【教学课件】第1章安全用电.ppt

第1章 安 全 用 电,1.1 人身安全1.2 设备安全1.3 电气火灾1.4 用电安全技术简介1.5 电子装接操作安全1.6 触电急救与电气消防,1.1 人 身 安 全,1.触电危害 1)电伤 电伤是由于发生触电而导致的人体外表创伤，通常有以下三种：(1)灼伤。灼伤是指由于电的热效应而对人体皮肤、皮下组织、肌肉甚至神经产生的伤害(灼伤)。灼伤会引起皮肤发红、起泡、烧焦、坏死。(2)电烙伤。电烙伤是指由电流的机械和化学效应造成人体触电部位的外部伤痕，通常是皮肤表面的肿块。(3)皮肤金属化。这种化学效应是指由于带电体金属通过触电点蒸发进入人体造成的，局部皮肤呈现出相应金属的特殊颜色。,2)电击电流通过人体，严重干扰人体正常的生物电流，造成肌肉痉挛(抽筋)、神经紊乱，导致呼吸停止，心脏室性纤颤，严重危害生命。,3)影响触电危险程度的因素(1)电流的大小。人体内是存在生物电流的，一定限度的电流不会对人造成损伤。一些电疗仪器就是利用电流剌激穴位来达到治疗目的的。电流对人体的作用如表1-1所示。,表1-1 电流对人体作用,(2)电流的类型。电流的类型不同对人体的损伤也不同。直流电一般引起电伤，而交流电则电伤与电击同时发生，特别是40100 Hz交流电对人体最危险。不幸的是人们日常使用的工频市电(我国为50 Hz)正是在这个危险的频段。当交流电频率达到20 000 Hz时对人体危害很小，用于理疗的一些仪器采用的就是这个频段。(3)电流的作用时间。电流对人体的伤害同作用时间密切相关。可以用电流与时间乘积(也称电击强度)来表示电流对人体的危害。触电保护器的一个主要指标就是额定断开时间与电流乘积小于30 mAs。实际产品可以达到小于3 mAs，故可有效防止触电事故。,(4)人体电阻。人体是一个不确定的电阻。皮肤干燥时电阻可呈现100 k以上，而一旦潮湿，电阻可降到1 k以下。人体还是一个非线性电阻，随着电压升高，电阻值减小。表1-2给出人体电阻值随电压的变化。,表1-2 人体电阻值随电压的变化,2.触电原因 人体触电，主要原因有两种：直接或间接接触带电体以及跨步电压。前者又可分为单极接触和双极接触。1)单极接触一般工作和生活场所供电为380V/220V中性点接地系统，当处于地电位的人体接触带电体时，人体承受相电压如图1.1所示。这种接触往往是人们粗心大意、忽视安全造成的。图1.2是几个发生触电事故的实例。,图1.2 触电示例(a)安装错误；(b)带电操作；(c)导线绝缘损伤,图1.3所示为有人在实验室用调压器取得低电压做实验而发生触电。如果碰巧电源插座的零线插到调压器2端，则不会触电，当然这是侥幸的。,图1.3 错误使用自耦调压器(a)错误使用自耦调压器；(b)原理电路,2)双极接触人体同时接触电网的两根相线发生触电，如图1.4所示。这种接触电压高，大都是在带电工作时发生的，而且一般保护措施都不起作用，因而危险极大。3)静电接触在检修电器或科研工作中有时发生电器设备已断开电源，但在接触设备某些部位时发生触电，这在有高压大容量电容器的情况下有一定危险。特别是质量好的电容器能长期储存电荷，容易被忽略。,图1.4 双极接触触电示意图,4)跨步电压 在故障设备附近，例如电线断落在地上，在接地点周围存在电场，当人走进这一区域时，将因跨步电压而使人触电，如图1.5所示。,图1.5 跨步电压使人触电,3.防止触电 1)安全制度在工厂企业、科研院所、实验室等用电单位，几乎无一例外地制定有各种各样的安全用电制度。这些制度绝大多数都是在科学分析基础上制定的，也有很多条文是在实际中总结出的经验，可以说很多制度条文是用惨痛的教训换来的。我们一定要记住：在你走进车间、实验室等一切用电场所时，千万不要忽略安全用电制度，不管这些制度粗看起来如何“不合理”，如何“妨碍”工作。,2)安全措施预防触电的措施很多，有关安全技术将在后面作为共同问题进行讨论，这里提出的几条措施都是最基本的安全保障。(1)对正常情况下带电的部分，一定要加绝缘防护，并且置于人不容易碰到的地方。例如输电线、配电盘、电源板等。(2)所有金属外壳的用电器及配电装置都应该装设保护接地或保护接零。对目前大多数工作生活用电系统而言是保护接零。,(3)在所有使用市电场所装设漏电保护器。(4)随时检查所用电器插头、电线，发现破损老化及时更换。(5)手持电动工具尽量使用安全电压工作。我国规定常用安全电压为36 V或24 V，特别危险场所用12 V。,3)安全操作(1)任何情况下检修电路和电器都要确保断开电源，仅仅断开设备上的开关是不够的，还要拔下插头。(2)不要湿手开关、插拔电器。(3)遇到不明情况的电线，先认为它是带电的。(4)尽量养成单手操作电工作业的习惯。(5)不在疲倦、带病等状态下从事电工作业。(6)遇到较大体积的电容器时要先行放电，再进行检修。,1.2 设 备 安 全,1设备接电前检查 将用电设备接入电源，这个问题似乎很简单，其实不然。有的数十万元昂贵设备，接上电源一瞬间变成废物；有的设备本身若有故障会引起整个供电网异常，造成难以挽回的损失。因此，建议设备接电前应进行“三查”。,(1)查设备铭牌。按国家标准，设备都应在醒目处有该设备要求电源电压、频率、容量的铭牌或标志。小型设备的说明也可能在说明书中。(2)查环境电源。检查电压、容量是否与设备吻合。(3)查设备本身。检查电源线是否完好，外壳是否可能带电。一般用万用表欧姆挡进行如图1.6所示的简单检测即可。,图1.6 用万用表检查用电设备,2.电器设备基本安全防护 所有使用交流电源的电器设备均存在绝缘损坏而漏电的问题。按电工标准将电器设备分为四类，各类电器设备特征及安全防护见表1-3。,表1-3 电器设备分类及基本安全防护,3.设备使用异常的处理 用电设备在使用中可能发生以下几种异常情况：(1)设备外壳或手持部位有麻电感觉。(2)开机或使用中熔断丝烧断。(3)出现异常声音，如噪声加大，有内部放电声，电机转动声音异常等。(4)异味最常见为塑料味，绝缘漆挥发出的气味，甚至烧焦的气味。(5)机内打火，出现烟雾。(6)仪表指示超范围。有些指示仪表数值突变，超出正常范围。,异常情况的处理办法：(1)凡遇上述异常情况之一，应尽快断开电源，拔下电源插头，对设备进行检修。(2)对烧断熔断器的情况，决不允许换上大容量熔断器继续工作，一定要查清原因后再换上同规格熔断器。(3)及时记录异常现象及部位，避免检修时再通电查找。,(4)对有麻电感觉但未造成触电的现象不可忽视。这种情况往往是绝缘受损但未完全损坏，如图1.7所示相当于电路中串联一个大电阻，暂时未造成严重后果，但随着时间推移，绝缘将会逐渐地被完全破坏，电阻R0急剧减小，危险也会增大，因此必须及时检修。,图1.7 设备绝缘受损漏电示意图,1.3 电 气 火 灾,随着现代电气化日益发展，在火灾总数中，电气火灾所占比例不断上升，而且随着城市化进程，电气火灾损失的严重性也在上升，研究电气火灾原因及其预防意义重大。表1-4是有关电气火灾的基本分析。,表1-4 电气火灾及预防,1.4 用电安全技术简介,1.接地和接零保护 1)接地在中性点不接地的配电系统中，电气设备宜采用接地保护。这里的“接地”同电子电路中简称的“接地”(在电子电路中“接地”是指接公共参考电位“零点”)不是一个概念，这里是真正的接大地。即将电气设备的某一部分与大地土壤作良好的电气连接，一般通过金属接地体并保证接地电阻小于4。接地保护原理如图1.8所示。如没有接地保护，则流过人体电流为,式中，Ir为流过人体电流，U为相电压，Rr为人体电阻，Z为相线对地阻抗。当接上保护地线时，相当于给人体电阻并上一个接地电阻Rg，此时流过人体的电流为,由于RgRr，故可有效保护人身安全。由此也可看出，接地电阻越小，保护越好，这就是为什么在接地保护中总要强调接地电阻要小的缘故。,图1.8 接地保护示意图,2)接零保护对变压器中性点接地系统(现在普遍采用电压为380 V/220 V三相四线制电网)来说，采用外壳接地已不足以保证安全。参考图1.8，因人体电阻Rr远大于设备接地电阻Rg，所以人体受到的电压就是相线与外壳短路时，外壳的对地电压Ua，而Ua取决于下式：,式中，R0为工作接地的接地电阻；Rg为保护接地的接地电阻；Ua为相电压。,如果R04，Rg4，U220 V，则Ua110 V，这个电压对人来说是不安全的。因此，在这种系统中，应采用保护接零，即将金属外壳与电网零线相接。一旦相线碰到外壳即可形成与零线之间的短路，产生很大的电流，使熔断器或过流开关断开，切断电流，因而可防止电击危险。这种采用保护接零的供电系统，除工作接地外，还必须有重复接地保护，如图1.9所示。图1.10表示民用220 V供电系统的保护零线和工作零线。在一定距离和分支系统中，必须采用重复接地，这些属于电工安装中的安全规则，电源线必须严格按有关规定制作。,图1.9 重复接地,图1.10 单相三线制用电器接线,应注意的是这种系统中的保护接零必须是接到保护零线上，而不能接到工作零线上。保护零线同工作零线，虽然它们对地的电压都是零伏，但保护零线上是不能接熔断器和开关的，而工作零线上则根据需要可接熔断器及开关。这对有爆炸、火灾危险的工作场所为减轻过负荷的危险是必要的。图1.11所示为室内有保护零线时，用电器外壳采用保护接零的接法。,2漏电保护开关 漏电保护开关也叫触电保护开关，是一种保护切断型的安全技术，它比保护接地或保护接零更灵敏，更有效。据统计，某城市普遍安装漏电保护器后，同一时间内触电伤亡人数减少了2/3，可见技术保护措施的作用不可忽视。漏电保护开关有电压型和电流型两种，其工作原理有共同性，即都可把它看作是一种灵敏继电器，如图1.12所示，检测器JC控制开关S的通断。对电压型而言，JC检测用电器对地电压；对电流型则检测漏电流，超过安全值即控制S动作切断电源。,由于电压型漏电保护开关安装比较复杂，因此目前发展较快、使用广泛的是电流型保护开关。电流型保护开关不仅能防止人体触电而且能防止漏电造成火灾，既可用于中性点接地系统也可用于中性点不接地系统，既可单独使用也可与保护接地、保护接零共同使用，而且安装方便，值得大力推广。典型的电流型漏电保护开关工作原理如图1.13所示。当电器正常工作时，流经零序互感器的电流大小相等，方向相反，检测输出为零，开关闭合电路正常工作。当电器发生漏电时，漏电流不通过零线，零序互感器检测到不平衡电流并达到一定数值时，通过放大器输出信号将开关切断。,图1.13中按钮与电阻组成检测电路，选择电阻使此支路电流为最小动作电流，即可测试开关是否正常。按国家标准规定，电流型漏电保护开关电流时间乘积为不少于30 mAs。实际产品一般额定动作电流为30 mA，动作时间为0.1 s。如果是在潮湿等恶劣环境下，可选取动作电流更小的规格。另外还有一个额定不动作电流，一般取5 mA，这是因为用电线路和电器都不可避免地存在着微量漏电。选择漏电保护开关更要注重产品质量。一般来说，经国家电工产品认证委员会认证，带有安全标志的产品是可信的。,3过限保护 1)过压保护装置过压保护装备有集成过压保护器和瞬变电压抑制器。(1)集成过压保护器是一种安全限压自控部件，其工作原理如图1.14所示，使用时并联于电源电路中。当电源正常工作时功率开关断开。一旦设备电源失常或失效超过保护阈值，采样放大电路将使功率开关闭合、电源短路，使熔断器断开，保护设备免受损失。,(2)瞬变电压抑制器(TVP)是一种类似稳压管特性的二端器件，但比稳压管响应快，功率大，能“吸收”高达数千瓦的浪涌功率。TVP的特性曲线如图1.15(a)所示，正向特性类似二极管，反向特性在UB处发生“雪崩”效应，其响应时间可达1012 s。将两只TVP管反向串接即可具有“双极”特性，可用于交流电路，如图1.15(b)所示。选择合适的TVP就可保护设备不受电网或意外事故产生的高压危害。,图1.15 TVP特性及电路接法(a)TVP 特性；(b)TVP的电路接法,2)温度保护装置电器温度超过设计标准是造成绝缘失效，引起漏电、火灾的关键。温度保护装置除传统的温度继电器外，还有一种新型有效而且经济实用的元件热熔断器。其外形如同一只电阻器，可以串接在电路，置于任何需要控制温度的部位，正常工作时相当于一只阻值很小的电阻，一旦电器温升超过阈值，立即熔断从而切断电源回路。,3)过流保护装置用于过电流保护的装置和元件主要有熔断丝、电子继电器及聚合开关，它们串接在电源回路中以防止意外电流超限。熔断器用途最普遍，主要特点是简单、价廉。不足之处是反应速度慢而且不能自动恢复。电子继电器过流开关，也称电子熔断丝，反应速度快、可自行恢复，但较复杂，成本高，在普通电器中难以推广。,聚合开关实际上是一种阻值可以突变的正温度系数电阻器。当电流在正常范围时呈低阻(一般为0.050.5)，当电流超过阈值后阻值很快增加几个数量级，使电路电流降至数毫安。一旦温度恢复正常，电阻又降至低阻，故其有自锁及自恢复特性。由于其体积小，结构简单，工作可靠且价格低，故可广泛用于各种电气设备及家用电器。,4智能保护图1.16是计算机智能保护系统示意图。各种监测装置和传感器(声、光、烟雾、位置、红外线等)将采集到的信息经过接口电路输入到计算机，进行智能处理，一旦发生事故或有事故预兆时，通过计算机判断及时发出处理指命，例如切断事故发生地点的电源或者总电源，启动自动消防灭火系统，发出事故警报等等，并根据事故情况自动通知消防或急救部门。保护系统可将事故消灭在萌芽状态或使损失减至最小，同时记录事故详细资料。,图1.16 计算机智能保护系统,1.5 电子装接操作安全,1.用电安全 尽管电子装接工作通常称为“弱电”工作，但实际工作中免不了接触“强电”。一般常用的电动工具(例如电烙铁、电钻、电热风机等)、仪器设备和制作装置大部分需要接市电才能工作，因此用电安全是电子装接工作的首要关注点。实践证明以下三点是安全用电的基本保证。1)安全用电观念 增强安全用电的观念是安全的根本保证。任何制度，任何措施，都是由人来贯彻执行的，忽视安全是最危险的隐患。,2)基本安全措施 工作场所的基本安全措施是保证安全的物质基础。基本安全措施包括以下几条：(1)工作室电源符合电气安全标准。(2)工作室总电源上装有漏电保护开关。(3)使用符合安全要求的低压电器(包括电线、电源插座、开关、电动工具、仪器仪表等)。(4)工作室或工作台上有便于操作的电源开关。(5)从事电力电子技术工作时，工作台上应设置隔离变压器。(6)调试、检测较大功率电子装置时工作人员不少于两人。,3)养成安全操作习惯 习惯是一种下意识的、不经思索的行为方式，安全操作习惯可以经过培养逐步形成，并使操作者终身受益。主要安全操作习惯有：(1)人体触及任何电气装置和设备时先断开电源。断开电源一般指真正脱离电源系统(例如拔下电源插头，断开刀闸开关或断开电源连接)，而不仅是断开设备电源开关。(2)测试、装接电力线路采用单手操作。(3)触及电路的任何金属部分之前都应进行安全测试。,2机械损伤 电子装接工作中机械损伤比在机械加工中要少得多，但是如果放松警惕、违犯安全规程仍然存在一定危险。例如，戴手套或者披散长发操作钻床是违犯安全规程的，实践中曾发生手臂和头发被高速旋转的钻具卷入、造成严重伤害的事故。再如，使用螺丝刀紧固螺钉可能打滑伤及自己的手；剪断印制板上元件引线时，线段飞射打伤眼睛等事故都曾发生。而这些事故只要严格遵守安全制度和操作规程，树立牢固的安全保护意识，是完全可以避免的。,3防止烫伤 烫伤在电子装接工作中是频繁发生的一种安全事故，这种烫伤一般不会造成严重后果，但也会给操作者造成伤害。只要注意操作安全，烫伤完全可以避免。造成烫伤的原因及防止措施如下：(1)接触过热固体，常见有下列两类造成烫伤的固体。,电烙铁和电热风枪。特别是电烙铁为电子装接必备工具，通常烙铁头表面温度可达400500，而人体所能耐受的温度一般不超过50，直接触及电烙铁头肯定会造成烫伤。工作中烙铁应放置在烙铁架并置于工作台右前方。观测烙铁温度可用烙铁头熔化松香，不要直接用手触摸烙铁头。电路中发热电子元器件，如变压器、功率器件、电阻、散热片等。特别是电路发生故障时有些发热器件可达几百摄氏度高温，如果在通电状态下触及这些元器件不仅可能造成烫伤，还可能有触电危险。,(2)过热液体烫伤。电子装接工作中接触到的主要有熔化状态的焊锡及加热的溶液(如腐蚀印制板时加热腐蚀液)。(3)电弧烫伤。准确地讲应称为“烧伤”，因为电弧温度可达数千摄氏度，对人体损伤极为严重。电弧烧伤常发生在操作电气设备过程中，例如图1.17所示较大功率电器不通过启动装置而直接接到刀闸开关上，当操作者用手去断开刀闸时，由于电路感应电动势(特别是电感性负载，例如电机、变压器等)在刀闸开关之间可产生数千甚至上万伏高电压，因此击穿空气而产生的强烈电弧容易烧伤操作者。,图1.17 电弧烧伤,1.6 触电急救与电气消防,1.触电急救 发生触电事故，千万不要惊慌失措，必须用最快的速度使触电者脱离电源。要记住当触电者未脱离电源前本身就是带电体，同样会使抢救者触电。脱离电源最有效的措施是拉闸或拔出电源插头，如果一时找不到或来不及找的情况下可用绝缘物(如带绝缘柄的工具、木棒、塑料管等)移开或切断电源线。关键是：一要快，二要不使自己触电。一两秒的迟缓都可能造成无可挽救的后果。,脱离电源后如果病人呼吸、心跳尚存，应尽快送医院抢救。若心跳停止应采用人工心脏挤压法维持血液循环；若呼吸停止应立即做口对口的人工呼吸。若心跳、呼吸全停，则应同时采用上述两个方法，并向医院告急求救。,2电气消防(1)发现电子装置、电气设备、电缆等冒烟起火，要尽快切断电源(拉开总开关或失火电路开关)。(2)使用砂土、二氧化碳或四氯化碳等不导电灭火介质，忌用泡沫或水进行灭火。(3)灭火时不可将身体或灭火工具触及导线和电气设备。,