第2章安全用电 安全用电是研究如何预防用电事故及保障人身和设备安全的一门学问。安全用电包括供 电系统安全、用电设备安全和人身安全三个方面，它们之间又是紧密联系的。供电系统的故 障可能导致用电设备的损坏或人身伤亡事故，而用电设备的安全隐患和使用不当也会导致局 部或大范围停电，引起人身伤亡，严重的会造成社会灾难。 2.1电气事故概述 电气事故危害大、涉及领域广，是电气安全工程主要的研究和管理对象。熟悉电气事故 的危害、特点和分类，对掌握好安全用电基本知识具有重要的意义。 2.1.1电气事故的危害 电气事故的危害主要有两个方面： (1)对系统自身的危害，如短路、过电压、绝缘老化等。 (2)对用电设备、环境和人员的危害，如触电、电气火灾、电压异常升高造成用电设 备损坏等。 2.1.2电气事故的特点 (1)电气事故危害大。电气事故的发生常伴随着受伤、死亡、财产损失等 (2)电气事故危险直观识别难。由于电本身不具备被人直观识别的特征，因此电引起 的危险不易被人们察觉。 (3)电气事故涉及领域广。电气事故的发生并不仅仅局限于用电领域，在一些非用电 场所，电能的释放也会引起事故和危害 (4)电气事故的防护研究综合性强。电气事故的机理除了电学之外，还涉及力学、化 学、生物学、医学等学科的理论知识，需要综合起来研究。 2.1.3电气事故的类型 电气事故根据电能的不同作用形式，可分为触电事故、静电危害事故、雷电灾害事故 射频电磁场危害事故和电路故障危害事故等：按发生灾害的形式，又可以分为人身事故、设 备事故、电气火灾等。 ·026
第2章安全用电 1.触电事故 触电事故是由电流的能量造成的。触电是指电流流经人体时对人体产生的生理和病理的 伤害，这种伤害是多方面的。电流对人体伤害分为电击和电伤两种。 2.静电危害事故 静电危害事故是由静电电荷或静电场能量引起的，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。在生产和操作过程中，某些材料的相对运动、接触 与分离等原因导致了相对静止的正电荷和负电荷的积累，也会产生静电。 一般情况下静电量不大，放电不易为人察觉。但当静电所积累的电能到一定程度时，放 电会伴有响声和火花，其电压可能高达数十千伏乃至数百千伏，对生产和人身安全会造成危 害，甚至发生爆炸、火灾、电击等。 3.雷电灾害事故 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50~100 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20000℃以上 并产生强烈的声光效应。雷电放电具有电流大、电压高的特点，其能量释放出来可能形成极 大的破坏力 雷电的破坏作用主要有：直击雷放电、二次放电，雷电流的热量会引起火灾和爆炸。雷 电的直接击中、金属导体的二次放电、跨步电压的作用均会造成人员的伤亡。强大的雷电 流、高电压可导致电气设备击穿或烧毁，发电机、变压器、电力线路等遭受雷击，可导致大 规模停电事故，雷击可直接毁坏建筑物、构筑物。 4.射频电磁场危害事故 射频是指无线电波的频率或者相应的电磁振荡颜率。射频伤害是由电磁场的能量造成 的。在射频电磁场作用下，人体吸收辐射能量会受到不同程度的伤害。在高强度的射频电磁 场作用下，可能产生感应放电，会造成电引爆器件发生意外引爆。当受电磁场作用感应出的 感应电压较高时，会给人以明显的电击 5.电路故障危害事故 电路故障危害是由于电能在输送、分配、转换过程中失去控制而产生的。断线、短路 异常接地、漏电、误合闸、电气设备或电气元件损坏、电子设备受电磁干扰而发生误动作等 均属于电路故障。系统中电气线路或电气设备的故障会引起火灾和爆炸、造成异常带电、异 常停电，导致人员伤亡及重大财产损失。 2.2触电事故 2.2.1电流对人体伤害的种类 电流对人体组织的危害作用表现为：电热作用、电离或电解作用、生物作用和机械作 027·
三电工技术基础实践与应用 用。电流通过人体时，电流的热性质作用会引起肌体烧伤、炭化、产生电烙印及皮肤金属化 现象化学性质作用会使人体细胞由于电解而被破坏，使肌体内体液和其他组织发生分解 破坏各种组织结构和成分；生物性质作用会引起神经功能和肌肉功能紊乱，使神经组织受刺 激兴奋、内分泌失调：机械性质作用会使电能在体内转化为机械能引起损伤，如骨折、组织 受伤。 根据伤害性质不同触申可分为由击和由伤两种 (1)电击是电流通过人体造成的内部器官在生理上的反应和病变。如刺痛、灼热感。 痉李、麻痹、昏迷、心室颤动或停跳、呼吸困难或停止等。电击是主要的触电事故，分为直 接电击和间接电击。 (2)电伤是电流通过人体时，由于电流的热效应、化学效应和机械效应对人体外部造 成的伤害。如电灼伤、电烙印、皮肤金属化等现象。能够形成电伤的电流一般比较大，它属 于局部伤害，其危险性取决于受伤面积、受伤深度、受伤部位。 ①电灼伤分为接触灼伤和电弧灼伤。接触灼伤伤处呈现黄色或褐黑色，可累及皮下组 织、肌腱、肌肉和血管，甚至使骨骼呈炭化状态。电孤灼伤会使皮肤发红、起泡、组织烧 焦、坏死 ②电烙印发生在人体与带电体之间有良好的接触处部位，颜色呈灰黄色，往往造成局部 麻木和失去知觉。 ③皮肤金属化是由于高温电弧使周围金属熔化、蒸发并飞溅渗透到皮肤表面形成的伤 害，一般无致命危险。 2.2.2电流对人体伤害程度的主要影响因素 电流对人体的伤害程度与通过人体的电流大小、电流在人体持续的时间、电流流经途 径、电流频率、人体状况等因素有关。 1.伤害程度与电流大小的关系 通过人体的电流越大，人体的生理反应越明显。对于工频交流电，根据通过人体电流大 小和人体所呈现的不同状态，习惯上将触电电流分为：感知电流、摆脱电流和室颤电流 三种。 (1)感知电流指人身能够感觉到的最小电流。成年男性平均感知电流大约为1,1mA, 女性为0.7mA。感知电流不会对人体造成伤害，但电流增大时，人体反应的强烈，可能造 成坠落等间接事故。 (2)摆脱电流指大于感知电流，人体触电后可以摆脱掉的最大电流。成年男性平均摆 脱电流大约为16mA,女性为10mA;成年男性最小摆脱电流大约为9mA,女性为6mA, 儿童较小。 (3)室颤电流指引起心室颤动的最小电流。由于心室颤动几乎将导致死亡，因此通常 认为室颜电流即致命电流。当电流达到90mA以上时，心脏会停止跳动。 在线路或设备装有防止触电的速断保护装置的情况下，人体允许通过的电流为30mA 工频交流电对人体的影响如表2-1所示。 028
第2章安全用电 表2-1工频交流电对人体的影响 电流大小/mA 人体感觉特征 0.6-2 手指开始感觉发 2-3 手指感觉强烈发麻 5-7 手指肌肉感觉这座。手指灼热和划痛 8-10 手摆脱电极已感到困难，指尖到手腕有痛感 20-25 手迅速麻病，不能自动摆脱 50=80 平吸闲难。心、房开始震频 90-100 呼吸麻痹，一定时间后心脏麻痹，停止跳动 2.伤害程度与电流作用于人体时间的关系 通过人体电流的持续时间越长，电流对人体产生的热伤害、化学伤害及生理伤害越严 重。由于电流作用时间越长，作用于人体能量累积越多，室颤电流减小，电流波峰与心脏脉 动波峰重合的可能性增大，容易引起心室颤动，危险性就越大。 一般情况下，工频15~20mA以下、直流50mA以下电流，对人体是安全的。但如果 电流通过人体时间很长，即使工频电流小到80mA,也可能使人致命。这是因为通电时 间越长，电流通过人体产生的热效应，使人体发热，人体组织的电解液成分增加越多，导致 人体电阻降低，使通过人体的电流增加，触电的危险亦随之增加。 3。伤害程度与电流流经途径的关系 电流通过头部可使人昏迷；通过脊髓可能导致瘫痪；通过心脏会造成心跳停止，血液循 环中断；通过呼吸系统会造成室息，通过中枢神经有关部分，会引起中枢神经系统强烈失调 而致残。实践证明，从左手到胸部是最危险的电流路径，从手到手和从手到脚也是很危险的 电流路径，从左脚到右脚是危险性较小的电流路径。电流流经路径与通过人体心脏电流比例 的关系见表2-2。 表2-2电流流经路径与通过人体心脏电流比例的关系 电流通过人体途径 左手到脚右手到脚左手到右手左脚到右脚 流经心脏电流占总电流的比例/% 6.4 3.7 3.3 0.4 4,伤害程度与电流频率的关系 不同频率的电流对人体影响也不同。通常频率在50一60Hz范围内的交流电对人体的危 险性最大。低于或高于此频率段的电流对人体触电的伤害程度明显减轻。高频电流有时还可 以用于治疗疾病。目前，医疗上采用20kHz以上的交流小电流对人体进行理疗。各种频率 电流导致死亡的比例见表2-3。 表2-3各种频率电流导致死亡的比例 电流频率/ 1025 5060801001202005001000 死亡比例/% 21709591433431221411 029
电工技术基础实践与应用 5.伤害程度与人体状况的关系 人体触电时，流过人体的电流在接触电压一定的情况下由人体电阻决定。人体电阻的大 小不是固定不变的，它取决于众多因素。当皮肤有完好的角质外层并且干燥时，人体电阻可 达10410Q：当角质层被破坏时.降到800~1000①。总的来讲.人体电阻主要由表而电 阻和体积电阻构成，其中表面电阻起主要作用。一般认为，人体电阻在1000~2000Ω范围 内变化。此外，人体电阻大小还取决于皮肤的干湿程度、粗糙度等，见表2-4。 表2-4不同电压下人体电阻值 人体电阻/0 接触电压/V 皮肤干燥 皮肤潮湿 皮肤湿润 皮肤浸入水中 10 7000 3500 1200 600 25 5000 2500 1000 500 50 4000 2000 875 400 100 3000 1500 770 375 此外，人休状况的影响还与性别、年龄、身体条件及精神状态等因素有关。一般来说， 女性比男性对电流敏感；小孩比大人敏感 2.2.3人体触电方式 按照人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径，触电可分为直接触电、间接触电和 跨步电压触电三种方式，此外还有感应电压触电、剩余电荷触电等。 1.直接触电 人体直接接触带电体而引起的触电。直接触电可分为单相触电和双相触电两种。 (1)单相触电是指人体某一部位触及一相带电体时，电流通过人体与大地形成闭合回 路而引起触电事故。这种触电的危害程度取决于三相电网中的中性点是否接地，如图2- 所示。 oL L (a) b 图2-1单相触电 ()中性点接地系统：(b)中性点不接地系统 -030