電能是現(xiàn)代社會(huì)使用的主要能源,它既清潔,又方便,因而在人們的生產(chǎn)、生活等諸方面得到廣泛應(yīng)用,但如果使用不當(dāng),則可能發(fā)生嚴(yán)重電氣事故。電氣事故包括人身事故和設(shè)備事故。當(dāng)發(fā)生人身事故時(shí),輕者燒傷重者死亡,當(dāng)發(fā)生設(shè)備事故時(shí),輕則損壞電氣設(shè)備,重則引起火災(zāi)或爆炸。為了安全有效地使用電能,除了掌握電的基本性能和規(guī)律外,還必須了解安全用電的基本知識(shí)。下面從幾個(gè)方面來討論安全用電的重要性和安全用電的措施。
1 觸電的危險(xiǎn)
人體組織中有60%以上是由含有導(dǎo)電物質(zhì)的水分組成,因此,人體是個(gè)導(dǎo)體,當(dāng)人體不慎觸及帶電體,電流就要通過人體這就叫觸電。電流通過人體會(huì)對(duì)人的身體和內(nèi)部組織造成不同程度的損傷,這種損傷分電擊和電傷兩種。電擊是指電流流過人體內(nèi)部時(shí),使內(nèi)部組織受到較為嚴(yán)重的損傷,影響人的神經(jīng)系統(tǒng)及心臟和呼吸功能,直到停止呼吸、心臟活動(dòng)停頓而死亡;電傷是電流對(duì)人體外部的傷害,有電弧灼傷、烙傷、熔化的金屬滲入皮膚等傷害。
2 觸電的危險(xiǎn)程度與因素的關(guān)系
人觸電后將威脅到生命安全,其危險(xiǎn)程度和下列因素有關(guān)。
2.1電流的種類和頻率
其中電流的種類和頻率不同,觸電的危險(xiǎn)性也不同。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以知道,交流電比直流電危險(xiǎn)程度略為大一些,頻率很低或者很高的電流觸電危險(xiǎn)性比較小些。電流的高頻集膚效應(yīng)使得高頻情況下電流大部分流經(jīng)人體表皮,避免了內(nèi)臟的傷害,所以生命危險(xiǎn)小些,但是集膚效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致表皮嚴(yán)重?zé)齻?。此外,無線電設(shè)備、淬火、烘干和熔煉的高頻電氣設(shè)備,能輻射出波長(zhǎng)1cm-50cm的電磁波,這種電磁波能引起人體體溫增高、身體疲乏、全身無力和頭痛失眠等癥狀。
2.2電流大小及觸電時(shí)間長(zhǎng)短
電流的大小是影響觸電對(duì)人體傷害程度的主要因素,對(duì)于50Hz交流電,只要有1mA的電流經(jīng)過人體,手就會(huì)有刺激感,當(dāng)觸電電流為20mA-25mA時(shí),就會(huì)引起劇痛和呼吸困難,當(dāng)有50mA以上電流通過全身人就會(huì)呼吸停止,危及生命。可見觸電時(shí),對(duì)人體產(chǎn)生各種生理影響的主要因素是電流的大小,還有電擊時(shí)間也是很重要的一個(gè)因素,如果電擊時(shí)間極短,人體能耐受到比50mA高得多的電流而不受到傷害;反之電擊時(shí)間很長(zhǎng)時(shí),即使電流小到8mA~10mA,也可能使人致命。
2.3人體的電阻和安全電壓
通過人體電流的大小由觸電電壓和人體電阻的大小來確定,人體電阻一般在104Ω~105Ω之間,皮膚電阻最大,但在電壓較高時(shí)會(huì)發(fā)生擊穿,人體電阻迅速下降為800Ω~1000Ω。可見觸電危險(xiǎn)性的關(guān)鍵是觸電電壓,究竟多大電壓才安全呢?我國(guó)安全電壓額定值的等級(jí)為42V、36V、24V、12V和6V,要根據(jù)作業(yè)場(chǎng)所、操作員條件、使用方式、供電方式、線路狀況等因素選用。
2.4電流通過人體的途徑
觸電對(duì)人體的危害,主要是因電流通過人體一定路徑引起的。電流通過頭部會(huì)使人昏迷,電流通過脊髓會(huì)使人截癱,電流通過中樞神經(jīng)會(huì)引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)嚴(yán)重失調(diào)而導(dǎo)致死亡,所以電流通過的路徑如果是從頭到腳及從一只手到一只手,中間經(jīng)過重要器官(心臟)時(shí)最為危險(xiǎn),電流通過的路徑如果是從腳到腳,則危險(xiǎn)性較小。
3 觸電方式
人體的任何部位觸及帶電體,接觸到絕緣損壞而漏電的設(shè)備或者是站在發(fā)生接地障礙的周圍都能觸電,觸電方式一般分為下列幾種情況。
3.1直接接觸觸電
3.1.1兩相觸電
兩相觸電是指人體兩處同時(shí)接觸到同一電力系統(tǒng)中的兩根相線(圖1),這時(shí)人體接受線間的電壓,身體成為電的通路。兩線觸電大多數(shù)是在帶電工作時(shí)發(fā)生,如果各相的有電部分距離很近就更容易發(fā)生。這種接觸方式是最危險(xiǎn)的,電壓最高。
3.1.2單相觸電
在中性點(diǎn)接地的供電系統(tǒng)中,當(dāng)人體接觸到一根相線時(shí)(圖2),電流從相線經(jīng)過人體,再經(jīng)大地回到中性點(diǎn)。這時(shí)回路電壓是相電壓,回路電阻為人體電阻、人與帶電導(dǎo)體之間的接觸電阻、人與地面之間的接觸電阻以及接地極電阻之和,其中最關(guān)鍵的是人與地面之間的接觸電阻,它決定于人站立的地面和穿什么樣的鞋子,例如赤腳站在濕地上十分危險(xiǎn),而穿絕緣鞋站在地板上卻十分安全。因?yàn)槲覀兯褂玫牡蛪弘娏ο到y(tǒng)大都是中性點(diǎn)接地,因此這類觸電事故較多。
3.2間接接觸觸電
電氣設(shè)備的外殼大多是金屬,正常情況下并不帶電,因?yàn)橥鈿づc帶電部分是有絕緣隔開的。但電氣設(shè)備經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn),內(nèi)部的絕緣材料會(huì)老化,造成帶電部件與外殼相連,從而使外殼帶電,這時(shí)人體一旦與其接觸,造成的觸電稱為間接接觸觸電,這種觸電情況與直接接觸的單相觸電情況相同(圖3),這是工礦企業(yè)和日常生活中常見的觸電事故。
3.3跨步電壓觸電
由于外力的破壞等原因,如雷擊、彈打等使高壓線斷落地面,電流向四周流散,于是接地點(diǎn)周圍的土壤將產(chǎn)生電壓降,在其碰地點(diǎn)10m-20m范圍形成若干同心圓的分布電位(圖4),離碰地點(diǎn)越近,地面電位越高,這個(gè)不同的電位叫跨步電壓。人如果走近離電線觸地點(diǎn)10m以內(nèi)地段,兩腳邁開一步(相距約0.8m),在兩腳所踏的兩點(diǎn)間將有電壓存在,這時(shí)就會(huì)有電流通過人體,這種觸電叫做跨步電壓觸電。這往往使人在走路時(shí)不知不覺地就發(fā)生了。因此,在電業(yè)安全規(guī)程中就要求人們不要走近斷落電線的8m~10m的地區(qū)內(nèi),以防止跨步電壓觸電。同時(shí)架接電線的接地體常采用金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),以增大接地面積,減小電流密度,從而減小跨步電壓。
4 防止觸電的保護(hù)措施
為了防止觸電事故的發(fā)生,必須采取有效的保護(hù)措施,主要有如下幾項(xiàng)。
4.1直接觸電的預(yù)防
4.1.1安全距離保護(hù)措施
既在帶電體與地面之間,帶電體與其他設(shè)施及設(shè)備之間、帶電體與帶電體之間,都應(yīng)留有符合安全要求的距離,這個(gè)距離就是安全距離,這安全距離是由電壓等級(jí)、設(shè)備類型、安裝方式等因素來確定。
4.1.2絕緣保護(hù)措施
絕緣保護(hù)是用絕緣體把可能形成的觸電回路隔開,良好的絕緣是保證電氣設(shè)備和線路正常運(yùn)行的必要條件,是防止觸電事故的重要措施。常用的有外殼絕緣,場(chǎng)地絕緣和工具絕緣。選用絕緣材料必須與電氣設(shè)備的工作電壓、工作環(huán)境和運(yùn)行條件相適應(yīng)。
4.2間接觸電的預(yù)防
4.2.1保護(hù)接地
保護(hù)接地適用于不接地的高低壓電網(wǎng),就是將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬外殼與接地體作良好的連接(圖5),當(dāng)電氣設(shè)備某處的絕緣損壞,某一相碰殼時(shí),保護(hù)接地線便把電流導(dǎo)入大地,若有人觸及帶電外殼,接地電流分兩路:接地線和人體兩支路,因接地線的電阻不允許超過4Ω,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人體電阻,則流過人體的電流幾乎為零。因此,采用保護(hù)接地完全可以避免或減輕觸電的危害。但需注意,這時(shí)如果碰殼短路,通過接地板將有電流在地中向四周流散。于是在它附近各處就造成了不同的電位分布,靠近接地極的地方電流密度大,因而電位梯度也大,當(dāng)人在接地裝置附近跨步行走時(shí),兩腳處在不同電位下,也會(huì)受跨步電壓觸電的危險(xiǎn)。為此,接地極也要采用金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),增大接地面積,減小電流密度,從而使接地極附近電位梯度也相應(yīng)減小,跨步電壓也相應(yīng)減小。
4.2.2保護(hù)接零
就是在正常情況下把電器設(shè)備中的絕緣金屬外殼用導(dǎo)線與配電系統(tǒng)的零線連接起來。保護(hù)接零一般與熔斷器、保護(hù)裝置等配合用于中性點(diǎn)直接接地的三相四線制供電系統(tǒng)中。
電器設(shè)備采用“保護(hù)接零”后,當(dāng)電器設(shè)備絕緣損壞而與外殼相通時(shí),因?yàn)殡娖髟O(shè)備的金屬外殼已直接接到低壓電網(wǎng)中的零線上,形成了單相短路,使保護(hù)裝置或熔斷器迅速動(dòng)作(熔斷)而切斷漏電設(shè)備的電源,使電器設(shè)備的外殼不再帶電。既使在熔絲燒斷前人體觸及外殼,也由于人體電阻遠(yuǎn)大干線路電阻,通過人體的電流也是極為微小的,對(duì)人體不會(huì)造成傷害。
單相用電設(shè)備的保護(hù)接零是采用三眼插頭和三眼插座。就是把用電設(shè)備的外殼接在插頭的有接地標(biāo)志的腳上,通過插頭與零線相連,實(shí)現(xiàn)用電的安全保護(hù)。
采用保護(hù)接零的電網(wǎng)中,除了電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外,還要在零線的一定間隔及終端進(jìn)行多次接地,稱為重復(fù)接地(圖6),這樣將降低零線阻抗,降低漏電設(shè)備對(duì)地電壓,使故障的程度減輕。
必須注意在同一電源供電的電工設(shè)備上,決不容許一部分設(shè)備采用保護(hù)接零,而另一部分設(shè)備采用保護(hù)接地(圖7)。這是因?yàn)楫?dāng)保護(hù)接地的設(shè)備外殼帶電時(shí)如果接地電阻較大,故障電流不足以使保護(hù)裝置動(dòng)作,而通過接地電阻,接地線流向工作接地點(diǎn),而使中性線上存在對(duì)地電壓,致使保護(hù)接零設(shè)備的外殼上都帶有危險(xiǎn)電壓,當(dāng)人觸及時(shí)就會(huì)發(fā)生觸電危險(xiǎn)。
雖然觸電很危險(xiǎn),但只要提高安全用電意識(shí),嚴(yán)格執(zhí)行安全用電規(guī)章制度,正確安裝和使用電氣設(shè)備并定期進(jìn)行安全檢查,就可以避免和減少觸電事故的發(fā)