电气安全概述.pdf

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1、第一讲 电气安全概述（上）电在造福于人类的同时，也会给人类带来灾难。统计资料表明，在工伤事故中，电气事故占的比例相当大。以建筑施工死亡人数为例，2005 年全国建筑施工触电死亡人数占其全部事故死亡人数的 6.54%。我国约每用 1.5 亿度电，触电死亡人数 1 人，而美、日等国约每用 2040 亿度电，触电死亡人数才 1 人。据统计，电气火灾约占全部火灾的 20%。造成了巨大的人员伤亡和经济损失。例如，去年北京市发生的 5000 多起火灾中，电气火灾居首位，已成为最大的火灾隐患。电气事故分类触电事故 从能量的角度划分，触电是一种由于电流所产生和引起的触电事故。1.1.触电事故案例触电事故案例

2、【案例】为救为救 1 1 人，人，7 7 人丧命人丧命 1999 年 7 月 30 日，西宁铁二中小学部夏令营的 60 名师生到青岛一家著名企业的工业园参观。小学生霍鹏在碧波荡漾的如意湖边照相，不慎落水。为救他，霍鹏的同学、老师、导游、公司员工等 19 人纷纷跳下湖 最后 1 个人下去之后，感到浑身发麻，他意识到水中有电，这时候他马上说不要再往下跳，赶紧去切断电源。孩子虽然获救了，但最终因切断电源有所延迟，有 7 个大人不幸被夺去了生命。医生诊断结果是，这些人触电溺水身亡。原因：如意湖内有 3 台潜水泵和 7 个水下射灯，事故是由其中一个潜水泵漏电所致。点评：为什么身亡的 7 人都是大人？潜水

3、泵漏电，通过湖水与大地相连，已经接触了地，为什么还会电人？电人的罪魁祸首是跨步电压。纯水不导电，但一般的水是导电的，上述案例中的湖水也是导电的，人落在水中，之所以被电，原因就是跨步电压太大所致。2.2.跨步电压（跨步电压（UNUN）和接地电阻的概念）和接地电阻的概念 跨步电压（UN）为了认识跨步电压（UN）和接地电阻的概念，可以通过图 1-1 的示意加以理解。图图 1 1-1 1 跨步电压示意图跨步电压示意图 【图解】图中，横线代表大地或地面，在地面下边就是土壤，在大地下埋设一个接地体，例如，镀锌的钢管可以理解为一个导体，在接地体上引一条线接到电气设备上，如果电气设备不慎发生了漏电，电流就通过

4、设备沿着接地线进入接地体，由于电流是连续的，进入接地体的电流就从接地体开始向四周土壤进行流散。电流从接地级流进土壤，土壤对电流有阻碍，假设在土壤中有两个半球壳，一个是小一些的 a 球壳，另外一个是大一点的 b 球壳，而且 a 球壳的厚度和 b 球壳的厚度一致，电流先穿过了 a 球壳，然后再穿过b 球壳向四处流散，在穿过 a 球壳的时候，遇到的阻碍即导体的电阻，与电流流过导体的长度成正比，与电流流过时的截面成反比，与电阻系数成正比。因为两个半球壳的面积是 b 球壳大，所以 b 球壳的电阻就小，随着距离的拉开，逐渐减小，结合欧姆定律可知，在地面的电压分布会出现不等位的区域，而如果一个人站在地面，他

5、一只脚对应的电位高，另一只脚对应的电位低，两者之间就会出现电位差。电位差就是电压，这个电压称作跨步电压，人的跨步，有大有小，一般以 0.8 米为一个跨步，这个跨步大到一定程度，就会对人体造成危害。接地电阻 接地电阻分布在接地体的周围，由于大地是很好的导体，大地一般是指比较大的半球壳，也就是离开接地体比较远的地方，大概是 20 米以外。可见，从漏电点到 20 米外的大地，电压是逐渐降低的。【案例】“浑身发麻”的原因“浑身发麻”的原因 2006 年，在某学校的校门口，两个学生在工地旁边走过，正好是雨天，结果其中一个学生突然感到浑身发麻，他说了一句“我浑身发麻”，然后一头栽倒，不治身亡。导致这个悲剧

6、的原因是由于工地附近的电源线破损漏电，在周围形成了跨步电压。由于接地电阻的存在，使得跨步电压产生，如果把地平面下面的土壤换成水，水下就会呈现一个不等位的空间，人进入这个空间后，就会受到这个空间的电位差作用。由于，小孩的身材很矮，成人身材明显较高，在水中所承受的类似跨步电压的电位就更大，这就可以解释“为救 1 人，7 人丧命”的案例中为什么不幸遇难的是 7 个大人。电气事故分类电气火灾爆炸 电气火灾爆炸是指由电气原因引燃的，或者由电火花和电弧所引发的火灾爆炸。【案例】日本原油储罐火灾日本原油储罐火灾 2006 年 1 月 17 日，日本爱媛县今治市的太阳石油公司四国事业所的 10 万立方米原油储

7、罐发生火灾，造成 5 人死亡，2 人受伤。在日本，室外储罐火灾事故自 1975 年至今，已经发生了 10 余起。大部分都造成了人员伤亡。事故的起因在清洁油罐的过程中。员工先用了一些比较清的油稀释了比较稠的油，然后用泵抽出。按照操作过程要求，应使用防爆的照明灯，但是当时使用的照明灯只是一个立式的支架照明灯，结果员工不小心碰倒了支架照明灯，于是引发了爆炸。电气事故分类雷击事故 雷电是一种大气放电现象。雷击是雷电发生时，相同强大的电流通过而对人、畜、树木、建筑物等造成的杀伤或破坏。1.1.雷击事故案例雷击事故案例 【案例】黄岛油库的火灾黄岛油库的火灾 1989 年 8 月 12 日山东青岛市黄岛油库

8、由于雷击导致火灾爆炸引发的大火烧了 104 小时才扑灭，死亡19 人（其中消防人员 14 人），烧掉原油 3.6 万吨，油库区沦为一片废墟，直接和间接损失达 7000 万元。点评：这起事故是一起非常典型的雷击事故。事故的原因是油库的储罐，由于年久失修，雷击时，因感应放电，使得储罐上面的钢筋打火，钢筋打火的时候，点燃了油库上面散发的油气，由于初期的火扑救不力，从而导致了油罐的连锁燃烧。2.2.危险及危害危险及危害 雷击事故的危害非常大，一般体现在以下几个方面：引起爆炸和火灾；电击电伤；毁坏设备、设施；造成大规模停电。电气事故分类静电事故 静电事故指人为的正负电荷形式的能量所引发的事故。在电气事故

9、中，这种事故也是常常发生的。例如，冬季气候干燥，脱毛衣后与人握手时，都会发生电击的感觉，甚至有时，会看到一点点微微的火花，这都是静电造成的放电效应。1.1.静电事故案例静电事故案例 【案例 1】加油站发生的事故加油站发生的事故 在一个自助式服务的加油站，需要加油的顾客要自己操作。有位顾客把油枪插入注油口加油，看到加油差不多时，没想到突然一下油被点燃了，这就是由静电引起的起火事件。原来，这位顾客在加油前，她从座位上站起来的时候，车座和衣服的相互摩擦产生了静电，而且这位顾客又整理了自己的毛衣，这时静电又进一步增强。结果，大量静电的积累必然要产生放电现象，这时去摸金属加油器，身体与金属之间就会产生放

10、电，电火花就会把油气引燃。【案例 2】哈尔滨亚麻厂大爆炸哈尔滨亚麻厂大爆炸 1987 年哈尔滨亚麻厂由于静电原因发生大爆炸，死亡 59 人。点评：静电产生的原因很多，在一些工艺生产过程中，静电的产生不利于生产，特别是在电气元件、金属氧化物、半导体等生产，都是非常怕静电的。静电还会磨损电路，所以在生产过程中，对静电防范不好，就会导致严重的危害发生。2.2.静电危害静电危害 静电的危害很多，例如，会引起火灾爆炸，最常见的是给人带来静电电击，有人对静电很敏感，冬天不敢摸门把，上车不敢摸扶手，下车不敢关车门。当然这些静电的电击能量很小，不足以使人致命。静电的危害主要体现在以下两个方面：静电放电引发火灾

11、爆炸在火灾和爆炸危险场所是十分危险的因素；静电电击能量虽小，但妨碍生活、工作，妨碍生产，易击穿电气元、器件。【自检 1-1】1.您是否对静电特别敏感？对静电的敏感度：不敏感 一般 非常敏感 2.您认为静电有哪些危害？_ _ _ 3.如何防范人体静电？_ 答案答案 1 11 1 1.静电的危害：静电虽然能量不大，不会直接使人致命，但静电放电可能引发火灾爆炸，尤其是在容易发生火灾和爆炸危险的场所，这是十分危险的因素，而且静电妨碍生活、工作，妨碍生产，能击穿电路元和电子器件。2.人体对于静电的防护：为了防止人体静电，可以穿导电性能好的鞋，还可以通过金属腕带和绕性金属连接线予以接地以消除静电。另外，当

12、相对湿度上升到 70%左右时静电会很快地减少，因此可以保持人体的相对湿度来减少静电，例如，可以常洗手。第二讲 电气安全概述（下）电气事故分类电磁辐射危害 电磁辐射危害是由电磁波形式的能量造成的，泛指 100kHz 以上的频率，因为 100kHz以上才能辐射电磁波。广播、通讯设备一般的电磁波为数百 kHz 到数千 MHz，例如手机，中国 GSM 系统运行在900MHz 上，CDMA 则运行在 800MHz 和 1900MHz 这两个频率上，新发展起来的 WCDMA（3G）则运行在 2000MHz 频率上。【案例】微波炉烘干宠物微波炉烘干宠物 一个美国家庭主妇，买了微波炉后，认为自己的宠物洗完澡，

13、就可以用微波炉来烘干其毛发。于是她就把洗澡之后的宠物放进了微波炉，几分钟后，打开微波炉，她的宠物已经因加热，而导致死亡了。1.1.电磁辐射伤害电磁辐射伤害 如果人体在高频电磁场的作用下，吸收辐射能量，那么，中枢神经系统、心血管系统等都会受到伤害。2.2.电磁辐射危害电磁辐射危害 感应放电 例如，高大的金属构架接受电磁波会产生谐振，产生感应电压，较高的电压，能给人明显的电击感，或产生火花放电。这在有爆炸性混合物的场所是十分危险因素。较高的感应电压还会使塔式起重机的工人在挂吊钩时引发危险。电磁辐射剂量大到一定程度会有危害 具体到手机，到底有没有危害，现在还在争论之中，但是，为了安全起见，还是应该尽

14、量减少使用，以将电磁辐射可能带来的危害降低到最小程度。由于电磁干扰而产生误动作的设备一般有：心脏起搏器；航空（起降时打手机危险）飞机；飞机起降的时候，手机信号会对整个航空通讯以及控制产生不利的影响，所以乘坐飞机时，在飞机起飞之前，一定要关闭手机；数控机床。【案例】机器人杀人事件机器人杀人事件 日本曾发生过一起机器人杀人事件，实际是电磁干扰，致使一台停下来的大型车床突然自行启动，而这时有个工人正在卡盘上安装工件，结果导致这个工人被碾死了。最后事故调查的原因，是因为开关被电磁干扰而触发导通，属于电磁辐射带来的干扰事故。电气事故分类电路故障及事故 电路故障及事故主要是指电能失控，包括整个电流流通的回

15、路中任何一个环节上的事故及故障。从能量角度看，在整个电流通路的回路之中，任何一个环节发生了事故故障，都可以归到电路故障事故中。电路故障及事故的危害也很严重，例如，即使一个小的灯泡的熄灭，也可能导致人的死亡。【案例】异常停电事故异常停电事故 2002 年 9 月 23 日，内蒙古丰镇市二中晚上放学时楼梯照明灯损坏，因为拥挤，楼梯走廊的一个铁栏杆被挤得旋转了 90 度，发生严重踩踏事件，造成 21 名学生死亡，43 名学生受伤。最大 15 岁，最小 13 岁。2003 年 8 月 14 日美国东北部和加拿大部分地区发生大面积停电事故，一度使美加两国的 5000 万人陷入一片黑暗中，甚至机场都关闭运

16、行，电话不通，给美国造成了数十亿美元的经济损失。美国总统布什在发生停电事件后发表讲话说，这是一起“重大的全国性问题”。触电事故的种类 触电事故分两大类，一类是电击，另一类叫做电伤。（一）电击（一）电击 电击是电流直接通过人体产生的伤害。1.1.按照接触方式分类按照接触方式分类 按照接触方式的不同，电击可以分为以下两种：直接接触电击 直接接触电击是指触及正常状态下带电的物体导致的触电。间接接触电击 间接接触电击是指触及正常状态下不带电，而在故障下意外带电的物体导致的触电。例如，电气设备的金属外壳在正常情况下不应该带电，但是因为漏电而带电，如果人触及到这样的带电体，就会导致间接接触触电。2.2.按

17、照电击时电路的结构分类按照电击时电路的结构分类 按照电击时电路的结构，电击可以分为以下三种：单线电击 单线电击是指人站在地面上，与一线接触而导致的触电，可以是直接的或间接的。两线电击 两线电击是指人与地面隔离，两只手各触一线而导致的触电，可以是直接的或间接的，可以是两相的，也可以是单相的。跨步电压电击 跨步电压电击是指电压传输过程中逐渐降低，两点间有电压差而造成的触电。（二）（二）电伤电伤 电伤主要是指形成的电流形式的能量。转化为其他的能量，例如电能转化为热能，产生了烧伤。最典型的是电弧烧伤，包括电流灼伤又如电能转化为机械能的电气机械性伤害。例如，10 千伏（高压）触电情况下，烧伤的人体皮肤呈

18、黑色，这就是电伤引起的皮肤金属化，这种危害有时会发生群死事件。【案例】电弧烧伤电弧烧伤 北京的三位师傅维修一个高压开关，这个高压开关是一种叫做手车式的开关柜，维修前应当把电路切断，即把这个开关（也叫断路器）拉出来，经正常检修后，再往回推的时候，便产生了一个大火球，这个火球导致三位老师傅严重烧伤。因为电弧的温度很高，可以达到数千度，最高可以达到 8000 度，三位师傅被烧伤的原因是他们在维修过程中，其中有一个师傅的扳手放在三相电路的电杆上面致使两相短路，而开关往回一推就造成了三相的短路。电流对人体的作用 人本身如同一种电气设备，因为人的整个神经系统对电信号和电化学反应较为敏感，而电信号和电化学反

19、应所涉及的能量是非常小的。人体只需要非常小的电能，一旦电能偏大，系统功能很容易被破坏。例如，外界能量施加于人体后，心电图就会出现无规则的高频振颤，大概每分钟可以达到上千次，这显然是电流作用于人体，能量大到一定程度后人的心脏电信号的指挥作用被干扰，完全失去正常的泵血作用。严重情况下，数分钟就会导致人的死亡。（一）电击致命原因（一）电击致命原因 1.1.心室颤动心室颤动 数秒至数分钟（分钟）会导致人死亡。图图 2 2-1 1 心室颤动示意图心室颤动示意图 【图解】波前半部（约 0.1s）心脏易损（激）区，心室颤动引起的幅值小，但频率高（8001000 次/每分钟以上），无规则，且发生始于 T 波的

20、前半部。一旦发生心室颤动而不加施救，心脏就不会自动恢复为正常状态，从而必然导致人的死亡。2.2.窒息窒息 窒息缺氧或中枢神经反射室颤，特点是致命时间较长，大约为 1020 分钟。3.3.电休克（昏迷）电休克（昏迷）电休克是由于中枢神经反射造成体内功能障碍，长时间昏迷后导致的死亡。（二）电流效应的（二）电流效应的影响因素影响因素 1.1.电流值（工频）电流值（工频）感知电流 感知电流是指引起感觉的最小电流。感知电流使人体有轻微针刺、发麻的感觉。人体的感知电流一般男人为 1.1mA，女人为 0.7mA。摆脱电流 摆脱电流是指能自主摆脱带电体的最大电流。人体的摆脱电流一般男人为 16mA；女人为 1

21、0.5mA。室颤电流 室颤电流是指引起心室发生心室纤维性颤动的最小电流。其具体情况如下：I颤50mA，适用于当 1s t 5s 时；I颤50/tmA，适用于当 0.01 s t 1s 时。此指工频交流有效值，即工业标准频率 50 赫兹，就是 220 伏，380 伏情况下的有效值。2.2.电流持续时间电流持续时间 电流对人体的作用和电流的持续时间有关，作用的时间越长，危险性就越大。具体情况如下：t 吸收电能 伤害；t 电流重合心脏易损（激）期，危险；t 人体电阻 人体电流 伤害；t 中枢神经反射 危险。3.3.电流途径电流途径 电流与人体的作用和途径有关系，电流流入人体，一定是从人体某一个部位流

22、入，从另一个部位流出的。这两个部位之间的路径，就决定了人体受到的伤害程度。例如，从左手到双脚是一个最典型的途径，另外左手到右手也是常常发生的电流途径，从左手到双脚和从左手到右手两个途径相比较，左手到右手的危险性只相当于左手到双脚危险性的 0.4 倍，也就是说从左手到右手的危险性要小，这叫做心脏电流因数。总的来说，电流的途径及其危险性如下：日常生活中最常用的触电工频危险性中，电击的危险性最大；不同途径，危险性不同，但没有不危险的途径；最危险的是左手到前胸的途径；判断危险性，既要看电流值，又要看途径。4.4.电流种类电流种类 高频电流烧伤比工频电流严重，但电击的危险性较小。冲击电指作用时间0.11

23、0ms 的电流，其种类包括方脉冲、正弦波、电容放电脉冲。影响室颤的主要因素是 It和 I2t的值。（I：有效值）直流电流持续时间心脏周期时，室颤阈值为交流电流的数倍。持续时间200 ms 时，室颤阈值与交流电流大致相同。5.5.个体特征个体特征 电流对人体的作用也因人而异，与个人的健康状况、健壮程度、性别、年龄等有关。（三）人体电阻（三）人体电阻 电流对人体有作用，人体对电流也有阻碍作用，电流在经过人体的时候，先要进入皮肤，再从皮肤流出，因此有皮肤电阻、皮肤电容，体内电阻等。皮肤内部有一层导电比较好的组织叫真皮，人接触到导体触电的时候，导体有一块跟人皮肤接触的面积，这两个面就会构成电容。具体如

24、图 2-2 所示：图图 2 2-2 2 人体阻抗等值电路图人体阻抗等值电路图 【图解】在图中，RS1、RS2 指皮肤电阻（皮肤外面的电极与真皮之间的电阻）；CS1、CS2 指皮肤电容（皮肤外面的电极与真皮之间的电容，数 PF 数 F）；Ri指体内电阻。人体的电阻变化很大，而人体的体内电阻变化很小，大概为 500 欧左右，加上皮肤电阻约为 1000 欧3000 欧，如果经常劳动，手上长满了老茧，电阻就会更大。1.1.人体电阻的数值人体电阻的数值 皮肤表皮最外层角质层 其厚度一般不超过 0.050.2mm，其电阻率很大，可达 11051106 m。数十伏即可击穿角质层，使人体阻抗急剧下降。除去角质

25、层，干燥的情况下，人体电阻为 10003000；潮湿的情况下，人体电阻为 500800。2.2.人体电阻的影响因素人体电阻的影响因素 电气参数：U（接触电压）RP，I RP，f XCP；皮肤表面状态：潮湿、导电污物、伤痕、破损；皮肤表面接触状态：接触压力、面积。【自检 2-1】请在以下的描述性话语中选出正确的描述。1.人体电阻恒定为 3247。（）2.电流流入人体，最危险的途径是左手到前胸。（对 ）3.电流流入人体，一般不会产生危害。（）4.判断电流流入人体的危险性，主要看电流值。（）5.电击引起心室颤动而致命，一般时间为数秒至数分钟。（对 ）6.直接接触电击会产生跨步电压。（）7.电流对人体

26、的作用与健康状况有关，与性别和年龄无关。（）8.皮肤表面状态影响人体电阻的大小。（对 ）第三讲 触电事故基本对策及概念（上）直接接触电击防护 直接接触电击是指触及了正常情况下就带电的带电体而引发的触电事故，最典型的是插座板坏了，里边火线插座的金属部分带电所产生的触电。直接接触电击的基本防护原则应使危险的带电体不会被有意或无意触及，也就是把带电的带电体好好防护起来，不让人轻易接触到，具体包括绝缘、屏护和间距。1.1.绝缘绝缘 绝缘是指用绝缘物将带电体封闭起来。例如，导线外部包有绝缘材料。电气设备很多地方都要有绝缘，电气工程师利用绝缘物来约束电流的路径。2.2.屏护屏护 屏护是指采用遮栏、护罩、护

27、盖、箱匣隔绝带电体。例如，通过遮栏护罩或者一些能够起到隔绝带电体的物体，在人和带电体之间产生隔离。3.3.间距间距 间距是指带电体与地面之间，或与其他设备之间，与带电体之间必要的安全距离。例如，电压比较高的时候，如果靠得比较近，容易产生放电。在带电体与地面，或者与设备之间，或者带电体之间保持距离，就可以起到安全防护的作用。例如，车辆行走的道路上方的电源线就必须考虑车辆通过的时候不能被刮蹭。【案例】东京停电事故东京停电事故 2006 年发生在日本东京的一起停电事故，停电 3 个多小时，原因是在日本东京的旧江湖川上有很多跨江桥，一艘塔吊船过了桥之后，没按照工作程序工作，而是一边行船，一边就把塔吊架

28、了起来，结果塔吊刮在了输电电线上，导致向东京输电的线路被切断，造成东京市将近 200 万用户 3 个小时的停电。【自检 2-2】在某单位有 3 台设备，为普通电气设备、高压设备和极易产生漏电的专业设备，为了防止直接接触电击带来的危害，需要对这些设备选择一定的防护措施，您认为该怎样做？普通电气设备采用绝缘防护措施；高压设备采用间距防护措施，极易产生漏电的专业设备采用屏护防护措施。间接接触电击防护基本措施(一)间接接触电击是指触及了正常情况下不带电、非故障情况下意外带电物体所引发的触电事故，最典型的是设备金属外壳意外带电而导致的间接接触电击。防止间接接触电击的防护技术措施通常是保护接地和保护接零。

29、保护接地和保护接零，即 IT 系统和 TT 系统、TN 系统，都是描述系统结构和保护方式的。T 代表整个系统与大地是直接相连，叫做电力系统直接接点，这点通常是中性点；I 表示系统与大地不直接相连，不直接相连有两种形式，一种是绝缘，另一种是经阻抗接地，它反映了系统与大地之间的相连方式。TT 和 TN 系统中，后一个字母说明系统之中的用电设备外壳接什么保护，因为间接接触电击的金属外壳必须接地保护才能防止触电，T 代表外壳接地，N 代表外壳接零。IT 系统设备的外壳接地，主要用于井下，而 TT、TN 主要用于地面上。第四讲 触电事故基本对策及概念（下）间接接触电击防护基本措施（二）（一）保护接地（一

30、）保护接地 1.IT1.IT 系统系统 保护接地（IT 系统）是最古老的电气安全措施。保护接地也是防止间接接触电击的基本安全技术措施。对 IT、TT 和 TN 系统结构及保护方式的字母解释 前一位字母：I 表示电力系统所有带电部分与地绝缘或一点经阻抗接地；T 则表示电力系统一点（通常是中性点）直接接地。后一位字母：T 表示电气装置的外露可导电部分直接接地（与电力系统的任何接地点无关）；N 表示电气装置的外露可导电部分通过保护线与电力系统的中性点联结。保护接地（IT 系统）的保护原理（适用于各种不接地网）RE与 RP（人体电阻）呈并联关系，且 RE/RP RE REZ，UP（人体电压）在安全范围

31、内。IT 系统示意图 图图 2 2-3 3 ITIT 系统示意图系统示意图 【图解】图中，三相供电系统用上面的三条线表示，电源线圈表示变配电室的变压器，三项线圈有一个公共端子，通常叫它 N，也叫做中性点，中性点或者整个系统与大地之间没有直接连接，所以这个系统是 IT 系统。IT 系统的保护接地，一旦设备漏电，漏电电流就只有通过人体，流入到地，因为这个时候，没有其他地方接地，这时候要形成回路，电流只能通过人体进入大地。漏电电流对系统来讲不大，但是对人体来讲是有危险的，很容易达到几十个毫安，因此就要在漏电的地方接地。接地电阻通常不大于 4 个欧姆，人体电阻为 10003000，电流一旦漏电，流到外

32、壳上之后，主要走 4 欧姆的通路，根据这样的分流道理，人就安全了。保护接地 IT 系统，由于电阻非常小，即使漏电了，人也不会有危险，这时，电源不需要切断，它能够保持供电的连续，不会因为有点漏电切断电源，允许带故障 2 个小时，提供了维修的时间。IT 系统应用范围 IT 系统应用范围如下：110kV 配电网（6kV 高压电动机外壳接地保护）；煤矿井下低压配电网 380V、660V、110V（照明）；对安全有特殊要求（有些液化气站采用）；保护接地适用于不接地电网，在这种电网中，凡由于绝缘破坏或其他原因可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外均应接地；保护接地电阻的允许值：低压系统 RE4。2.TT

33、2.TT 系统系统 一条线通过接地级与大地直接相连，即 TT 系统，也就是说 TT 系统是指设备外壳及配电网均直接接地。如下图 2-4 所示：图图 2 2-4 TT4 TT 系统示意图系统示意图 【图解】在图中，假使 L3 相漏电了，电流就通过人体流入大地，这时电流从中线回来，遇到人体电阻和系统的工作接地，工作接地的电阻通常是不大于 4 欧。整个的回路中，人体按 1000 欧考虑，低压系统电压按 220伏计算，在人体和这个工作绝缘电阻上要产生电压去分压，由于谁的电阻大串联分压就分得多，从人体危险电压 220 伏和人体电阻 1000 欧考虑，即会产生 220 毫安的电流，显然是危险的，因此一定要

34、接保护。在 TT 系统里，接了保护之后，一旦漏电，同样是 220 伏电压，它遇到的外边电阻设备为 4 欧，人体为4 欧，一共是 8 欧，根据分压的道理，各分一半，即保护接地的电阻要分 110 伏电压，人身上也要分 110伏电压，除以 1K 欧是 110 毫安的电流，还是危险的，不足以保护人体，仍然在危险范围里，所以要把 RE保护接地电阻降得很低，例如，降成 1 欧，220 伏就会一共遇到 5 欧，平均每欧 44 伏，即人体上有 44 伏，44 伏就对应 44 毫安了，因此单靠 TT 系统外壳的保护接地，不足以保证安全。TT 系统，必须配合使用漏电保护装置或过电流保护装置，并优先使用前者 TT

35、系统必须要附加必要措施，配合使用漏电保护装置或过电流保护装置，漏电保护器判定漏电之后，要迅速切断电源来保证安全。TT 系统应用在一些低压供应用户，例如，有些单位比较小，没有变压器，不设变电室，直接低压进来时，往往采用 TT 系统。这是由于以下原因：在设备无接地保护（无 RE即 RE为）的情况下，当设备发生碰壳故障时人体电压接近于相电压，很危险；当有RE保护时，人体电压近似取决于RE在与RN分配相电压时的分压大小，相比而言，危险性得到了降低。但是，即使把 RE做得很低，如 RE1，假设 RN 4 时，UP仍有 44 V之多，危险并未消除。TT 系统中，单凭 RE的作用一般不能将触电危险性降到安全

36、范围以内。另外，由于故障回路串联有 RE和RN，故障电流不会很大，可能不足以使过电流保护电器动作，故障得不到迅速切除。因此，TT 系统，必须配合使用漏电保护装置或过电流保护装置，并优先使用前者。TT 系统应用范围及要求：主要用于低压共用用户；农村低压电网用电设备分散，线路长时采用。（二）（二）保护接零保护接零 1.1.保护接零保护接零TNTN 系统系统 在 TN 系统中，N 代表系统之中的用电设备外壳接零保护，即电气设备的外壳有一套引线接到了零线，这点叫做中性点，中性点还有个名称叫做零点，零点引出的一条线也叫零线，人们经常说火线、零线中的零线就是这么来的。外壳接了零线，于是，这个系统也叫做保护

37、接零。2.2.保护接零（保护接零（TNTN 系统）的保护原理系统）的保护原理 漏电单相短路单相短路电流；ISS单相短路保护元件动作迅速切断电源实现保护。3.3.保护接零（保护接零（TNTN 系统）示意图系统）示意图 图图 2 2-5 TN5 TN 系统示意图系统示意图 【图解】TN 系统几乎是国内企业中普遍使用的系统，TN 系统的保护原理中，前面的 T 代表系统接地，后面的 N代表设备的外壳接零，假设 L3 项漏电了，由于接了接零保护，接零的一个支线进入零线，然后回到电源，回到电源之后形成了一个回路，这条回路中没有任何明显的电阻，线路的电阻是毫欧数量级，因此整个回路的电流就非常大，形成单相短路

38、。这个电流一定会促使线路上的保护元件，例如，简单的熔断器（俗称保险丝），或者是过流脱扣装置等跳开，切断电源，从而实现断电保护，而且靠的是速断，也就是迅速切断电源。在这里，与 IT 系统的工作方式不同，IT 系统不切断电，而 TN 系统会迅速切断电源。4.TN4.TN 系统的派生系统系统的派生系统 TN 系统派生出了三种系统，分别为是，TN-C，TN-S 和 TN-C-S 系统。TN-C 系统 TN-C 系统一共四条线，三相电源火线，或者叫三条相线，零线标的是 PEN，PE 代表着保护线，N 代表着零线，或者叫做工作零线，保护线和工作零线合称 PEN，因此该系统是三相四线，这个系统在国内用得很多

39、。如下图 2-6 所示：图图 2 2-6 TN6 TN-C C 系统示意图系统示意图 这个系统在特定情况下会有问题，例如，在爆炸危险场所，火灾危险场所，由于零线共用，正常工作的时候，这条零线上就会有工作电流，就会使得零线上出现不等位，导致这条线不是一个等位的体，线上的电阻尽管是毫欧数量级，电流流过就分布着电压降。不同的设备所连接的点不同，设备外壳点的电位相等，而两个设备外壳之间不等位，设备跟大地之间也不等位，电流流过这些不等位的部分再接地的时候，这段路径上有压降，设备的外壳又不可能去控制它的泄漏电流，尽管这条线上不等位可能只是 1 伏，2 伏，3 伏，4 伏，对人没有危害，但是它会形成电流，就

40、有可能产生意想不到的高温，在易爆危险场所有可能形成易燃源。这就是 TNC 系统的缺陷。TN-S 系统 要消除 TNC 系统的缺陷，就要专门做一条线，让设备的外壳接到这条平时不让它有工作电流的线上，而不往有工作电流的线去接，这条线单纯用，叫做 PE，上面的是 N，于是这个系统中共用线分离变成了两线，整个系统变成了 5 根线，这就是 TN-S 系统，代表着两根零线，工作与保护分开了，就使得电气设备的外壳所接到那条线上永远是一个等位体，只要没有漏电发生，外壳之间相互等位，外壳和中心点等位，也和大地等位，就不会有电流相互流动，这样的系统是最干净的系统，特别是对于干扰比较敏感的设备，一定要用 S 系统，

41、受到的干扰就很少。TN-S 系统如下图 2-7 所示：图图 2 2-7 TN7 TN-S S 系统示意图系统示意图 TN-C-S 系统 介于 TNC 系统和 TNS 系统之间的系统叫 TN-C-S 系统，前面开始是 4 根线，到中间分成5 根了，它的优点也介于两者之间。TN-C-S 系统如下图 2-8 所示：图图 2 2-8 TN8 TN-C C-S S 系统示意图系统示意图 TN 系统的三种方式 TN-S 系统、TN-C-S 系统、TN-C 系统的应用 保护接零适用于低压中性点直接接地的三相四线配电网。此系统中，凡因绝缘损坏而可能呈现危险对地电压的金属部分均应接零。在 TN 系统中，TN-S

42、 系统保护的方式最好，特别是在爆炸、火灾危险场所，必须要用 TN-S 系统。在 TN-S 系统中，一定要保持 PE 和 N 线之间的绝缘，也就是这两条线之间不要连起来，一旦这两条线连起来，就会丧失初衷目的，因为电流在返回的时候应当走工作零线，而连起来就会走保护线回去，保护线就出现电流了，PE 线和 N 线的作用就会消失。具体来说，TN 系统中三种方式 TN-S、TN-C-S 系统、TN-C 系统的应用如下：TN-S 系统正常工作条件下，外露导电部分和保护导体呈零，是最“干净”的系统。可用于爆炸、火灾危险性较大或安全要求高的场所，宜用于独立附设变电站的车间，也适用于科研院所、计算机中心、通信局站

43、等。TN-C-S 系统宜用于厂内设有总变电站，厂内低压配电的场所及民用楼房。TN-C 系统可用于爆炸、火灾危险性不大，用电设备较少、用电线路简单且安全条件较好的场所。第五讲 触电事故常用对策（上）直接接触电击的防护，包括绝缘、屏护和间距。间接接触电击的基本防护是保护接地和保护接零，涉及到 IT 系统、TT 系统和 TN 系统。IT 系统用在低压中，且多是地下（井下），地面企业用得很少，TT 系统要配合漏电保护装置来使用，TN 系统的保护原理主要是靠速断，即形成单项的短路电流使系统产生速断。在这个系统里，分为 TN-S 系统、TN-C 系统、TN-C-S 系统。漏电保护装置在 TN 系统也要使用

44、，而且根据规程，企业主要用 TN 系统，在很多场所也要用 TN 系统，但是，虽然有很多的防护措施，也不能 100%保证不发生安全事故，因此，了解触电事故常用对策就非常必要。等电位联结 等电位连接的目的是构成一个等电位的空间，所谓等电位，是指金属导体两者之间不存在电位差。等电位连接的措施来自于法拉第做过的实验。【案例】法拉第的等电位实验法拉第的等电位实验 法拉第让一个人进入一个金属笼，人进去之后将金属笼带电，当金属笼电位升得很高的时候，这个人没有任何异常的感觉，因为整个金属笼是一个等位体，人在里边没有受到电位差的影响，即人在里面没有受到电场的作用，就像飞鸟落在高压线上，不论电压多高，它是很安全，

45、因为飞鸟的两只脚站的是等位体，没有承受电压。点评：同理，让人体所处在的空间环境成为等位体，如果人所能触及到的所有金属都是等位，也就触不了电。要形成这样一个等位的空间，必须把所有金属之间连接起来，形成等电位连接。这个措施分两个层次，一个是主等电位连接，另一个是辅助的等电位连接。1.1.主等电位联结主等电位联结 主等电位联结（Main Equipotential Bonding）在建筑物的进线处将 PE 干线、设备 PE 干线、进水管、总煤气管、采暖和空调竖管、建筑构筑物的金属构件和其他金属管道、装置外露可导电部分等相连结。主等电位连接中，当电源引入后，将 PE 的干线，设备的 PE 线以及所有的

46、金属管路，建筑内所有的金属的煤气管、采暖管以及建筑物的钢筋、主筋、地基都连接起来，包括设备的外壳等，一旦连接好之后，设备如果漏电，因为都是一个电位，即使有雷击，雷击之后产生大的电流流过接地体，在接地体产生电压的升高，整个连接的电位也一块上升，总而言之不会有电位差的作用。2.2.辅助等电位联结辅助等电位联结 辅助等电位联结（Supplementery Equipotential Bonding）在某一局部将上述管道构件相连结。主等电位连接之外，还要进行辅助等电位连击，辅助等电位连接在局部，即使是一个建筑内用电的小单元内部，也要进行连接，例如卫生间里面的电热水器、照明、采暖、浴霸等，把这些设备的所

47、有外壳和所有的金属管路之间采取等电位连接，这时一旦漏电，大家就不会形成电位差。建筑物内总等电位联结图如下。图图 3 3-1 1 建筑物内总等电位联结图建筑物内总等电位联结图 【图解】图中标号所指为：1保护线；2总等电位联结线；3接地线；4辅助等电位联结线；B总等电位联结（接地）端子板；N外露导电部分；C装置外导电部分；P金属水管干线；T接地极 在电路图中，B 是一个总等电位连接的端子板，相应的几根线都是保护线，也就是 PE 线，用接地线接接地体，埋在土壤的 T 是一个接地极，通常用镀锌钢管等焊接成若干根接地极，P 代表金属的一些管路，N代表着某一个外露的导电部分，通过这样的等电位连接，就可以起

48、到防止触电的效果。双重绝缘和加强绝缘 双重绝缘和加强绝缘听起来似乎是一种宣传的口号，而实际上，双重绝缘和加强绝缘是在国际上通用的安全措施，有着量化的要求标准。（一）双重绝缘（一）双重绝缘 双重绝缘，顾名思义，就是由两部分绝缘来构成，即双重绝缘是兼有工作绝缘和保护绝缘的绝缘。1.1.工作绝缘工作绝缘 又称基本绝缘或功能绝缘，是保证电气设备正常工作和防止触电的基本绝缘。位于带电体与不可触及金属件之间，它是由电气工程师重点来考虑约束电流的路径，有了基本绝缘，人是不能够碰到带电体的。2.2.保护绝缘保护绝缘 又称附加绝缘，是在工作绝缘因机械破损或击穿等而失效的情况下，可防止触电的独立绝缘。位于不可触及

49、金属件与可触及金属件之间。保护是附加的绝缘措施，纯粹就是为了安全所加的绝缘，可以在工作绝缘、基本绝缘损坏情况下发挥作用。（二）加强绝缘（二）加强绝缘 加强绝缘，是指基本绝缘经改进，在绝缘强度和机械性能上具备了与双重绝缘同等防触电能力的单一绝缘。在构成上可以包含一层或多层绝缘材料。这样的绝缘在构成上可以是单层绝缘，也可以是多层绝缘。（三）双重绝缘和加强绝缘典型结构（三）双重绝缘和加强绝缘典型结构 图图 3 3-2 2 双重绝缘和加强绝缘示意图双重绝缘和加强绝缘示意图 【图解】其中标号所指为：1-工作绝缘；2-保护绝缘；3-不可触及的金属；4-可触及的金属；5-加强绝缘。图中，左边的 4 路所反映

50、的是双重绝缘结构，右边两个图是加强绝缘的结构，左边 4 个图在最中心有一个电阻符号式的矩形符号，代表一个带电体或者用电器带电的部分，两条线代表着电流通过用电器返回，在它周围包以工作绝缘，粗实线框代表不可触及的金属，即附加绝缘，如果基本绝缘 1 遭到了破坏，就会使得粗实线金属带电。如果没有周围的附加绝缘，就意味着暴露在危险之中了，一触及外壳就要带电触电，由于加了附加绝缘，就使得这样一个装置得到了完善的保护。e 和 f 这两例是加强绝缘，加强绝缘的绝缘电阻要一样，有不带金属壳的，也有带金属壳的都可以，双重和加强绝缘最终是等效的，可以是多层或单层。（四）双重绝缘和加强绝缘的绝缘电阻（四）双重绝缘和加