电气安全与直接接触电击防护.pdf

第三十章电气安全与直接触电击防护 本章首先介绍工业企业供配电的一些基本知识， 然后讲述电气事故概要、 触电事故的类型及其分布规 律， 最后重点论述电流对人体的作用。本章内容是电气安全工程的基础知识。 第一节工业企业供配电及电气事故 一、 工业企业供配电 工业企业供配电是指工业企业所需电能的供应和分配。由于电能易于由其他形式的能量转换而来， 又 易于转换为其他形式的能量而被利用， 并且， 电能在传输和分配上简单经济， 便于控制， 因此， 电能成为现代 工业生产的重要能源和动力。实际上， 电能的生产、 输送、 分配和使用是在同一瞬间完成的， 实现这个全过程 的各个环节构成了一个有机联系的整体， 这个整体就称为电力系统。 （一） 电力系统 !“ 电力系统的组成 电力系统由发电厂、 送电线路、 变电所、 配电网和电力负荷组成， 图 #$ % ! 是典型的电力系统主接线单线 图。图中未画出用户内部的配电网。 图 #$ % !电力系统图 发电厂又称发电站， 是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能 （二次能源） 的工厂。发电厂根据一次 能源的不同。分为火力发电厂、 水力发电厂、 核能发电厂以及风力发电厂、 地热发电厂、 太阳能发电厂等。在 现代的电力系统中， 最常见的是火力发电厂、 水力发电厂和核能发电厂。 !&$!第四篇电气工程安全技术篇 送电线路是指电压为 !“#$ 及其以上的电力线路， 分为架空线路和电缆线路。其作用是将电能输送到各 个地区的区域变电所和大型企业的用户变电所。 变电所是构成电力系统的中间环节， 分为区域变电所 （中心变电所） 和用户变电所。其作用是汇集电源、 升降电压和分配电力。 配电网由电压为 %&#$ 及其以下的配电线路和相应电压等级的变电所组成， 也有架空线路和电缆线路之 分。其作用是将电能分配到各类用户。 电力负荷是指国民经济各部门用电以及居民生活用电的各种负荷。 (额定电压和电压等级 电气设备都是设计在额定电压下工作的。额定电压是保证设备正常运行并能够获得最佳经济效果的电 压。 电压等级是国家根据国民经济发展的需要、 电力工业的水平以及技术经济的合理性等因素综合确定的。 我国标准规定的三相交流电网和电力设备常用的额定电压如表 !& ) % 所列。 表 !& ) %我国三相交流电网和电力设备的额定电压 #$ 分类电网和用电设备额定电压发电机额定电压 电力变压器额定电压 一次绕组二次绕组 低压 &( &(!* &(+ &(! &(,& &(+- &( &(!* &(+ &(! &(,& &(+- 高压 ! + %& !“ +! %& & !& “& !(%“ +(! %&(“ %!(*， %“(.“， %*， & ! 及 !(%“ + 及 +(! %& 及 %&(“ %!(*， %“(.“， %*， & !“ +! %& & !& “& !(%“ 及 !(! +(! 及 +(+ %&(“ 及 % !*(“ +- % , !+! “& 我国标准规定： 额定电压 % &$ 以上的属高压装置， % &$ 及其以下的属低压装置。对地电压而言， “&$ 以上为高压， “&$ 及其以下为低压。 一般又将高压分为中压 （% / %&#$） 、 高压 （%& / !&#$） 、 超高压 （!& / % &#$） 、 特高压 （ 0 % &#$） 。电力 网的电压随着大型电站和输电距离的增加， 送电电压有提高的趋势。 在表 !& ) % 列出的工频高压多个等级中， 应用较多的是 %&#$， !“#$， %&#$ 和 &#$。 我国工频低压最常用的是 !*&$ 和 & $ 电压； 在井下及其他场合， 常采用 %. $ 和 +&$ 电压； 在安全要 求高的场合， 还采用 “&$ 以下的安全电压。 就直流电压而言， 我国常用的有 %&$， &$ 和 ,&$ 三个电压等级， 用于电力牵引的还有 (“&$， “&$， .“&$， % “&$， ! &$ 等电压等级。 用电设备的额定电压规定为与同级电网的额定电压相同。考虑用电设备运行时线路上要产生电压降， 所以发电机额定电压要高于同级电网额定电压 “1。同样， 变压器的二次绕组额定电压高于同级电网额定 电压 “1。变压器一次绕组的额定电压分两种情况： 当变压器直接与发电机相连时， 其一次绕组额定电压应 .&%新编电气工程师手册 与发电机额定电压相同， 即高于同级电网额定电压的 !“； 当发电机接在电力网的末端， 其一次绕组额定电 压应与电网额定电压相同。 电力系统的电压和频率是衡量电力系统电能质量的两个基本参数。 全国供用电规则（#$%& 年） 规定， 一般交流电力设备的额定频率为 !()， 一般称其为 “工频” 。设备的端电压与其额定电压有偏差时， 设备的 工作性能和使用寿命将受到影响， 总的经济效果将会下降。例如， 当感应电动机的端电压比其额定电压低 #“时， 其实际转矩将只有额定转矩的 %#“， 而负荷电流将增大 !“ * #“以上， 温升将提高 #“ * #!“以 上， 绝缘老化程度将比规定增加 # 倍以上， 将明显缩短电动机的使用寿命。此外， 由于转矩减小， 使转速下 降， 不仅降低生产效率， 减少产量， 还会影响产品质量， 增加废次品。当感应电动机的端电压偏高时， 负荷电 流一般也要增加， 绝缘也要受损。 用户供电电压允许的变化范围见表 & + ,， 电力网频率允许偏差值见表 & + &。 表 & + ,用户供电电压允许变化范围 线路额定电压 （!-） 电压允许变化范围 !&! ./ 0 !“ !- “# ./ 0 1“ !- 低压照明2 !“ !-* #“ !- 农业用户2 !“ !-* #“ !- 表 & + &电力网频率允许偏差 运行情况允许偏差3()允许标准时钟误差34 正常运行 中、 小容量系统 大容量系统 0 5! 0 5, 6 & 事故运行 “&789 “#! 789 绝不允许 0 # 0 #5! + : （二） 工业企业供电 #5工业企业供电系统的组成 工业企业供电系统由高压配电线路、 配电所、 低压配电线路等组成。其高压部分如图 & + , 所示。该图 表示了系统的组成及相互关系， 具体各部分的设立及连接方式还须根据工业企业的具体情况确定。常见的 供电方式有以下四种： （#） 进线电压为 &!./， 先经总降压变电所变为 #./ 的配电电压， 分送到各车间变电所， 再经车间变电所 变为 5: ./ 低压电分送到各配电箱或用电设备。此方式适用于大型企业和大中型企业。 （,） 进线电压为 # ./， 经总配电所分送到各车间， 经车间变电所变为 5: ./ 低压电， 分送到各配电箱或 用电设备。此方式适用于大中型企业和中型企业。 （&） 进线电压为 # ./， 经变电所变为低压电分送到车间， 再送到各配电箱或用电设备。此方式适用于中 &1#第四篇电气工程安全技术篇 图 !“ # $企业高压配电系统 %总变电所； $配电所； !车间变电所； &高压用电设备 型企业和中小型企业。 （&） 进线电压为 “&()， 经配电室分送到各车间或直接送到配电箱或用电设备。此方式适用于小型企 业。 $企业高压供电 高压供电方式由供电可靠性及中断供电在政治、 经济上所造成的损失或影响的程度决定， 亦即由负荷的 性质决定。电力负荷分为下列三级： （%） 一级负荷， 为中断供电将造成人身伤亡， 或在政治、 经济上将造成重大损失者， 如重大设备损坏、 重大 产品报废、 用重要原料生产的产品大量报废、 国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢 复等。 一级负荷中有特别重要的负荷， 其供电的中断会造成爆炸、 火灾、 中毒、 混乱等， 如在正常电源发生中断 供电的情况下， 用于处理安全停产的事故照明系统、 通信系统及火灾报警设备， 保证安全停产的自动控制装 置、 执行机构和配套装置等。 （$） 二级负荷， 为中断供电将在政治、 经济上造成较大损失者， 如主要设备损坏、 大量产品报废、 连续生产 过程被打乱需较长时间才能恢复、 重大企业大量减产等。 （!） 三级负荷， 为一般的电力负荷， 所有不属于上述一、 二级负荷者。 不同级别的负荷对供电电源有不同的要求， 一级负荷要求应由两个电源供电， 而且要求当任一个电源发 生故障时， 另一个电源应不致同时受到损坏。除此之外， 对一级负荷中特别重要的负荷， 还要求增设应急电 源。二级负荷要求应由两回路供电， 供电变压器也应有两台。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时， 二级负荷应做到不致中断供电， 或中断后能够迅速恢复供电。三级负荷属不重要负荷， 对供电电源无特殊要 求。 （三） 工业企业配电 %企业高压配电 企业高压配电有放射式、 树干式、 环式等三种基本接线方式。 （%） 放射式， 如图 !“ # ! 所示。此方式是由一条母线分别给大型电动机、 电炉变压器、 电力变压器送电。 其优点是各个线路上的故障不产生相互影响， 因此可靠性较高， 而且便于装设自动装置以实现自动化。缺点 是使用高压开关设备较多， 使投资增加。 高压放射式配电适用于具有位置分散、 大型集中负荷的企业。 （$） 树干式， 如图 !“ # & 所示。此方式是由一条高压配电干线引出若干支线， 向用电负荷送电。其优点 是线路简化， 减少了线路的有色金属消耗量； 采用的高压开关数量少， 因此投资较少。缺点是供电可靠性低， 当高压配电干线发生故障或检修时， 接于干线的所有变电所都要停电； 且在实现自动化方面适应性也较差。 要提高其供电可靠性， 可采用双干线供电或两端供电的接线方式。 （!） 环式， 如图 !“ # * 所示。此方式实质上是两端供电的树干式接线， 为了避免环行线路上发生故障时 &+“%新编电气工程师手册 图 !“ # !高压放射式线路 图 !“ # $高压树干式线路 影响整个电网， 以及便于实现线路保护的选择性， 大多数环行线路采用开环运行， 即环行线路中有一处开关 是断开的。 图 !“ # %环式配电 实际上， 高压配电系统往往是根据具体情况， 由上述几种接线方式组合而成。 &企业低压配电 企业低压配电线路也有放射式、 树干式和环式等基本接线方式。 （(） 放射式， 如图 !“ # ) 所示。此方式的特点是各个引出线在发生故障时相互之间不产生影响， 供电可 靠性较高。其应用范围主要是用电设备容量大， 或负荷性质重要， 或潮湿及腐蚀性环境的车间， 或有爆炸危 险性的厂房等。 %*“(第四篇电气工程安全技术篇 图 !“ # $低压放射式接线 （%） 树干式， 如图 !“ # & 所示。此方式在干线发生故障时， 影响范围大， 供电可靠性较差， 适用于供电给 容量较小而分布较均匀的用电设备， 如机床、 小型加热炉等。图 !“ # & 所示树干式是 “变压器干线式” 接 线， 由于省去了变电所低压侧整套低压配电装置， 使变电所结构简化， 投资大为降低。 图 !“ # &低压树干式接线 （(） 低压母线放射式配电的树干式 （） 低压 “变压器 # 干树组” 的树干式 图 !“ # ) 所示为由树干式变形而得到的链式接线方式， 适用于离开供电点较远、 用电设备之间相距很近 的容量很小的次要用电设备。链式相连的用电设备数量一般限制在 ! * + 台以下， 或总容量不超过 ,“-.。 （!） 环式， 如图 !“ # / 所示。它是由一台变压器供电的低压环式接线。此方式的特点是供电的可靠性较 高， 但其保护装置及其整定比较复杂， 若配合不当， 易发生误动作。实际上， 低压环式接线多采用开环方式运 行。 工业企业的低压配电系统， 根据具体的情况， 往往是由上述几种接线方式进行组合而成。运行经验表 明， 工业企业电力线路的接线应力求简单。供电系统如果接线复杂， 层次过多， 使线路中串联的元件过多， 既 加大投资， 又不便于操作和维护， 而且因误操作或元件故障而产生的事故概率也随之增大。一旦发生事故， 进行事故处理和用于恢复供电的操作也比较烦琐费时， 使停电时间延长。此外， 由于继电保护的级数增多， 相对延长了动作时间， 对供电系统的故障保护十分不利。 $&“,新编电气工程师手册 图 !“ # $低压链式接线 （%） 连接配电箱 （&） 连接电动机 图 !“ # 低压环式接线 二、 电气事故 电气事故是电气安全工程主要研究和管理的对象。掌握电气事故的特点和事故的分类情况， 对做好电 气安全工作具有重要的意义。 （一） 电气事故概要 众所周知， 电能的开发和应用给人类的生产和生活带来了巨大的变革， 大大促进了社会的进步和文明。 在现代社会中， 电能已被广泛应用于工农业生产和人民生活等各个领域。然而， 在用电的同时， 如果对电能 可能产生的危害认识不足， 控制和管理不当， 防护措施不利， 在电能的传递和转换的过程中， 将会发生异常情 况， 造成电气事故。电气事故具有以下特点： ()电气事故危害大 电气事故的发生伴随着危害和损失， 严重的电气事故不仅带来重大的经济损失， 甚至还可造成人员的伤 亡。发生事故时， 电能直接作用于人体， 会造成电击； 电能转换为热能作用于人体， 会造成烧伤或烫伤； 电能 脱离正常的通道， 会形成漏电、 接地或短路， 构成火灾、 爆炸的起因。 *“(第四篇电气工程安全技术篇 电气事故在工伤事故中占有不小的比例， 据有关部门统计， 我国触电死亡人数占全部事故死亡人数的 !“左右。 #$电气事故危险直观识别难 由于电既看不见、 听不见， 又嗅不着， 其本身不具备为人们直观识别的特征。由电所引发的危险不易为 人们所察觉、 识别和理解。因此， 电气事故往往来得猝不及防、 潜移默化。也正因为此， 给电气事故的防护以 及人员的教育和培训带来难度。 %$电气事故涉及领域广 这个特点主要表现在两个方面。首先， 电气事故并不仅仅局限在用电领域的触电、 设备和线路故障等， 在一些非用电场所， 因电能的释放也会造成灾害或伤害。例如， 雷电、 静电和电磁场危害等， 都属于电气事故 的范畴。另一方面， 电能的使用极为广泛， 不论是生产还是生活， 不论是工业还是农业， 不论是科研还是教育 文化部门， 不论是政府机关还是娱乐休闲场所， 都广泛使用电。哪里使用电， 哪里就有可能发生电气事故， 哪 里就必须考虑电气事故的防护问题。 &$电气事故的防护研究综合性强 一方面， 电气事故的机理除了电学之外， 还涉及许多学科， 因此， 电气事故的研究， 不仅要研究电学， 还要 同力学、 化学、 生物学、 医学等许多其他学科的知识综合起来进行研究。另一方面， 在电气事故的预防上， 既 有技术上的措施， 又有管理上的措施， 这两方面是相辅相成、 缺一不可的。在技术方面， 预防电气事故主要是 进一步完善传统的电气安全技术， 研究新出现电气事故的机理及其对策， 开发电气安全领域的新技术等。在 管理方面， 主要是健全和完善各种电气安全组织管理措施。一般来说， 电气事故的共同原因是安全组织措施 不健全和安全技术措施不完善。实践表明， 即使有完善的技术措施， 如果没有相适应的组织措施， 仍然会发 生电气事故。因此， 必须重视防止电气事故的综合措施。 电气事故是具有规律性的， 且其规律是可以被人们认识和掌握的。在电气事故中， 大量的事故都具有重 复性和频发性。无法预料、 不可抗拒的事故毕竟是极少数。人们在长期的生产和生活实践中， 已经积累了同 电气事故作斗争的丰富经验， 各种技术措施、 各种安全工作规程及有关电气安全规章制度， 都是这些经验和 成果的体现， 只要依照客观规律办事， 不断完善电气安全技术措施和管理措施， 电气事故是可以避免的。 （二） 电气事故的类型 根据能量转移论的观点， 电气事故是由于电能非正常地作用于人体或系统所造成的。根据电能的不同 作用形式， 可将电气事故分为触电事故、 静电危害事故、 雷电灾害事故、 电磁场危害和电气系统故障危害事故 等。 $触电事故 （） 电击。这是电流通过人体， 刺激机体组织， 使肌肉非自主地发生痉挛性收缩而造成的伤害， 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。 电击对人体的效应是由通过的电流决定的， 而电流对人体的伤害程度是与通过人体电流的强度、 种类、 持续时间、 通过途径及人体状况等多种因素有关。 按照人体触及带电体的方式， 电击可分为以下几种情况： !单相触电。这是指人体接触到地面或其他接地导体的同时， 人体另一部位触及某一相带电体所引起 的电击。发生电击时， 所触及的带电体为正常运行的带电体时， 称为直接接触电击。而当电气设备发生事故 （例如绝缘损环， 造成设备外壳意外带电的情况下） ， 人体触及意外带电体所发生的电击称为间接接触电击。 根据国内外的统计资料， 单相触电事故占全部触电事故的 ()“以上。因此， 防止触电事故的技术措施应将 单相触电作为重点。 “两相触电。这是指人体的两个部位同时触及两相带电体所引起的电击。在此情况下， 人体所承受的 电压为三相系统中的线电压， 因电压相对较大， 其危险性也较大。 #跨步电压触电。这是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， 电流自接地的带电体流入地下时， 在接地点周围的土壤中产生的电压降 形成的。 （#） 电伤。这是电流的热效应、 化学效应、 机械效应等对人体所造成的伤害。此伤害多见于机体的外部， *()新编电气工程师手册 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。 电伤属于局部伤害， 其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、 电光眼等多种伤害。 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。 电流灼伤是人体同带电体接触， 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。由 于接近高压带电体时会发生击穿放电， 因此， 电流灼伤一般发生在低压电气设备上。因电压较低， 形成电流 灼伤的电流不太大。但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。在高频电流下， 因 皮肤电容的旁路作用， 有可能发生皮肤仅有轻度灼伤而内部组织却被严重灼伤的情况。 电弧烧伤是由弧光放电造成的烧伤。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， 电弧温度高达数千摄氏度， 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， 大部分事故发生在电气维修人员身上。 电烙印是电流通过人体后， 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。 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。 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。 电光眼的表现为角膜和结膜发炎。弧光放电时辐射的红外线、 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。 !“静电危害事故 静电危害事故是由静电电荷或静电场能量引起的。在生产工艺过程中以及操作人员的操作过程中， 某 些材料的相对运动、 接触与分离等原因导致了相对静止的正电荷和负电荷的积累， 即产生了静电。由此产生 的静电其能量不大， 不会直接使人致命。但是， 其电压可能高达数十千伏乃至数百千伏， 发生放电， 产生放电 火花。静电危害事故主要有以下几个方面： （#） 在有爆炸和火灾危险的场所， 静电放电火花会成为可燃性物质的点火源， 造成爆炸和火灾事故。 （!） 人体因受到静电电击的刺激， 可能引发二次事故， 如坠落、 跌伤等。此外， 对静电电击的恐惧心理还 对工作效率产生不利影响。 （$） 某些生产过程中， 静电的物理现象会对生产产生妨碍， 导致产品质量不良， 电子设备损坏， 造成生产 故障， 乃至停工。 $“雷电灾害事故 雷电是大气中的一种放电现象。雷电放电具有电流大、 电压高的特点。其能量释放出来可能形成极大 的破坏力。其破坏作用主要有以下几个方面： （#） 直击雷放电、 二次放电、 雷电流的热量会引起火灾和爆炸。 （!） 雷电的直接击中、 金属导体的二次放电、 跨步电压的作用及火灾与爆炸的间接作用， 均会造成人员的 伤亡。 （$） 强大的雷电流、 高电压可导致电气设备击穿或烧毁。发电机、 变压器、 电力线路等遭受雷击， 可导致 大规模停电事故。雷击可直接毁坏建筑物、 构筑物。 %&#第四篇电气工程安全技术篇 !“射频电磁场危害 射频指无线电波的频率或者相应的电磁振荡频率， 泛指 #$ %& 以上的频率。射频伤害是由电磁场的 能量造成的。射频电磁场的危害主要有： （#） 在射频电磁场作用下， 人体因吸收辐射能量会受到不同程度的伤害。过量的辐射可引起中枢神经系 统的机能障碍， 出现神经衰弱症候群等临床症状； 可造成植物神经紊乱， 出现心率或血压异常， 如心动过缓、 血压下降或心动过速、 高血压等； 可引起眼睛损伤， 造成晶体浑浊， 严重时导致白内障； 可使睾丸发生功能失 常， 造成暂时或永久的不育症， 并可能使后代产生疾患； 可造成皮肤表层灼伤或深度灼伤等。 （(） 在高强度的射频电磁场作用下， 可能产生感应放电， 会造成电引爆器件发生意外引爆。感应放电对 具有爆炸、 火灾危险的场所来说是一个不容忽视的危险因素。此外， 当受电磁场作用感应出的感应电压较高 时， 会给人以明显的电击。 )“电气系统故障危害 电气系统故障危害是由于电能在输送、 分配、 转换过程中失去控制而产生的。断线、 短路、 异常接地、 漏 电、 误合闸、 误掉闸、 电气设备或电气元件损环、 电子设备受电磁干扰而发生误动作等都属于电路故障。系统 中电气线路或电气设备的故障也会导致人员伤亡及重大财产损失。电气系统故障危害主要体现在以下几方 面： （#） 引起火灾和爆炸。线路、 开关、 熔断器、 插座、 照明器具、 电热器具、 电动机等均可能引起火灾和爆炸； 电力变压器、 多油断路器等电气设备不仅有较大的火灾危险， 还有爆炸的危险。在火灾和爆炸事故中， 电气 火灾和爆炸事故占有很大的比例。就引起火灾的原因而言， 电气原因仅次于一般明火而位居第二。 （(） 异常带电。电气系统中， 原本不带电的部分因电路故障而异常带电， 可导致触电事故发生。例如： 电 气设备因绝缘不良产生漏电， 使其金属外壳带电； 高压电路故障接地时， 在接地处附近呈现出较高的跨步电 压， 形成触电的危险条件。 （*） 异常停电。在某些特定场合， 异常停电会造成设备损坏和人身伤亡。如正在浇注钢水的吊车， 因骤 然停电而失控， 导致钢水洒出， 引起人身伤亡事故； 医院手术室可能因异常停电而被迫停止手术， 无法正常施 救而危及病人生命； 排放有毒气体的风机因异常停电而停转， 致使有毒气体超过允许浓度而危及人身安全 等； 公共场所发生异常停电， 会引起妨碍公共安全的事故； 异常停电还可能引起电子计算机系统的故障， 造成 难以挽回的损失。 （三） 触电事故的分布规律 大量的统计资料表明， 触电事故的分布是具有规律性的。触电事故的分布规律为制定安全措施， 最大限 度地减少触电事故发生率提供了有效依据。根据国内外的触电事故统计资料分析， 触电事故的分布具有如 下规律。 #“触电事故季节性明显 一年之中， 二、 三季度是事故多发期， 尤其在 + , - 月份最为集中。其原因主要是这段时间正值炎热季 节， 人体穿着单薄且皮肤多汗， 相应增大了触电的危险性。另外， 这段时间潮湿多雨， 电气设备的绝缘性能有 所降低。再有， 这段时间许多地区处于农忙季节， 用电量增加， 农村触电事故也随之增加。 (“低压设备触电事故多 低压触电事故远多于高压触电事故， 其原因主要是低压设备远多于高压设备， 而且， 缺乏电气安全知识 的人员多是与低压设备接触。因此， 应当将低压方面作为防止触电事故的重点。 *“携带式设备和移动式设备触电事故多 这主要是因为这些设备经常移动， 工作条件较差， 容易发生故障。另外， 在使用时需用手紧握进行操作。 !“电气连接部位触电事故多 在电气连接部位机械牢固性较差， 电气可靠性也较低， 是电气系统的薄弱环节， 较易出现故障。 )“农村触电事故多 这主要是因为农村用电条件较差， 设备简陋， 技术水平低， 管理不严， 电气安全知识缺乏等。 +“冶金、 矿业、 建筑、 机械行业触电事故多 这些行业存在工作现场环境复杂， 潮湿、 高温， 移动式设备和携带式设备多， 现场金属设备多等不利因 $.$#新编电气工程师手册 素， 使触电事故相对较多。 !“青年、 中年人以及非电工人员触电事故多 这主要是因为这些人员是设备操作人员的主体， 他们直接接触电气设备， 部分人还缺乏电气安全的知 识。 #“误操作事故多 这主要是由于防止误操作的技术措施和管理措施不完备造成的。 触电事故的分布规律并不是一成不变的， 在一定的条件下， 也会发生变化。例如， 对电气操作人员来说， 高压触电事故反而比低压触电事故多。而且， 通过在低压系统推广漏电保护装置， 使低压触电事故大大降 低， 可使低压触电事故与高压触电事故的比例发生变化。上述规律对于电气安全检查、 电气安全工作计划、 实施电气安全措施以及电气设备的设计、 安装和管理等工作提供了重要的依据。 第二节电流对人体作用分析 电流通过人体内部， 对人体伤害的严重程度与通过人体电流的大小、 电流通过人体的持续时间、 电流通 过人体的途径、 电流的种类以及人体的状况等多种因素有关， 而且各因素之间， 特别是电流大小与通电时间 之间有着十分密切的关系。就电流种类而言， 虽然工频电流、 直流电流、 高频电流、 特种波形电流、 冲击电流 都能构成伤害， 但伤害程度有较大差别。因此， 下面分别予以介绍。 一、 $% & $() 交流电流的作用 我国工业频率为 %()。这是电气装置应用最多， 也是人们接触最多的频率。由于 %() 对电击来说属于 最危险的频率， 而有关研究工作又是在这一频率下进行的， 因此， 下面介绍的一些按工频试验取得的数据对 于偏离 %() （包括 *()） 的频率应当是偏保守的。 （一） 电流大小的影响 通过人体的电流越大， 人体的生理反应越明显、 感觉越强烈， 引起心室颤动所需的时间越短， 致命的危险 就越大。 对于工频交流电， 按照通过人体的电流大小不同， 人体呈现不同的状态， 可将电流划分为以下三个界限： $“感知电流和感知阈值 在一定概率下， 通过人体引起人的任何感觉的最小电流 （有效值） 称为感知电源。感知电流的最小值称 为感知阈值。人对电流最初的感觉是轻微麻感和微弱针刺感。大量试验资料表明， 对于不同的人， 感知电流 和感知阈值都不相同。感知电流和感知阈值与个体生理特征、 人体与电极的接触面积等因素有关。 感知电流的概率曲线见图 + , $。对应于概率 %-的感知电流成年男子约为 $“$./， 成年女子约为 “ !./。感知阈值定为 “%./， 并与时间因素无关。 感知电流一般不会对人体造成伤害， 但当电流增大时， 感觉增强， 反应变大， 可能导致坠落等二次事故。 由于感知电流为 $./ 左右， 可以建议小型携带式电气设备的最大泄漏电流为 “%./； 重型移动式电气 设备的最大泄漏电流为 “!%./。 0“摆脱电流和摆脱阈值 通过人体的电流超过感知电流时， 肌肉收缩增加， 刺痛感觉增强， 感觉部位扩展， 至电流增大到一定程 度， 触电者将因肌肉收缩、 发生痉挛而紧抓带电体， 不能自行摆脱电极。人触电后能自行摆脱电极的最大电 流称为摆脱电流。摆脱电流的最小值称为摆脱阈值。对于不同的人， 摆脱电流和摆脱阈值也不相同。摆脱 电流和摆脱阈值与个体生理特征、 电极形状、 电极尺寸等因素有关。 摆脱电流的概率曲线如图 + , $。对应于概率 %-的摆脱电流成年男子约为 $*./， 成年女子约为 $“ $#$第四篇电气工程安全技术篇 图 !“ # $“感知电流概率曲线 %&； 对应于摆脱概率 ()%*的则分别为 (& 和 +&。由此可见， 摆脱阈值约为 $“&。儿童的摆脱阈值较 小。 图 !“ # $摆脱电流概率曲线 摆脱电流是人体可以忍受而一般不致造成不良后果的电流。电流超过摆脱电流以后， 会感到异常痛苦、 恐慌和难以忍受； 如时间过长， 则可能昏迷、 窒息， 甚至死亡。也有的事例表明， 当电流略大于摆脱电流， 触电 者中枢神经麻痹、 呼吸停止时， 立即切断电源， 即可恢复呼吸并无不良影响。 应当指出， 摆脱电源的能力是随着触电时间的延长而减弱的。这就是说， 一旦触电后不能摆脱电源时， 后果将是严重的。 !)室颤电流和室颤阈值 室颤电流指通过人体引起心室发生纤维性颤动的电流， 其最小值即室颤阈值。 在较短时间内危及生命的电流称为致命电流。电击致死的原因是比较复杂的。例如： 高压触电事故中， 可能因电弧或很大的电流通过人体烧伤而致命； 低压触电事故中， 前面说过， 可能因心室颤动， 也可能因窒息 时间过长而致命。在电流不超过数百毫安的情况下， 电击致命的主要原因， 是电流引起心室颤动造成的。因 此， 可以认为室颤电流是最小致命电流。 室颤阈值除决定于电流持续时间、 电流途径、 电流种类等电气参数外， 还决定于机体组织、 心脏功能等人 体生理特征。 ,-“$新编电气工程师手册 室颤电流与电流持续时间有密切关系。电流持续时间若超过心脏周期， 室颤电流会大大下降， 如室颤电 流为 !“#$ 左右， 当电流持续时间比心脏周期短时， 室颤电流可达数百毫安， 在同样电流下， 如电流持续时间 超过心脏周期的话， 可能导致心脏停止跳动。 由实验得出室颤电流和电流持续时间的关系曲线见图 %“ & (。 图 %“ & (室颤电流时间曲线 电流对人体的作用， 还划分带域， 带域划分图见图 %“ & %。 图 %“ & %交流电流对人体作用带域划分图 从图中可以看出， 有四个区： （） 通常是无生理效应、 没有感觉的带域。 （在 ! 线以下） 。 （(） “ 线与 #线之间， 通常是没有机体损伤、 不发生心室颤动， 但可能引起肌肉收缩和呼吸困难， 可能引 起心脏组织和心脏脉冲传导障碍， 还可能引起心房颤动以及转变为心脏停止跳动等可变性病理效应的带域。 （%） ! 线与 “ 线之间， 通常有感觉， 但没有有害生理效应的带域。 （)） #%线以上为有心室颤动危险的带域。 所有这些带域， 是以对于左手到双脚的电流途径来考虑的。 电击时间从 “ * “#+ 时， 室颤电流从 !“#$ 降至 )“#$； 在电击持续时间从 * %+ 之间， 室颤电流从 !“#$ 降至 )“#$。 对于左手至双脚以外的其他电流途径， 电流对人体的作用应按后面介绍的方法修正。 工频电流作用于人体的效应亦可参考表 %“ & ) 考虑。 %,“第四篇电气工程安全技术篇 表 !“ # $工频电流的生理效应 对人体的作用电流 （%&）电流持续时间生理效应 没有感觉 的范围 “ “()连续通电没有感觉 不引 起 心 室 颤动， 不致产 生严 重 后 果 的范围 “() )连续通电 开始有感觉， 手指手腕等处有麻感， 没有 痉挛， 可以摆脱带电体 ) !“数分钟以内 痉挛， 不能摆脱带电体， 呼吸困难， 血压升 高， 是可忍受的极限 !“ )“数秒到数分 心脏跳动不规则， 昏迷， 血压升高， 强烈痉 挛， 时间过长即引起心室颤动 容易 产 生 严 重后 果 的 范 围 )“ 数百 低于心脏搏动周期受强烈刺激， 但未发生心室颤动 超过心脏搏动周期 昏迷， 心室颤动， 接触部位留有电流通过 的痕迹 超过数百 低于心脏搏动周期 在心脏搏动周期特定的相位触电时， 发生心 室颤动， 昏迷， 接触部位留有电流通过的痕迹 超过心脏搏动周期心脏停止跳动， 昏迷， 可能致命电灼伤 （二） 电流持续时间的影响 电流持续时间越长， 越易引起心室颤动， 电击危险越大。其原因分析如下： *(能量的影响 电流持续时间愈长， 能量积累增加， 引起心室颤动的电流减小。根据动物实验和综合分析得出， 对于体 重 )“+, 的人， 当发生心室颤动的概率为 “()-时， 引起心室颤动的工频电流与电流持续时间之间的关系可用 下式表达： ! . */ !“ 式中! 心室颤动电流 （%&） ； “ 电流持续时间 （0） 。 该式所允许的时间范围是 “(“* “()0。 心室颤动电流与电流持续时间的关系也可用下式表达： 当 “ “*0 时， ! . )“%&； 当 “ 1 *0 时， ! “ . )“%& 0。 该式所允许的时间范围也是 “(* )0。 2(易损期的影响 从心电图中可以看出， 约 “(20 的 3 波的时间对电流最敏感， 这敏感的特定时间称为易损期。若电流持 续时间越长， 与易损期重合的可能性越大， 电击的危险性越大； 当电流持续时间在 “(20 以下时， 与易损期重 合的可能性较小， 电击的危险性也较小。 !(人体电阻的影响 电流持续时间越长， 人体电阻相应降低， 导致流过人体的电流进一步增大， 电击的危险性也相应加大。 $4“*新编电气工程师手册 （三） 电流途径的影响 电流通过心脏会引起心室颤动。较大的电流还会使心脏停止跳动。这都会使血液循环中断而导致死 亡。电流通过中枢神经或有关部位， 会引起中枢神经系统强烈失调而导致死亡。电流通过头部会使人昏迷， 若电流较大， 会对脑产生严重损害， 使人不醒而死亡。电流通过脊髓， 会使人截瘫等。这些伤害中， 以对心脏 伤害的危险性最大。因此， 流过心脏电流越多、 电流路线越短的途径， 是电击危险性越大的途径。 心脏电流因数可用于粗略估计不同电流途径心室颤动的危险性。心脏电流因数是表明给定电流途径心 脏内电场强度 （或电流密度） 与电流大小相同、 电流途径左手至双脚时心脏内电场强度 （或电流密度） 之间关 系的系数。如通过人体某一电流途径的电流为 !， 通过左手至双脚途径的电流为 !， 且两者引起心室颤动的 危险程度相同， 则心脏电流因数可按下式计算： “ “ ! ! 不同电流途径的心脏电流因数见表 #! $ %。 表 #! $ %心脏电流因数 序号电流途径心脏电流因数 &左手 $ 左脚、 右脚或双脚&! (双手 $ 双脚&! #左手 $ 右手!) )右手 $ 左脚、 右脚或双脚!* %背 $ 右手!# +背 $ 左手!, ,胸 $ 右手&# *胸 $ 左手&% -臀部 $ 左手、 右手或双手!, 可以看出， 左手至前胸是最危险的电流途径； 右手至前胸、 单手至单脚、 单手至双脚、 双手至双脚等也是 很危险的电流途径。除外， 头至手和头至脚也是很危险的电流途径； 左脚至右脚的电流途径也有相当的危 险， 而且这条途径还可能使人站立不稳而导致电流通过全身， 大幅度增加触电的危险性。局部肢体电流途径 的危险性较小， 但可能引起中枢神经系统失调导致严重后果或可能造成其他的二次事故。 各种电流途径发生的概率也是不一样的。例如， 左手至右手的概率为 )!.， 左手至双脚的概率为 (!.， 左手至双脚的概率为 &,.等。 （四） 人体素质的影响 不同的人在同样条件下触电可能出现不同的后果。电流对人体的伤害与人体素质的关系有以下几点应 当注意： &/ 性别和年龄。电流对人体的作用， 女性较男性为敏感。小孩遭受电击较成人危险。 (/ 健康与疾病。身体健康、 肌肉发达者摆脱电流较大； 体重大者， 一般心脏也较大， 室颤电流也较大。 患有心脏病、 肺病、 神经系统疾病的人触电的后果往往比较严重。 此外， 精神状态和心理因素也对触电的后果有一定影响。 %*!&第四篇电气工程安全技术篇 二、 直流电流的作用 直流电击事故很少。其一方面的原因是直流电流的应用比交流电流的应用少得多； 另一方面的原因是 发生直流电击时比较容易摆脱带电体， 室颤阈值也比较高。 直流电流对人体的刺激作用是同电流的变化、 特别是同电流的接通和断开联系在一起的。对于同样的 刺激效应， 直流电流约为交流电流的 ! “ # 倍。 直流感知电流和感知阈值决定于接触面积、 接触条件、 电流持续时间和个体生理特征。直流感知阈值约 !$%。与交流不同的是， 直流电流只在接通和断开时才会引起人的感觉， 而在通过不变的相应于感知阈值的 电流时是不会引起感觉的。 与交流不同， 对于 &$% 以下直接电流， 没有可确定的摆脱阈值， 而仅仅在电流接通和断开时导致疼痛 和肌肉紧缩。大约 &$% 以上的直流电流， 将导致不能摆脱或数秒至数分钟以后才能摆脱。 直流室颤阈值也决定于电气参数和生理特征。 电击持续时间超过心脏周期时， 直汉室颤阈值为交流的数倍； 电击持续时间 !$( 以下时， 直流室颤阈 值大致与交流相同。显然对于高压直流， 其电击危险性并不低于交流的危险性。 直流电流对人体作用的带域划分见图 & ) *#。 图 & ) *#直流电流对人体作用带域划分图 在带域划分图中， 分成四个区： *+ ! 线以下， 通常是没有生理反应的带域。 !“ ! 线与 # 线之间， 通常是没有有害生理反应的带域。 &“ # 线与 $ 线之间， 通常是没有机体损伤， 但随着电流增大和时间加长， 可能引起心脏脉动功能和传导 障碍等可变性病理效应的带域。 #“ $ 线以右的， 是随着电流的增加和时间的加长， 除表现有带域 &“的病理效应外， 还可能有室颤危险及 严重烧伤等病理效应的带域。 带域划分的条件是在沿双脚到左手的上升电流。 直流电流引起生理效应的统计资料见表 & ) ,。 直流电流以及电流途径对人体的生理效应的试验资料， 见表 & ) -。 ,.*新编电气工程师手册 表 !“ # $直流电流电流统计资料 生理效应 被试者百分数 %&%“&%& 手表面及手指尖稍有连续针刺感$() 手表面发热， 有剧烈连续针刺感， 手关节有轻度压迫感*“*+*% 手关节及手表面有针刺似的强烈压迫感*)+*+% 前肢部有连续针刺感， 手关节有压痛， 手有刺痛， 强烈的灼热感+%+(!“ 手关节有强烈压痛， 直到肩部有连续针刺感!“!+!% 手关节有剧烈压痛， 手上似针刺般疼痛!“!%,“ 表 !“ # (直流对人体的生理效应 电流生理效应 !“-. 以下四肢末端有热的感觉 !“-. 随着持续时间延长和电流增加引起心脏节奏加快、 有电流痕迹、 烧伤、 晕眩， 甚至昏迷 超过 !“-. 很快就引起昏迷 三、 *“/0 以上交流电流的作用 由于有皮肤电容存在， 高频电流通过人体时， 皮肤阻抗将明显下降， 随着频率的升高， 这种趋势越明显， 甚至其等效阻抗可以忽略不计， 所以， 高频电流对人体作用的危险性是可以估计的。 为了评价高频电流的危险性， 用频率因数的概念来描写。频率因数是某频率与工频有相应生理效应时 的电流阈值之比。感知、 摆脱、 室颤频率因数是各不相同的。高频时， 感知阈值和摆脱阈值都比工频时高。 频率 *“ 1 *“/0 电流的感知阈值和摆脱阈值见图 !“ # *%。 图 !“ # *%*“ 1 *“/0 交流的感知阈值和摆脱阈值曲线 频率 *“ 1 *“/0， 对于电击持续时间超过心脏周期、 从手到双脚纵向流过人体的电流， 室颤阈值见图 !“ ()“*第四篇电气工程安全技术篇 ! “#。 图 $% ! “#“% & “%( 交流的室颤阈值曲线 频率 “ & “%)( 电流的感知阈值和摆脱阈值见图 $% ! “*。 图 $% ! “*“ & “%)( 交流的感知阈值和摆脱阈值曲线 对于频率 “% & “%)( 的电流， 感知阈值约从 “%+, 上升到 “%+,； 频率 “%)( 以上， 数百毫安的电流不 是引起像低频那样刺痛的感觉， 而是引起热的感觉； “%)( 以上， 安培级的电流可能引起灼伤， 伤害程度与 电流持续时间有关。 不同频率的电流对人体的作用显然是不同的， 这可以从摆脱电流 ! 频率曲线中看出， 摆脱电流 ! 频率曲 线见图 $% ! “-。 在图中有 # 条曲线， 其表明的内容如下： “.曲线 “表示感知阈值； /.曲线 /感知概率为 0%1的感知电流线； $.曲线 $感知概率为 22.01的感知电流线； 3.曲线 3摆脱概率为 22.01的摆脱电流线； 0.曲线 0摆脱概率为 0%1的摆脱电流线； #. 曲线 #摆脱概率为 %.01的摆脱电流线。 -%“新编电气工程师手册 图 !“ # $%摆脱电流频率曲线 四、 特殊波形电流的作用 特殊波形电流是指直流和常见正弦波形以外的波形电流。如在电子设备中的方波、 尖波、 脉冲波、 锯齿 波、 振荡波形等。因此， 特殊波形电流种类繁多。现以带直流成分的正弦电流、 相控电流和多周控制电流来 进行说明。 这些波形的电流对人体的作用， 介于交流电流和直流电流之间。 （一） 带直流成分的正弦电流 带直流成分的正弦电流种类很多， 如带有峰 # 峰值电流及峰值电流的波形， 以及半波或全波整流电流的 波形。 常见的带直流成分的正弦交变电流波形见图 !“ # $&。 图 !“ # $&带有直流成分的交流电流波形 在图中， !为峰值电流， !为峰 # 峰值电流。 整流电流的波形见图 !“ # (“。 在图中， !)*+是相应波形电流的有效值。 对于带直流成分的正弦交流电对人体的作用， 可采用等效电流来衡量其对心室颤动的危险性。其等效 电流是与该波形电流室颤危险性相同的正弦电流的有效值。对于带有直流成分的交流电流波形图中所示的 波形电流， 当