一的），后边是TNS 系统（即 N线和 PE线是分开的，分开后不允许再合并）。l 因此，这种系统兼有TNC 系统和 TNS 系统的特点，保护性能介于两者之间。26PE线或 PEN重复接地的作用l 重复接地指零线上除工作接地以外的其他点的再次接地 。 是为了保护导体在故障时尽量接近大地电位的在其他附加点的接地。l 采用重复接地可以降低被保护设备外壳的对地电压，减轻开关保护装置动作前触电的危险。l 在 PE和 PEN线断线的情况下，重复接地可以降低断线点后面碰壳故障时 PE和 PEN线的对地电压。l 重复接地还可以降低电网一相接地故障时，非故障相对地电压。27保护接地与接零的注意事项l （一）、在由同一台变压器供电的系统中，不允许一部分电气设备采用保护接地，而另一部分电气设备采用 保护接零 。l （二）、保护接地的接地电阻应符合规程规定。（一般 380/220伏系统要求 4欧、容量100千伏安以下时，可放宽至不大于 10欧，重复接地电阻，当工作接地电阻不大于 4欧时，每一重复接地装置的重复接地电阻不大于 10欧，在工作接地电阻允许为不于 10欧的场合，每一重复接地的接电阻不应大于 30欧，但复接地点不得少于三处。）l （三）、采用保护接零，其工作接地必须 可靠 ，接地电阻值必须符合要求。（一般要求不大于 4欧）l （四）、保护接零必须有可靠的短路保护装置配合。（因为保护接零的保安原理是借助保护线 PE将碰壳的故障电流扩大为短路电流，从而迫使线路的短路保护装置迅速动作而切断电源，使触电者尽快脱离电源。因此保护装置兼顾保护设备及人身安全的双重功能。）l （五）、保护地线和保护零线的截面积必须符合要求。（考滤 1、保护接零系统对相零回路阻抗的要求， 2、通过保护零线 PEN的电流， 3、机械强度。一般要求 TN系统的保护线或保护零线截面的额定电流不应小于相线截面的额定电流的一半）l （六）、保护地线和保护零线的连接和安装符必须合规程规定。（设备与保护线或保护零线之间的连接处应牢固可靠，接触良好。应接在专用接地螺栓上，还加弹簧垫圈，采用自然接地体，对连接不可靠的地方要另加跨接线。所有电气设备的保护线或保护零线均应以并联方式接在零碎干线上，严禁串联。禁止在保护线或保护零线上安装熔断器或单独的断流开关。有保护接零要求的单相移动式用电设备，应使用三孔插座供电。）2825 漏电保护l 漏电保护的意义：一是电气设备（或线路）发生漏电或接地故障时，能在人尚未触及之前就把电源切断，二是当人体触及带电体时，能在 0.1秒内切断电源，从而减轻电流对人体的伤害程度。此外，还可以防止漏电引起的火灾事故。漏电保护作为防止低压触电伤亡事故的后备保护，已被广泛地应用在低压配电系统中。29一、漏电保护器的类型和技术参数