2014安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》講義:電氣危險因素及事故種類

更新時間：2013-11-19 10:29:44 來源：|0

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摘要 2014安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》講義:電氣危險因素及事故種類

　　第二章電氣安全技術(shù)

　　第一節(jié) 電氣危險因素及事故種類

　　根據(jù)能量轉(zhuǎn)移論的觀點(diǎn)，電氣危險因素是由于電能非正常狀態(tài)形成的。電氣危險因素分為觸電危險、電氣火災(zāi)爆炸危險、靜電危險、雷電危險、射頻電磁輻射危害和電氣系統(tǒng)故障等。按照電能的形態(tài)，電氣事故可分為觸電事故、雷擊事故、靜電事故、電磁輻射事故和電氣裝置事故。

　　一、觸電

　　觸電分為電擊和電傷兩種傷害形式。

　　1電擊

　　電擊是電流通過人體，刺激機(jī)體組織，使肌體產(chǎn)生針刺感、壓迫感、打擊感、痙攣、疼痛、血壓異常、昏迷、心律不齊、心室顫動等造成傷害的形式。嚴(yán)重時會破壞人的心臟、肺部、神經(jīng)系統(tǒng)的正常工作，形成危及生命的傷害。

　　(1)電擊傷害機(jī)理。人體在正常能量之外的電能作用下，系統(tǒng)功能很容易遭受破壞。當(dāng)電流作用于心臟或管理心臟和呼吸機(jī)能的腦神經(jīng)中樞時，能破壞心臟等重要器官的正常工作。

　　(2)電流效應(yīng)的影響因素(以下不加說明電流均指工頻)。電流對人體的傷害程度是與通過人體電流的大小、種類、持續(xù)時間、通過途徑及人體狀況等多種因素有關(guān)。

　　1)電流值

　?、俑兄娏鳌Ｖ敢鸶杏X的最小電流。感覺為輕微針刺，發(fā)麻等。就平均值(概率50%)而言，男性約為1.1 mA;女性約為0.7 mA。

　　②擺脫電流。指能自主擺脫帶電體的最大電流。超過擺脫電流時，由于受刺激肌肉收縮或中樞神經(jīng)失去對手的正常指揮作用，導(dǎo)致無法自主擺脫帶電體。就平均值(概率50%)而言，男性約為16 mA;女性約為10.5 mA;就最小值(可擺脫概率99.5%)而言，男性約為9 mA;女性約為6 mA。

　　③室顫電流。指引起心室發(fā)生心室纖維性顫動的最小電流。動物實驗和事故統(tǒng)計資料表明，心室顫動在短時間內(nèi)導(dǎo)致死亡。室顫電流與電流持續(xù)時間關(guān)系密切。當(dāng)電流持續(xù)時間超過心臟周期時，室顫電流僅為50 mA左右;當(dāng)持續(xù)時間短于心臟周期時，室顫電流為數(shù)百mA。當(dāng)電流持續(xù)時間小于0.1 s時，只有電擊發(fā)生在心室易損期，500 mA以上乃至數(shù)A的電流才能夠引起心室顫動。前述電流均指流過人體的電流，而當(dāng)電流直接流過心臟時，數(shù)十微安的電流即可導(dǎo)致心室顫動發(fā)生。

　　2)電流持續(xù)時間。通過人體的電流持續(xù)時間愈長，愈容易引起心室顫動，危險性就愈大。

　　3)電流途徑。流經(jīng)心臟的電流多、電流路線短的途徑是危險性最大的途徑。最危險的途徑是：左手到前胸。判斷危險性，既要看電流值，又要看途徑。

　　4)電流種類。直流電流、高頻交流電流、沖擊電流以及特殊波形電流也都對人體具有傷害作用，其傷害程度一般較工頻電流為輕。

　　5)個體特征。因人而異，健康情況、性別、年齡等。

　　(3)人體阻抗

　　人體阻抗是定量分析人體電流的重要參數(shù)之一，是處理許多電氣安全問題所必須考慮的基本因素。

　　1)組成和特征。人體皮膚、血液、肌肉、細(xì)胞組織及其結(jié)合部等構(gòu)成了含有電阻和電容的阻抗。其中，皮膚電阻在人體阻抗中占有較大的比例。

　　皮膚阻抗：決定于接觸電壓、頻率、電流持續(xù)時間、接觸面積、接觸壓力、皮膚潮濕程度和溫度等。皮膚電容很小，在工頻條件下，電容可忽略不計，將人體阻抗看作純電阻。

　　體內(nèi)電阻：基本上可以看作純電阻，主要決定于電流途徑和接觸面積。

　　2)數(shù)值及變動范圍。在除去角質(zhì)層，干燥的情況下，人體電阻約為1 000～3000Ω;潮濕的情況下，人體電阻約為500～800Ω。

　　3)影響因素。接觸電壓的增大、電流強(qiáng)度及作用時間的增大、頻率的增加等因素都會導(dǎo)致人體阻抗下降。皮膚表面潮濕、有導(dǎo)電污物、傷痕、破損等也會導(dǎo)致人體阻抗降低。接觸壓力、接觸面積的增大均會降低人體阻抗。

　　(4)電擊類型

　　電擊的分類方式有如下幾種。

　　1)根據(jù)電擊時所觸及的帶電體是否為正常帶電狀態(tài)，電擊分為直接接觸電擊和間接接觸電擊兩類。

　?、僦苯咏佑|電擊。指在電氣設(shè)備或線路正常運(yùn)行條件下，人體直接觸及了設(shè)備或線路的帶電部分所形成的電擊。

　?、陂g接接觸電擊。指在設(shè)備或線路故障狀態(tài)下，原本正常情況下不帶電的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分或設(shè)備以外的可導(dǎo)電部分變成了帶電狀態(tài)，人體與上述故障狀態(tài)下帶電的可導(dǎo)電部分觸及而形成的電擊。

　　2)按照人體觸及帶電體的方式，電擊可分為單相電擊、兩相電擊和跨步電壓電擊三種。

　　單相電擊。指人體接觸到地面或其他接地導(dǎo)體，同時，人體另一部位觸及某一相帶電體所引起的電擊。根據(jù)國內(nèi)外的統(tǒng)計資料，單相電擊事故占全部觸電事故的70%以上。

　　因此，防止觸電事故的技術(shù)措施應(yīng)將單相電擊作為重點(diǎn)。

　　②兩相電擊。指人體的兩個部位同時觸及兩相帶電體所引起的電擊。此情況下，人體所承受的電壓為線路電壓，因其電壓相對較高，其危險性也較大。

　　(3)跨步電壓電擊。指站立或行走的人體，受到出現(xiàn)于人體兩腳之間的電壓即跨步電壓作用所引起的電擊?？绮诫妷菏钱?dāng)帶電體接地，電流經(jīng)接地線流人埋于土壤中的接地體。

　　又通過接地體向周圍大地流散時，在接地體周圍土壤電阻上產(chǎn)生的電壓梯度形成的。圖2―3所示為接地體的對地電壓曲線。曲線有雙曲線特征。

　　對于集中式接地體，離接地體20 m處的對地電壓接近于零。圖中，人體兩腳所處兩點(diǎn)之間出現(xiàn)的電壓u。即跨步電壓。

　　2電傷

　　電傷是電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等對人體所造成的傷害。傷害多見于機(jī)體的外部，往往在機(jī)體表面留下傷痕。能夠形成電傷的電流通常比較大。電傷的危險程度決定于受傷面積、受傷深度、受傷部位等。

　　電傷包括電燒傷、電烙印、皮膚金屬化、機(jī)械損傷、電光性眼炎等多種傷害。

　　(1)電燒傷。是最為常見的電傷。大部分觸電事故都含有電燒傷成分。電燒傷可分為電流灼傷和電弧燒傷。

　　1)電流灼傷。指人體與帶電體接觸，電流通過人體時，因電能轉(zhuǎn)換成的熱能引起的傷害。由于人體與帶電體的接觸面積一般都不大，且皮膚電阻又比較高，因而產(chǎn)生在皮膚與帶電體接觸部位的熱量就較多。因此，使皮膚受到比體內(nèi)嚴(yán)重得多的灼傷。電流愈大、通電時間愈長、電流途徑上的電阻愈大，則電流灼傷愈嚴(yán)重。電流灼傷一般發(fā)生在低壓電氣設(shè)備上。數(shù)百毫安的電流即可造成灼傷，數(shù)安的電流則會形成嚴(yán)重的灼傷。

　　2)電弧燒傷。指由弧光放電造成的燒傷，是最嚴(yán)重的電傷。電弧發(fā)生在帶電體與人體之間，有電流通過人體的燒傷稱為直接電弧燒傷;電弧發(fā)生在人體附近對人體形成的燒傷以及被熔化金屬濺落的燙傷稱為間接電弧燒傷?；」夥烹姇r電流很大，能量也很大，電弧溫度高達(dá)數(shù)千度，可造成大面積的深度燒傷。嚴(yán)重時能將機(jī)體組織烘干、燒焦。電弧燒傷既可以發(fā)生在高壓系統(tǒng)，也可以發(fā)生在低壓系統(tǒng)。在低壓系統(tǒng)，帶負(fù)荷(尤其是感性負(fù)荷)拉開裸露的閘刀開關(guān)時，產(chǎn)生的電弧會燒傷操作者的手部和面部;當(dāng)線路發(fā)生短路，開啟式熔斷器熔斷時，熾熱的金屬微粒飛濺出來會造成灼傷;因誤操作引起短路也會導(dǎo)致電弧燒傷等。在高壓系統(tǒng)，由于誤操作，會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，造成嚴(yán)重的燒傷;人體過分接近帶電體，其間距小于放電距離時，直接產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，造成電弧燒傷，嚴(yán)重時會因電弧燒傷而死亡。

　　在全部電燒傷的事故當(dāng)中，大部分的事故發(fā)生在電氣維修人員身上。

　　(2)電烙印。指電流通過人體后，在皮膚表面接觸部位留下與接觸帶電體形狀相似的斑痕，如同烙印。斑痕處皮膚呈現(xiàn)硬變，表層壞死，失去知覺。

　　(3)皮膚金屬化。是由高溫電弧使周圍金屬熔化、蒸發(fā)并飛濺滲透到皮膚表層內(nèi)部所造成的。受傷部位呈現(xiàn)粗糙、張緊，可致局部壞死。

　　(4)機(jī)械損傷。多數(shù)是由于電流作用于人體，使肌肉產(chǎn)生非自主的劇烈收縮所造成的。其損傷包括肌腱、皮膚、血管、神經(jīng)組織斷裂以及關(guān)節(jié)脫位乃至骨折等。

　　(5)電光性眼炎。其表現(xiàn)為角膜和結(jié)膜發(fā)炎?；」夥烹姇r的紅外線、可見光、紫外線都會損傷眼睛。在短暫照射的情況下，引起電光眼的主要原因是紫外線。

　　【例題】電傷是電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等對人體所造成的傷害。電傷包括電燒傷、()。

　　A.電烙印

　　B.皮膚金屬化

　　C.機(jī)械損傷

　　D.電光性眼炎

　　E.單相電擊

　　【答案】ABCD

　　二、電氣火災(zāi)與爆炸

　　電氣火災(zāi)爆炸是由電氣引燃源引起的火災(zāi)和爆炸。電氣裝置在運(yùn)行中產(chǎn)生的危險溫度、電火花和電弧是電氣引燃源主要形式。在爆炸性氣體、爆炸性粉塵環(huán)境及火災(zāi)危險環(huán)境。電氣線路、開關(guān)、熔斷器、插座、照明器具、電熱器具、電動機(jī)等均可能引起火災(zāi)和爆炸。油浸電力變壓器、多油斷路器等電氣設(shè)備不僅有較大的火災(zāi)危險，還有爆炸的危險。在火災(zāi)和爆炸事故中，電氣火災(zāi)爆炸事故占有很大的比例。從我國一些大城市的火災(zāi)事故統(tǒng)計可知，就引起火災(zāi)的原因而言，電氣原因已居首位。

　　l電氣引燃源

　　作為火災(zāi)和爆炸的電氣引燃源，電氣設(shè)備及裝置在運(yùn)行中產(chǎn)生的危險溫度、電火花和電弧是電氣火災(zāi)爆炸的要因。

　　(1)危險溫度

　　形成危險溫度的典型情況如下：

　　1)短路。指不同的電位的導(dǎo)電部分之間包括導(dǎo)電部分對地之間的低阻性短接。發(fā)生短路時，線路中電流增大為正常時的數(shù)倍乃至數(shù)十倍，由于載流導(dǎo)體來不及散熱，溫度急劇上升，除對電氣線路和電氣設(shè)備產(chǎn)生危害外，還形成危險溫度。短路的暫態(tài)過程會產(chǎn)生很大的沖擊電流，在流過設(shè)備的瞬間產(chǎn)生很大的電動力，造成電氣設(shè)備損壞。

　　電氣設(shè)備安裝和檢修中的接線和操作錯誤，可能引起短路;運(yùn)行中的電氣設(shè)備或線路發(fā)生絕緣老化、變質(zhì);或受過度高溫、潮濕、腐蝕作用;或受到機(jī)械損傷等而失去絕緣能力，可能導(dǎo)致短路。由于外殼防護(hù)等級不夠，導(dǎo)電性粉塵或纖維進(jìn)入電氣設(shè)備內(nèi)部，也可能導(dǎo)致短路。因防范措施不到位，小動物、霉菌及其他植物也可能導(dǎo)致短路。由于雷擊等過電壓、操作過電壓的作用，電氣設(shè)備的絕緣可能遭到擊穿而短路。

　　2)過載。電氣線路或設(shè)備長時間過蛾也舍導(dǎo)致溫度異常上升，形成引燃源。過載的原因主要有如下幾種情況。

　　①電氣線路或設(shè)備設(shè)計選型不合理，或沒有考慮足夠的裕量，以致在正常使用情況下出現(xiàn)過熱。

　　電氣設(shè)備或線路使用不合理，負(fù)載超過額定值或連續(xù)使用時間過長，超過線路或設(shè)備的設(shè)計能力，由此造成過熱。

　　設(shè)備故障運(yùn)行造成設(shè)備和線路過負(fù)載，如三相電動機(jī)單相運(yùn)行或三相變壓器不對稱運(yùn)行均可能造成過負(fù)載。

　　④電氣回路諧波能使線路電流增大而過載。如三相四線制電路三次及其奇數(shù)倍諧波電流會引起中性線過載危險。由于各相三次諧波電流在中性絨上相位相同而互相疊加。如果三相負(fù)載不平衡，中性線再疊加上不平衡電流后發(fā)熱將更為嚴(yán)重。在非線性負(fù)載日益增多，能產(chǎn)生大量三次諧波的氣體放電燈等非線性負(fù)載大量使用的情況下，中性線的嚴(yán)重過載將帶來火災(zāi)的隱患。

　　產(chǎn)生三次諧波的設(shè)備主要有：節(jié)能燈、熒光燈、計算機(jī)、變頻空調(diào)、微波爐、鎮(zhèn)流器、焊接設(shè)備、UPS電源等。如節(jié)能熒光燈，困燈管內(nèi)電弧的負(fù)阻特性產(chǎn)生的諧波電流主要為三次諧波電流。

　　3)漏電。電氣設(shè)備或線路發(fā)生漏電時，因其電流一般較小，不能促使線路上的熔斷器的熔絲動作。一般當(dāng)漏電電流沿線路比較均勻地分布，發(fā)熱量分散時，火災(zāi)危險性不大。而當(dāng)漏電電流集中在某一點(diǎn)時，可能引起比較嚴(yán)重的局部發(fā)熱，引燃成災(zāi)。

　　4)接觸不良。電氣線路或電氣裝置中的電路連接部位是系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，是產(chǎn)生危險溫度的主要部位之一。

　　電氣接頭連接不牢、焊接不良或接頭處夾有雜物，都會增加接觸電阻而導(dǎo)致接頭過熱。刀開關(guān)、斷路器、接觸器的觸點(diǎn)、插銷的觸頭等，如果沒有足夠的接觸壓力或表面粗糙不平等。均可能增大接觸電阻，產(chǎn)生危險溫度。對于銅、韜接頭，由于銅和鋁的理化性能不同，接觸狀態(tài)會逐漸惡化，導(dǎo)致接頭過熱。

　　5)鐵心過熱。對于電動機(jī)、變壓器、接觸囂等帶有鐵心的電氣設(shè)備，如果鐵心短路(片間絕緣破壞)或線圈電壓過高，由于渦流損耗和磁滯損耗增加，使鐵損增大，將造成鐵心過熱并產(chǎn)生危險溫度。

　　6)散熱不良。電氣設(shè)備在運(yùn)行時必須確保具有一定的散熱或通風(fēng)措施。如果這些措施失效，如通風(fēng)道堵塞、風(fēng)扇損壞、散熱油管堵塞、安裝位置不當(dāng)、環(huán)境溫度過高或距離外界熱源太近等，均可能導(dǎo)致電氣設(shè)備和線路過熱。

　　7)機(jī)械故障。由交流異步電動機(jī)拖動的設(shè)備，如果轉(zhuǎn)動部分被卡死或軸承損壞，造成堵轉(zhuǎn)或負(fù)載轉(zhuǎn)矩過太，都會因電流顯著增大而導(dǎo)致電動機(jī)過熱。交流電磁鐵在通電后，如果銜鐵被卡死，不能吸合，則線圈中的大電流持續(xù)不降低，也會造成過熱。由電氣設(shè)備相關(guān)的機(jī)械摩擦導(dǎo)致的發(fā)熱。

　　8)電壓異常。相對于額定值，電壓過高和過低均屬電壓異常。電壓過高時，除使鐵心發(fā)熱增加外，對于恒阻抗設(shè)備，還會使電流增大而發(fā)熱。電壓過低時，除可能造成電動機(jī)堵轉(zhuǎn)、電磁鐵銜鐵吸合不上，使線圈電流大大增加而發(fā)熱外，對于恒功率設(shè)備，還會使電流增大而發(fā)熱。

　　9)電熱器具和照明器具。其正常情況下的工作溫度就可能形成危險溫度，如：電爐電阻絲工作溫度為800℃，電熨斗為500―600℃，白熾燈燈絲為2 000―3 000℃，100w白熾燈泡表面為170一220℃。

　　10)電磁輻射能量。在連續(xù)發(fā)射或脈沖發(fā)射的射頻(9 kHz一60 GHz)源的作用下，可燃物吸收輻射能量可能形成危險溫度。

　　(2)電火花和電弧

　　電火花是電極間的擊穿放電，電弧是大量電火花匯集而成的。在切斷感性電路時，斷路器觸點(diǎn)分開瞬間，在觸點(diǎn)之間的高電壓形成的電弧作用及觸點(diǎn)上的高溫引起熱電子發(fā)射，使斷開的觸點(diǎn)之間形成密度很大的電子流和離子流，形成電弧和電火花，電弧形成后的弧柱溫度可高達(dá)6 000―7 000℃，甚至10 000℃以上，不僅能引起可燃物燃燒，還能使金屬熔化、飛濺，構(gòu)成危險的火源。在有爆炸危險的場所，電火花和電弧是十分危險的因素。

　　電火花和電弧分為工作電火花及電弧、事故電火花及電弧。

　　1)工作電火花及電弧。指電氣設(shè)備正常工作或正常操作過程中所產(chǎn)生的電火花。例如：刀開關(guān)、斷路器、接觸器、控制器接通和斷開線路時會產(chǎn)生電火花;插銷拔出或插入時的火花;直流電動機(jī)的電刷與換向器的滑動接觸處、繞線式異步電動機(jī)的電刷與滑環(huán)的滑動接觸處也會產(chǎn)生電火花等。切斷感性電路時，斷口處火花能量較大，危險性也較大。當(dāng)該火花能量超過周圍爆炸性混合物的最小引燃能量時，即可能引起爆炸。

　　2)事故電火花及電弧。包括線路或設(shè)備發(fā)生故障時出現(xiàn)的火花。如絕緣損壞、導(dǎo)線斷線或連接松動導(dǎo)致短路或接地時產(chǎn)生的火花;電路發(fā)生故障，熔絲熔斷時產(chǎn)生的火花;沿絕緣表面發(fā)生的閃絡(luò)等。

　　電力線路和電氣設(shè)備在投切過程中由于受感性和容性負(fù)荷的影響，可能會產(chǎn)生鐵磁諧振和高次諧波，并引起過電壓，這個過電壓也會破壞電氣設(shè)備絕緣造成擊穿，并產(chǎn)生電弧。

　　事故火花還包括由外部原因產(chǎn)生的火花，如雷電直接放電及二次放電火花、靜電火花、電磁感應(yīng)火花等。

　　除上述外，電動機(jī)轉(zhuǎn)子與定子發(fā)生摩擦(掃膛)，或風(fēng)扇與其他部件相碰也都會產(chǎn)生火花，這是由碰撞引起的機(jī)械性質(zhì)的火花。

　　2電氣裝置及電氣線路發(fā)生燃爆

　　(1)油浸式變壓器火災(zāi)爆炸。變壓器油箱內(nèi)充有大量的用于散熱、絕緣、防止內(nèi)部元件和材料老化以及內(nèi)部發(fā)生故障時熄滅電弧作用的絕緣油。變壓器油的閃點(diǎn)在130一140℃之間。變壓器發(fā)生故障時，在高溫或電弧的作用下，變壓器內(nèi)部故障點(diǎn)附近的絕緣油和固態(tài)有機(jī)物發(fā)生分解，產(chǎn)生易燃?xì)怏w。如故障持續(xù)時間過長，易燃?xì)怏w愈來愈多，使變壓器內(nèi)部壓力急劇上升，若安全保護(hù)裝置(氣體繼電器、防爆管等)未能有效動作時，會導(dǎo)致油箱炸裂，發(fā)生噴油燃燒。燃燒會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、甚至造成人員的傷亡等重大事故。

　　除油浸變壓器外，多油斷路器等充油設(shè)備也可能發(fā)生爆炸。充油設(shè)備的絕緣油在高溫電弧作用下氣化和分解，噴出大量油霧和可燃?xì)怏w，還可引起空間爆炸。

　　(2)電動機(jī)著火。異步電動機(jī)的火災(zāi)危險性是由于其內(nèi)部和外部的諸如制造工藝和操作運(yùn)行等種種原因造成的。其原因主要有：電源電壓波動、頻率過低;電機(jī)運(yùn)行中發(fā)生過載、堵轉(zhuǎn)、掃膛(轉(zhuǎn)子與定子相碰);電機(jī)絕緣破壞，發(fā)生相間、匝間短路;繞組斷線或接觸不良;以及選型和啟動方式不當(dāng)?shù)取?/P>

　　三相異步電動機(jī)如果發(fā)生某相斷線，則形成了缺相運(yùn)行。此時，電動機(jī)繞組中的電流會明顯上升，但又達(dá)不到保護(hù)電動機(jī)的熔斷器的熔斷電流值。因此，大電流長時間作用引起定子繞組過熱，導(dǎo)致電動機(jī)燒毀。

　　異步電動機(jī)形成引燃的主要部位是繞組、鐵心和軸承以及引線。其原因既有電氣方面的原因也有機(jī)械方面的原因。而它們往往不是孤立的，電氣原因可能引起機(jī)械方面的故障或事故，反之亦然，有時呈互為因果的惡性循環(huán)。

　　(3)電纜火災(zāi)爆炸。當(dāng)導(dǎo)線電纜發(fā)生短路、過載、局部過熱、電火花或電弧等故障狀態(tài)時，所產(chǎn)生的熱量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常狀態(tài)?；馂?zāi)案例表明，有的絕緣材料是直接被電火花或電弧引燃;有的絕緣材料是在高溫作用下，發(fā)生自燃;有的絕緣材料是在高溫作用下，加速了熱老化進(jìn)程，導(dǎo)致熱擊穿短路，產(chǎn)生的電弧，將其引燃。

　　電纜火災(zāi)的常見起因如下：

　　1)電纜絕緣損壞。

　　2)電纜頭故障使絕緣物自燃。

　　3)電纜接頭存在隱患。

　　4)堆積在電纜上的粉塵起火。

　　5)可燃?xì)怏w從電纜溝竄入變、配電室。

　　6)電纜起火形成蔓延。

　　三、雷電危害

　　1雷電的種類、危害形式和事故后果

　　(1)雷電的種類

　　1)直擊雷。雷云與大地目標(biāo)之間的一次或多次放電稱為耐地閃擊。閃擊直接擊于建筑物、其他物體、大地或外部防雷裝置上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力者稱為直擊雷。

　　直擊雷的每次放電過程包括先導(dǎo)放電、主放電、余光三個階段。大約50%的直擊雷有重復(fù)放電特征。每次雷擊有三四個沖擊至數(shù)十個沖擊。一次直擊雷的全部放電時間一般不超過500ms。

　　2)閃電感應(yīng)。又稱作雷電感應(yīng)。閃電發(fā)生時，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花放電。

　　①閃電靜電感應(yīng)。是由于帶電積云在架空線路導(dǎo)線或其他高大導(dǎo)體上感應(yīng)出大量與雷云帶電極性相反的電荷，在帶電積云與其他客體放電后，感應(yīng)電荷失去束縛，如沒有就近泄入地中就會以大電流、高電壓沖擊波的形式，沿線路導(dǎo)線或?qū)w傳播。

　　閃電電磁感應(yīng)。是由于雷電放電時，迅速變化的雷電流在其周圍空間產(chǎn)生瞬變的強(qiáng)電磁場，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢。

　　3)球雷。球雷是雷電放電時形成的發(fā)紅光、橙光、白光或其他顏色光的火球。從電學(xué)角度考慮，球雷應(yīng)當(dāng)是一團(tuán)處在特殊狀態(tài)下的帶電氣體。

　　此外，直擊雷和閃電感應(yīng)都能在架空線路、電纜線路或金屬管道上產(chǎn)生沿線路或管道的兩個方向迅速傳播的閃電電涌(即雷電波)侵入。

　　(2)雷電的危害形式。雷電是大氣中的一種放電現(xiàn)象。雷電具有雷電流幅值大、雷電流陡度大、沖擊性強(qiáng)、沖擊過電壓高的特點(diǎn)。

　　雷電具有電性質(zhì)、熱性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)等三方面的破壞作用。

　　1)電性質(zhì)的破壞作用。破壞高壓輸電系統(tǒng)。毀壞發(fā)電機(jī)、電力變壓器等電氣設(shè)備的絕緣，燒斷電線或劈裂電桿，造成大規(guī)模停電事故;絕緣損壞可能引起短路，導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸事故;二次放電的電火花也可能引起火災(zāi)或爆炸，二次放電也可能造成電擊，傷害人命;形成接觸電壓屯擊和跨步電壓導(dǎo)致觸電事故;雷擊產(chǎn)生的靜電場突變和電磁輻射，干擾電視電話通訊，甚至使通訊中斷;雷電也能造成飛行事故。

　　2)熱性質(zhì)的破壞作用。直擊雷放電的高溫電弧能直接引燃鄰近的可燃物;巨大的雷電流通過導(dǎo)體能夠燒毀導(dǎo)體;使金屬熔化、飛濺引發(fā)火災(zāi)或爆炸。球雷侵入可引起火災(zāi)。

　　3)機(jī)械性質(zhì)的破壞作用。巨大的雷電流通過被擊物，使被擊物縫隙中的氣體劇烈膨脹，縫隙中的水分也急劇蒸發(fā)汽化為大量氣體，導(dǎo)致被擊物破壞或爆炸。雷擊時產(chǎn)生的沖擊波也有很強(qiáng)的破壞作用。此外，同性電荷之間的靜電斥力、同方向電流的電磁作用力也會產(chǎn)生很強(qiáng)的破壞作用。

　　(3)雷電危害的事故后果。雷電能量釋放所形成的破壞力可帶來極為嚴(yán)重的后果。

　　1)火災(zāi)和爆炸。

　　2)觸電。

　　3)設(shè)備和設(shè)施毀壞。

　　4)大規(guī)模停電。

　　2，雷電參數(shù)

　　雷電參數(shù)主要有雷暴日、雷電流幅值、雷電流陡度、沖擊過電壓等。

　　1)雷暴日。只要一天之內(nèi)能聽到雷聲的就算一個雷暴日。年雷暴日數(shù)用來衡量雷電活動的頻繁程度。雷暴日通常指一年內(nèi)的平均雷暴日數(shù)，即年平均雷暴日，單位d/a。

　　雷暴日數(shù)愈大，說明雷電活動愈頻繁。例如：我國廣東省的雷州半島和海南島一帶雷暴日在80 d/a以上，北京一些地區(qū)、上海約為40 d/a，天津、濟(jì)南約為30 d/a等。我國把年平均雷暴日不超過15 d/a的地區(qū)劃為少雷區(qū)，超過40 d/a劃為多雷區(qū)。在防雷設(shè)計時，需要考慮當(dāng)?shù)乩妆┤諚l件。

　　2)雷電流幅值。指雷云主放電時沖擊電流的最大值。雷電流幅值可達(dá)數(shù)十千安至數(shù)百千安。

　　3)雷電流陡度。指雷電流隨時間上升的速度。

　　雷電流沖擊波波頭陡度可達(dá)50 kA/s，平均陡度約為30 kA/s。雷電流陡度越大，對電氣設(shè)備造成的危害也越大。

　　4)雷電沖擊過電壓。直擊雷沖擊過電壓很高，可選數(shù)千千伏。

　　四、靜電危害

　　1靜電的危害形式和事故后果

　　靜電危害是由靜電電荷或靜電場能量引起的。在生產(chǎn)工藝過程中以及操作人員的操作過程中，某些材料的相對運(yùn)動、接觸與分離等原因?qū)е铝讼鄬o止的正電荷和負(fù)電荷的積累，即產(chǎn)生了靜電。由此產(chǎn)生的靜電其能量不大，不會直接使人致命。但是其電壓可能高達(dá)數(shù)十千伏以上容易發(fā)生放電，產(chǎn)生放電火花。靜電的危害形式和事故后果有以下幾個方面。

　　1)在有爆炸和火災(zāi)危險的場所，靜電放電火花會成為可燃性物質(zhì)的點(diǎn)火源，造成爆炸和火災(zāi)事故。

　　2)人體因受到靜電電擊的刺激，可能引發(fā)二次事故，如墜落、跌傷等。此外，對靜電電擊的恐懼心理還對工作效率產(chǎn)生不利影響。

　　3)某些生產(chǎn)過程中，靜電的物理現(xiàn)象會對生產(chǎn)產(chǎn)生妨礙，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不良，電子設(shè)備損壞。

　　2靜電的特性

　　(1)靜電的產(chǎn)生

　　實驗證明，只要兩種物質(zhì)緊密接觸而后再分離時，就可能產(chǎn)生靜電。靜電的產(chǎn)生是同接觸電位差和接觸面上的雙電層直接相關(guān)的。

　　1)靜電的起電方式

　?、俳佑|――分離起電。兩種物體接觸，其間距離小于25×10-8cm時，由于不同原子得失電子的能力不同，不同原子外層電子的能級不同，其間即發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移。因此，界面兩側(cè)會出現(xiàn)大小相等、極性相反的兩層電荷。這兩層電荷稱為雙電層，其間的電位差稱為接觸電位差。根據(jù)雙電層和接觸電位差的理論，可以推知兩種物質(zhì)緊密接觸再分離時，即可能產(chǎn)生靜電。

　?、谄茢嗥痣?。材料破斷后能在宏觀范圍內(nèi)導(dǎo)致正、負(fù)電荷的分離，即產(chǎn)生靜電。這種起電稱為破斷起電。固體粉碎、液體分離過程的起電屬于破斷起電。

　?、鄹袘?yīng)起電。例舉一種典型的感應(yīng)起電過程。假設(shè)一導(dǎo)體A為帶有負(fù)電荷的帶電體，另有一導(dǎo)體B與一接地體相連時，在帶電體A的感應(yīng)下，B的端部出現(xiàn)正電荷，B由于接地，其對地電位仍然為零，而當(dāng)B離開接地體時，B成為了帶正電荷帶電體。

　　④電荷遷移。當(dāng)一個帶電體與一個非帶電體接觸時，電荷將發(fā)生遷移而使非帶電體帶電。例如：當(dāng)帶電霧滴或粉塵擅擊導(dǎo)體時，便會產(chǎn)生電荷遷移;當(dāng)氣體離子流射在不帶電的物體上時，也會產(chǎn)生電荷遷移。

　　2)固體靜電

　　固體靜電可用雙電層和接觸電位差的理論來解釋。雙電層上的接觸電位差是極為有限的，而固體靜電電位可高達(dá)數(shù)萬伏以上，其原因在于電容的變化。

　　將兩種相接近的兩個帶電面看成是電容器的極板?？梢酝浦?，電容器上的電壓u與電容器極間距離d成正比。兩個帶電面緊密接觸時，其間距離d只有 25×10-8cm。若二者分開為l cm，即d增大為400萬倍。與其對應(yīng)，如接觸電位差為0.01 V，則(在不考慮分開時電荷逆流的情況下)，二者之間u可達(dá)40，000 V。

　　橡膠、塑料、纖維等行業(yè)工藝過程中的靜電高達(dá)數(shù)十千伏，甚至數(shù)百千伏，如不采取有效措施，很容易引起火災(zāi)。

　　3)人體靜電

　　人體靜電引發(fā)的放電是釀成靜電災(zāi)害的重要原因之一。人體靜電的產(chǎn)生主要由摩擦、接觸――分離和感應(yīng)所致。人體在日?；顒舆^程中，衣服、鞋以及所攜帶的用具與其他材料摩擦或接觸――分離時，均可能產(chǎn)生靜電。例如，當(dāng)穿著化纖衣料服裝的人從人造革面的椅子上起立時，由于衣服與椅面之間的摩擦和接觸一分離，人體靜電可達(dá)10 000 V以上。

　　4)粉體靜電

　　粉體實質(zhì)是處在微小顆粒狀態(tài)下的固體，其靜電的產(chǎn)生也符合雙電層的基本原理。當(dāng)粉體物料被研磨、攪拌、篩分或處于高速運(yùn)動時，由于粉體顆粒與顆粒之間以及粉體顆粒與管道壁、容器壁或其他器具之間的碰撞、摩擦，或因粉體破斷等都會產(chǎn)生危險的靜電。

　　5)液體靜電

　　液體在流動、過濾、攪拌、噴霧、噴射、飛濺、沖刷、灌注和劇烈晃動等過程中，由于靜電荷的產(chǎn)生速度高于靜電荷的泄漏速度。從而積聚靜電荷，可能產(chǎn)生十分危險的靜電。

　　6)蒸氣和氣體靜電

　　蒸氣或氣體在管道內(nèi)高速流動，以及由閥門、縫隙高速噴出時也會產(chǎn)生危險的靜電。類似液體，蒸氣產(chǎn)生靜電也是由于接觸、分離和分裂等原因產(chǎn)生的。

　　完全純凈的氣體即使高速流動或高速噴出也不會產(chǎn)生靜電。但由于氣體內(nèi)往往含有灰塵、鐵末、液滴、蒸氣等同體顆粒或液體顆粒，正是這些顆粒的碰撞、摩擦、分裂等過程產(chǎn)生了靜電。例如，噴漆的過程實質(zhì)上是將含有大量雜質(zhì)的氣體高速噴出，就會伴隨比較強(qiáng)的靜電產(chǎn)生。

　　(2)靜電的消散

　　中和與泄漏是靜電消失的兩種主要方式，前者主要是通過空氣發(fā)生的;后者主要是通過帶電體本身及其相連接的其他物體發(fā)生的。

　　1)靜電中和。空氣中的自然存在的帶電粒子極為有限，中和是極為緩慢的，一般不會被覺察到。帶電體上的靜電通過空氣迅速的中和發(fā)生在放電時。

　　2)靜電泄漏。表面泄瀑和內(nèi)部泄漏是絕緣體上靜電泄漏的兩種途徑。靜電表面泄漏過程其泄漏電漉遇到的是表面電阻;靜電內(nèi)部泄漏過程其泄漏電流遇到的是體積電阻。

　　(3)靜電的影響因素

　　1)材質(zhì)和雜質(zhì)的影響

　　一般情況下，雜質(zhì)有增加靜電的趨勢。但如雜質(zhì)能降低原有材料的電阻率，加入雜質(zhì)則有利于靜電的泄漏。

　　液體內(nèi)含有高分子材料(如橡膠、瀝青)的雜質(zhì)時，會增加靜電的產(chǎn)生。

　　液體內(nèi)含有水分時，在液體流動、攪拌或噴射過程中會產(chǎn)生靜電。液體內(nèi)水珠的沉降過程中也會產(chǎn)生靜電。如果油罐或油槽底部積水，經(jīng)攪動后可能由靜電引發(fā)爆炸事故。

　　2)工藝設(shè)備和工藝參數(shù)的影響

　　接觸面積愈大，產(chǎn)生靜電愈多，接觸壓力愈大或摩擦愈強(qiáng)烈，會增加電荷的分離，以致產(chǎn)生較多的靜電。工藝速度越高，產(chǎn)生的靜電越強(qiáng)。下列是容易產(chǎn)生和積累靜電典型工藝過程：

　?、偌垙埮c輥軸摩擦、傳動皮帶與皮帶輪或輥軸摩擦等;橡膠的碾制、塑料壓制、上光等;塑料的擠出、賽璐珞的過濾等。

　?、诠腆w物質(zhì)的粉碎、研磨過程;粉體物料的篩分、過濾、輸送、干燥過程;懸浮粉塵的高速運(yùn)動等。

　?、墼诨旌掀髦懈鞣N高電阻率物質(zhì)的攪拌。

　?、芨唠娮杪室后w在管道中流動且流速超過1 m/s;液體噴出管口;液體注入容器發(fā)生沖擊、沖刷和飛濺等。

　?、菀夯瘹怏w、壓縮氣體或高壓蒸氣在管道中流動和由管口噴出，如從氣瓶放出壓縮氣體、噴漆等。

　　五、射頻電磁場危害

　　射頻指無線電波的頻率或者相應(yīng)的電磁振蕩頻率，泛指100 kHz以上的頻率。射頻傷害是由電磁場的能量造成的。射頻電磁場的危害主要有：

　　1.在射頻電磁場作用下，人體因吸收輻射能量會受到不同程度的傷害。過量的輻射可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能障礙，出現(xiàn)神經(jīng)衰弱癥候群等臨床癥狀; 可造成植物神經(jīng)紊亂。出現(xiàn)心率或血壓異常，如心動過緩、血壓下降或心動過速、高血壓等;可引起眼睛損傷，造成晶體渾濁，嚴(yán)重時導(dǎo)致白內(nèi)障;可使睪丸發(fā)生功能失常，造成暫時或永久的不育癥，并可能使后代產(chǎn)生疾患;可造成皮膚表層灼傷或深度灼傷等。

　　2.在高強(qiáng)度的射頻電磁場作用下，可能產(chǎn)生感應(yīng)放電，會造成電引爆器件發(fā)生意外引爆。感應(yīng)放電對具有爆炸、火災(zāi)危險的場所來說是一個不容忽視的危險因素。此外，當(dāng)受電磁場作用感應(yīng)出的感應(yīng)電壓較高時，會給人以明顯的電擊。

　　六、電氣裝置故障危害

　　電氣裝置故障危害是由于電能或控制信息在傳遞、分配、轉(zhuǎn)換過程中失去控制而產(chǎn)生的。斷路、短路、異常接地、漏電、誤臺閘、誤掉閘、電氣設(shè)備或電氣元件損壞、電子設(shè)備受電磁干擾而發(fā)生誤動作、控制系統(tǒng)硬件或軟件的偶然失效等都屬于電氣裝置故障。其主要危害在于電氣裝置故障在一定條件下會引發(fā)或轉(zhuǎn)化為造成人員傷亡及重大財產(chǎn)損失的事故。

　　1.引起火災(zāi)和爆炸

　　2.異常帶電

　　3.異常停電

　　4.安全相關(guān)系統(tǒng)失效

　　【例題】靜電消失消散的兩種主要方式是()。

　　A、靜電中和和靜電泄漏

　　B、接地和屏蔽

　　C、增濕和接地

　　D、中和和摩擦

　　【答案】A

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