电工学概论（第三版）课件 第5章-安全用电和节约用电

电工学概论（第三版）

电子教案第五章安全用电和节约用电第五章安全用电和节约用电5.1电对人体的危害5.2对低压导线及用电器的电气安全性能要求

5.3防止发生电气事故的安全措施5.4静电防护和电气设备的防雷、防火、防爆5.5

节约用电2/25第五章安全用电和节约用电5.1电对人体的危害

人体触电时，电流对人体造成电击和电伤两种伤害。

电击是电流通过人体，伤害心脏、神经系统以及呼吸系统，造成人体内部组织的损坏乃至死亡。

电伤是电流的热、化学、机械效应所造成身体表面皮肤、肌肉的伤害。

电击所引起的伤害程度与下列因素有关：(1)人体电阻的大小(2)电流通过时间长短(3)电流的大小3/255.1.1电流对人体的作用1.人体电阻

人体电阻因人而异，通常为104~105

，当角质外层破坏时，则降到800~1000。2.电流强度对人的伤害

工频电流达到30mA,0.7s时就会有生命危险。

电流频率在15~100Hz对人体的伤害最大。实践证明，直流电对血液有分解作用，而电流强度很小的高频电流可以用于医疗保健，单高频电流过大也会烧伤及触点身亡。3.电流频率对人体的伤害4.电流持续时间与路径对人体的伤害

电流通过人体的时间愈长，则伤害愈大。通电路径可能通过心脏的危险性最大。4/255.1.2触电方式1.单相触电(1)电源中性点接地

这时人体处于相电压下，危险性大。电源中性点接地的单相触电电源中性点不接地的单相触电(2)电源中性点不接地系统

这种触电也有危险。因为导线对地有漏电阻R

,还有分布电容，与人体构成电流通路。5/252.两相触电这时人体处于线电压下，触电后果更为严重。3.跨步电压和接触电压触电

在高压输电线断线落地时，有强大的电流流入大地，在接地点周围产生电压降，如图所示。6/25

当人体接近接地点时，两脚之间承受跨步电压而触电。跨步电压的大小与人和接地点距离、两脚之间的跨距、接地电流大小等因素有关。

一般在20m之外，跨步电压就降为零。如果误入接地点附近，应双脚并拢或单脚跳出危险区。

发生短路故障的设备有对地电压，人触及设备外壳会有电压加于人体，这种电压称为接触电压。

跨步电压和接触电压触电，一般在雷击或有强大的接地短路电流出现时发生。凡发生故障接地及断线接地时，不要走近接地点附近的区域，若有必要，必须穿绝缘靴。7/255.2对低压导线及用电器的电气安全性能要求

低压导线主要为以聚氯乙稀为绝缘层的塑料线及以橡胶为绝缘层的橡胶线。5.2.1低压导线

一般低压导线线芯截面的规格有0.5mm2、0.75mm2、1.0mm2、1.5mm2、2.5mm2、4.0mm2、6.0mm2等多种。小截面按6A/mm2的电流密度经验数据计算其安全载流量,截面积较大则电流密度减小为4~5A/mm2。

导线的芯线:

单股铜线(硬线)或多股铜线(软线)

硬线多用于室内固定敷设(穿管或明覆)的动力或照明线路。

软线则用于家电、仪器仪表、计算机及移动照明灯的电源线，以及电气设备、电子装置的内部接线。8/255.2.2用电器用电器可分为O、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。1.按设备的电击防护方式分类O类设备是仅依靠其基本绝缘作为电击防护的设备。

Ⅰ类设备是除基本绝缘外,其能被人体触及的可导电部分连接一根保护线，供设备接地或接零之用。保护线应与电源线组合在一起成为三芯线，并采用带保护极的三眼电源插头、插座。

Ⅱ类设备的电击防护不仅依靠基本绝缘，而且还增加了附加保护绝缘，即形成双重绝缘或绝缘性能与之相当的加强绝缘，当基本绝缘失效时带电体仍与人体隔离这样的设备不必设置保护线。9/25

Ⅲ类设备是由安全低电压供电的设备，设备内部不会产生超过供电电压值的电压，因此不会形成电击危险，安全低电压供电系统是一个独立的“悬浮”供电系统，设备外壳等人体可触及的可导电部分不能与保护地线或零线相接,以免意外引入高电位发生危险。2.设备电击防护性能

为保证用电设备的正常安全使用，在产品标准中均包括有防止使用者触电的安全性能条款。在产品出厂前，每台产品必须经过常温下绝缘电阻、耐压强度、泄漏电流、接地电阻的测试，以前凡合格者贴上长城标志,自2003年7月起产品必须同时满足电磁兼容(即产品无有害电磁能量辐射)及环保性能检验合格，贴上3C标志才能销售。10/255.3防止发生电气事故的安全措施5.3.1隔离电源和安全电压1.隔离电源

隔离电源是指以安全为目的，采用隔离变压器把市电电源接入其输入绕组(一次绕组)，而负载则接到变压器的输出绕组(二次绕组)。绕组间有很高的绝缘强度，耐压很高，输出电路不能接地或接零，是独立的“悬浮”供电系统。

隔离变压器的输出电压根据负载需要确定，可以是高电压，也可以是低电压，市场上的1:1变压器通常就是220V/220V的隔离变压器。2.安全电压

我国把低于50V的42V、36V、24V、12V、6V等5个档次的电压规定为安全电源的额定供电电压。11/255.3.2保护接地与保护接零

保护接地和保护接零都是防止电气设备内部绝缘一旦破损、发生漏电或短路而使电气设备金属外壳带电，导致使用者及接触者遭受电击的被动保护措施。

1.保护接地

保护接地：将电气设备的金属外壳(正常情况下是不带电的)接地。

用于中性点不接地的供电系统

利用接地装置的分流作用来减少通过人体的电流及降低故障点的对地电压。12/255.3.2保护接地与保护接零

保护接地和保护接零都是防止电气设备内部绝缘一旦破损、发生漏电或短路而使电气设备金属外壳带电，导致使用者及接触者遭受电击的被动保护措施。

1.保护接地

电源变压器中性点接地的供电系统中，不允许采取保护接地措施,否则,故障点的对地电压的一半仍能使人触电。13/252.保护接零

用于中性点接地的供电系统

将电气设备的外壳可靠地接到零线上。

当电气设备绝缘损坏造成一相碰壳，该相电源短路，其短路电流使保护设备动作，将故障设备从电源切除，防止人身触电。

电气设备中绝缘击穿碰壳,变成单相短路,使保护设备能迅速可靠地动作,切断电源。14/25三相五线制的保护接零

为了保证保护零线永远保持零电位，我国规定低压供电线路把工作零线(中性线)N与保护零线PE分开,形成三相五线制，如图所示。15/25

在同一供电系统中不能既有保护接地的设备,又有保护接零的设备，否则在保护接地的设备发生故障时，将会使保护接零设备的外壳带电引起电击危险。

单相供电的家用电器其全金属外壳亦采用保护接零措施，保护线应接在单独敷设的保护零线上，如图所示。16/255.3.3过流、欠压及漏电保护短路保护是避免供电线路或用电设备因绝缘击穿、线路接错或误操作致使电流突然急剧增大的一种保护措施。过载保护是避免供电线路或用电设备因负荷过重使工作电流超过其额定值的一种保护措施欠压保护和失压保护欠压保护是电气设备在低电压下运行而引起过电流以至烧坏的一种保护措施。失压保护是避免机械负载因突然断电停车，当电源恢复时又自行起动的一种保护措施17/25断相保护是指为避免三相用电设备的三相电源中断开一相的故障状态而采取的保护措施。

漏电保护是在供电线路及电气设备中因绝缘破损产生漏电，甚至人体直接接触带电体，能够立即断开电源，避免扩大事故的保护方式。四极漏电断路器的工作原理18/255.4静电防护和电气设备的防雷、防火、防爆5.3.1静电的防护1.静电的产生和危害

静电是由于两种互相接触的非导电物质在相对运动的过程中，因摩擦而产生的带电现象。一般情况下，因静电量不大，放电不易为人察觉。但在静电所积累的电能很大时，放电会伴有响声和火花，对生产和人身安全造成危害，如：(1)爆炸和火灾(2)电击(3)造成生产事故19/252.静电的防护措施(1)接地和泄露(2)静电中和(3)防静电放电和人体带电5.3.2雷电的形成及防护1.雷电的危害

雷电是自然界中高能量静电的集聚和放电的过程。其放电时间极短，仅为50～100s，但大气中的瞬时放电电流可达300kA，放电路径中形成的等离子体温度可达20000C以上，并产生强烈的声光效应。

雷电的类型有：直击雷、感应雷和雷电侵入波等。

20/25雷电的极强破坏力，主要体现在(1)电作用(2)热作用(3)机械作用2.防雷的措施

凸出建筑物上安装避雷针、避雷线、避雷带、避雷网等防护措施。(4)雷电侵入波(1)直击雷的防护

针对有爆炸危险的建筑物和构筑物，将其内部所有金属设备、金属管道及结构钢筋等用金属线联接，构成导电通路并予以接地。(2)感应雷的防护21/25

在电力线路及金属管道接入被保护建筑或设备的引入端，应装设合适的避雷器。避雷器上端接在线路或金属管道上，下端接地，在避雷器内部及外部都要安置有放电间隙及灭弧装置。(3)雷电侵入波的防护

引起电气火灾的原因主要是电气设备运行中的静电放电、线路和设备的过热以及产生的电火花、电弧易燃周围的易燃物等。(1)电气火灾的原因3.电气设备的防火(2)电气火灾的预防线路过载及短路、电热设备的使用、电动机的使用。22/25

断电、带电灭火、电气设备灭火。(3)电气火灾的灭火

在电气设备周围空间有爆炸混合物，并因故障或事故产生电火花或局部升温达到危险温度，从而引起空间爆炸。也可能由于电气设备本身的故障使设备的绝缘油或冷却剂泄漏，在周围空间聚集形成爆炸混合物，在火花或电弧作用下引爆。4.电气设备的防爆爆炸危险场所分：气体爆炸危险场所、粉尘爆炸危险场所、火灾危险场所三类。防爆电气设备应按防爆危险场所区域划分以及爆炸物的类别、级别、组别选用。23/255.5节约用电5.5.1加强节电管理

合理的用电政策及收费制度，适当的用电定额及用电指标，用电规模大的用电单位设立用电管理机构，制定节电计划及具体执行措施，制定用电设备使用及节电管理的规章制度，给大部分用电设备加装用电检测仪表，组织节电教育和技术培训。5.5.2节电技术措施1.照明设备的