典型案例：电焊机触电事故的剖析

1、典型案例：电焊机触电事故的剖析电焊机触电事故的剖析 1事故概况 2002年6月,山西河津市某安装公司对某氧化铝厂3号熟料烧成窑进行大修,6月17日17:00,临时工何某在窑尾焊接钩钉,不慎触电,送医院抢救无效死亡. 事后调查确认,事发时窑内温度在40以上;何某手戴帆布手套,脚穿回力牌球鞋,手套、鞋、衣服已经湿透,无焊工证.电焊机为BX3-300-1型交流焊机,性能正常;一次线、二次线、焊钳经外观检查无漏电现象,测量绝缘电阻均超过1M. 2原因分析 2.1管理因素 施工单位安全管理存在漏洞,管理不严.临时工何某被施工单位雇佣后一直未接受正规的三级安全教育,安全意识和安全技能较差,何某无证施焊,不

2、具备最基本的焊接知识和技能,很易发生事故. 2.2技术因素 窑体系Q235-A钢材制作,导电性能良好.经事后调查分析,何某在焊接时,左手持钩钉,右手握焊把,在焊接过程中,如果钩钉和窑体接触良好,则电流会通过二次线把线、焊条进入窑体,流到二次线地线,回到焊机.由于人体电阻远远大于金属电阻,通过人体的电流很小,可以忽略,不至于对人体造成大的伤害.但是,在不懂得焊接技术和安全知识的情况下,由于误操作,钩钉未接触到窑体,而焊条和钩钉接触,这样电流就通过人体形成一条电流回路,路径如下:电焊机把线焊钳焊条钩钉左手人体臀部、双脚扬料板、窑体地线电焊机,这样就会使人触电.电流经过了心脏和内脏器官,是一个非常危

3、险的途径.但是,最主要的问题在于这样低的电压会不会致人死亡?事实上,人体被电击之后,受伤害程度与电压无直接关系,而是取决于通过人体电流的大小、电流持续时间的长短、电流通过人体的途径、人的身体状况和电流的频率5个方面.研究证明,通过人体的电流达到或超过摆脱电流(一般男为16 mA,女为10 mA),人体就不能自主摆脱带电体,会感到异常痛苦,身体难以忍受,如时间过长,则可能昏迷、窒息,甚至死亡;30 mA的电流是一个危险电流,通过人体的电流达到或超过30 mA时,数秒至数分钟就会使人心脏跳动不规则,昏迷,血压升高,强烈痉挛,可能引起心脏跳动异常,致人死亡;50 mA为室颤电流(或致命电流)下限,即

4、通过人体引起心室发生纤维性颤动的最小电流,50 mA的电流通过人体的时间达1 s,就可能发生室颤,使人死亡.室颤电流I和电流持续时间t的关系可用下式表达: 当1st5s时,I50(mA); 0.01st1s时,I50/t(mA) (公式1) 频率为30300 Hz的交流电是对人体伤害最为严重的区间,50 Hz的工频交流电恰好位于区间内,故50 Hz的工频电流对人体的伤害非常严重;分析事发时焊机的状态,应是处于空载,其空载电压U为6575 V;而人体电阻是一个与性别、年龄、体质、有病与否、出汗程度等有关的变量,其参考值如表1所示.表1不同条件下的人体电阻 接触电压/V 皮肤干燥 皮肤潮 皮肤湿

5、皮肤浸入水中 (1) (2) (3) (4) 10 7000 3500 1200 600 25 5000 2500 1000 500 50 4000 2000 875 440 100 3000 1500 770 375 250 1500 1000 650 325 注:(1)相当于在干燥场所的皮肤,通电途径为单手-双脚; (2)相当于在潮湿场所的皮肤,通电途径为单手-双脚; (3)相当于在有水蒸气等特别潮湿场所的皮肤,通电途径为双手-脚; (4)相当于在游泳池中的情况,基本上为体内电阻. 事发时,何某手戴帆布手套,未戴焊工绝缘手套,脚穿回力球鞋,未穿绝缘鞋;施工时正值夏季,天气十分炎热,窑体内温

6、度达40以上,由于长时间作业,身体十分疲劳,且出汗严重,手套、鞋子、衣服已经湿透,可以说手套、鞋子已基本失去绝缘能力,尽管并无水蒸汽,但身体外表水分含量很大,故人体电阻实质上相当于水蒸汽或很潮湿情况下的电阻即相当于(3)或(2)的情况,或界于(2)和(3)之间的情形,故人体电阻Rb的区间为7702 000根据上述所说的触电的情况,电流通过人体形成一个闭合回路,回路中的电缆、窑体、鞋子、手套等的电阻可忽略,视为0;空载电压U的区间为6575 V,根据欧姆定律,则ItU/Rb,通过人体的电流It应大于65 V/2 000剑 0.0325A32.5mA,小于75 V/770剑 0.0974A97.4

7、mA,即It的区间为32.597.4 mA,在此区间的电流都可能使人死亡;同时人体疲劳,电阻降低,体表水分含量很大,电阻更接近于表1中(3)中的情形,人体电阻Rb按(3)估算即770875剑 蛲颂宓牡缌鱅t的区间为74.397.4 mA,如此高的电流将其击倒,触电者很难摆脱,据公式1知这个区间的电流会使人发生室颤,所需的电流持续时间为0.5130.673 s,即不到1 s的时间就可能使触电者心室颤动、死亡.事实上,触电者从触电到被脱离电源的时间远远超过了1 s,甚至达到1 min,发生死亡的概率就特别大.2.3事后抢救不及时 人触电以后,会出现神经麻痹、呼吸困难、血压升高、昏迷、痉挛,甚至呼吸

8、中断,心脏停跳等险象,呈现昏迷不醒的状态.通常称是假死,万万不可轻率地认定触电者真的已经死亡.我们通常所说的30 mA以上的电流通过人体可能使人死亡,指的是30 mA乃至50 mA以上的电流通过人体一定时间具有致人死亡的能力,并不必然导致人的死亡.其最终死亡与否还与事后抢救是否及时、方法是否得当等有很大关系.何某触电后,没有就地抢救,首先发现的2个人让何某脱离电源后,和其他几个人一起将何某从窑体内抬至窑外(距离约100 m),途中很多施工设备和米字形支撑架的阻碍延误了行进速度,耽误了10 min左右.到窑外才进行人工呼吸和胸外心脏挤压法的抢救并联系车辆送医院,且抢救人员的抢救方法不得要领,在送

9、医院途中又中断抢救,致使到医院后虽全力救治但无效死亡.可以说抢救时间的延误和方法的不妥是导致触电者最终死亡的又一重要因素. 3二次线触电事故预防对策 一般情况下,电焊机空载电压在5090 V左右,而安全电压最高等级为42 V,空载电压高于安全电压,这是二次线最主要的不安全因素;另外,一般电焊机电弧引燃后,要维持电弧所需的工作电压为1635 V,虽然在安全电压范围内,但在不良的焊接环境下如在金属结构上、金属容器、管道内或水下、潮湿地点进行焊接,若焊工身体状况较差,人体电阻较低,也可能造成触电,安全电压并不是绝对安全的.而电焊机二次线触电对人的伤害程度与通过人体电流的大小、持续时间的长短、电流通过

10、人体的途径、电流的种类(直流或交流)和频率、人的身体状况有关.最终伤害结果还与事后的急救有关.为了防止电焊机二次线触电事故,避免抢救不及时造成不必要的严重伤害,必须在管理、技术和急救方面采取切实可行的预防措施. (1)必须严格电焊工资质的管理.电焊工属特殊工种之一,其培训、考核、取证、复审和人员的使用管理必须严格执行国家规定,杜绝无证施焊现象. (2)电焊工劳保用品如工作服、绝缘鞋、绝缘手套、防护面罩等必须穿戴齐全.这是防止触电事故最基本和最有效的措施. (3)电焊机一次线和二次线的接线柱端口都必须有良好的防护罩,防止人体意外触及带电体.如果防护罩是金属材料,必须防止防护罩和接线端口的接线柱、

11、金属导线碰触或连接,以免防护罩带电. (4)焊钳和二次电缆线必须绝缘良好,不能有裸露或漏电现象. (5)电焊机的使用坚持一机一闸一漏一箱的原则.即每台电焊机必须配备一个独立的电源控制箱,控制箱内有容量符合要求的铁壳开关(或自动空气开关)和漏电保护器. (6)安装电焊机空载自动断电装置.一般电焊电弧电压为1635 V(低于安全电压),也就是引弧后电源输出电压即二次线电压自动下降到工作电压才能稳定地继续施焊,此时,二次线电压安全程度是较高的,但是停焊时二次线电压即变为空载电压5090 V,比较危险,如果此刻能够切断电焊机电源,就可以从根本上消除二次线乃至一次线的安全隐患,电焊机空载自动断电装置就具

12、有在设定时间内自动切断电焊机电源的功能.国家规定,在特别危险如在金属容器、管道内,在金属结构上、潮湿地点以及水下、高空等处进行焊接作业,电焊机必须配装空载自动断点保护装置.可以说电焊机配备空载自动断电装置是在技术上防止二次线触电事故极为有效的办法. (7)在不良的环境下施焊,使用一垫一套防止触电.在金属容器、管道、金属结构及潮湿地点进行焊接时,触电的危险性很大,除采取安装电焊机自动断电保护装置的措施外,还可以采用加一垫一套的办法来预防触电,即在焊工脚下加绝缘垫,停止焊接时,取下焊条,在焊钳上套上绝缘套. (8)严禁使用厂房构件、金属结构、轨道、管道、或其他金属物搭接起来代替焊接电缆使用.使用这

13、些金属物作为焊接电缆,很容易引起触电,同时会因接触不好,产生火花,引起火灾. (9)由电工进行电焊设备的安装、维修和检查. (10)电焊机使用过程中不允许超载.超载指2个方面:一是指焊接电流超过了额定电流值,另一方面是指使用的时间超过了额定暂载率.按国家规定,工作周期为5 min,并且规定额定暂载率为60%,即在5 min之内只允许通电工作3 min. (11)工作结束时,要立即切断电源,盘好电缆线,清扫场地,经确认无安全隐患后,方可离开. (12)做好触电急救.要点是救治及时和采取正确的救护方法,而最为关键的是快.据统计,触电后不超过1 min开始救治者,90%有良好效果;触电后6 min开

14、始救治则10%有良好效果;12 min才开始救治则救活率很小.所以及时抢救至关重要.发生触电事故时,应该迅速使触电者脱离电源,并立即在现场进行人工呼吸和胸外心脏挤压.千万不能消极地等待医生的到来.在现场施行正确急救的同时,派人通知救护车和医务人员到现场,还可以联系其他车辆将触电者送往医院.抢救应坚持不断,切不可轻率停止,运送途中也不能终止抢救,更不能轻率地断定触电者已经死亡,实际抢救中有抢救5 h还救活的实例,因此只有医生才可以确诊触电者是否已经死亡.焊接设备的接地保护 一.概述: 焊接设备的接地,是保障焊接设备安全、操作人员安全和设备正常运行的必要措施.可以认为,凡是与电网连接的所有仪器设备

15、都应当接地;凡是电力需要到达的地方,就是接地工程需要作到的地方.由此可以我们知道,接地工程的广泛性和重要性. 一方面,随着时代的进步,强功能高价值焊接设备的广泛使用,要求提供更加可靠的接地保护;另一方面,微电子技术的推广,使得现代焊接设备要求更低的接地电阻,还往往需要抗干扰.二.接地的概念: 带电导体与大地相接触的现象称为接地.该定义中隐含了一个事实导体对大地放电.那么什么是地呢?就是以接地点为圆心,以距离S为半径的半球形以远、0电位的地方,称作电气上的地.距离S以内为流散电场,场强随S减小而增强.电场中的电流为扩散电流,电流受到的阻力称流散电阻.根据经验,一般确认:在干燥的气候条件下S为20

16、m.在不明确接地点具体数据时,可确认20米及以远处电位为0,显然也就是安全的地方.在接地点,带电导体与大地电位等于0处的电压称接地电压U0;流入大地的电流称接地短路电流I0;它们的比值称作接地电阻R0,即R0=U0/I0.如变换为I0*R0=U0,更容易看出,接地电阻R0与接地电压U0成正比关系.后面讨论的人们建造的接地装置就是将接地电阻R0的值做得尽量小,使接地装置在接地电流I0通过时接地导线与地的接地电压U0尽量低.而U0就是该点的地电位,地电位U0的升高称之为地电位升.当某一接地装置建造后,接地电阻R0是一个常数,地电位升U0随着接地电流I0增大而升高.一.接地的分类和目的:按接地的作用

17、来分类,常用的有以下几种:.保护接地:防止电气设备的外壳带电,保护人员和设备不受损害为保护接地.工作接地:保障设备的正常运行需要为工作接地,例如配电变压器低压侧中性点的工作接地.过电压(防雷)接地:为了消除电气装置或设备的金属结构免遭过电压损坏的接地.静电接地:防止产生的聚集静电荷对设备的损坏而进行接地.隔离接地:把不能受干扰的电器设备或干扰源用金属外壳屏蔽起来并进行接地,以避免干扰信号影响设备正常工作. 1、保护接地 机壳安全接地是将焊接设备平时不带电的金属部分(焊机外壳,操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接,以保护焊接设备和人身安全.原因是焊接设备的供电是强电供电(380、220或11

18、OV),通常情况下机壳等是不带电的,当故障发生(如主机电源故障或其它故障)造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时,这些金属部件或外壳就形成了带电体,如果没有很好的接地,那么这带电体和地之间就有很高的电位差,如果人不小心触到这些带电体,那么就会通过人身形成通路,产生危险.因此,必须将金属外壳和地之间作很好的连接,使机壳和地等电位.此外,保护接地还可以防止静电的积聚.机壳漏电流公式: I=U*(R1+R2)/(R1*R2)R1人体电阻 R2保护性接地电阻 当无保护性接地时,R2值相对于R1很大,漏电流全部通过人体电阻,造成人体触电.当有保护性接地时,R2值很小(规定不超过4),R1相对于R2

19、很大,漏电流几乎全通过接地电阻,人体免受电击危险.2、 接零保护: 为了防止焊接设备因绝缘损坏而使人身遭受触电危险,将焊接设备的金属外壳与供电变压器的中性点相连接者称为接零保护.在中性点直接接地的低压电力网中,焊接设备应采用低压接零保护.在中性点非直接接地的低压电力网中,焊接设备应采用低压接地保护.由同一台发电机、同一台变压器或同一段母线供电的低压电力网中,不宜同时采用接地保护与接零保护. 现在电网为三相四线制或三相五线制,除了U、V、W三相380V主线外,还有零线(N)、保护线(PE)或保护性零线(PEN)几种.焊机机壳保护措施有保护性接地、保护性接零. 在低压电网中性点直接接地的系统中,焊

20、机外壳接地后再与零线连接,形成保护性接零.在保护接零系统中,如果零线在某一处中断,该环境中又有一台焊机外壳带电,短路电流与电源零线不能形成回路,造成系统中所有焊机外壳都带电.为了避免这种危险,必须采用重复接地保护.重复接地就是在零线的每一个重要分支上进行一次可靠接地. 焊机外壳通过焊机接地螺钉接到中线上,当产生碰壳时,经中线与机壳会流过很大的短路电流,使得焊机外配电柜电源保险丝立即熔断,将电网切除. 3、接地和接零相比较有哪些不同之处?保护接地和保护接零是维护人身安全的两种技术措施,其不同处是: 其一,保护原理不同.低压系统保护接地的基本原理是限制漏电设备对地电压,使其不超过某一安全范围;高压

21、系统的保护接地,除限制对地电压外,在某些情况下,还有促成系统中保护装置动作的作用.保护接零的主要作用是借接零线路使设备潜心电形成单相短路,促使线路上保护装置迅速动作. 其二,适用范围不同.保护接地适用于一般的低压不接地电网及采取其它安全措施的低压接地电网;保护接地也能用于高压不接地电网.不接地电网不必采用保护接零. 其三,线路结构不同.保护接地系统除相线外,只有保护地线.保护接零系统除相线外,必须有零线;必要时,保护零线要与工作零线分开;其重要的装置还应有地线.二.安全电压: 在比较干燥的环境中,人体电阻约为10001500,电流对人体的最大安全值约为工频交流30mA,根据欧姆定律:U=I*R可计算出外电安全电压为交流36V(直流为48V),松下电焊机防触电电压直流15V.三.焊接设备使用中的安全注意事项: 焊机正常状态下机壳不带电.焊接设备在使用一段时间后,内部会有飞溅微粒、铁粉、油尘等大量堆积.如果工厂环境欠佳,或野外作业,电源内部铁粉等尘埃则更多.如果不经常对内部进行除尘,当操作人员接触焊接设备外壳时就会感到麻手,这是由于交流漏电而焊接设备外壳没接地(零)造成的.当多台焊机与母材共同放置在铁板上,主变压器绕组绝缘损坏与铁芯短路等均可能造成焊机外壳带电,出现安全隐患,造成人身伤害.高空、潮湿及金属容器内作业,危险性更大.许多用户