第1章安全用电基本知识-电工电子技术基础培训课件.doc

第1章 安全用电基本知识
本章要点：
本章主要介绍安全用电的基本知识，包括电流对人体的危害，安全电压，触电的预防，触电后
急救；雷电的防护与静电的防护知识。
教学目标：
1）了解电流对人体的危害
2）掌握安全用电基本知识
3）掌握触电急救的方法
4）了解雷电、静电的防护基本知识

1.1电流对人体的危害

电气危害有两个方面：一方面是对系统自身的危害，如短路、过电压、绝缘老化等；另一方面是对用电设备、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，其中幼以触电和电气火灾危害最为严重。触电它可直接导致人员伤残、死亡。另外，静电产生的危害也不能忽视，它是电气火灾的原因之一，对电子设备的危害也很大。
1. 电流对人体的危害
电流对人体伤害的严重程度一般与下面几个因素有关。
(1)通过人体电流的大小，
(2)电流通过人体时间的长短，
(3)电流通过人体的部位，
(4)通过人体电流的频率，
(5)触电者的身体状况。
一般来说，通过人体的电流越大，时间越长，危险越大；触电时间超过人的心脏搏动周期(约为750ms)，或者触电正好开始于搏动周期的易损伤期时，危险最大；电流通过人体脑部和心脏时最为危险；40--60Hz的交流电对人体的危害最大，直流电流与较高频率电流的危险性则小些；男性、成年人、身体健康者受电流伤害的程度相对要轻一些以工频电流为例，实验资料表明：lmA左右的电流通过人体，就会使人体产生麻刺等不舒服的感觉；10～30mA的电流通过人体，便会使人体产生麻痹、剧痛、痉挛、血压升高、呼吸困难等症状，触电者已不能自主摆脱带电体，但通常不致有生命危险；电流达到50mA以上，就会引起触电者心室颤动而有生命危险；100mA以上的电流，足以致人于死地。
2. 人体电阻及安全电压
通过人体电流的大小与触电电压和人体电阻有关。人体电阻不仅与身体自然状况和人体部位有关，而且还与环境条件等因素以及接触电压有很大关系。通常人体电阻可按1000～2000欧姆，人体电阻越大，受电流伤害越轻。细嫩潮湿的皮肤，电阻可降至800欧姆以下。接触的电压升高时，人体电阻会大幅度下降。
电流通过人体时，人体承受的电压越低，触电伤害越轻。当电压低于某一定值后，就不会造成触电了。这种不带任何防护设备，对人体各部分组织均不造成伤害的电压值，称为安全电压。
世界各国对于安全电压的规定不尽相同。有50V，40V，36V，25V，24V等，其中50V，25V居多。国际电工委员会(1EC)规定安全电压限定值为50V，25V以下电压可不考虑防护电击的安全措施。我国规定12V，24V，36V三个电压等级为安全电压级别，不同场所选用安全电压等级不同。
在湿度大、狭窄、行动不便、周围有大面积接地导体的场所(如金属容器内、矿井内、隧道内等)使用的手提照明，应采用12V安全电压。
凡手提照明器具，在危险环境、特别危险环境的局部照明灯，高度不足2．5M的一般照明灯，携带式电动工具等，若无特殊的安全防护装置或安全措施，均应采用24V或36V安全电压。

1.2有关触电的基本知识

1.触电的类型
触电是指人体触及带电体后，电流对人体造成的伤害。它有两种类型，即电击和电伤。
1)电击
电击是指电流通过人体内部，破坏人体内部组织，影响呼吸系统、心脏及神经系统的正常功能，甚至危及生命。
2)电伤
电伤是指电流的热效应、化学效应、机械效应及电流本身作用造成的人体伤害。电伤会在人体皮肤表面留下明显的伤痕，常见的有灼伤、烙伤和皮肤金属化等现象。在触电事故中，电击和电伤常会同时发生。
2. 常见的触电形式
1）单相触电
当人站在地面上或其他接地体上，人体的某一部位触及一相带电体时，电流通过人体流入大地(或中性线)，称为单相触电，如图1.1所示。
图1.1单相触电
（a） （a）           中性点直接接地;（b）中性点不直接接地

图1.2两相触电

2）两相触电
两相触电是指人体两处同时触及同一电源的两相带电体，以及在高压系统中，人体距离高压带电体小于规定的安全距离，造成电弧放电时，电流从一相导体流入另一相导体的触电方式，如图1.２所示。两相触电加在人体上的电压为线电压，因此不论电网的中性点接地与否，其触电的危险性都最大。
图1.３跨步电压和接触电压

3）跨步电压触电
当带电体接地时有电流向大地流散，在以接地点为圆心，半径20m的圆面积内形成分布电位。人站在接地点周围，两脚之间(以0.8m计算)的电位差称为跨步电压Uk，如图1.3所示，　由此引起的触电事故称为跨步电压触电。
４)接触电压触电
运行中的电气设备由于绝缘损坏或其他原因造成接地短路故障时，接地电流通过接地点向大地流散，会在以接地故障点为中心，20m为半径的范围内形成分布电位，当人触及漏电设备外壳时，电流通过人体和大地形成回路，造成触电事故，这称为接触电压触电。这时加在人体两点的电位差即接触电压Uj(按水平距离0.8m，垂直距离1.8m考虑),如图1.3所示。
5)感应电压触电
当人触及带有感应电压的设备和线路时所造成的触电事故称为感应电压触电。
6）剩余电荷触电
剩余电荷触电是指当人触及带有剩余电荷的设备时，带有电荷的设备对人体放电造成的触电事故。设备带有剩余电荷，通常是由于检修人员在检修中摇表测量停电后的并联电容器、电力电缆、电力变压器及大容量电动机等设备时，检修前、后没有对其充分放电所造成的。
3. 触电事故产生的原因
触电的场合不同，引起触电的原因也不同。常见的触电原因主要有下面几种情况。
1）线路架设不合规格
线路架设不合规格主要有以下情况：
室内外线路对地距离、导线之间的距离小于容许值；通信线、广播线与电力线间隔距离过近或同杆敷设；线路绝缘破损；有的地区为节省电线而采用一线一地制送电等。
2）电气操作制度不严格
电气操作制度不严格主要有以下情况：
带电操作，不采取可靠的保安措施；不熟悉电路和电器，盲目修理；救护已触电的人，自身不采用安全保护措施；停电检修，不挂电气安全警示牌；使用不合格的保安工具检修电路和电器；人体与带电体过分接近，又无绝缘措施或屏护措施；在架空线上操作，不在相线上加临时接地线；无可靠的防高空跌落措施等。
3）用电设备不合要求
用电设备不合要求主要有以下情况：
电气设备内部绝缘低或损坏，金属外壳无保护接地措施或接地电阻太大；开关、闸刀、灯具、携带式电器绝缘外壳破损，失去防护作用；开关、熔断器误装在中性线上，一旦断开，就使整个线路带电。
4）用电不规范
用电不规范主要有以下情况： ·
违反布线规程，在室内乱拉电线；随意加大熔断器熔丝规格；在电线上或电线附近晾晒衣物；在电杆上拴牲口；在电线(特别是高压线)附近打鸟、放风筝；未断电源，移动家用电器；打扫卫生时，用水冲洗或用湿布擦拭带电电器或线路等。
4. 触电的预防
1）直接触电的预防
直接触电的预防措施有以下3种。
(1)绝缘措施。良好的绝缘是保证电气设备和线路正常运行的必要条件，是防止触电事故的重要措施。选用绝缘材料必须与电气设备的工作电压、工作环境和运行条件相适应。不同的设备或电路对绝缘电阻的要求不同。例如：新装或大修后的低压设备和线路，绝缘电阻不应低于0．5兆欧；运行中的线路和设备，绝缘电阻要求每伏工作电压l千欧以上。
(2)屏护措施。采用屏护装置，如常用电器的绝缘外壳、金属网罩、金属外壳、变压器的遮栏、栅栏等将带电体与外界隔绝开来，以杜绝不安全因素。凡是金属材料制作的屏护装置，应妥善接地或接零。
(3)间距措施。为防止人体触及或过分接近带电体，在带电体与地面之间、带电体与其他设备之间，应保持一定的安全间距。安全间距的大小取决于电压的高低、设备类型、安装方式等因素。
2）间接触电的预防
间接触电的预防措施有以下3种。
(1)加强绝缘。对电气设备或线路采取双重绝缘的措施，可使设备或线路绝缘牢固，不易损坏。即使工作绝缘损坏，还有1层加强绝缘，不致发生金属导体裸露造成间接触电。
(2)电气隔离。采用隔离变压器或具有同等隔离作用的发电机，使电气线路和设备的带电部分处于悬浮状态。即使线路或设备的工作绝缘损坏，人站在地面上与之接触也不易触电。必须注意，被隔离回路的电压不得超过500V，其带电部分不能与其他电气回路或大地相连。
(3)自动断电保护。在带电线路或设备上采取漏电保护、过流保护、过压或欠压保护、短路保护、接零保护等自动断电措施，当发生触电事故时，在规定时间内能自动切断电源，起到保护作用。
5. 安全用电的措施
1)组织措施
(1)在电气设备的设计、制造、安装、运行、使用和维护以及专用保护装置的配置等环中，要严格遵守国家规定的标准和法规。
(2)加强安全教育，普及安全用电知识。
(3)建立健全安全规章制度，如安全操作规程、电气安装规程、运行管理规程、维护检修制度等，并在实际工作中严格执行。
2)技术措施
(1)停电工作中的安全措施。
在线路上作业或检修设备时，应在停电后进行，并采取下列安全技术措施：
①切断电源。
②验电。
③装设临时地线。
(2)带电工作中的安全措施。
在一些特殊情况下必须带电工作时，应严格按照带电工作的安全规定进行。
①在低压电气设备或线路上进行带电工作时，应使用合格的、有绝缘手柄的工具,穿绝缘鞋，戴绝缘手套，并站在干燥的绝缘物体上，同时派专人监护。
②对工作中可能碰触到的其他带电体及接地物体，应使用绝缘物隔开，防止相间短路和接地短路。
③检修带电线路时，应分清相线和地线。
④高、低压线同杆架设时，检修人员离高压线的距离要符合安全距离。
此外,对电气设备还应采取下列一些安全措施:
①电气设备的金属外壳要采取保护接地或接零。
②安装自动断电装置。
③尽可能采用安全电压。
④保证电气设备具有良好的绝缘性能。
⑤采用电气安全用具。
⑥设立屏护装置。
⑦保证人或物与带电体的安全距离。
⑧定期检查用电设备。
6. 触电急救方法
1）.解脱电源
人在触电后可能由于失去知觉或超过人的摆脱电流而不能自己脱离电源，此时抢救人员不要惊慌，要在保护自己不被触电的情况下使触电者脱离电源。
（1）如果接触电器触电，应立即断开近处的电源，可就近拔掉插头，断开开关或打开保险盒。
（2）如果碰到破损的电线而触电，附近又找不到开关，可用干燥的木棒、竹竿、手杖等绝缘工具把电线挑开，挑开的电线要放置好，不要使人再触到。
（3）如一时不能实行上述方法，触电者又趴在电器上，可隔着干燥的衣物将触电者拉开。
（4）在脱离电源过程中，如触电者在高处，要防止脱离电源后跌伤而造成二次受伤。
（5）在使触电者脱离电源的过程中，抢救者要防止自身触电。
2）.脱离电源后的判断
触电者脱离电源后，应迅速判断其症状，根据其受电流伤害的不同程度，采用不同的急救方法。
（1）判断触电者有无知觉。
（2）判断呼吸是否停止。
（3）判断脉搏是否搏动。
（４）判断瞳孔是否放大。
3）.触电的急救方法
（1）口对口人工呼吸法。人的生命的维持，主要靠心脏跳动而产生血循环，通过呼吸而形成氧气与废气的交换。如果触电人伤害较严重，失去知觉，停止呼吸，但心脏微有跳动，就应采用口对口的人工呼吸法。具体做法是：
①迅速解开触电人的衣服、裤带，松开上身的衣服、护胸罩和围巾等，使其胸部能自由扩张，不妨碍呼吸。
②使触电人仰卧，不垫枕头，头先侧向一边清除其口腔内的血块、假牙及其他异物等。
③救护人员位于触电人头部的左边或右边，用一只手捏紧其鼻孔，不使漏气，另一只手将其下巴拉向前下方，使其嘴巴张开，嘴上可盖上一层纱布，准备接受吹气。
④救护人员做深呼吸后，紧贴触电人的嘴巴，向他大口吹气。同时观察触电人胸部隆起的程度,一般应以胸部略有起伏为宜。
⑤救护人员吹气至需换气时，应立即离开触电人的嘴巴，并放松触电人的鼻子，让其自由排气。这时应注意观察触电人胸部的复原情况，倾听口鼻处有无呼吸声，从而检查呼吸是否阻塞，如图1.４所示。
图1.４口对口（鼻）人工呼吸法

（2）人工胸外挤压心脏法。若触电人伤害得相当严重，心脏和呼吸都已停止，人完全失去知觉，则需同时采用口对口人工呼吸和人工胸外挤压两种方法。如果现场仅有一个人抢救，可交替使用这两种方法，先胸外挤压心脏4~6次，然后口对口呼吸2~3次，再挤压心脏，反复循环进行操作。人工胸外挤压心脏的具体操作步骤如下：
①解开触电人的衣裤，清除口腔内异物，使其胸部能自由扩张。
②使触电人仰卧，姿势与口对口吹气法相同，但背部着地处的地面必须牢固。
③救护人员位于触电人一边，最好是跨跪在触电人的腰部，将一只手的掌根放在心窝稍高一点的地方（掌根放在胸骨的下三分之一部位），中指指尖对准锁骨间凹陷处边缘，如图1.5（a）、(b)所示，另一只手压在那只手上，呈两手交叠状（对儿童可用一只手）。

图1.5心脏挤压法

④救护人员找到触电人的正确压点，自上而下，垂直均衡地用力挤压，如图1.5(c)、(d)所示，压出心脏里面的血液，注意用力适当。
⑤挤压后，掌根迅速放松（但手掌不要离开胸部），使触电人胸部自动复原，心脏扩张，血液又回到心脏。

1.3保护接地与保护接零

1. 保护接地和保护接零的方式及作用范围
接地，是利用大地为正常运行、发生故障及遭受雷击等情况下的电气设备等提供对地电流构成回路的需要，从而保证电气设备和人身的安全。保护接地和保护接零的方式有下面的
几种，如图1.6所示，它们的具体作用也有所不同。

图1.6保护接地、工作接地、重复接地及保护接零示意图

1）.保护接地
保护接地方式将电气设备不带电的金属外壳和同金属外壳相连接的金属构架用导线与接地体电器可靠地连接在一起。
2.）工作接地
为了保证电气设备的正常工作，将电力系统中的某一点(通常是中性点)直接用接地装置与大地可靠地连接起来就称为工作接地。
3）.重复接地
三相四线制的零线（或中性点）一处或多处经接地装置与大地再次可靠连接，称为重复接地。
4）保护接零
在中性点接地的三相四线制系统中，将电气设备的金属外壳、框架等与中性线可靠连接，称为保护接零。
2. 电气设备的接地范围
根据安全规程规定，下列电气设备的金属外壳应该接地或接零。
(1)电机、变压器、电器、照明器具、携带式及移动式用电器具等的底座和外壳，如手电钻、电冰箱、电风扇、洗衣机等。
(2)交流、直流电力电缆的接线盒，终端头的金属外壳，电线、电缆的金属外皮，控制电缆的金属外皮，穿线的钢管；电力设备的传动装置，互感器二次绕组的一个端子及铁心。
(3)配电屏与控制屏的框架，室内、外配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架，安装在配电线路杆上的开关设备、电容器等电力设备的金属外壳。
(4)在非沥青路面的居民区中，高压架空线路的金属杆塔、钢筋混凝土杆，中性点非直接接地的低压电网中的铁杆、钢筋混凝土杆，装有避雷线的电力线路杆塔。
(5)避雷针、避雷器、避雷线和角形间隙等。

3. 接地装置
1）.接地装置的组成
接地装置由接地体和接地线组成。接地体可分为人工接地体和自然接地体。
2）对接地装置的要求
为了保证接地装置起到安全保护作用，一般接地装置应满足以下要求：
(1)接地电阻应达到规定值：
①低压电气设备接地装置的接地电阻不宜超过4Ω。
②低压线路零线每一重复接地装置的接地电阻不应大于10Ω。
③在接地电阻允许达到10Ω的电力网中，每一重复接地装置的接地电阻不应超过30Ω，但重复接地不应少于3处。
(2)接地体的敷设方式：
埋设人工接地体前，应尽量考虑利用自然接地体。与大地有可靠连接的自然接地体，如配线的钢管、自来水管和建筑物的金属构架等，在接地电阻符合要求时，一般不另敷设人工接地体，但发电厂、变电所除外。
3）对接地线的要求
接地线与接地体连接处一般应焊接。如采用搭接焊，其搭接长度必须为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。如焊接困难，可用螺栓连接，但应采取可靠的防锈措施。

1.4雷电的危害与防护

1. 雷电的危害
雷电是自然界中的一种放电现象。当雷电发生时，放电电流使空气燃烧出一道强烈火花，并使空气猛烈膨胀，发出巨大响声。雷电放电时间仅约50～100μs，但放电陡度可达50kA／μs。雷电的特点是：时间短,电流强,频率高,感应或冲击电压大。
雷电的危害主要有以下三种。
(1)直接雷引起的危害。
(2)感应雷引起的危害。
(3)雷电侵入波引起的危害。

2. 防雷措施
1）.架空线路的防雷措施
(1)装设避雷线。
(2)装设避雷器或保护间隙。
(3)提高线路本身的绝缘水平。
(4)利用自动重合闸。

2）变电所的防雷措施
(1)装设避雷针，用来保护整个变电所的建筑物，使之免遭直接雷击。
(2)高压侧装设阀式避雷器或保护间隙，这主要用来保护主变压器，要求避雷器或保护间隙尽量靠近变电所安装，其接地线应与变压器低压中性点及金属外壳连在一起接地。
(3)低压侧装设阀式避雷器或保护间隙，这主要用在雷区以防止雷电波由低压侧侵入而击穿变压器绝缘。

3）.建筑物的防雷措施
(1)对直击雷的防雷措施。
(2)　对高电位侵入雷的防护措施。

1.5静电的危害及防护

1. 静电的产生
当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电，在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。
固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。为什么气体也会产生静电呢？因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。所以在我们的周围环境甚至我们的身上都会带有不同程度的静电，当静电积累到一定程度时就会发生放电。
2. 静电的危害
1） 静电在生产中的危害
如塑壳生产线，由于静电造成塑壳喷漆，电镀，表面粗糙，沙眼多，手感差。
在卷桶纸，皮革，塑料，化工布/膜等流水线，由于材料绝缘性高，运转速度快，表面电荷不易散失，静电极高，当操作人员触及会有触电感，更能使材料层间击穿，影响产品质量。在电子行业，IC，LCD，LED，等精细组装线，据统计，由于静电给电子器件制造业，每年会造成两百多亿美元的损失！ 在印刷包装企业由于静电会造成设备控制失灵；进纸不稳，收纸不齐；在传输印刷中，更会造成套印精度低，墨须严重，严重影响产品品质。
2） 静电对人体的危害
我们知道，静电在工业生产中的危害很大，不仅影响生产，而且容易引发各种火灾爆炸事故等，研究发现，静电对人体也是有害无利。人体长期在静电辐射下，会使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。在家庭生活当中，静电不仅化纤衣服有，脚下的地毯、日常的塑料用具、锃亮的油漆家具及至各种家电均可能出现静电现象，静电可吸附空气中大量的尘埃而且带电性越大、吸附尘埃的数量就越多，而尘埃中往往含有多种有毒物质和病菌，轻则刺激皮肤，影响皮肤的光泽和细嫩，重则使皮肤起癍生疮，更严重的还会引发支气管哮喘和心律失常等病症。
3. 静电的防护
静电防护的主要措施有：静电的泄漏和耗散、静电中和、静电屏蔽与接地、增湿等。
静电放电引起的元器件击穿损害是电子工业最普遍、最严重的静电危害，它分硬击穿和软击穿。硬击穿是一次性造成元器件介质击穿、烧毁或永久性失效；软击穿则是造成器件的性能劣化或参数指标下降。
静电敏感元器件和印制电路板在生产过程中工序之间的传递和储放，必须使用防静电上料箱、元件盒、周转箱、周转托盘等。以防止静电积累造成危害。静电敏感元器件和印制电路板，作为成品进行包装时必须采用防静电屏蔽袋、包装袋、包装盒、条、筐等，避免运输过程中的静电损害。
电子产品在生产过程中，其元器件、组件成品经常与设备工具等发生接触、分离，磨擦而产生静电，必须使用防静电坐垫、周转小车、维修包、工具、工作椅（凳）等，并通过适当的接地，使静电迅速泄放。
磨擦起电和人体静电是电子、微电子工业中的两大危害源，但产生静电并非危害所在，危害在于静电积累及由此产生的静电电荷放电，因此必须予以控制。带静电的物体，在其周围形成静电场，会产生力学效应，放电效应和静电感应效应。由于静电的力学效应，空气中的浮游的尘粒会吸附到硅片等电子元器件上，严重影响电子产品的质量，因此，对净化工作空间必须采取防静电措施。
净化室的墙壁、天花板和地板等都应采用防静电的不发尘材料，对操作人员及工件、器具也应采取一系列的静电防护措施。
为了解生产过程静电起电情况，判别生产过程中静电的影响程度以及检验静电防护用品、装备质量都需要测量静电及有关参数。静电的测量，主要是对静电电压、材料电阻、接地电阻、静电关衰期、静电电量、静电消除器消电性能、布料电荷面密度等的测量。
静电防护工作是一项系统工程，任何环节的疏漏或失误，都将导致静电防护工作的失败，必须时时防范，人人防范。

本章小结

一般来说，通过人体的电流越大，时间越长，危险越大；；电流通过人体脑部和心脏时最为危险；40--60Hz的交流电对人体的危害最大；电流达到50mA以上，就会引起触电者心室颤动而有生命危险；100mA以上的电流，足以致人于死地。
我国规定12V，24V，36V三个电压等级为安全电压级别，不同场所选用安全电压等级不同。触电事故产生的原因：1）线路架设不合规格2）电气操作制度不严格3）用电设备不合要求 4）用电不规范
接地，是利用大地为正常运行、发生故障及遭受雷击等情况下的电气设备等提供对地电流构成回路的需要，从而保证电气设备和人身的安全。接地方法有1）.保护接地2.）工作接地3）.重复接地4）保护接零
雷电与静电对电器设备有很大的影响，必须采取适当的措施加以防范。
思考题
1． 1．  人体允许通过的安全电流是多少，为什么用安全电压不用安全电流。
2． 2．  触电的形式有哪些，如何防止触电。
3． 3．  如何救护触电的人员。
4． 4．  雷电对人们有何影响，如何防止雷击。
5． 5．  静电对人们有何影响，如何防静电。