电气安全与防火工程概述.ppt

电气防火,主讲：邵昊E-mail：sh0915,电气防火课程内容及课时分配,电气安全与防火工程概述（6）供电系统方式与保护接地（4）线路安全与防火阻燃技术（6）电气设备安全与防火（4）电气防火防爆（3）消防电源（5）变、配电设备安全与防火（2）雷电安全（静电防护）（2）,第一章电气防火概述,1电气安全概述2电气防火概述3交流电知识回顾4工业企业供配电5人身触电事故6电气安全标准简介,三、电气安全与电气防火的关系,相同点都以电气为背景。如果作为单独学科，则都是建立在多学科基础上的综合性很强的学科，既是工程技术问题，也是安全管理问题。不同点研究基本出发点不同。电气安全是以安全生产及人身安全为基本出发点；电气防火则是以防止电气火灾为基本出发点。在基本研究内容外，电气安全还侧着重于可能对人体伤害的探讨；电气防火则侧重于对火灾起因的探讨。,电力行业安全问题的特点：1.特殊性：电是一种特殊商品。表现在同时性和网络性。2.广泛性：电与各行各业都有联系，都会遇到各种安全用电问题。3.综合性：造成电气事故的原因也是多方面的。既是工程技术问题，更是管理问题。4.严重性：电气事故后果严重。从局部的人身伤害、设备损坏直到巨大的政治和社会影响（如电气火灾事故）。而且经济损失往往很大。除直接经济损失外，大多情况下还有难以估算的间接损失。如突发停电事故，直接损失不一定很大，但间接损失约为少送电量折合电费的20倍以上。电气知识面广量大，安全问题如影随形。,第二节电气防火概述,5-1.电气火灾,1.有关概念火灾是失去控制并对财产和人身造成损害的燃烧现象。由于电气方面的原因(如过载、短路、漏电、电火花或电弧等)产生火源而引起的火灾，称之为电气火灾。为了抑制电气火源的产生而采取的各种技术措施和安全管理措施，称之为电气防火。,四、工频交流电基础（复习回顾）,（一）单相交流电1、交流电定义：在电路中，电动势、电压、电流的大小和方向均随时间交替变化的电量称交流电。正弦波交流电应用最广。交流电优点:1）发电、用电（电动机）设备构造简单、成本低、运行可靠；2）远距离输送、电压变换容易，输送同样功率用高电压小电流可减少损耗。E=I2Rt直流电：基本与之相反。分析计算简单，在特定场合有优势。所以电气安全和防火的研究重点以交流电为主（广泛性、危险性）。,工频交流电基础单相交流电4、正弦交流电的表示方法（1）波形图（2）解析式i=Imsin(t)交流电三要素：最大值、角频率、初相角。（3）相量表示法,+j,U,O,a,b,+1,r,复数,U=U(cos+jsin)=Ue=U,.,j,工频交流电基础单相交流电5、交流电路的负载形式对直流电，负荷只有电阻一种形式，电感相当于短路，电容相当于开路。交流电的负载则分为：阻性（电阻，R）R=U/IU、I同相感性（感抗，XL）XL=L=2fLU超前I90容性（容抗，XC）XC=1/C=1/2fCU滞后I90,工频交流电基础单相交流电6、交流电路的功率纯电阻电路：P=I2R单位瓦（W）E=I2Rt单位焦尔（J）纯电阻消耗的功率称为有功功率。纯电感电路：QL=I2XL单位乏（var）纯电感电路中的功率称为无功功率。纯电容电路：QC=I2XC单位乏（var）纯电容电路中的功率也称为无功功率。,工频交流电基础单相交流电有功功率、无功功率、视在功率三者关系:有功功率PP=UIcos无功功率QQ=UIsinQ=QL+QC视在功率SS=UI无功功率相互叠加后可能等于0，当QL、QC相等时。QL、QC方向相反。视在功率的单位：伏安(VA)或千伏安(kVA）。功率三角形和阻抗三角形相似。,RP,Q,Z,X,S,工频交流电基础（二）三相交流电1、概念三相交流电:是指由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120角的交流电路组成的电力系统叫三相交流电。与单相交流电相比，三相交流电有很多优点：(1)发电机（电动机）的功率/尺寸大；(2)相对造价低，运行时振动小；(3)好用，产生旋转磁场，直接驱动转子，使电动机的构造变得极为简单。(4)节约输电线，平均节约25%，对远距离输电意义重大。,第二节工业企业供配电,1.电力系统2.额定电压与电压等级3电力负荷分级及供电要求4进线电压与企业规模5企业内部配电方式及原则,1.电力系统,电力系统：由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷等环节共同构成的整体。,1.电力系统,一次能源,非再生能源(原煤、原油、天然气等）,再生能源(太阳能、水能、风能、生物质能等）,二次能源,过程性能源(电能、蒸汽能等）,合能体能源(汽油、柴油、酒精、焦炭等）,核能是非常规能源。,2.额定电压与电压等级额定电压是保证电气设备正常运行并能获得最佳经济效益的电压。电压等级是一个国家根据自己的情况确定的发电、送电、用电的一个电压系列。我国电网和用电设备的额定电压等级系列:220，380，660V，3，6，10，35，63，110,220,330,500,750,1000kV低压中高压10kV以上高压还可细分为高压（10330kV）、超高压（3301000kV）、特高压（1000kV及以上）。我国最常用的工频低压是380V和220V电压；另外，在煤矿井下采用127V交流电压，金属矿井下用36V电压作为照明电压。,2.额定电压与电压等级对于直流电，我国也有一个电压等级系列。常用的有110V，220V，440V三个电压等级，主要用于工业上的电解、电镀；用于电力牵引的还有250V，550V，750V，1500V，3000V等电压等级。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。全国供用电规则规定，交流电力设备的额定频率为50Hz，并称其为“工频”。,3电力负荷分级及供电要求,电力负荷概念：原义是指用户的用电设备在某一时刻实际消耗的电功率，即对电力系统要求的功率。而对电力负荷分级，是指用户的用电设备的重要性及对电力系统供电的可靠性的要求。我国将电力负荷分为三级。（1）一级负荷：一旦断电会产生重大的政治影响和经济损失。（两个电源供电）（2）二级负荷：一旦断电会产生较大的政治影响和经济损失。（两条回路供电，可来自同一变电所的两个变压器。）（3）三级负荷：除一、二级负荷以外的其他负荷。（单回路供电）,4进线电压与企业规模企业的进线电压一般与企业规模成正相关。（1）进线电压大于35kV（不含）。大型或特大型企业：有两级变电所，其中第一级相当于一个区域变电所。（2）进线电压为35kV或10kV。大中型或中型企业：进线电压引自区域变电所，经总高压配电所分配后再由各变电所变为用户电压。（3）进线电压多为10kV。中型或中小型企业：只有一个用户变电所或几个配电室。（4）进线电压低于0.4kV。小型企业：进线电压为用户电压，无需降压，只有一个配电所或配电室。380/220V。,变电室（所）和配电室（所）的区别？一般来说变电室输入和输出的电压等级不同。配电室是输入和输出的电压等级相同，只是将同一电压等级的电分配到不同的地方。但划分不是很严格，如高压配电所都有所用电变压器，就是说本来该配电所主要是将高压电分配到各个地方去，但是加了一个所用变压器将高压电变为低压电供配电所和附近的低压用户使用。该配电所有配电、变电两种功能。,1、大型、特大35kV以上（110kV、220kV）2、大型、大中35kV或10kV3、中、中小10kV4、中小型0.4kV,5企业内部配电方式及原则配电方式：是指配电线路和配电设备的布局和连接方式。（1）放射式：从配电所或主干线（母线）上直接引出连接用电设备的分支线，没有中间环节，各分支线互不影响，可靠性高，但投资也高。（2）树干式：可与供水管路类比；投资较少，可靠性较差。（3）环式：即将树干式供电中的某一级接成环形，以增加供电可靠性。但实际运行时还是采用开环方式。原则：经济、简单、安全、可靠。,（1）放射式：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。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；缺点：使用高压开关较多，投资增加。,（2）树干式：由一条高压配电干线引出若干支线，向用电负荷送电。优点：线路简化，采用高压开关少，减少投资；缺点:干线检修或出现故障，所有支线停电。,（3）环式：两端供电的树干式接线，多数环形线路采用开环运行。,第三节人身触电事故,事故分类人身触电事故与急救,电气事故分类,（4）人身触电事故：电气事故分类中最重要的一类事故。人身触电事故是指在非正常（或防护不当）情况下，电能意外作用于人体而造成的人身伤害事故。,（1）电气系统与设备事故:电气系统发生故障主要是指电能在输送、分配、使用过程中产生的失控事故。,（2）静电和雷电事故:静电和雷电在放电时产生火花，成为火灾和爆炸事故的点火源。,（3）电磁场事故：人体因吸收辐射能量失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。严重的电磁场干扰能引发各种事故。,电气系统与设备事故,电气系统发生故障主要是指电能在输送、分配、使用过程中产生的失控事故。主要是人为的原因造成的，如设计、制造、施工中的缺陷，设备选型不当，不合格或伪劣产品，使用中的误操作等，其中电流短路和电气设备发生爆炸和火灾更是常见的电气事故。电气系统和设备事故也会直接或间接地导致人员伤亡和重大财产损失。从分类上主要是指后果为：火灾和爆炸、异常带电和异常停电等。,静电和雷电事故,物体与物体相对运动和相互磨擦都会产生静电，静电的特点是能量不大，但电压很高，可达上万伏，在放电时产生火花，成为火灾和爆炸事故的点火源。据统计，在油库、输油管道、油料运输等场所发生的火灾和爆炸事故，大多是由静电引起的。生产过程中的静电由于能量不大，一般不会对人造成直接伤害，但人体遭到静电刺激时的恐惧心理有时会导致二次事故，也属于静电事故。雷电的本质也是静电（前者是生产静电）。是自然界中的静电积聚到一定程度时的放电现象。是一种自然现象，当放电在云层和地面之间进行并造成地面设施损坏、人畜伤亡等事故时，称为雷击事故。电气安全中所说的雷电事故主要是指雷击通过电力系统继发出的各类事故。,电磁场事故,电磁场的影响和伤害是一个较为复杂也是有待于进一步研究的课题。一般属于卫生学的研究范畴。但强度很高的电磁场也有可能引发电气事故（电气设备失灵和产生误动作等），作为一种事故隐患不容忽视，也是电磁兼容的研究重点。如电磁干扰可意外启动自动灭火系统，造成损失。军事上用电磁炸弹干扰对方电气设备，让其交通系统陷于瘫痪，使通信中断，计算机网络遭到毁坏等。,人身触电事故与急救,1.触电类型和触电方式触电事故按伤害方式分为两种，一种是电击，另一种叫电伤。电流通过人体造成的伤害叫电击。除电击以外的由电引起的伤害叫电伤。如电弧烧伤、电流灼伤、皮肤金属化、电气机械性伤害等。,按人体触及带电体的方式，电击又可以分为三种情况。单相触电当人体成为带电体和大地之间的一段导体时称为单相触电。当带电体为正常带电体时称为直接电击；当带电体为意外带电体时，称为间接电击。,单相触电,两相触电,人体同时触及两个带电导体（相线）而引起的电击叫两相触电。由于两相触电时人体承受的是线电压，因此一旦触电比单相触电危险更大（220/380V），多为直接电击。,跨步电压触电指站立或行走的人体，受到出现在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。跨步电压触电是由于较大的接地电流引起的在接地体附近的地面上产生一个较高的电压梯度而导致的人身触电事故。,跨步电压示意图,2.触电伤害的影响因素（电流大小、持续时间、电流途径、电流种类、人体阻抗、身心健康等）（1）电流大小的影响通过人体的电流越大，人的生理反应和病理反应越明显，引起心室颤动所用的时间越短，致命的危险性越大。按照人体呈现的状态，可将预期通过人体的电流分为三个级别。感知电流和感知阈值在一定概率下，通过人体引起人有任何感觉的最小电流（有效值），称为该概率下的感知电流，感知电流的最小值称为感知阈值。感知电流的概率曲线如图所示。,感知电流概率曲线,概率为50%时，成年男性平均感知电流约为：1.1mA。成年女性约为：0.7mA。,摆脱电流和摆脱阈值当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。当电流增大到一定程度时，由于中枢神经反射和肌肉收缩、痉挛，触电人将不能自行摆脱带电体。在一定概率下，人触电后能自行摆脱带电体的最大电流，称为该概率下的摆脱电流，摆脱电流的最小值，称为摆脱阈值。摆脱电流与人体生理特征、电极形状、电极尺寸等因素有关。摆脱电流的概率曲线如图所示。,摆脱电流概率曲线,概率为50%时，成年男性：16mA成年女性：10.5mA概率为99.5%时，成年男性：22.5mA成年女性：15mA。,室颤电流和室颤阈值引起心室颤动的最小电流称为室颤电流，室颤电流的最小值称为室颤阈值。室颤电流受电流持续时间、电流途径、电流种类、人体生理特征等因素的影响。当电流持续时间超过心脏周期时，人的室颤电流约为50mA；当电流持续时间短于心脏搏动周期时，人的室颤电流约为数百毫安；当电流持续时间在0.1s以下时，在电击发生在心脏易损期时，500mA以上的电流可引起心室颤动。室颤电流与电流持续时间的关系大致如图示。,（2）伤害程度与电流持续时间的关系通过人体的电流的持续时间愈长，愈容易引起心室颤动，危险性愈大。主要因为：能量积聚。电流持续时间越长，能量积累愈多，室颤电流减小，危险性增加。当持续时间在0.015s范围内时，心室颤动电流和电流持续时间的关系可表示为：式中：I心室颤动电流，mA;t电流持续时间，s。或者，用下式表达，当t1s时：I=50mA当t1s时：I.t=50mA.s,与易损期重合的可能性增大。在心脏周期中，心脏收缩与舒张之间约02s的T波(特别是T波的前半部)，是对电流最为敏感的心脏易损期(易激期)。电击持续时间长，必然重合心脏易损期，电击危险性增大。心室颤动数秒数分钟（分钟）死亡,波前半部（约0.1s）心脏易损（激）区。心室颤动，幅值小，频率高（8001000次/每分钟以上），无规则，发生始于T波的前半部。,人体电阻下降。电流持续时间愈长，人体电阻由于出汗、击穿、电解而下降，如接触电压不变，流经人体的电流必然增加，电击危险性随之增大。中枢神经反射增强。电击持续时间越长，中枢神经反射越强烈，电击危险性越大。,（3）伤害程度与电流途径的关系电流通过心脏会引起心室颤动乃至心脏停止跳动而导致死亡；电流通过中枢神经及有关部位，会引起中枢神经强烈失调而导致死亡；电流通过头部，严重损伤大脑，亦可能使人昏迷不醒而死亡；电流通过脊髓会使人截瘫；电流通过人的局部肢体亦可能引起中枢神经强烈反射而导致严重后果。通过心脏电流越多、电流路线越短的途径是电击危险性越大的途径。但也不能认为局部的触电是无危险。最危险的是：左手到脚（前胸、左脚、右脚）。判断危险性，既要看电流值，又要看途径。,（4）伤害程度与电流种类的关系直流电流的作用直流平均感知电流约为2mA。(交流电0.5mA）300mA以下的直流电流没有确定的摆脱电流值；300mA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带电体。电流持续时间超过心脏搏动周期时，直流室颤电流为交流的数倍；电流持续时间200ms以下时，直流室颤电流与交流大致相同。,工频电流对人体的作用,100Hz以上电流的作用通常引进频率因数评价高频电流电击的危险性。频率因数是通过人体的某种频率电流与有相应生理效应的工频电流之比。100Hz以上电流的频率因数都大于1。当频率超过50Hz时，频率因数由慢至快，逐渐增大。,频率与死亡率的关系,（5）人体电阻的影响人体电阻主要包括人体内部电阻和皮肤电阻。人体内部组织的电阻，虽然是不稳定的，但有一个共同的特点，就是电阻值与外加电压的大小基本上没有关系。一般人的平均电阻值是15002000。1）与皮肤状态有关，角质层损伤、皮肤表面潮湿、汗液和皮肤受到导电性物质污染等都将使人体阻抗下降；2）与电路参数有关，电流越大、电压越高、接触面积越大、电流持续时间越长等都将使人体阻抗下降；3）与周围环境有关，环境温度越高、环境中氧气分压越低等都将使人体阻抗下降；4）与生理刺激有关，突然的疼痛、声音、光线的刺激，也将使人体阻抗下降。（6)身心健康因人而异，健康情况、健壮程度、性别、年龄。,3.触电事故规律,（1）触电事故季节性明显，二三季度事故多；（2）低压设备触电事故多；（3）携带式设备和移动式设备触电事故多；（4）电气连接部位触电事故多；（5）错误操作和违章作业造成的触电事故多，85以上；（6）不同行业触电事故不同；（7）不同年龄段人员触电事故不同；（8）不同地域触电事故不同。,触电“死亡”者的特征：（1）呼吸、心跳停止；（2）瞳孔放大；（3）对外界刺激无反应；（4）血管硬化，身上出现尸斑或尸僵等。以上特征只要有一个未出现，均应将触电者视为假死，必须迅速进行现场救护。只要方法得当，有可能使假死者起死回生。救护过程有时需要几个小时（有经过4小时抢救过来的例子）。遇到触电事故时，关键是现场的有关人员要掌握触电急救的步骤和方法。,4.触电急救知识,触电的现场急救,无法切断电源时，可使用绝缘工具或干燥的木棒、木板等不导电物体使触电者脱离带电体。,触电的现场急救,触电的现场急救,若触电者呼吸困难或心跳失常，应迅速进行人工呼吸或胸外心脏挤压术。,触电的现场急救,3.心肺复苏,4.转送医院,触电的现场急救,在送往医院途中，也应继续急救。,单元练习,一、名词解释1感知电流2室颤电流3跨步电压二、选择题1、成年男性的平均摆脱电流约为_毫安。a.160;b.16;c.6;d.0.162、决定人体阻抗大小的主要因素是_。a.皮肤阻抗；b.体内阻抗；c.骨骼阻抗；d.肌肉阻抗3、人体电阻的平均值大致是左右。a.15;b.150;c.1.5k;d.1.5M4、的工频电流即可使人遭到致命的电击。a.小于1毫安；b.数毫安；c.数百毫安；d.数十毫安,5、当有电流在接地点流入地下时，电流在接地点周围土壤中产生电压降。人在接地点周围，两脚之间出现的电压称为a.跨步电压；b.跨步电势；c.临界电压；d.故障电压6、工频电流与高频电流在电击危险性上相比，。a.高频危险性大；b.工频危险性大；c.危险性相同；d.无法确定谁的危险性大,三、是非判断题1.电流频率越高对人体伤害越严重。2.随着流过人体电流时间的增加，平均感知阈值也会随之增大。3.随着流过人体电流时间的增加，平均摆脱阈值也会随之减少。四、问答题1.电流对人体的伤害程度同哪些因素有关？2.为什么工频交流电比直流电的危险性大？3.人体阻抗值与哪些因素有关？,一、名词解释1感知电流2室颤电流3跨步电压1.感知电流是指电流流过人体时可引起感觉的最小电流。2.是指引起心室颤动的最小电流。3.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