電氣安全

1、電 氣 安 全,首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 安全與環(huán)境工程學(xué)院鈕英建 教授,內(nèi) 容,§1　電氣安全概述§2 觸電事故基本對(duì)策及概念 §3 觸電事故常用對(duì)策 §4 電氣防火防爆擴(kuò)展內(nèi)容：功能安全,§1 電氣安全概述,電在造福于人類(lèi)的同時(shí)，也會(huì)給人類(lèi)帶來(lái)災(zāi)難。從2011年——7.23鐵路特別重大事故說(shuō)起。 引出： 一個(gè)安全原理———— Failsafe

2、原理 兩個(gè)電氣安全問(wèn)題 → 雷擊電磁脈沖防護(hù) → 功能安全系統(tǒng),Failsafe 原理,即失效安全——發(fā)生故障時(shí)不出危險(xiǎn)。介紹：裝置安全的“兩個(gè)可預(yù)見(jiàn)” 1、可預(yù)見(jiàn)的誤操作 2、可預(yù)見(jiàn)的異常情況,Failsafe 原理例1——雙金屬片滅火關(guān)氣原理,Failsafe 原理例2——電梯安全鉗-限速器系統(tǒng)（見(jiàn)視頻

3、）,一、電氣事故分類(lèi)——觸電事故,觸電事故——電流形式（存在形式）的能量引起,1. 事故案例—為救一人，七人喪命,1999年7月30日，西寧鐵二中小學(xué)部夏令營(yíng)的60名師生到青島一家著名企業(yè)的工業(yè)園參觀。小學(xué)生霍某在碧波蕩漾的如意湖邊照相，不慎落水。為救小學(xué)生，同學(xué)、老師、導(dǎo)游、公司員工等19人紛紛跳下湖……結(jié)果，有七個(gè)大人被奪去了生命。孩子都獲救了。醫(yī)生診斷結(jié)果……原因：如意湖內(nèi)有三臺(tái)潛水泵和7個(gè)水下射燈，事故是由其中一個(gè)潛水

4、泵……,Q & A,Q：為什么身亡的七人都是大人？Q：潛水泵雖漏電，但通過(guò)湖水與大地相連，接了地，為什么還能電人？A：罪魁禍?zhǔn)资恰?2. 跨步電壓（UN）和接地電阻的概念,巴西狂歡節(jié)預(yù)演事故造成17人死亡,巴西東南部小城市南班代拉市2011年2月27日晚舉行狂歡節(jié)預(yù)演活動(dòng)時(shí)發(fā)生高壓線墜落事故，目前已造成17人死亡，50多人受傷?！　‘?dāng)晚來(lái)自該市和周邊地區(qū)的１萬(wàn)多人聚集在市中心廣場(chǎng)舉行狂歡節(jié)預(yù)演，電子樂(lè)隊(duì)大卡車(chē)上方

5、的高壓線突然起火斷裂，電纜橫掃過(guò)卡車(chē)墜落到地上，導(dǎo)致卡車(chē)上的一人和地面上的12人當(dāng)場(chǎng)觸電死亡，整個(gè)城市電力供應(yīng)中斷。另有４人在被送往醫(yī)院途中死亡。　　當(dāng)?shù)仉娏菊J(rèn)為，高壓線斷裂是有人把帶金屬膜的彩鏈拋到上面所致，但有目擊者稱(chēng)是有人放鞭炮擊中高壓線造成。,電氣火災(zāi)爆炸——由電火花和電弧的能量所引發(fā)。,二、電氣事故分類(lèi)——電氣火災(zāi)爆炸,2009年8月17日俄羅斯最大的水電站“薩彥-舒申斯克”水電站發(fā)生爆炸事故。這起事故死亡人數(shù)為72

6、人，另有3人下落不明 。,在維修過(guò)程中變壓器發(fā)生爆炸是造成事故的原因。變壓器發(fā)生爆炸，水電站墻體損毀，機(jī)房進(jìn)水。,攝于2006年10月24日的薩彥－舒申斯克水電站的資料照片,事故案例 2006年1月17日，日本愛(ài)媛縣今治市的太陽(yáng)石油公司四國(guó)事業(yè)所的10萬(wàn)m3原油儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)，造成5人死亡，2人受傷。事故原因……在日本，室外儲(chǔ)罐火災(zāi)事故自1975年至今，已經(jīng)發(fā)生了十余起。大部分都造成了人員傷亡。,2006年1月17日，日本愛(ài)媛縣今治

7、市的太陽(yáng)石油公司四國(guó)事業(yè)所的10萬(wàn)m3原油儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)，造成5人死亡，2人受傷。事故原因……,雷擊——由大自然的力量分離和積累的電荷能量所引起。據(jù)中國(guó)氣象局不完全統(tǒng)計(jì)，多年來(lái)每年因雷擊造成人員傷亡上千人。,三、電氣事故分類(lèi)——雷擊事故,1 事故案例 1）1989年8月12日，山東青島市黃島油庫(kù)火災(zāi)、爆炸。引發(fā)的大火燒了104小時(shí)才撲滅，死亡19人（其中消防人員13人）；燒掉原油3.6萬(wàn)噸，油庫(kù)區(qū)淪為一片廢墟。直接和間接損失達(dá)7千

8、萬(wàn)元。2）2007年5月23日，重慶開(kāi)縣義和鎮(zhèn)政府興業(yè)村小學(xué)遭遇雷擊，造成興業(yè)村小學(xué)四、六年級(jí)學(xué)生7人死亡、19人重傷、20人輕傷。,,2. 危險(xiǎn)及危害 a. 引起爆炸和火災(zāi) b. 電擊電傷 c. 毀壞設(shè)備、設(shè)施：汽化的力（水→汽化→力） d. 造成大規(guī)模停電。,靜電事故——人為的正負(fù)電荷形式的能量,四、電氣事故分類(lèi)——靜電事故,1. 事故案例例1：加油站發(fā)生的故事

9、。（視頻播放）例2：1987年哈爾濱亞麻廠大爆炸，死亡59人……2. 靜電危害靜電雖能量不大，不會(huì)直接使人致命，但：靜電放電引發(fā)火災(zāi)爆炸——在火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所是十分危險(xiǎn)的因素。靜電電擊——能量雖小，但妨礙生活、工作，妨礙生產(chǎn)、擊穿電路元、器件。,五、電氣事故分類(lèi)——電磁輻射危害,電磁輻射危害——電磁波形式的能量造成的,泛指100kHz以上的頻率，100kHz以上才能輻射電磁波廣播、通訊設(shè)備——（數(shù)百kHz ~ 數(shù)千MHz）

10、；（如手機(jī)：中國(guó)GSM系統(tǒng)運(yùn)行在900MHz 上，CDMA則運(yùn)行在800MHz和1900MHz這兩個(gè)頻率上，發(fā)展起來(lái)的WCDMA（3G）則運(yùn)行在2000MHz基礎(chǔ)上。）1. 電磁輻射傷害：人體在高頻電磁場(chǎng)的作用下，吸收輻射能量，中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等會(huì)受到傷害。2. 電磁輻射危害：感應(yīng)放電，（如高大的金屬構(gòu)架接受電磁波會(huì)發(fā)生諧振，產(chǎn)生感應(yīng)電壓，較高的電壓，能給人明顯的電擊，或產(chǎn)生火花放電。）在有爆炸性混合物的場(chǎng)所是十分危險(xiǎn)達(dá)

11、到因素。較高的感應(yīng)電壓會(huì)使塔式起重機(jī)的工人在掛吊鉤時(shí)引起危險(xiǎn)。 心臟起搏器 電磁干擾，產(chǎn)生誤動(dòng)作： 航空（起降時(shí)打手機(jī)危險(xiǎn)） 日本數(shù)控機(jī)床軋死人,六、電氣事故分類(lèi)——電路故障及事故,電路故障及事故——電能失

12、控，整個(gè)電流流通的回路中任何一個(gè)環(huán)節(jié)上的事故及故障。,2002年9月23日，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)市二中因晚上放學(xué)時(shí)樓梯照明燈損壞，因擁擠，造成21名學(xué)生死亡，43名學(xué)生受傷。最大15歲，最小13歲。,異常停電事故案例,2003年8月14日美國(guó)東北部和加拿大部分地區(qū)發(fā)生大面積停電事故，一度使美加兩國(guó)的5000萬(wàn)人陷入一片黑暗當(dāng)中，給美國(guó)造成了40億～100億美元的經(jīng)濟(jì)損失。 美國(guó)總統(tǒng)布什在發(fā)生停電事件后發(fā)表講話(huà)說(shuō)，這是一起“重大

13、的全國(guó)性問(wèn)題”。,2008年1月中旬到2月上旬，我國(guó)南方地區(qū)遭受低溫雨雪冰凍極端天氣襲擊，貴州和湖南電網(wǎng)出現(xiàn)網(wǎng)架垮塌、造成大面積停電，京廣、滬昆等鐵路干線運(yùn)輸受阻。,電力設(shè)施損毀嚴(yán)重。電網(wǎng)大面積倒塔斷線，13個(gè)?。▍^(qū)、市）輸配電系統(tǒng)受到影響，西電東送通道中斷。,§2 觸電事故基本對(duì)策及概念,一、觸電事故的種類(lèi)1. 電擊 直接接觸電擊：觸及正常狀態(tài)下帶電的帶電體。 間接接觸電擊：觸及正常狀態(tài)下不帶電、而在故障下意外

14、帶電的帶電體。 單線電擊：人占在地面上，與一線接觸。（可以是直接或間接） 兩線電擊：人與地面隔離，兩手各觸一線。（可以是直接或間接；可以是兩相，也可以是單相） 跨步電壓電擊：（前面已經(jīng)介紹）2. 電傷：電弧燒傷、電流灼傷、皮膚金屬化、電氣機(jī)械性傷害等。,二、電流對(duì)人體的作用,人本身就是一種電氣設(shè)備，這是因?yàn)椋喝说恼麄€(gè)神經(jīng)系統(tǒng)是以電信號(hào)和電化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的。上述電信號(hào)和電化學(xué)反應(yīng)所涉及的能量是非常小的。人只要求

15、正常功能所必要的電能，由于這個(gè)能量非常小，因此，系統(tǒng)功能很容易被破壞。,1. 電擊致命原因,① 心室顫動(dòng) 數(shù)秒～數(shù)分鐘（６～８分鐘）→　死亡?。圆ㄇ鞍氩浚s0.1s）——心臟易損（激）區(qū) 心室顫動(dòng)，幅值小，頻率高（800～1000次/每分鐘以上），無(wú)規(guī)則，發(fā)生始于T波的前半部。,② 窒息 窒息→缺氧或中樞神經(jīng)反射→室顫. 特點(diǎn):致命時(shí)間較長(zhǎng)。10～20分鐘。③ 電休克（昏迷）　由于中樞神經(jīng)反射造成體內(nèi)功

16、能障礙，昏迷時(shí)間長(zhǎng)后的死亡。,2. 電流效應(yīng)的影響因素（一）電流值（工頻）,感知電流——引起感覺(jué)的最小電流。如輕微針刺，發(fā)麻。 平均（概率50%），男：1.1 mA ；女：0.7 mA擺脫電流——能自主擺脫帶電體的最大電流。 平均（概率50%）， 男：16mA； 女：10.5 mA 最低（概率0.5

17、%），男： 9mA； 女： 6 mA室顫電流——引起心室發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)的最小電流。 I顫 ＝ 50 mA 適用于當(dāng)1s ≤ t ＜5s時(shí)； I顫 ＝ 50/t mA 適用于當(dāng)0.01 s＜ t ＜1s時(shí)。,（二）電流持續(xù)時(shí)間,t↑ → 吸收電能↑ → 傷害↑t↑ → 電流重合心臟易損（激）期，危險(xiǎn)↑t↑ → 人體電阻↓→

18、人體電流↑ → 傷害↑t↑ → 中樞神經(jīng)反射↑ → 危險(xiǎn)↑,（三）電流途徑,不同途徑，危險(xiǎn)性不同。最危險(xiǎn)的是：左手到前胸。判斷危險(xiǎn)性，既要看電流值，又要看途徑。,（四）電流種類(lèi),高頻電流——燒傷比工頻電流嚴(yán)重，但電擊的危險(xiǎn)性較小。沖擊電流——指作用時(shí)間＜0.1~10ms的電流。 種類(lèi)：方脈沖、正弦波、電容放電脈沖。

19、 影響室顫的主要影響因素是It和I2t的值。 （I — 有效值）直流電流——持續(xù)時(shí)間＞心臟周期時(shí)，室顫閾值為交流的數(shù)倍； 持續(xù)時(shí)間＜200 ms時(shí)，室顫閾值與交流大致相同。,（五）個(gè)體特征,因人而異，健康情況、健壯程度、性別、

20、年齡。,3. 人體電阻,人體阻抗等值電路RS1、RS2 —— 皮膚電阻（皮膚外面的電極與真皮之間的電阻）CS1、CS2 —— 皮膚電容（皮膚外面的電極與真皮之間的電容， 數(shù)PF ~ 數(shù)μF），Ri —— 體內(nèi)電阻（約為500Ω）,人體電阻的數(shù)值及影響因素,變化范圍 干燥的情況下，人體電阻：1000~3000Ω；

21、 潮濕的情況下，人體電阻： 500 ~ 800Ω。影響因素電氣參數(shù)：U（接觸電壓）↑→ RP↓， I ↑ → RP↓， f ↑ → XCP↓；皮膚表面狀態(tài)： 潮濕、導(dǎo)電污物、傷痕、破損；皮膚表面接觸狀態(tài)： 接觸壓力、面積。,三、直接接觸電擊防護(hù),基本防護(hù)原則——應(yīng)使危險(xiǎn)的帶電體不會(huì)被有意或無(wú)意地觸及?；痉雷o(hù)措施1. 絕

22、緣——用絕緣物將帶電體封閉起來(lái)。2. 屏護(hù)——采用遮欄、護(hù)罩、護(hù)蓋、箱匣隔絕帶電體。3. 間距——帶電體與地面之間、或與其他設(shè)備之間、或與帶電體之間必要的安全距離。,四、間接接觸電擊防護(hù)基本措施,防止間接接觸電擊的技術(shù)措施：保護(hù)接地保護(hù)接零,1. 保護(hù)接地（IT系統(tǒng)）,保護(hù)接地是最古老的電氣安全措施。 保護(hù)接地是防止間接接觸電擊的基本安全技術(shù)措施,IT、TT和TN——國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC ）規(guī)定的供

23、電方式符號(hào),1 ）第一個(gè)字母表示電力（電源）系統(tǒng)對(duì)地關(guān)系。     2 ）第二個(gè)字母表示用電裝置外露的金屬部分對(duì)地的關(guān)系。,對(duì)IT、TT和TN系統(tǒng)兩個(gè)字母解釋?zhuān)?第一個(gè)字母： I—— 表示電力系統(tǒng)所有帶電部分與地絕緣或一點(diǎn)經(jīng)阻抗接地。 T ——?jiǎng)t表示電力系統(tǒng)一點(diǎn)（通常是中性點(diǎn)）直接接地。 第二個(gè)字母

24、： T —— 表示電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地（與電力系統(tǒng)的任何接地點(diǎn)無(wú)關(guān)）。 N ——表示電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)線與電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)聯(lián)結(jié)。,保護(hù)接地（IT系統(tǒng)）,保護(hù)原理——,Z,IT系統(tǒng)應(yīng)用范圍,∵采用不接地系統(tǒng)，允許帶故障運(yùn)行2h，利用此時(shí)間尋找故障點(diǎn)檢修；∴供電連續(xù)性、可靠性較有保證。1~10kV 配電網(wǎng)（6kV高壓電動(dòng)機(jī)外殼接地保護(hù)）煤礦井下低

25、壓配電網(wǎng) 380V、660V、110V（照明）對(duì)安全有特殊要求。（有些液化站氣采用）,所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均應(yīng)通過(guò)保護(hù)線與接地極（或保護(hù)接地母線、總接地端子）連接。保護(hù)接地電阻的允許值：低壓系統(tǒng)RE≤4Ω。 IT 系統(tǒng)必須裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報(bào)警或顯示裝置。在無(wú)特殊要求的情況下，IT系統(tǒng)不宜引出中性線。,2. TT系統(tǒng),保護(hù)原理——,分析可知：TT系統(tǒng)，必須配合使用漏電保護(hù)裝置或過(guò)電流保護(hù)裝置，并優(yōu)先使用前者。,

26、TT系統(tǒng)應(yīng)用范圍及要求,主要用于低壓共用用戶(hù)。上海市住宅配電為T(mén)T系統(tǒng) 。農(nóng)村低壓電網(wǎng)用電設(shè)備分散，線路長(zhǎng)時(shí)采用。共用同一接地保護(hù)裝置的所有外露可導(dǎo)電部分，必須用保護(hù)線與這些部分共用的接地極連在一起（或與保護(hù)接地母線、總接地端子相連）。接地裝置的接地電阻要滿(mǎn)足單相接地故障時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)切斷供電的要求，或使接觸電壓限制在50V以下。,3. 保護(hù)接零（TN系統(tǒng)）,保護(hù)原理——漏電→單相短路→單相短路電流ISS→單相短路保護(hù)元件動(dòng)作

27、→迅速切斷電源→實(shí)現(xiàn)保護(hù)。,ISS,L1,,,,L2,L3,,,,,,,,,,,,,,,,,RN,,,,,,,PEN,,,N,,,,TN-C系統(tǒng),TN-S系統(tǒng),TN-C-S系統(tǒng),應(yīng)用與類(lèi)型,適用保護(hù)接零適用于低壓中性點(diǎn)直接接地的三相四線配電網(wǎng)。此系統(tǒng)中，凡因絕緣損壞而可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)對(duì)地電壓的金屬部分均應(yīng)接零。三種方式：TN-S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)TN-S——可用于爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)性較大或安全要求高的場(chǎng)所，宜用于獨(dú)立附

28、設(shè)變電站的車(chē)間。也適用于科研院所、計(jì)算機(jī)中心、通信局站等。正常工作條件下，外露導(dǎo)電部分和保護(hù)導(dǎo)體呈零電位——最“干凈”的系統(tǒng)。TN-C-S——宜用于廠內(nèi)設(shè)有總變電站，廠內(nèi)低壓配電場(chǎng)的所及民用樓房。TN-C——可用于爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)性不大，用電設(shè)備較少、用電線路簡(jiǎn)單且安全條件較好的場(chǎng)所。,§3 觸電事故常用對(duì)策,一、等電位聯(lián)結(jié)目的——構(gòu)成等電位空間1. 主等電位聯(lián)結(jié)（Main Equipotential Bonding）

29、——在建筑物的進(jìn)線處將PE干線、設(shè)備PE干線、進(jìn)水管、總煤氣管、采暖和空調(diào)豎管、建筑物構(gòu)筑物金屬構(gòu)件和其他金屬管道、裝置外露可導(dǎo)電部分等相連結(jié)。2. 輔助等電位聯(lián)結(jié)（Supplementery Equipotential Bonding）——在某一局部將上述管道構(gòu)件相連結(jié)。（作為補(bǔ)充，進(jìn)一步提高安全水平）,,1—保護(hù)線； 2—總等電位聯(lián)結(jié)線； 3—接地線； 4—輔助等電位聯(lián)結(jié)線；B—總等電位聯(lián)結(jié)（接地

30、）端子板； N—外露導(dǎo)電部分；C—裝置外導(dǎo)電部分； P—金屬水管干線； T—接地極,建筑物內(nèi)總等電位聯(lián)結(jié)圖,二、雙重絕緣和加強(qiáng)絕緣,1. 雙重絕緣—— 是兼有工作絕緣和保護(hù)絕緣的絕緣。工作絕緣——又稱(chēng)基本絕緣或功能絕緣，是保證電氣設(shè)備正常工作和防止觸電的基本絕緣。位于帶電體與不可觸及金屬件之間。保護(hù)絕緣——又稱(chēng)附加絕緣，是在工作絕緣因機(jī)械破損或擊穿等而失效的情況下，可防止觸電的獨(dú)立絕緣。位于不可觸及金屬件

31、與可觸及金屬件之間。2. 加強(qiáng)絕緣—— 是基本絕緣經(jīng)改進(jìn)，在絕緣強(qiáng)度和機(jī)械性能上具備了與雙重絕緣同等防觸電能力的單一絕緣。在構(gòu)成上可以包含一層或多層絕緣材料。,3. 雙重絕緣和加強(qiáng)絕緣典型結(jié)構(gòu),4. 雙重絕緣和加強(qiáng)絕緣的絕緣電阻,在直流電壓為500V的條件下進(jìn)行測(cè)試。 工作絕緣的絕緣電阻不得低于2MΩ； 保護(hù)絕緣的絕緣電阻不得低于5MΩ； 加強(qiáng)絕緣的絕緣電阻不得低于7MΩ。,5. 識(shí)別和選用,具有雙重絕緣和

32、加強(qiáng)絕緣的設(shè)備屬于Ⅱ類(lèi)設(shè)備。Ⅱ類(lèi)設(shè)備無(wú)須再采取接地、接零等安全措施。標(biāo)志：“回”——作為Ⅱ類(lèi)設(shè)備技術(shù)信息一部分。手持電動(dòng)工具應(yīng)優(yōu)先選用Ⅱ類(lèi)設(shè)備。,三、特低電壓,特低電壓——又稱(chēng)安全特低電壓，是屬于兼有直接接觸電擊和間接接觸電擊防護(hù)的安全措施。1. 保護(hù)原理——通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中可能會(huì)作用于人體的電壓進(jìn)行限制，從而使觸電時(shí)流過(guò)人體的電流受到抑制，將觸電危險(xiǎn)性控制在沒(méi)有危險(xiǎn)的范圍內(nèi)。,我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：,15～100Hz交流電壓限值——

33、當(dāng)電氣設(shè)施或電氣設(shè)備正常（無(wú)故障）狀態(tài)下，在干燥環(huán)境中限值為33V（對(duì)于接觸面積小于1cm2的非可握緊部件，允許增大至66V）；潮濕環(huán)境中限值為16V?！?dāng)電氣設(shè)施或電氣設(shè)備出現(xiàn)能影響兩個(gè)可同時(shí)觸及的可導(dǎo)電部分間電壓的單一故障狀態(tài)下，在干燥環(huán)境中限值為55V（對(duì)于接觸面積小于1cm2的非可握緊部件，允許增大至80V）；潮濕環(huán)境中限值為33V。,直流電壓限值——當(dāng)電氣設(shè)施或電氣設(shè)備正常（無(wú)故障）狀態(tài)下，在干燥環(huán)境中限值為70V（電池

34、充電時(shí)，允許增大至75V）；潮濕環(huán)境中限值為35V?！?dāng)電氣設(shè)施或電氣設(shè)備出現(xiàn)能影響兩個(gè)可同時(shí)觸及的可導(dǎo)電部分間電壓的單一故障狀態(tài)下，在干燥環(huán)境中限值為140V（電池充電時(shí)，允許增大至150V）；潮濕環(huán)境中限值為70V（電池充電時(shí)，允許增大至75V）。,2. 特低電壓額定值,特低電壓額定值（工頻有效值）的等級(jí)：42V、36V、24V、12V和6V選用：根據(jù)使用環(huán)境、人員和使用方式等因素確定。,3. 特低電壓&安全電源

35、,根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)相關(guān)的導(dǎo)則中有關(guān)慎用“安全”一詞的原則，上述安全電壓的說(shuō)法僅作為特低電壓保護(hù)型式的表示，即：不能認(rèn)為僅采用了“安全”特低電壓電源就能防止電擊事故的發(fā)生！安全特低電壓必須由安全電源供電?？梢宰鳛榘踩娫吹闹饕校喊踩綦x變壓器蓄電池及獨(dú)立供電的柴油發(fā)電機(jī)即使在故障時(shí)仍能夠確保輸出端子上的電壓不超過(guò)特低電壓值的電子裝置電源等。,具有隔離作用的雙線圈變壓器,變壓器工作原理圖,不具有隔離作用的自耦變壓器不屬于安全

36、電源!,單相自耦變壓器,四、漏電保護(hù)（剩余電流動(dòng)作保護(hù)）,漏電保護(hù) —— 利用漏電保護(hù)裝置來(lái)防止電氣事故的一種安全技術(shù)措施。漏電保護(hù)裝置——又稱(chēng)為剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)RCD（Residual Current Operated Protective Device）。漏電保護(hù)裝置是一種低壓安全保護(hù)電器。,1. 漏電保護(hù)裝置的原理,,檢測(cè)元件是一個(gè)零序電流互感器。,,N1,N2,ZL,零序電流互感器,漏電保護(hù)裝置的工作原理,2. 漏

37、電保護(hù)裝置的選用,防止人身觸電事故用于直接接觸電擊防護(hù)時(shí)：應(yīng)選用額定動(dòng)作電流為30mA及其以下的高靈敏度、快速型。,需要安裝漏電保護(hù)裝置的場(chǎng)所（1）,屬于Ⅰ類(lèi)的移動(dòng)式電氣設(shè)備及手持電動(dòng)工具；生產(chǎn)用的電氣設(shè)備；施工工地的電氣機(jī)械設(shè)備；安裝在戶(hù)外的電氣裝置；臨時(shí)用電的電氣設(shè)備；機(jī)關(guān)、學(xué)校、賓館、飯店、企事業(yè)單位和住宅等除壁掛式空調(diào)電源插座外的其他電源插座或插座回路；,需要安裝漏電保護(hù)裝置的場(chǎng)所（2）,游泳池、噴水池、浴池的電氣設(shè)

38、備；安裝在水中的供電線路和設(shè)備；醫(yī)院中可能直接接觸人體的電氣醫(yī)用設(shè)備；其他需要安裝剩余電流保護(hù)裝置的場(chǎng)所。,變配電站和變配電設(shè)備,變配電站（室）是工廠生產(chǎn)的動(dòng)力樞紐，其運(yùn)行正常與否直接影響著全廠生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行和安全。變配電站（室）設(shè)置有各種變配電設(shè)備，如各種高低壓開(kāi)關(guān)、變壓器、互感器、電力電容器、避雷器，敷設(shè)有各種高低壓電纜、母線等電氣線路。上述電氣設(shè)備和線路具有電壓高、電流強(qiáng)、控制能量大的特點(diǎn)，一旦失控，就容易引發(fā)嚴(yán)重事

39、故。,1．變配電站（室）和變配電設(shè)備主要危險(xiǎn),⑴油浸式變壓器爆炸火災(zāi)事故 變壓器油箱內(nèi)充有大量的絕緣油。該絕緣油是飽和的碳?xì)浠衔?，其閃點(diǎn)在130~140℃之間。 變壓器故障→過(guò)熱或電弧→可燃物分解→產(chǎn)生易燃?xì)怏w。 故障持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)→易燃?xì)怏w多→內(nèi)部壓力急劇上升→會(huì)導(dǎo)致油箱炸裂→噴油燃燒。 燃燒會(huì)隨著油流的蔓延而擴(kuò)展，形成更大范圍的火災(zāi)危害。造成停電、影響生產(chǎn)等重大經(jīng)濟(jì)損失、甚至造成人

40、員的傷亡等重大事故。,⑵電纜火災(zāi)短路、過(guò)載、局部過(guò)熱、電火花或電弧等故障 → 引燃導(dǎo)線電纜 → 發(fā)生火災(zāi)。導(dǎo)線電纜在著火同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，對(duì)在場(chǎng)人員造成威脅。,⑶電氣誤操作事故五種惡性電氣誤操作事故：①帶負(fù)荷拉（合）隔離開(kāi)關(guān)。②帶電掛（合）接地線（接地開(kāi)關(guān)）。③帶接地線（開(kāi)關(guān)）合斷路器（隔離開(kāi)關(guān)）。④誤分（合）斷路器。⑤誤入帶電間隔。,,⑷繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置不能正確動(dòng)作變配電系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置一旦發(fā)

41、生拒動(dòng)作，將無(wú)法切除發(fā)生故障設(shè)備，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電氣設(shè)備燒壞，造成更大范圍的供電系統(tǒng)停電。,2．變配電站（室）的環(huán)境和變配電設(shè)備的布置10kV及以下的變配電站（室）,（1）不應(yīng)設(shè)置在低洼處和有可能經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方或相貼鄰；不應(yīng)設(shè)置在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所；不應(yīng)設(shè)在有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方。當(dāng)變配電站（室）與有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物毗連時(shí)，共用的隔墻應(yīng)是密實(shí)的非燃燒體，管道和溝道穿過(guò)墻或樓板處應(yīng)用非燃燒性材料嚴(yán)密封堵。變配

42、電站（室）不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，當(dāng)無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。,（2）可燃油油浸電力變壓器室的耐火等級(jí)應(yīng)為一級(jí)。高壓配電室、高壓電容器室和非燃（或難燃）介質(zhì)的電力變壓器室的耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。低壓配電室和低壓電容器室的耐火等級(jí)不應(yīng)低于三級(jí)，屋頂承重構(gòu)件應(yīng)為二級(jí)。 車(chē)間內(nèi)變電室的可燃油油浸變壓器室應(yīng)設(shè)置容量為100%變壓器油量的貯油池。變壓器室的通風(fēng)窗，應(yīng)采用非燃燒材料。,（3）變壓器室、配電室、電容器

43、室等應(yīng)設(shè)置防止雨、雪和蛇、鼠類(lèi)小動(dòng)物從采光窗、通風(fēng)窗、門(mén)、電纜溝等進(jìn)入室內(nèi)的設(shè)施。應(yīng)達(dá)到“四防一通” （即防火、防雨雪、防汛、防小動(dòng)物及通風(fēng)良好）的要求。,（4）變配電站（室）門(mén)應(yīng)向外開(kāi)；高低壓配電室之間的門(mén)應(yīng)向低壓側(cè)開(kāi)；相鄰配電室之間的門(mén)應(yīng)能雙向開(kāi)啟。（5）長(zhǎng)度大于7m的配電室應(yīng)設(shè)兩個(gè)出口，并宜布置在配電室的兩端。配電裝置的長(zhǎng)度大于6m時(shí)，其柜（屏）后通道應(yīng)設(shè)兩個(gè)出口，低壓配電裝置兩個(gè)出口間的距離超過(guò)15m時(shí)，尚應(yīng)增加出口。,（6）

44、變配電站（室）內(nèi)不應(yīng)有與其無(wú)關(guān)的管道或線路通過(guò)。室內(nèi)管道上不應(yīng)設(shè)置法蘭、螺紋接頭和閥門(mén)等；水汽管道與散熱器的連接應(yīng)采用焊接。配電屏的上方不應(yīng)敷設(shè)管道。,五、 電氣設(shè)備的防觸電保護(hù)分類(lèi),1. 0類(lèi)設(shè)備 僅靠基本絕緣作為防觸電保護(hù)的設(shè)備，當(dāng)設(shè)備有能觸及的可導(dǎo)電部分時(shí)，該部分不與設(shè)施固定布線中的保護(hù)（接地）線相連接，一旦基本絕緣失效，則安全性完全取決于使用環(huán)境。2. Ⅰ類(lèi)設(shè)備 設(shè)備的防觸電保護(hù)不僅靠基本絕緣，還包括一種附加的安全措施，即

45、將能觸及的可導(dǎo)電部分與設(shè)施固定布線中的保護(hù)（接地）線相連接。,3. Ⅱ類(lèi)設(shè)備 設(shè)備的防觸電保護(hù)不僅靠基本絕緣還具備象雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣這樣的附加安全措施。這種設(shè)備不采用保護(hù)接地的措施，也不依賴(lài)于安裝條件。4. Ⅲ類(lèi)設(shè)備 設(shè)備的防觸電保護(hù)依靠安全特低電壓（SELV）供電，且設(shè)備內(nèi)可能出現(xiàn)的電壓不會(huì)高于安全特低電壓。三類(lèi)設(shè)備是從電源方面就保證了安全。應(yīng)注意Ⅲ類(lèi)設(shè)備不得具有保護(hù)接地手段。,六、電氣設(shè)備外殼防護(hù)等級(jí),1.防護(hù)內(nèi)容外殼

46、防護(hù)等級(jí)反映以下三種內(nèi)容的防護(hù)：①防止人體接近殼內(nèi)危險(xiǎn)部件（如殼內(nèi)帶電部分或運(yùn)動(dòng)部分）；②防止固體異物進(jìn)入殼內(nèi)設(shè)備；③防止由于水進(jìn)入殼內(nèi)對(duì)設(shè)備造成有害影響。,外殼防護(hù)等級(jí)由IP（International Protection）代碼來(lái)標(biāo)示,其組成如下：  IP □ □ □ □ 

47、 補(bǔ)充字母 附加字母

48、 第二位特征數(shù)字 第一位特征數(shù)字 代碼字母,2. IP代碼組成,3. 表示防護(hù)等級(jí)的特征數(shù)字,第一位特征數(shù)字——表

49、示外殼防止人體接近殼內(nèi)危險(xiǎn)部件及固體異物進(jìn)入殼內(nèi)設(shè)備的防護(hù)等級(jí)。第二位特征數(shù)字——表示外殼防止由于進(jìn)水而對(duì)設(shè)備造成有害影響的防護(hù)等級(jí)。不要求規(guī)定特征數(shù)字時(shí)，該處由用“X”代替。附加字母和（或）補(bǔ)充字母可以省略，不需代替。第一位特征數(shù)字所代表的防護(hù)等級(jí)分為7級(jí)，第二位特征數(shù)字所代表的防護(hù)等級(jí)分為9級(jí)。例如：IP65為塵密、防噴水型電氣設(shè)備。,表a 第一位特征數(shù)字所代表的防護(hù)等級(jí)簡(jiǎn)要說(shuō)明,,表b 第二位特征數(shù)字所代表的防護(hù)等級(jí)

50、簡(jiǎn)要說(shuō)明,,§4 電氣防火防爆—— 例如：石油開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)和精煉廠約有60%~80%的場(chǎng)所屬于爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境,主要分為兩類(lèi)：危險(xiǎn)溫度電火花和電弧1. 危險(xiǎn)溫度（見(jiàn)下頁(yè)圖）,1. 電氣引燃源,一、 電氣引燃源,Tracking現(xiàn)象（參見(jiàn)視頻）,2. 電火花及電弧,電火花——電極之間的擊穿放電。大量電火花將匯集成電弧，電弧高溫可達(dá)8000℃，能使金屬熔化、飛濺，構(gòu)成火源。分為： 工作火花——正常時(shí)應(yīng)無(wú)引燃

51、危險(xiǎn)，但異 常時(shí)如：三相刀開(kāi)關(guān)不同時(shí) 閉合等 事故火花——短路、斷線 其他火花——雷電、靜電、電磁感應(yīng),二、危險(xiǎn)物質(zhì),1. 分類(lèi) 按爆炸性物質(zhì)種類(lèi)分類(lèi)，爆炸性物質(zhì)分三類(lèi)。Ⅰ類(lèi)：礦井甲烷（CH4）Ⅱ類(lèi)：爆炸性氣體、蒸氣Ⅲ類(lèi)：爆炸性粉塵、纖維或飛絮,2. 分級(jí)、分組,分級(jí)——（按爆炸性氣體混合

52、物的最大試驗(yàn)安全間隙（MESG）或最小點(diǎn)燃電流比（MICR））分級(jí)：Ⅱ類(lèi)爆炸性氣體： ⅡA ； ⅡB ； ⅡC ⅡA、ⅡB和ⅡC各類(lèi)對(duì)應(yīng)的典型氣體分別是丙烷、乙烯和氫氣。,,Ⅲ類(lèi)爆炸性粉塵： Ⅲ A ； Ⅲ B ； ⅢC ⅢA：可燃性飛絮。 ⅢB：非導(dǎo)電粉塵。

53、 ⅢC：導(dǎo)電粉塵。,分組——（按引燃溫度即自燃點(diǎn)）分組：,分6組 T1、T2、T3、T4、T5、T6見(jiàn)表：爆炸性氣體的分類(lèi)、分級(jí)和分組,三、危險(xiǎn)環(huán)境（危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)）,1.爆炸性氣體環(huán)境根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間，對(duì)危險(xiǎn)場(chǎng)所分區(qū)，分為：0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)。0區(qū)（0級(jí)危險(xiǎn)區(qū)域）—— 正常運(yùn)行時(shí)連續(xù)或長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)或短時(shí)間頻繁出現(xiàn)爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區(qū)域。例如：油罐內(nèi)部液面上部空間。,,,1區(qū)（

54、1級(jí)危險(xiǎn)區(qū)域）—— 正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)（預(yù)計(jì)周期性出現(xiàn)或偶然出現(xiàn)）爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區(qū)域。例如：油罐頂上呼吸閥附近。,,2區(qū)（2級(jí)危險(xiǎn)區(qū)域）——正常運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)，即使出現(xiàn)也只可能是短時(shí)間偶然出現(xiàn)爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區(qū)域。例如：油罐外3m內(nèi)。注意：釋放源和通風(fēng)條件的影響,2. 釋放源,釋放源——是劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的基礎(chǔ)。釋放源分為：連續(xù)級(jí)釋放源：連續(xù)釋放、長(zhǎng)時(shí)間釋放或短時(shí)間頻繁釋放；一級(jí)釋放源：預(yù)計(jì)在正常運(yùn)行時(shí)周期

55、或偶爾釋放的釋放源；二級(jí)釋放源：預(yù)計(jì)在正常運(yùn)行時(shí)不可能釋放，即使釋放也僅僅是偶爾短時(shí)釋放的釋放源。,必須指出的是，切不可將GB 50058-92中釋放源定義中的兩個(gè)“偶爾”同樣看待。第一級(jí)釋放源定義中的“周期或偶爾釋放”中的“偶爾”在IEC60079-10原文中用詞為occasionally（中譯：有時(shí)候, 偶而）；而第二級(jí)釋放源定義中的“偶爾短時(shí)釋放”中的“偶爾”在原文中用詞為infrequently（中譯：很少發(fā)生地, 罕見(jiàn)地

56、）。,3.通風(fēng)條件,通風(fēng)條件——是劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的重要因素。通風(fēng)分為三種類(lèi)型：自然通風(fēng)一般機(jī)械通風(fēng)局部機(jī)械通風(fēng),4.爆炸性粉塵環(huán)境,粉塵、纖維爆炸危險(xiǎn)區(qū)域——指生產(chǎn)設(shè)備周?chē)h(huán)境中，懸浮粉塵、纖維量足以引起爆炸；以及在電氣設(shè)備表面會(huì)形成層積狀粉塵、纖維而可能形成自燃或爆炸的環(huán)境。,爆炸性粉塵危險(xiǎn)區(qū)域劃分為20區(qū)、 21區(qū)、 22區(qū),20區(qū)——在正常運(yùn)行過(guò)程中可燃性粉塵連續(xù)出現(xiàn)或經(jīng)常出現(xiàn)，其數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物和/或可

57、能形成無(wú)法控制和極厚的粉塵層的場(chǎng)所及容器內(nèi)部。21區(qū)——在正常運(yùn)行過(guò)程中，可能出現(xiàn)粉塵數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物但未劃入20區(qū)的場(chǎng)所。該區(qū)域包括，與充入或排放粉塵點(diǎn)直接相鄰的場(chǎng)所、出現(xiàn)粉塵和正常操作情況下可能產(chǎn)生可燃濃度的可燃性粉塵與空氣混合物的場(chǎng)所。 22區(qū)——在異常條件下，可燃性粉塵云偶爾出現(xiàn)并且只是短時(shí)間存在、或可燃性粉塵偶爾堆積或可能存在粉塵層并且產(chǎn)生可燃性粉塵空氣混合物的場(chǎng)所。如果不能保證排除可燃性粉塵堆積或粉

58、塵層時(shí)，則應(yīng)劃分為21區(qū)。,圖例： 釋放源接近地坪時(shí)易燃物質(zhì)重于空氣、通風(fēng)不良的生產(chǎn)裝置區(qū),四、防爆電氣設(shè)備和防爆電氣線路,1. 防爆電氣設(shè)備類(lèi)型按照使用環(huán)境，防爆電氣設(shè)備分成三類(lèi)： Ⅰ類(lèi) ——用于煤礦瓦斯氣體環(huán)境； Ⅱ類(lèi) ——用于煤礦甲烷以外的爆炸性氣體環(huán)境； Ⅲ類(lèi) ——用于爆炸性粉塵環(huán)境。,按防爆結(jié)構(gòu)型式，防爆電氣設(shè)備分為以下類(lèi)型（括弧內(nèi)字母為該類(lèi)型標(biāo)志字母）：,(1) 隔爆型（d）(2) 增安型（e）(

59、3) 本質(zhì)安全型（i）(4) 澆封型（m）(5) 無(wú)火花型(n)(6) 油浸型（o）(7) 正壓型（p）(8) 充砂型（q）等等,2. 防爆電氣設(shè)備的標(biāo)志,防爆型電氣設(shè)備外殼的明顯處，須設(shè)制清晰的永久性凸紋標(biāo)志。設(shè)備銘牌的右上方應(yīng)有明顯的“Ex”標(biāo)志。防爆標(biāo)志表示法：防爆型式 類(lèi)別 級(jí)別 組別例如：dⅡBT3——表示Ⅱ類(lèi)B級(jí)T3組的隔爆型電氣設(shè)備； iaⅡAT5——表示Ⅱ類(lèi)A級(jí)T5組的ia級(jí)本質(zhì)安全型電

60、氣設(shè)備。如有一種以上復(fù)合防爆型式，應(yīng)先標(biāo)出主體防爆型式，然后標(biāo)出其他防爆型式。如epⅡBT4——表示主體為增安型，并有正壓型部件的防爆型電氣設(shè)備。,,,,,3. 防爆電氣設(shè)備的選型,,電氣/電子/可編程電子系統(tǒng)（E/E/PE）功能安全,擴(kuò)展內(nèi)容,背景： 在以提高安全性為目的的安全控制系統(tǒng)中，具有監(jiān)視、控制和邏輯功能的電氣/電子/可編程電子系統(tǒng)（E/E/PE）的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越多。

61、 由此引出：電氣/電子/可編程電子系統(tǒng)（E/E/PE）功能安全問(wèn)題,安全與風(fēng)險(xiǎn)及安全技術(shù),IEC61508 1998年發(fā)布GB/T20438 2007-01-01實(shí)施,IEC61511 2003年發(fā)布GB/T21109 2007-12-01實(shí)施,www.cueb.edu.cn,IEC 61508,IEC 61511Process Industry,IEC 61513Nuclear Industry,三

62、、功能安全評(píng)估與認(rèn)證基礎(chǔ),2000年國(guó)際電工委員會(huì)正式完整發(fā)布了IEC61508,安全儀表系統(tǒng)（SIS——Safety Instrumented System）,是指用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)安全功能的儀表系統(tǒng)，主要用于響應(yīng)危險(xiǎn)狀況，如系統(tǒng)超過(guò)限值的情況，并將生產(chǎn)過(guò)程從該狀況中脫開(kāi)，轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)，以確保人員、過(guò)程、設(shè)備和環(huán)境的安全。 包括：傳感器、邏輯解算器和最終單元。由硬件和軟件兩個(gè)基本部分組成。,安全完整性,IEC 61508把安

63、全完整性定義為：在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)的所有規(guī)定的條件下，安全相關(guān)系統(tǒng)成功地完成所需安全功能的概率。安全完整性就是安全功能能夠有效被執(zhí)行的能力。而安全完整性水平就是用來(lái)衡量這種能力大小的。,操作模式,操作模式是指安全儀表系統(tǒng)運(yùn)行其安全功能的方式，分為低要求模式和高要求模式（或連續(xù)模式）：低要求模式：在該模式下，對(duì)安全儀表系統(tǒng)提出操作要求的頻率不大于每年一次和不大于二倍的檢驗(yàn)測(cè)試頻率。（對(duì)應(yīng)于平均失效概率PFDavg ）高要求模式（或

64、連續(xù)模式）：在該模式下，對(duì)安全儀表系統(tǒng)提出操作要求的頻率大于每年一次或大于二倍的檢驗(yàn)測(cè)試頻率。 （對(duì)應(yīng)于每小時(shí)失效概率PFH ）,IEC61508定義了四個(gè)安全完整性等級(jí)（Safely Integrity Level，SIL），它們由平均要求失效概率（Probability Failure on Demand，PFD）決定。,兩種操作模式的安全完整性水平,安全完整性等級(jí)SIL,,等級(jí)表,,,核能工業(yè),,公用鍋爐,,工業(yè)鍋爐,,化工