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安全用电基础知识 2011年11月18日 1 1电流对人体的伤害及安全电压 1 1什么叫触电 人体触及带电体 电流流过人体的现象 对人体的伤害可分为两种类型 即电击和电伤 电击是电流通过人体内部 破坏人的心脏 神经系统 肺部的正常工作造成的伤害 由于人体触及带电的导线 漏电设备的外壳或其他带电体 以及由于雷击或电容放电 都可能导致电击 所以电击的危险性很大 而且也是经常遇到的一种伤害 2 电伤是电流的热效应 化学效应或机械效应对人体皮肤 外部组织或器官造成的伤害 包括电弧烧伤 保险丝熔断时飞溅的金属末烧伤 烫伤 电烙印 皮肤金属化 电气机械性伤害 电光眼等不同形式的伤害 3 4 5 1 2人体为什么会导电 因为人体中含有大量的水分子以及金属粒子 尤其是血液中铁元素含量最多 另外还包含了许多其它微量的金属和非金属物质粒子 也可以这样说 人体主要是由碳水化合物组成的大化学分子有机体 如果人体接近电场的两个正负端点时 人体中的导电粒子就会在电场力的作用下形成电子流 6 人体中的电流运动方式较为复杂 因为人体不是纯导电体 身体中的水分子一般来讲不参加导电 但在高电场的作用下也会激发水分子成为电离子而导电 对于一般电场来说 只有水中的杂质和金属部分参与导电 所以人体导电就会破坏人体细胞的分子结构 不论是金属导电还是生物细胞导电都会产生电子移动中的能量释放 电子在流动过程中的能量释放则会以热作用形式表现出来 当金属导体中的电子流在移动时导体会发热 而人体细胞和植物细胞被电场施加电场力形成电子流后会破坏原细胞中的化学分子结构出现细胞在热作用下的死亡状态 7 1 3触电的伤害形式有哪些 1 3 1电灼伤是电流的热效应造成的伤害 分为电流灼伤和电弧烧伤 电流灼伤是人体与带电体接触 电流通过人体由电能转换成热能造成的伤害 电弧烧伤是由弧光放电造成的伤害 分为直接电弧烧伤和间接电弧烧伤 前者是带电体与人体之间发生电弧 有电流流过人体的烧伤 后者是电弧发生在人体附近对人体的烧伤 包含熔化了的炽热金属溅出造成的烫伤 电弧温度高达8900 以上 可造成大面积 大深度的烧伤 甚至烧焦 烧掉四肢及其他部位 大电流通过人体 也可能烘干 烧焦机体组织 8 1 3 2心室纤维性颤动当电流通过神经纤维刺激到肌肉时 肌肉即要收缩 心脏本身具有工作过程所需的电动势 形成心脏各个区域按正确顺序有节奏运动的控制电信号 这个电信号的平均电压为1 1 6mV 心脏的一个博动周期约为0 75s 当通过人体的触电电流和通过时间超过某个限值时 心脏正常博动的电信号便受到干扰而被打乱 这样 心脏便不能再进行强有力的收缩而出现心肌震动 这就是医学上所称的 心室纤维颤动 若这种颤动不及时消除 很快会导致心脏停搏 造成死亡 如果触电电流直接流经心脏 则大约1mA的电流 DCorAC 就可能导致心室纤维颤动 9 1 3 3神经干扰电流能干扰神经控制 尤其是对心脏和肺的控制 因为神经元的神经控制基于电荷 电流 传递 经历多次触电事故或严重触电事故而幸免于死的人 事实证明会遗留下神经系统疾病 触电电流回路经过心脏时 当电流达到某值 会使人立刻丧失意识 10 1 4触电伤害程度受哪些因素决定 人体触电的伤害程度决定于通过人体电流的大小 途径和时间的长短 如果通过人体的电流小于其细胞所承载的强度时 人体细胞只会将这种状态传递给大脑 使人感觉到一阵痉挛或麻嗖嗖的触电感 此时并不会伤害到人体细胞 人体在一般的情况下 可承受20毫安以下的交变电流和直流电在50毫安以下 如果触电的持续时间过长 即使是电流小到8毫安左右 也可使人死亡 即便是生命没有受到死亡的威胁 但也会导致人体和脑部的的重创从而留下永不恢复的后遗症 11 如果通过人体 主要是心脏 的电流在5OmA以上就会有生命危险 而达l00mA时就足以致命 电流大小取决于什么 人体各个部位的电阻大小不等 约从几百欧到几万欧 皮肤的电阻最大 但会因为潮湿或出汗而大大地降低其阻值 由此可见 人体所触及的电压大小和触电时的人体情况是决定电流大小的两个因素 也是触电伤害程度的两个最重要的因素 12 人身体电阻人体阻抗取决于一定因素 特别是电流路径 接触电压 电流持续时间 频率 皮肤潮湿度 接触面积 施加的压力和温度等 在工频电压下 人体的阻抗随接触面积增大 电压愈高 而变得愈小 IEC综合了历年来关于人体阻抗的研究成果 严密审查了大量尸体的实测数据 得出人体在50 60Hz交流电时 成人的人体阻抗在1000 左右 13 电流大小是怎么算的 由I U R得 欧姆定律 通过人体的电流取决于外加电压和人体电阻 14 多大电流是安全的 通过人体的电流越强 触电死亡的时间越短 15 电流很小 没问题 16 有较大电流 危险 17 双线触电 有较大电流 危险 18 1 5安全电压 根据环境不同 我国规定的安全电压如下 在危险性较低的建筑物中 如木板 瓷地板 为36V 在危险的建筑物中 如泥土 钢筋混凝土等 为24V 在特别危险的建筑物中 如铸工 化工的大部分车间 隧道 矿井等场所 为12V 没问题 19 第 类是指住宅 工厂 办公室等一般场所 人体皮肤是干燥状态或因出汗皮肤呈潮湿状态 在接触电压作用下发生危险的可能性较高 这时取人体阻抗为1000 设定通过人体电流为50mA 则50mA与1000 的乘积为50V 即为此场合允许接触电压 中国 西欧及其它多数国家的安全电压采用此值 第 类是指人在隧道 涵洞和矿井下等高度潮湿的场所 人体出汗或因工作环境影响使皮肤受潮 经常还会发生双手与双脚二者接触凝露的电气设备金属外壳或构架等情况 这时皮肤潮湿而使皮肤阻抗低到可以认为接近于零 即可忽略其皮肤阻抗 人体电阻仅剩500 内阻抗 假设通过人体内部电流为50mA 则50mA和500 的乘积为25V 现国际上对于允许接触电压按人体阻抗的条件进行分类时 将25V作为其中的一个等级 这值接近于中国标准GB3805 83 安全电压 等级分类中的24V 第 类是指人在游泳池 水槽或水池中 人体大部分浸入水里 皮肤完全浸透 这时基本上为体内阻抗500 同时考虑有导致溺死的二次事故的危险 所以允许通过人体的电流应为摆脱阈 这样 允许的接触电压为0 01 500 5V 这与GB380 83中规定的安全电压6V相近 如果在不考虑导致二次事故的场所 则可采用12V的允许接触电压 20 没问题啊 21 2触电事故的类型 触电事故是指人体触及带电体以致受伤或死亡的事故 常见的触电事故有以下几种情况 1 双线触电双线触电是指人体同时触到两条相线 火线 的触电事故 如图所示 电流从一相通过人体到另一相而构成闭合回路 作用于人体的电压等于两相间的线电压 这是最危险的一种触电事故 会引起人身触电死亡 触电回路 22 名词解释 相电压 三相输电线 火线 与中性线间的电压叫相电压 线电压 三相输电线各线 火线 间的电压叫线电压 如 日常用电系统中的三相四线制中电压为380 220V 即相电压为220V 线电压为380V 23 图A 2 单线触电单线触电分两种情况 A 中性点接地的单线触电 如图A所示 当人体触到某一相线时 人体承受220V的相电压 电流经人体 大地和中性点形成回路 会引起人身触电死亡 B 中性点不接地的单线触电 如图B所示 中性点不接地的线路由于各相线与大地之间存在分布电容 当人体触及某一相线时 人体和另外两相线到地之间的分布电容会形成回路 构成对人体的伤害 图B 24 3 跨步电压触电当带电体接地 就有电流流入地下 流入地下的电流将在地中向四周流散 于是在它附近各处就造成了不同的电位分布 电流在接地点周围就产生了电压降 当人在接地装置附近跨步行走时 两脚处在不同的电位下 此时所受的电压称为跨步电压 如果跨步电压大 也可能引起触电事故 高压线跌落接地处附近也可能会出现较高的跨步电压 当然越接近接地处 跨步电压越大 离之愈远则跨步电压愈小 离接地处20m以外的跨步电压接近于零 25 怎么办 26 怎么了 27 4 高压电弧触电高压电弧触电是指人靠近高压线 高压带电体 造成弧光放电而触电 电压越高 对人身的危险性越大 干电池的电压只有1 5V 对人不会造成伤害 家庭照明电路的电压是220V 就已经很危险了 高压输电线路的电压高达几万伏甚至几十万伏 即使不直接接触 也能使人致命 弧光放电由于电压过高即使不接触高压输电线路而在接近过程中 人会看到一瞬的闪光 就是弧光 并被高压击倒触电受伤或死亡也就是弧光放电 28 高压电弧触电 29 30 触电事故施救方法 发现有人触电时应首先使触电者迅速脱离电源 切勿直接用手拉触电者 A 如在开关附近 应立即切断电源 B 若附近无开关 则应尽快用干燥的木棍或竹竿等绝缘棒打断电线或拨开触电者 对在250V以下的低压设备触电者 C 当触电者脱离电源后 应根据具体情况进行抢救 32 使触电者脱离电源后 应迅速打120电话请急救中心前来救护 并视受伤害程度立即进行急救处理 不要耽搁时间 抢救要分秒必争 触电者神志清醒 但心慌 四肢麻木 全身无力或轻度昏迷 又很快恢复知觉 应让其静卧休息 保持空气流通 并注意观察 触电者呼吸停止 但有脉搏 应立即进行人工呼吸法抢救 方法如下 a 让触电者仰卧 禁止用枕头 把头侧向一边 掰开嘴 清除口腔中的异物 使呼吼道畅通 必要时可用金属匙柄由口角伸入 使口张开 如果舌根下陷应将其拉出 同时解开衣领 腰带 松开上身的紧身衣服 使胸部可以自由扩张 b 抢救者位于触电者一边 用一手捏紧触电者的鼻孔 另一手托在触电者颈后 使触电者颈部上抬 头部后仰 鼻孔朝天 c 抢救者深吸一口气 紧贴触电者的口吹气约ls 使其胸部扩张 d 吹气完毕后 立即离开触电者的口 同时放开其鼻孔 使触电者胸部自然恢复排气 33 按上述步骤不断进行急救 如下图所示 每5s一次 直至好转 如果掰不开触电者的嘴可用口对鼻吹气 对幼小儿童用此法时 鼻孔不必捂紧 吹气不能过猛 a 清理口腔异物 b 让头后仰 c 口对口吹起 d 放开口鼻换气 34 触电者呼吸 脉搏都停止时 应立即同时进行口对口人工呼吸法和胸外心脏挤压法抢救 胸外心脏挤压方法如下 a 触电者仰卧 清除口腔中异物 解开衣领 松开衣服 腰带 姿势与人工呼吸相同 但后背着地处须结实 为硬地或木板之类 不可躺在沙发或弹簧床上 抢救者跨腰跪在触电者腰部 或跪在触电者侧肩旁 掌根放在触电者胸骨下1 3处 心窝稍上点 两乳头间略下一点 中指指向颈部凹陷处 这时的手掌根部所在位置即为正确的压区 b 抢救者两手相叠 两于臂伸直与触电者身体垂直 不可弯曲 c 抢救者利用身体的力量 通过肩部和手臂 在找准的压区内自上而下垂直均衡地向下挤压 使其胸部下陷3cm 可以压迫心脏 达到排血的作用 d 挤压到位后 掌根突然放松 但手掌不要离开胸部 只是不用力而已 依靠胸部的弹性自动恢复原状 使心脏自然张帐 血液流回心脏 35 按上述步骤不断地进行挤压 如图所示 挤压和放松动作要有节奏 挤压和放松的时间间隔相同 每分钟宜挤压100次左右 不可中断 直至触电者苏醒为止 挤压时定位要准确 用力要适当 防止用力过猛给触电者造成内伤和用力过小挤压无救 对于儿童用力要小些 可用一只手挤压 每分钟宜挤压100次以上 a 手掌位置 b 两手相叠 c 掌根用力向下压 d 突然放松 36 口对口人工呼吸和胸外心脏挤压应该同时 双人抢救时 或交替 单人抢救时 进行 不管是单人或双人抢救 每挤压30次 给予人工呼吸2次 美国2005年最新标准 这种救护工作对抢救者来说 是非常疲劳的 如果有多人在场 应每两分钟换人挤压 值得注意的是应该尽量缩短中断心脏挤压的时间 对触电形成的假死 一定要坚持救护 直至触电者复苏或医务人员前来救治为止 37 3安全措施 电气设备的接地和接零 正常情况下 电气设备的金属外壳是不带电的 倘若绝缘损坏或带电导体碰壳 则外壳带电 此时若有人触及该设备的金属外壳 就可能发生触电事故 为了防止触电 电气设备的金属外壳必须采取保护接地或保护接零的措施 将电气设备的任何部分与大地做良好的电气接触 称为接地 与土壤直接接触的金属叫做接地体和接地线合称为接地装置 在1Kv以下的中点接地系统中 将电气设备的外壳与供电线路的中点相联接 称为接零 接地和接零是为了防止人身触电事故和保证电气设备的正常运行而采取的措施 根据它们所起的不同作用 可分为下列几种 工作接地 保护接地和保护接零 38 3 1工作接地 将电力系统的中点与大地做金属联接 称为工作接地 如图 工作接地的作用如下 l 降低人体的触电电压在中点对地绝缘的系统中 当一相接地而人体又触及另一相时 人体将受到线电压 但对中点接地的系统来说 人体受到的为相电压 39 2 迅速切断故障设备在中点绝缘的系统中 当一相接地时 因为接地电流仅为电容电流和泄漏电流 其数值一般很小 不足以使保护电器动作以切断故障设备 所以故障设备不易被发现 将长时间持续下去 对人身不安全 在中点接地系统中 发生碰地时 将引起单相接地短路 其短路电流数值很大 能使保护电器迅速动作以切断故障 3 降低了电气设备和电力线路所需的绝缘水平在中点接地的系统中 每相对地电压是相电压 因此这种系统中的电力线路和电气设备 其带电部分对地或对金属外壳的绝缘 只需按相电压来考虑而在中点不接地的系统中 则应按线电压来考虑 40 3 2保护接地 保护接地 就是将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳与接地体可靠地联接起來 以保护人身的安全 保护接地适用于电压小于1Kv 电源中性点不接地的场合 接地装置中 可利用自然接地体 如铺设于地下的金属水管或房屋的金属构架等 如果自然接地体不能达到要求 则采用人工接地体 人工接地体一般用长2 3m 直径35 50mm的钢管垂直打入地下 接地体与埋在地下的钢条相连 接地电阻一般应小于4 41 在中点不接地的系统中 当接到这个系统上的某台电动机内部绝缘损坏而使机壳带电时 由于线路和大地之间存在着分布电容和泄漏电阻 如果人体触及机壳 则将有电流通过人体与分布电容或泄漏电阻构成回路 如图所示 从而使人触电 42 如果电动机和外壳通过接地装置与大地有良好的接触 则当人体触及外壳时 人体相当于接地装置的一条并联支路 由于人体电阻 至少1K 比接地电阻 通常4 10 大得多 通过人体的电流就很小了 从而避免了触电的危险 如图所示 43 3 3保护接零 在电压低于1KV 电源中性点接地的电力系统中 应采用保护接中线 即保护接零 即把电气设备的金属外壳和系统的零线相联接 如图所示 采取了保护接零措施后 当电气设备绝缘损坏时 相电压经过机壳到零线形成通路 将产生短路电流 迅速将这相中的熔丝熔断 将故障设备从电源切除 从而防止了人身触电的可能性 44 必须指出 对于中点接地的三相四线制系统 只能采取保护接零 因为保护接地不能有效地防止人身触电事故 例如图所示的中点接地系统 当采用保护接地而绝缘损坏使端线碰壳时 其短路电流为 上式中 Vp为相电压 R0为系統中点的接地电阻 Rd为用电设备的接地电阻 設R0和Rd均为4 则 45 为了使保护装置可靠地动作 一般接地短路电流应不小于自动开关整定电流的1 25倍或熔断器额定电流的3倍 即自动开关的动作电流为其整定值的1 25倍 熔断器的熔断电流一般为被保护设备额定电流的3倍 因此 对于用自动开关保护的设备 其额定电流不能大于27 5 1 25 22A 用熔断器保护的设备 其额定电流不能大于27 5 3 9 2A 如果用电设备的电流稍大一些 则保护电器的动作电流也要随着增大 可能超过27 5A 于是在发生接地短路时 Isc 27 5A 不足以使保护電器动作 即不能将与电源碰壳的设备断开 这样 在設備外壳上将长期存在对地电压 其值为Vd IscXRd 27 5X4 110V 这个电压对人体是很危险的 如果保护接地电阻大于系统中点的接地电阻 设备外壳对地的电压还会超过上述数值 危险性就更大了 46 综上所述 在1Kv以下的三相四线制中点接地系统中 一般采取保护接零的措施 目的是把电源碰壳变成单相短路 以保证在最短时间内可靠地自动断开故障设备 47 3 4采用保护接地和保护接零应注意的几个问题 A 不允许在同一台变压器供电的电力网中把一部分用电设备接零 而另一部分接地 如图所示 这样 当机壳接地的设备发生碰壳而保护设备又不动作时 零线与大地之间就出现电压 这一电压等于接地短路电流乘以中点的接地电阻 在380 220V系统中 若利用上面的数据 那么零线的对地电压为110V 于是 其它接零的设备外壳对地都有这么高的电压 这是很危险的 48 B 在中点绝缘的系统中 决不允许采用保护接零 因为在此系统中任一相接地时 系统可照常运行 这时大地与接地的端线等电位 即中线对地的电压为相电压 那么接零的设备外壳对地的电压也为相电压 这是十分危险的 49 C 严防零线断线前面已经谈到 在采用保护接零的系统中 零线断开 接零设备一旦碰壳短路 就会出现危险的对地电压 因此 接零的导线必须接牢固 以防脱线 在零