电气设备安全

1、第六章 电气设备安全张村峰Email：2012年5月电气安全概述o 电气设备的安全运行条件n 物的因素n 人的因素n 运行环境因素o 电气设备故障类型：短路、断路、过电压、低电压、过载o 电气设备故障造成的危害：触电、噪声、辐射、高频、过热、火灾、弧光、污染和其他影响内 容o 用电设备安全o 低压电器o 变配电设备用电设备安全用电设备安全o 用电设备的环境条件和外壳防护等级 o 电动机o 单相电气设备用电设备的环境条件o 用电环境类型：按照电击的危险程度，用电环境分为三类: n 无较大危险的环境。正常情况下有绝缘地板、没有接地导体或接地导体很少的干燥、无尘环境，属于无较大危险的环境。用电设备的

2、环境条件o 用电环境类型：按照电击的危险程度，用电环境分为三类: n 有较大危险的环境。下列环境均属于有较大危险的环境：o 空气相对湿度经常超过75%的潮湿环境；o 环境温度经常或昼夜间周期性地超过35的炎热环境；o 生产过程中排出工艺性导电粉尘并沉积在导体上或进入机器、仪器内的环境；o 导电性地板或地面的环境；o 工作人员同时接触接地的金属构架、金属结构等，又接触电气设备金属壳体的环境用电设备的环境条件o 用电环境类型：按照电击的危险程度，用电环境分为三类: n 特别危险的环境。下列环境均属于特别危险的环境 : o 室内天花板、墙壁、地板等各种物体都潮湿，空气相对湿度接近 100% 的特别潮

3、湿的环境o 室内经常或长时间存在腐蚀性蒸气、气体、液体等化学活性介质或有机介质的环境；o 具有两种及两种以上有较大危险环境特征的环境。无较大危险的环境。正常情况下有绝缘地板、没有接地导体或接地导体很少的干燥、无尘环境，属于无较大危险的环境。用电设备外壳防护等级o 电机和低压电器的外壳防护包括两种防护 : n 第一种防护是对固体异物进入内部的防护以及对人体触及内部带电部分或运动部分的防护；n 第二种防护是对水进入内部的防护。用电设备外壳防护等级o 根据 GB4208-84 标准，外壳防护等级按如下方法标志： 第一位数字表示第一种防护型式等级；第二位数字表示第二种防护型式等第一位数字表示第一种防护

4、型式等级；第二位数字表示第二种防护型式等级。仅考虑一种防护时，另一位数字用级。仅考虑一种防护时，另一位数字用“”代替。代替。前附加字母是电机产品的附加字母，前附加字母是电机产品的附加字母，W表示气候防护式电机，表示气候防护式电机，R表示管道表示管道通风式电机；通风式电机；后附加字母也是电机产品的附加字母，后附加字母也是电机产品的附加字母，S表示在静止状态下进行第二种防护表示在静止状态下进行第二种防护型式试验的电机，型式试验的电机，M表示在运转状态下进行第二种防护型式试验的电机。表示在运转状态下进行第二种防护型式试验的电机。如无需特别说明，附加字母可以省略如无需特别说明，附加字母可以省略用电设备

5、外壳防护等级o 第一种防护用电设备外壳防护等级o 第二种防护电动机o 电动机的分类及工作原理 n 直流电动机n 交流电动机o 同步电动机o 异步电动机n 绕线式电动机n 笼型电动机电动机o 电动机的选用n 根据环境条件，选用相应防护等级的电动机：防护式；封闭式；密封式；防爆式n 电动机的功率必须与生产机械负荷的大小及其持续和间断的规律相适应。n 根据负荷的启、制动及调速要求，选用相应类型的电动机。 电动机o 异步电动机的故障运行n 异步电动机的不对称运行 o 三相电动机缺一相运行。会造成启动电流大，转速降低，机体振动，发出嗡嗡声，长期运行烧毁绕组。o 三相电动机两相一零运行。这是一种十分危险的

6、运行方式。三相电动机两相一零运行是由于一条相线与接向金属外壳的保护零线接错造成的。电动机o 异步电动机的故障运行n 电动机过载。电动机过载时有以下现象：o 电动机定子过电流；o 电动机整体或局部过热；o 电动机发出不正常的嗡嗡声；o 电动机转速明显下降；o 电动机及其所带负载发生不应有的振动；o 绕线式异步电动机电刷火花较大。电动机o 电动机安全运行条件n 运行参数。电动机的电压、电流、频率、温升等运行参数应符合要求。o 电压波动不得超过- 5%10%，电压不平衡不得超过5%，电流不平衡不得超过10%。o 当环境温度为35时，电动机的允许温升可参考表6-3所列数值；环境温度低于35 时，电动机

7、功率可增加(35-t)%, 但最多不得超过8%10%；环境温度高于35时，电动机功率应降低(t-35)%。电动机o 电动机安全运行条件n 绝缘。电动机的各项绝缘指标应符合第二章要求，其绝缘电阻见参见表 6-4。电动机o 电动机安全运行条件n 保护。电动机的保护应当齐全。用熔断器保护时，熔体额定电流应取为异步电动机额定电流的1.5倍(减压启动)或2.5倍(全压启动)。用热继电器保护时，热元件的电流不应大于电动机的额定电流的1.11.25倍。n 维护和维修。电动机应定期进行检修和保养工作。日常检修工作包括清除外部灰尘和油污。检查轴承并换补润滑油，检查润滑油、滑环和整流子并更换电刷，检查接地(零）线

8、，紧固各螺丝，检查引出线连接和绝缘，检查绝缘电阻等。电动机o 电动机安全运行条件n 外观。电动机应保持主体完整、零附件齐全、无损坏并保持清洁。n 资料。除原始技术资料外，还应建立电动机运行记录、试验记录、检修记录等资料。 电动机o 电动机故障处理n 电动机或其控制电器内起火冒烟、剧烈振动、温度超过允许值并继续上升、转速突然明显下降、三相电动机缺相运行、电动机内发出撞击声或其控制电器、被拖动机械严重故障时，应停止运行。单相电气设备o 单相电气设备包括照明设备、家用电器、小型电动工具、小电炉及其他小型电气设备。统计资料表明，单相设备上的触电事故及其他事故都多，因此，要特别重视单相电气设备的安全措施

9、。单相电气设备o 单相电气设备的特点n 数量大、种类多、分布广n 与人体紧密接触。n 可移动性，易损坏而漏电n 零、火线易混淆单相电气设备o 通用安全要求(1)： 防触电措施n 按照防止触电的保护方式，单相电气设备分为以下五类 :o 0级电器。这种电器仅仅依靠基本绝缘来防止触电。o I级电器。这种电器除依靠基本绝缘外，还有接零或接地等附加的安全措施 （一般家用电器）o 级电器。这种电器具有双重绝缘和加强绝缘的安全防护措施。o 级电器。这种电器依靠超低安全电压供电来防止触电。级电器内不得产生比超低安全电压高的电压。o 在我国电气设备中，还有一类是0类设备，这类设备介于0类设备和类设备之间，即具有

10、保护线接线端子，但不一定保护接地或保护接零。 单相电气设备o 通用安全要求(1)： 防触电措施n 单相电气设备的安装、使用都应保持三相负荷的平衡。n 单相系统的工作零线应与相线的截面积相同。n 单相电气设备应装置漏电保护装置。n 电气设备的安装、维护应由专业人员进行，严禁乱接乱拉。 单相电气设备o 通用安全要求(2)： 防火措施n 电炉、灯泡、日光灯镇流器等电器应避开易燃物，周围通风良好。n 各种单相电气设备的温度和温升不得超过允许值。n 对运行中的单相设备，应经常检查和清扫，不能让单相设备带故障运行。n 不论是长时使用还是短时使用的单相设备，用完后应及时切断电源。n 电炉、电熨斗、电烙铁等温

11、度高、热容量大的电器必须静置一段时间，待冷却后再予包装收藏。n 导线接头应始终保持接触紧密，固定连接处不得松动。单相电气设备o 电气照明：类别n 按光源的性质，电气照明分为热辐射光源（如白炽灯、碘钨灯等）和气体放电光源照明（如日光灯、高压汞灯等）。n 就照明功能而言，电气照明可分为工作照明和事故照明(包括应急照明)。n 就电压等级而言，一般照明的电源采用220V电压，但若灯具达不到要求的最小高度时，应采用36V安全电压。n 凡有较大危险的环境里的局部照明灯和手持照明灯(行灯)，应采用36V或24V安全电压。在金属容器内、水井内、特别潮湿的地沟内等特别危险环境中使用的手持照明灯，应采用12V安全

12、电压。 n 就灯具防护型式而言，可分为防水、防尘、防爆灯具。单相电气设备o 电气照明：安装使用安全要点n 应根据环境条件选用适当防护型式的照明装置。n 灯具、插座安装高度要求n 照明器具的开关必须装在相线上。n 单相插座遵循“上相(L)下零(N)、右相(L)左零(N)”的原则。 单相电气设备o 手持电动工具和移动式电气设备n 手持电动工具包括手电钻、手砂轮、冲击电钻、电锤、手电锯等工具。移动式设备包括蛙夯、振捣器、水磨石磨平机、电焊机等电气设备。n 使用手持电动工具应当注意以下安全要求： o 设备性能与工作环境是否相适用o 电源线应采用橡皮绝缘软电缆。电缆不得有破损或龟裂，中间不得有接头。单相

13、电气设备o 手持电动工具和移动式电气设备n 使用手持电动工具应当注意以下安全要求： o 接零或接地措施。o 绝缘电阻合格，外壳是否损坏。o 根据需要装设漏电保护装置。o 工具的额定使用条件应与实际使用条件相适应。 o 工具的各部件及连接处应完好、牢固。低压电器低压电器的分类o 控制电器：主要用来接通和断开线路，以及用来控制用电设备。如：刀开关、低压断路器、减压启动器、电磁启动器等。o 保护电器：主要用来获取、转换和传递信号，并通过其他电器对电路实现控制。如：熔断器、热继电器等。 低压控制电器o 低压控制电器通用安全要求n 电压、电流、断流容量、操作频率、温升等运行参数符合要求。n 结构型式与使

14、用的环境条件相适应。n 灭弧装置(包括灭弧罩、灭弧触头、灭弧用绝缘板)完好。n 触头接触表面光洁，接触紧密并有足够的接触压力。各极触头应当同时动作。低压控制电器o 低压控制电器通用安全要求n 防护完善，门(或盖)上的联锁装置可靠，外壳、手柄、漆层无变形和损伤。n 安装合理、牢固 , 操作方便，且能防止自行合闸；与临近设施的间距符合安装要求。n 正常时不带电的金属部分接地(或接零)良好。n 绝缘电阻符合要求。 低压控制电器o 刀开关n 刀开关是手动开关，包括胶盖刀开关、石板刀开关、铁壳开关、转换开关、组合开关等。手动减压启动器属于带有专用机构的刀开关。刀开关只能用于不频繁启动。n 刀开关是最简单

15、的控制电器。由于没有或只有极为简单的灭弧装置，刀开关无力切断短路电流。因此，刀开关下方应装有熔体或熔断器。 HD 单投 HS 双投低压控制电器低压控制电器o 刀开关使用注意事项n 胶盖刀开关只能用来控制5.5KW以下的三相电动机。刀开关的额定电压必须与线路电压相适应。n 380V的动力线路，应采用500V的闸刀开关；220V的照明线路，可采用250V的刀开关。n 对于照明负荷刀开关的额定电流大于负荷电流即可；对于动力负荷，开关的额定电流应大于负荷电流的3倍。n 闸刀开关所配用熔断器和熔体的额定电流不得大于开关的额定电流。n 用刀开关控制电动机时，为了维护和操作的安全，应该在刀开关上方另装一组插

16、式熔断器。低压控制电器o 低压断路器：又叫自动开关或空气开关。能带负荷通断，又能在短路、过负荷和失压等时自动跳闸。 低压控制电器o 低压断路器的特点n 低压断路器有很强的分断能力。n 低压断路器有良好的保护特性，能在极短的时间内完全断开线路。n 低压断路器的自由脱扣机构有联锁作用，当线路未恢复正常、脱扣器未恢复原位时，不能合闸送电。 低压控制电器o 低压断路器的选用n 低压断路器的额定电压及其欠电压脱扣器的额定电压不得低于线路额定电压，断路器的额定电流及其过电流脱扣器的额定电流不应小于线路计算负荷电流。n 断路器的极限通断能力不应小于线路最大短路电流。n 长延时动作过电流脱扣器应按照线路计算负

17、荷电流或电动机额定电流整定，具有反时限特性，以实现过载保护。n 自动开关的过电流保护特性必须与被保护对象的允许发热特性相匹配。 低压保护电器o 低压保护电器主要包括熔断器、热继电器、电磁式过电流继电器以及低压断路器、减压启动器、电磁接触器里安装的各种脱扣器。低压保护电器o 低压常用保护方式n 短路保护。短路保护是指线路或设备发生短路时，迅速切断电源的一种保护。熔断器、电磁式过电流继电器和脱扣器都是常用的短路保护元件。n 过载保护。它是当线路或设备的载荷超过允许范围时，能延时切断电源的一种保护。热继电器和热脱扣器是常用的过载保护元件。n 失压(欠压)保护。当电源电压消失或低于某一限度时，它能自动

18、断开线路。失压(欠压)保护由失压(欠压)脱扣器等元件执行。低压保护电器o 熔断器n 低压熔断器组成：由熔断体（简称熔体）、熔断器底座和熔断器支持件组成。熔体是核心部件做成丝状（熔丝）或片状（熔片）。低熔点熔体由锑铅合金、锡铅合金、锌等材料制成；高熔点熔体由铜、银、铝制成。n 分类：根据结构型式，熔断器分为管式熔断器、螺塞式熔断器、 插式熔断器、盒式熔断器等。低压保护电器o 熔断器的应用n 用于变压器的过载和短路保护；n 用于配电线路的局部短路保护；n 与低压断路器串接，辅助断流容量不足的低压断路器切断短路电流；n 用于电动机的短路保护；n 用于照明系统、家用电器的过流保护n 临时敷设线路的过流

19、保护。低压保护电器o 熔断器的选用原则n 熔断器的保护特性必须与被保护对象的过载特性配合良好；n 熔断器的额定分断能力应大于被保护电路可能出现的短路冲击电流的有效值；n 在分级保护中，一般要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大2至3倍；n 在易发生故障的场所，应考虑选用可拆除式熔断器；n 在易燃易爆场所，应选用封闭式熔断器。变配电设备变配电所简介及一般安全要求o 变电所（transformer substation）担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。o 配电所（distribution substation）担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。o 变配电所的类型：变电站、厂

20、用变电所、室内变电站、箱式变电站、地下变电站、组合电器、开闭所变配电所简介及一般安全要求o 位置：符合供电、建筑、安全的基本原则。n 从供电角度考虑，变、配电所应接近负荷中心，以降低有色金属的消耗和电能损耗：变、配电所进出线应方便等n 从生产角度考虑，变、配电所不应妨碍生产和厂内运输；变、配电所本身设备的运输也应当方便n 从安全角度考虑，变、配电所应避开易燃易爆场所；宜设在企业的上风侧，并不得设在容易沉积粉尘相纤维的场所；变、配电所不应设在人员密集的场所。n 变、配电所的选址和建筑还应考虑到灭火、防蚀、防污、防水、防雨、防驾、防震以及防止小动物钻入的要求。变配电所简介及一般安全要求o 建筑结构

21、安全要求：n 高压配电室耐火等级；n 室门；n 蓄电池室；n 充油设备安装场所；o 间距、屏护和隔离n 建筑物与设备的防火间距n 中低压设备的隔离、间距n 变压器防火墙和围栏、避雷器围栏n 防小动物（门窗、通风口）变配电所简介及一般安全要求o 通风n 蓄电池室：风道独立n 变压器、电容器室o 联锁装置o 安全用具和灭火器材o 管理制度高压熔断器（FU）o 高压熔断器是一种简单的保护电器.由熔体、熔体管和接触导电等部分组成。o 功能n 主要对电流和电路中的设备进行短路保护n 有时也有过负荷保护o 类型及特点n 户内型 （ RN 固定式n 户外型 （ RW 跌落式RW310户外高压跌落式熔断器高压

22、隔离开关（QS）o 高压隔离开关没有灭弧装置，不能接通和切断负荷电流。o 功能：n 隔离高压电源n 倒闸操作n 接通和断开较小电流（如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路及电压互感器和避雷器电路）o 类型：n 户内型（ GN 三相刀闸同一底座。n 户外型（ GW单柱式、双柱式、三柱式高压隔离开关（QS）o 选择n 首先按安装地点选择户内型或户外型。n 结合工作条件确定额定值，校验动、稳定值。n 35kv及以上宜选用带接地刀闸。n 考虑开关接线端的机械负荷。高压负荷开关（QL）o 功能n 能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能切断短路电流故障。n 必须与高压熔断器串联，借

23、助于熔断器切除短路电流。n 与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。高压负荷开关（QL）o 类型n 户内型( FN )n 户外型( FW ) 固定产气式（ FN1、FW5 等 压气式 （ FN2、FN3 压缩空气式 六氟化硫 油浸式 真空式FZRN21-12D/T125-31.5FZRN21-12D/T125-31.5型户内交流高压真空型户内交流高压真空负荷开关熔断器组合电器负荷开关熔断器组合电器FLRN36-12DFLRN36-12D型户内交流高压六氟化硫负荷开关型户内交流高压六氟化硫负荷开关 熔断器组合电器熔断器组合电器高压断路器（QF）o 具有完善的灭弧能

24、力o 功能n 通断正常负荷电流n 接通和承受一定的短路电流n 在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。 高压断路器（QF）o 类型n 油断路器o 多油断路器：开关触头在绝缘油中闭合和断 开。油兼有灭弧和绝缘功能，油量多，有易燃易爆危险。体积大，维护麻烦。可频繁通断负荷。趋于淘汰。o 少油断路器：开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。 610kv多用。高压断路器（QF）o 类型n 六氟化硫断路器o 开关触头在SF6气体中闭合和断开。SF6气体兼有灭弧和绝缘功能。灭弧能力强，属高速断路器。断流容量大，电绝缘性能好，检修周期长

25、。可频繁操作。无燃烧爆炸危险，体积小，维护要求严格，价贵。在全封闭组合电器中多采用。不适于高寒地区。o 本身无毒，但电弧在高温作用下会生成氟化氢等强烈腐蚀性的剧毒物，检修时，应注意防毒。高压断路器（QF）o 类型n 空气断路器：利用压缩空气吹动电弧，并使电弧熄灭。灭弧能力强，分断时间短，断流容量大。结构复杂，价贵，维护要求高。多用于110kv及以上大型电站或变电所及不适应采用六氟化硫断路器的高寒地区。高压断路器（QF）o 类型n 真空断路器 o 开关触头在真空的容器内 闭合和断开。灭弧能力强燃弧时间短，属高速断路器。开断能力强。结构简单，重量轻，体积小。寿命长，易维修。可频繁操作。无易燃易爆危险。o 由于开断速度高, 易产生截流过电压,对变压器等感性负载易造成危害,应配置过电压吸收装置。ZN63A-12(VS1)ZN63A-12(VS1)户内交流高压真空断路器户内交流高压真空断路器ZN28A-12ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器系列户内交流高压真空断路器高压开关柜o 按一定线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置。o 用途：作为电能接受、分配的通断和监视保护之用。o 类