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电气安全技术
此篇导图为注册安全工程师《安全技术基础》第二部分：电气安全相关知识要点，其内容详细全面精炼扼要，且通俗易懂
编辑于2022-08-17 21:08:31 山东省- 工程师
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第二章 电气安全技术
第一节 电气事故及危害
电气事故
触电事故
电击：直接接触；电伤：电能转换为热能、机械能等
电气火灾爆炸事故
明火：电火花、电弧；高温：电气装置危险温度
雷击事故
自然界强烈放电
静电事故
电磁辐射事故
辐射电磁波：100kHz以上的电磁波 高频加热设备
电路事故
包含断线、短路、接地、漏电、突然停电、误合闸送电、电气设备等
触电事故要素
触电事故种类
电击
按电气设备状态分
直接接触电击：正常状态下触及带电体发生的电击
间接接触电击：触及故障状态下带电体时发生的电击
按触及方式、流经途径分
单线电击：某一部位触及
发生最多
两线电击：两个部位触及不同电位的两个导体
跨步电压：双脚承受的跨步电压
电伤
电弧烧伤：高压、低压均能造成严重伤害
最严重、最危险，高达8000℃
电流灼伤：电能转为热能，电流越大、通电时间越长、电阻越大，灼伤越严重
皮肤金属化：电弧使金属气化渗入皮肤
电烙印：永久性瘢痕
电气机械性伤害：中枢神经强烈反射造成肌肉或组织断裂
电光眼：红外线、紫外线、可见光对眼睛造成的伤害
电流对人体的作用
轻度电流有刺激作用，随电流增大会出现电休克和心室纤维性颤动，使血压与心跳失常
影响因素
电流的大小
感知电流：感知概率为50%的平均感知电流，男性1.1mA，女性0.7mA，平均1mA，最小感知电流约为0.5mA，且与时间无关
摆脱电流：摆脱概率50%的摆脱电流，男性16mA，女性10.5mA，平均10mA 摆脱概率99.5%的摆脱电流，男性9mA，女性6mA
女性摆脱电流和感知电流约为男性的2/3
室颤电流：持续电流时间>心脏跳动周期时室颤电流约为50mA 持续电流时间<心脏跳动周期时室颤电流约为500mA 电流持续时间<0.1s、大于500mA且在心脏易损期时才能引起心室纤维性颤动
心脏易损期：在心脏收缩与舒张之交的0.1~0.2s区间内
电流的持续时间
时间越长，积累局外电能越多，室颤电流越小
时间越长，人体由于出汗等原因电阻下降，电流增大，危险性越大
时间越长，中枢神经反应越强，危险性越大
电流途径的影响
通过心脏
引起室颤乃至停止跳动而死亡
通过中枢神经
强烈失调而死亡
通过头部
昏迷不醒，损伤大脑而死亡
通过脊髓
截瘫
通过局部肢体
强烈反射引起电气机械伤害
心脏电流因数 左手至胸部 1.5（最危险） 右手至胸部 1.3 左手至脚 1.0 右手至脚 0.8 左手至背部 0.7 手至臀部 0.7 左手至右手 0.4 右手至背部 0.3
电流种类的影响
100Hz以上交流电流
直流电流：感知阈值2mA
300mA以下，摆脱阈值不确定 300mA以上，不能摆脱或几分钟后摆脱并昏迷 超过心脏跳动周期时，直流室颤电流数倍于交流室颤电流 200ms以下时与交流电流大体相同
冲击电流
指作用时间0.1~10ms的电流
个体特征的影响
身体强壮者摆脱电流大，身体有病、妇女儿童、被电击后危险较大
人体阻抗
人体电阻是皮肤电阻（忽略不计）和体内电阻（数百欧）之和
人体电阻范围：当接触电压在100-220V范围内时，人体电阻约为2000-3000Ω之间
接触电压升高，电阻急剧降低
角质层击穿强度只有500-2000V/m，数十伏电压即可击穿
局部发热汗液增多
皮肤长时间湿润，皮肤电阻近乎消失； 导电性粉尘污染皮肤或汗腺，也会降低人体电阻； 角质层和表皮破损，也会降低电阻
接触面积增大、接触压力增大、温度升高时，人体电阻也会降低
触电事故发生规律
错误操作和违章作业
中青年、非专业电工、合同工、临时工
低压设备、移动式设备、临时性设备
电气连接部位
每年6-9月
超市、高温、混乱、多金属设备环境
农村
防护种类
直接触电防护
绝缘、屏护、间距
间接接地防护
接地、接零、等电位连接、双重绝缘、不导电环境、电气隔离
直接与间接兼防
安全电压、漏电保护装置
第二节 触电防护技术
绝缘、屏护和间距
绝缘
绝缘材料分类
固体绝缘材料
无机绝缘材料
瓷、玻璃、云母、石棉等
有机绝缘材料
橡胶、塑料、纤维制品等
复合绝缘材料
玻璃漆布
液体绝缘材料
矿物油、硅油
气体绝缘材料
六氟化硫、氮
绝缘材料性能
电性能
主要性能是绝缘电阻（直流电阻，判断绝缘质量的基础指标）、耐压强度、泄漏电流、介质损耗（介电常数：介电常数越大，极化过程越慢）。 体积电阻率：Ω·m、表面电阻率：Ω
力学性能
强度、弹性等性能，使用时间长，性能逐渐降低
热性能
耐热性能，用允许工作温度来衡量
耐弧性能：接触电弧时表面抗炭化的能力。无机绝缘材料优于有机绝缘材料
阻燃性能，用氧指数表示。氧指数是在规定条件下，材料在氧、氮混合气体中恰好能保持燃烧状态所需要的最低氧浓度。 21%以下的为可燃性材料；21-27%的为自熄性材料；27%以上的为阻燃材料 阻燃性材料应保证火焰熄灭后不再继续燃烧，而且在750~800℃经过1.5~2h后最里面的绝缘层仍有足够的绝缘能力维持通电
软化温度：高温下不变形的能力
黏度：绝缘液体的流动性
吸潮性能
吸水性
亲水性
抗生物性能
抵御霉菌和生物破坏的能力
绝缘破坏
绝缘击穿
液体：密度越大越难击穿，强度比气体高
气体：恢复很快
固体：击穿后失去原有性能
热击穿
电化学击穿
击穿电压低，持续时间长
电击穿
击穿电压高，持续时间短
放电击穿
绝缘损坏
绝缘试验
外观检查
检查绝缘机构物理性能
现场绝缘试验：绝缘电阻试验
绝缘老化
电气性能和机械性能的劣化
屏护和间距
屏护
屏护装置的安全条件
金属屏护安装牢固并接地或接零
遮拦高度不小于1.7m，底部边缘至地面不大于0.1m 户内遮拦高度不小于1.2m，户外遮拦高度不小于1.5m
低压设备遮拦距导体不小于0.8m，栏条间距不大于0.2m，网眼遮拦距导体不小于0.15m
屏护装置需挂安全标识牌
间距
架空线路的间距必须考虑气温、风力、覆冰及环境条件的影响
架空线路应避免跨越建筑物，不可跨越可燃材料屋顶的建筑物
导体与树木的最小距离
起重机与导线的最小距离
架空线路断线接地时，距离接地点4-8m内不得随意进入
低压作业时，人体及所用工具与带电体的距离不小于0.1m； 在10kV作业中，无遮拦时不得小于0.7m；有遮拦时遮拦与带电体之间 不小于0.35m
保护接地与保护接零
接地保护
IT系统：把故障电压限制在安全范围之内，漏电状态并未消失
I表示不接地或高阻抗接地 T表示电气设备外壳直接接地 适用于各种不接地配电网
380V不接地配电网中要求保护接地电阻RE≤4Ω 变压器或发电机容量不超100kV·A时，RE≤10Ω
线路较长的低压配电网中，单相电击的危险性较大（线路长，电阻值高，因此电压较高）
TT系统：主要用于无变压器的低压用户
第一个T表示电源端直接接地
在采用其他措施有困难的情况下才考虑使用TT系统 使用TT系统时应装设漏电保护装置或其他过电流保护装置（优先采用前者）
接零保护
TN系统：设备保护接地PE与配电网零线N直接连接
TN-S（分离）
三相五线制
漏电会直接短路，过电流保护器切断电源
PE不允许断开，不许进入漏电开关
PE线首端、末端应重复接地，减少PE线断线的危险性
同一用电系统的设备不允许部分接地、部分接零（要全接）
可用于有爆炸危险或火灾危险性较大、安全要求较高的城所
TN-C（合并）
三相四线制
三相负载不平衡时，中性点漂移，带电流。
通过漏保的零线只能是N线
重复接地装置的连接线，严禁与漏电开关的N线连接
可用于无爆炸危险、火灾危险性不大、用电设备较少、线路简单且安全条件好的场所
TN-C-S（合并-分离）宜用于厂内设有总变电站、低压配电的场所及非生产性楼房
TN系统速断和限压要求
注：除速断保护外，还能降低漏电设备的电压 可以采用一般过电流保护或剩余电流保护装置
重复接地
减轻零线断开或接触不良时电击的危险性
降低漏电设备的对地电压
缩短漏电故障持续时间
改善架空线路防雷性能
工作接地（中性点接地）
直接接地的10kV系统中，工作接地与变压器外壳接地、避雷器接地分开（独立接地） 不接地的10kV系统中，工作接地与变压器外壳接地、避雷器接地是可以共用的（共地接地）
一般接地电阻≤4Ω，高土壤电阻率地区≤10Ω
等电位连接
不带电导体之间的连接
主等电位连接：总开关柜内保护导体端子排与自然导体之间的连接 主等电位连接导体的最小截面积不得小于最大保护导体截面积的1/2，且不得小于6平方毫米。
保护导体与接地装置
保护导体
组成
自然保护导体
交流电气设备应优先利用自然保护导体作为保护导体，例如配线钢管、起重机轨道、建筑物金属结构
低压系统中，允许利用不流经可燃气体或液体的金属管道作为保护导体
人工保护导体
额外单独敷设的N线和PE线
连接要求
保护导体干线必须与电源中性点和接地体连接（至少两条干线与接地体连接）
保护导体支线应与干线相连
所有保护导体上不得安装单极开关和熔断器（防止保护导体失效）
保护导体应有防机械损伤和化学腐蚀的措施
保护导体的接头应便于检查和测试（封装的除外）
可拆开的接头必须使用工具才能拆开
各设备的保护（支线）不能串联连接（防止一损俱损）
保护导体截面积
接地装置
自然接地体与人工接地体
自然接地体符合电阻要求时，可不设人工接地体（变电厂和变电所除外） 自然接地体至少应有两根导体在不同地点与接地网相连（线路杆塔除外）
接地线
优先利用自然导体作接地线
非经允许，接地线不得作其他电气回路使用
接地装置安装
接地体上端离地面≥0.6m，并在冰冻层以下
接地体的引出导体在地面0.3m以上
接地体离独立避雷针接地体之间地下水平距离≥3m
离建筑物墙基之间的地下水平距离不得小于1.5m
接地体宜避开人行道和出入口附近
接地装置应避免设置在强腐蚀地带，并应有防止机械损伤和化学腐蚀的措施
铜铝接头处应用铜铝过渡板焊接连接
网络接地应防止高电位引出和低电位引入的可能性
接地装置连接
地下部分采用搭接焊接，不得有虚焊
利用自然导体作接地线时，伸缩缝应加设跨接线
接地线与管道的连接可采用螺纹或抱箍螺纹连接
双重绝缘、安全电压和漏电保护
双重绝缘（防间接接触电击）
双重绝缘
结构
工作绝缘（基本绝缘）
带电体与不可触及的导体间的绝缘（事前）
保护绝缘（附加绝缘）
不可触及的导体与可触及的导体间的绝缘（事后）
基本条件
Ⅱ类设备的绝缘电阻用500V直流电压进行测试
工作绝缘的绝缘电阻不得小于2MΩ 保护绝缘的绝缘电阻不得小于5MΩ 加强绝缘的绝缘电阻不得小于7MΩ
Ⅱ类设备在其明显部位应有“回”形标志
凡属双重绝缘的设备，不再接地或接零
加强绝缘
与双重绝缘同等水平的单一绝缘
具有双重绝缘的电气设备属于Ⅱ类设备
安全电压
分类
具有依靠安全电压供电的设备属于Ⅲ类设备
限值与额定值
限值
额定值
安全电源及回路配置
定义
通常采用安全隔离变压器作为特低电压的电源 【注】特低电压边均应与高压边保持双重绝缘的水平
安全隔离变压器的一次和二次线圈之间有良好的绝缘
安全隔离变压器的要求
单相安全隔离变压器的额定容量不应超过10kV·A
三相安全隔离变压器的额定容量不应超过16kV·A
Ⅰ类电源变压器可能触及的金属部分必须接地或接零
Ⅱ类电源变压器不采取接地措施，无接地端子
回路配置
安全电压回路带电部分应与较高电压的回路保持电气隔离，不得与大地、保护接零（地）线或其他电气回路连接
安全电压的配线宜与其他电压等级的配线分开敷设
插销座
安全电压设备的插销座不得带有接零或接地插头或插孔
特低电压应采用不同结构的插销座
短路保护
安全隔离变压器的一次、二次边均应设短路保护元件
电气隔离与不导电环境
电气隔离
电气隔离的回路应符合的条件
电源变压器必须是隔离变压器
单相隔离电压器额定容量不应超过25kV·A
三相隔离电压器额定容量不应超过40kV·A
隔离变压器的空载输出电压交流不应超过1000V
负载时电压降不得超过额定电压的5%-15%
二次边保持独立
被隔离回路不得与其他回路及大地有任何连接
二次边回路线路较长者，应设绝缘监视装置
二次边线路要求
二次边电压过高或线路过长会降低可靠性
电源电压U≤500V
线路长度L≤200m
电压与长度的乘积UL≤100000V·m
等电位连接
各设备金属外壳之间应采取等电位连接措施
不导电环境
均布绝缘电阻的要求
电压≤500V的，绝缘电阻不应低于50kΩ
电压＞500V的，绝缘电阻不应低于100kΩ
保持间距或设置屏障
具有永久性特征
场所内不得有保护零线或保护地线
防止场内高电位引出和场外低电位引入的措施
漏电保护
漏电保护装置的作用
兼防间接接触电击和直接接触电击
防止直接接触电击时，只能作为基本措施的补充措施
可用于防止漏电火灾
可用于监测一相接地故障
不能防止相与相、相与N线之间的触电事故
漏电保护原理
电压型漏电保护
以设备上的故障电压作为动作信号
电流型漏电保护
以漏电或触电的电流作为动作信号
动作信号经处理后带动执行元件，促使线路迅速分断
剩余电流保护装置
必须将TN-C改为TN-C-S、TN-S或局部TT系统
TN-C-S系统剩余电流保护装置只能用于TN-S部分
TN-S系统接地设备装有快速切断故障的自动保护装置时，可以在TN系统中混用TT系统
第三节 电气防火防爆技术
电气引燃源
危险温度
短路
过电压、防护等级不足、操作错误等
接触不良
触头松动、不牢或有杂物
过载
线路超承载量或使用时间过长
铁芯过热
线圈电压过高或不能吸合导致涡流损耗和磁滞损耗增加
散热不良
风道堵塞、环境温度过高
漏电
电流集中在一点引起局部过热
机械故障
卡死或轴承损坏、缺油造成堵转或负载转矩过大
电压过高或过低
电压过低电流增大导致发热
电器灯具及照明灯具
电火花及电弧
工作电火花
控制开关、断路器、接触器接通和断开时产生的火花；插销拔出或插入时产生的电火花；直流电动机的电刷与换向器的滑动接触处；绕线式异步电机的电刷与滑环的滑动接触产生的火花等
事故电火花
短路或接地时产生的火花；熔丝熔断时产生的火花；连接点松动或线路断开时产生的火花；断路器等高压电气设备由于绝缘质量降低发生的闪络；雷电火花、静电火花、电磁感应火花
危险物质和爆炸危险环境
危险物质参数
闪点
闪燃，持续燃烧的先兆，闪点越低危害性越大
燃点
发生燃烧，离开火源能继续燃烧的温度
引燃温度
自燃点，不需要外来火源就可发生燃烧的最低温度
爆炸极限
爆炸浓度极限
爆炸温度极限
最小点燃电流比／MICR
试验气体最小点燃电流与甲烷最小点燃电流之比
最大实验安全间隙／MESG
两个经长25mm的间隙连通的容器，一个容器内爆燃不会引起另一个容器内爆燃的最大连通间隙
最小引燃能量
规定条件下，能使爆炸性混合物燃爆所需最小电火花的能量
甲烷0.33mJ；乙炔0.02mJ
危险物质分类
Ⅰ甲Ⅱ气Ⅲ粉尘
Ⅰ类
矿井甲烷
Ⅱ类
爆炸性气体、蒸汽、薄雾
危险性：ⅡA<ⅡB<ⅡC
爆炸性气体分类、分级、分组
Ⅲ类
爆炸性粉尘、纤维
ⅢA：可燃性飞絮
ⅢB：非导电性粉尘
ⅢC：导电性粉尘
爆炸危险环境
气体、蒸汽爆炸危险环境
0区
正常运行时持续出现或长时间出现或短时间频繁出现
除密闭容器、储油罐等内部气体空间外很少存在0区
1区
正常运行时可能出现（预计周期性出现或偶然出现）
如油罐顶部安全阀附近
2区
正常运行时不出现、即便出现也是短时间偶然出现
油罐外3M内
粉尘、纤维爆炸危险环境
20区
持续、长期、频繁出现
21区
可能、偶尔出现
22区
不可能出现、持续时间短暂
爆炸危险区域
气体、蒸汽爆炸环境
释放源
连续级释放源
0区
一级释放源
1区
二级释放源
2区
通风不良、障碍物、凹坑、死角 - 提级 通风良好、限制扩散 - 降级
通风
自然通风
一般机械通风
局部机械通风
良好通风条件：浓度在爆炸下限1/4以下
范围
根据释放源级别、位置、易燃物性质、通风条件、生产条件、障碍物、运行经验等确定
粉尘、纤维爆炸环境
20区
粉尘容器、旋风除尘器、搅拌器等设备内部的区域
21区
频繁打开的粉尘容器出口附近、传送带附近等设备外部临近区域
22区
粉尘袋、取样点等周围区域
根据粉尘量、释放率、浓度、物理特性、同类企业类似厂房的实践经验来确定范围
防爆电气设备和防爆电气线路
防爆电气设备
类型
隔爆型(d)：里炸外不炸
增安型(e)：加强安全措施
充油型(o)：浸泡在绝缘油中
本质安全型(i)：怎么作都不死
正压型(p)：惰性气体或清洁空气保护
充砂型(q)：充入细料
无火花型
浇封型(m)
气密型
保护级别／EPL
Ⅰ类设备
Ma
Mb
Ⅱ类设备
Ga
Gb
Gc
Ⅲ类设备
Da
Db
Dc
防爆电气线路
敷设方式
可燃物比空气重时，电气线路宜架高或埋地敷设；电缆沟敷设时沟内应充砂，并设排水措施；架空敷设时宜采用电缆桥架；宜在有爆炸危险建筑物的墙外敷设；爆炸性粉尘环境中敷设时，电缆应避开粉尘堆积位置敷设
敷设时的孔洞、桥架、沟道、导管应用非燃性材料封堵
敷设时避开可能使线路受到伤害和影响的地方或采取预防措施
1区、2区、20区、21区内不应有中间接头
架空线路严禁跨越爆炸性气体环境，与爆炸性气体的距离不应小于杆塔高度的1.5倍
爆炸危险环境优先采用铜线，不宜采用油浸纸绝缘电缆
第四节 雷击和静电防护技术
防雷
雷电分类
直击雷
放电时间<500ms，电压高达数千千伏
感应雷
强大电流经过引发周边感应电流，电压高达数百千伏
静电感应
电磁感应
球雷
雷电危害
火灾、爆炸
高温电弧
触电
设备设施损坏
数百万伏或更高的冲击电压损坏发电机或劈裂电杆
大规模停电
防雷分类
第一类防雷建筑物
制造、使用、储存火炸药和其制品，如电石库、火炸药库、乙炔制造场所
具有0区、20区的建筑物
具有1区、21区爆炸危险场所，且因电火花引起爆炸会造成巨大伤亡的建筑物
第二类防雷建筑物
国家级、大型、具有爆炸危险的露天气罐、储罐
具有1区、21区爆炸危险场所，且因电火花引起爆炸不会造成巨大伤亡的建筑物
具有2区、22区危险场所的建筑物
预计雷击次数大于0.05次/a的省部级或人员集中的公共建筑物及火灾危险场所
预计雷击次数大于0.25次/a的民用住宅或工业建筑物
第三类防雷建筑物
省级重点文物保护建筑物和省级档案馆
防雷装置
外部防雷装置
接闪器
保护范围按照滚球半径来确定
引下线
截面腐蚀超30%应更换
接地装置
独立避雷针的冲击接地电阻不应大于10Ω
避雷器和电涌保护器
避雷器装设在被保护设施的引入端，平时不通，出现过电压后，击穿放电，切断过电压；过电压终止后，迅速恢复不通状态。 所有电涌保护器，无冲击波时都为高阻抗，冲击到来时急剧转为低阻抗。
内部防雷装置
防雷等电位连接
防雷间距
静电防护
静电分类
接触-分离起电
破断起电
如粮食粉碎车间
电荷迁移
感应起电
影响因素
材质与杂质
杂质多可加速静电产生
工艺设备和工艺参数
接触面积越大、接触压力越大、摩擦越强烈、双电层正负电荷越多，产生静电越多
环境条件
湿度增加，加速静电泄露
特性
电压高
固体静电达二十万伏，人体静电一万伏
泄漏慢
多种放电形式
电晕放电
电流小，能量密度不高
火花放电
刷形放电
传播形刷形放电
云形放电
引燃危险性大
静电危害与防护
危害
爆炸、火灾，引燃易燃物
静电电击，使人坠落或摔倒
妨碍生产，影响产品质量
防护措施
环境危险程度控制
取代易燃介质、降低爆炸性混合物浓度、减少氧化剂含量
工艺控制
材料的选用、摩擦速度和流速的限制
接地
消除导体上的静电，金属导体应直接接地
增湿（不宜用于高温绝缘体上的静电）
相对湿度控制在50%以上
抗静电添加剂
静电消除器
消除非导体静电
第五节 电气装置安全技术
低压电气设备
电气设备外壳防护等级 / IP
I：防尘
第一种防护性能
P：防水
第二种防护性能
电动机
危险因素
漏电
导致外壳及底座、传动装置、金属管线带电
接线错误
导致外壳带电
未连接保护线
导致外壳带故障电压、传感电压或感应电压
直流电动机和绕线型异步电动机滑环处火花
绝缘击穿时的电火花
形成危险温度
故障停车
排放有毒、可燃气体的电动机故障停车带来次生灾害
突然启动或转速失控
造成严重机械伤害
低压设备分类
0类
仅靠基本绝缘
Ⅰ类
有金属外壳和基本绝缘，同时PE线接地
Ⅱ类
基本绝缘+保护绝缘（不接地），也可以有Ⅲ类结构的部件
Ⅲ类
特低电压（不得具有保护接地）
选型
一般场所
Ⅱ类设备
潮湿或金属架子上
必须用Ⅱ类或Ⅲ类
有限空间场所内
Ⅲ类设备
电气照明要求
特别潮湿、高温、有导电灰尘或地面的场所应用24V安全电压
配电箱内单相照明线路必须采用双极开关；照明器具的单极开关必须装在相线上
应急照明必须单独供电
爆炸危险环境必须用防爆灯具；潮湿或腐蚀性环境必须用防水型灯具；多尘环境用防尘灯具
灯具材质应使用难燃型材料；除敞开式灯具外，100W及以上的照明器应采用瓷灯座
库房内不应使用碘钨灯、卤钨灯、60W以上的白炽灯等高温灯具
高压电气设备
电气线路
电气安全检测仪