导图社区 安全生产技术基础第二章第二节 触电防护技术
注册安全工程师,安全生产技术,触电防护技术,防护分为: (1)直接接触触电防护 (2)间接接触触电防护 (3)兼防直接接触和间接接触触电防护技术
编辑于2023-07-03 11:07:46 安徽第二节 触电防护技术
防护分类
(1)直接接触触电防护
(2)间接接触触电防护
(3)兼防直接接触和间接接触触电防护技术
直接接触触电防护
(一)绝缘
1、绝缘材料种类
1.气体绝缘材料。常用的有氮气和六氟化硫等。
2.液体绝缘材料。常用的绝缘矿物油,硅油等。
3.固体绝缘材料。常用的树脂、胶、纸、橡胶、玻璃、陶瓷等。
2、绝缘材料的性能
1.电性能。主要性能是绝缘电阻、耐压强度、泄漏电流和介质损耗。还有电阻率、介电常数、抗电强度等。
2.力学性能。绝缘材料的力学性能指强度、弹性等性能。随着使用时间延长,力学性能将逐渐降低。
3.热性能。绝缘材料的热性能包括耐热性能、耐弧性能、阻燃性能软化温度和黏度。
①耐热性能用允许工作温度来衡量。 ②绝缘材料的耐弧性能指接触电弧时表面抗炭化的能力。无机绝缘材料的耐弧性能优于有机绝缘材料的耐弧性能。 ③绝缘材料的阻燃性能用氧指数表示。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。
4.吸潮性能。吸潮性能包括吸水性能和亲水性能。
5.抗生物性能。抗生物性能是材料抵御霉菌等生物性破坏的能力。
3、绝缘击穿和破坏
概念:当绝缘体受潮或受到过高的温度、过高的电压时,可能完全失去绝缘能力而导电,称为绝缘击穿或绝缘破坏。
1)气体绝缘击穿
气体击穿后,当外部施加电压去除,则气体绝缘性能很快恢复。
气体击穿后在间隙中形成电流通路,电流剧增,如日常生活中的电弧、闪电、日光灯、霓虹灯等,形成气体导电。
2)液体绝缘击穿
液体击穿后,当外加电压去除,液体绝缘性能在一定程度上可以得到恢复。
液体杂质越多,越容易被击穿。
3)固体绝缘击穿
①固体电介质击穿特点固体电介质的击穿有电击穿、热击穿及电化学击穿等形式。
②电击穿的特点是电压作用时间短,击穿电压高;热击穿的特点是与电击穿相比电压作用时间长,击穿电压较低,绝缘温升高。
③电化学击穿是在电压长期作用下形成的,其击穿电压往往很低,它与绝缘材料本身的耐游离性能、制造工艺、工作条件等有密切关系
④固体电介质击穿后不能恢复,将失去其绝缘性能。
4)绝缘破坏的原因
(1)绝缘材料所承受的电压超过耐压强度
(2)绝缘材料接触到腐蚀性气体、粉尘、潮气、污水等或受到机械损伤都会影响绝缘性能。
(3)在正常工作条件下,绝缘材料受到温度、气候环境的长期影响而老化。
(二)屏护和间距
1.屏护
概念:屏护是采用护罩、护盖、栅栏、遮栏等将带电体同外界隔绝开来。
(1)遮栏高度不应小于1.7m,下部边缘离地面高度不应大于0.1m。户内栅栏高度不应小于1.2m;户外栅栏高度不应小于1.5m。
(2)对于低压设备,遮栏与裸导体的距离不应小于0.8m,栏条间距离不应大于0.2m;网眼遮栏与裸导体之间的距离不宜小于0.15m。
(3)凡用金属材料制成的屏护装置,为了防止屏护装置意外带电造成触电事故,必须接地(或接零)。
(4)遮栏、栅栏等屏护装置上应根据被屏护对象挂上“止步!高压危险!”、“禁止攀登!”等标示牌。
(5)遮栏出入口的门上应根据需要安装信号装置和联锁装置。
2.间距
(1)导线与建筑物最小距离/m
(2)起重机具与线路导线的最小距离
(3)架空线路应避免跨越建筑物,架空线路不应跨越可燃材料屋顶的建筑物。
(4)架空线路应与有爆炸危险的厂房和有火灾危险的厂房保持必需的防火间距。
(5)架空线路断线接地时,为防跨步电压伤人,离接地点4m~8m范围内,不能随意进入。
(6)在低压作业中,人体及其所携带工具与带电体的距离不应小于0.1m。在10kV作业中,无遮拦时,人体及其所携带工具与带电体的距离不应小于0.7m;有遮拦时,遮拦与带电体之间的距离不应小0.35m。
间接接触电击防护
保护接地和保护接零
IT系统(保护接地系统)
其安全原理是通过低电阻接地,把故障电压限制在安全范围以内。
漏电状态并未因保护接地而消失。
在380V不接地低压系统中,一般要求保护接地电阻RE≤4Ω。当配电变压器或者发电机的容量不超过100KV·A时,要求RE≤10Ω。
IT系统优缺点及中性线问题
IT系统一般不引出中性线,为了提高供电的可靠性。
引出中性线,当中性线接地时,会变成TT系统。
IT系统被广泛用于医院,煤矿等对持续供电要求比较高的行业。
TT系统
在接地的配电网中,如果电气设备没有采取任何防止间接接触电击的措施,则漏电时触及该设备的人所承受的接触电压可能接近相电压,其危险性大于不接地的配电网中单相电击的危险性。
漏电设备对地电压一般不能降低到安全范围以内。
只有在采用其他防止间接接触电击的措施有困难的条件下才考虑采用TT系统。
在TT系统中应装设能自动切断漏电故障的漏电保护装。如剩余电流动作保护装置或过电流保护装置,并优先采用前者。
TT系统主要用于低压用户,即用于未装备配电变压器,从外面引进低压电源的小型用户。
TN系统
将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点之间金属性的连接,亦即与配电网保护零线(保护导体)的紧密连接。
安全原理:
当某相带电部分碰到设备外壳时候,形成该相对零线的单相短路,短路电流促使线路上的短路保护元件迅速动作,从而把故障设备电源断开,消除电击危险。
虽然保护接零也能降低设备上的故障电压,但一般不能降低到安全范围以内(直流42/交流36),第一位的安全作用是迅速切断电源。
根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统三种形式。
TN-S系统的特点
(1)系统正常运行时,专用保护线上没有电流,只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压,所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上,安全可靠。因此被称为最干净的系统,有爆炸危险、火灾危险性大及其他要求高的系统应采用该系统。
(2)工作零线只用作单相照明负载回路。
(3)专用保护线PE不许断线,也不许进入漏电开关。
(4)干线上使用漏电保护器,所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。(5)TN-S方式供电系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统
TN系统速断、限压和工作接地
必须安装剩余电流动作保护装置。也能起到部分降低对地电压。
工作接地电阻一般≤4Ω,高土壤电阻值地区允许放宽至≤10Ω。
在接零系统中,对于配电线路或仅供给固定式电气设备的线路,故障持续时间不宜超过5s;对于供给手持式电动工具、移动式电气设备的线路或插座回路,电压220V者故障持续时间不应超过0.4s、380V者不应超过0.2s。否则,应采取能将故障电压限制在许可范围之内的等电位连接措施。
重复接地作用
①减轻零线断开或接触不良时电击的危险性。
②降低漏电设备的对地电压。
③改善架空线路的防雷性能。
④缩短漏电故障持续时间
等电位联结
等电位连接是保护接零系统的组成部分,指保护导体与建筑物的金属结构、生产用的金属装备以及允许用作保护线的金属管道等用于其他目的的不带电导体之间的连接。
主总等电位连接导体的最小截面不得小于最大保护导体的1/2,但不得小于6mm
局部等电位连接导体的最小截面积不得小于两台设备保护导体中较小者的截面积。
设备与设备外导体之间的局部等电位连接线的截面积不得小于该设备保护零支线截面积的1/2。
保护导体和接地装置
1、保护导体截面积
①、PE线(分开):保护线和相线材料相同时,可以根据相线截面积选取,但是要注意机械强度,有机械防护≥2.5mm2,没有防护≥4mm2
②、PEN线(合一) 铜质:≥10mm2 电缆芯线(有机械防护)≥4mm2 铝质:≥16mm2
2、接地装置安装
自然接地体是用于其他目的,但与土壤保持紧密接触的金属导体。
埋设在地下的金属管道(有可燃或爆炸性介质的管道除外)、金属井管、与大地有可靠连接的建筑物的金属结构、水工构筑物及类似构筑物的金属管、桩等自然导体均可用作自然接地体。
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)。
交流电气设备应优先利用自然导体作接地线。在非爆炸危险环境,如自然接地线有足够的截面,可不再另行敷设人工接地线。
非经允许,接地线不得作其他电气回路使用。不得利用蛇皮管、管道保温层的金属外皮或金属网以及电缆的金属护层作接地线。
接地体上端离地面深度不应小于0.6m,引出导体应引出地面0.3m以上。离独立避雷针接地体之间的水平距离不得小于3m。
接地装置地下部分的连接应采用焊接,利用自然导体作接地线时,其伸缩缝或接头处应另加跨接线。接地装置应尽量避免敷设在腐蚀性较强的地带。
为防止机械损伤和化学腐蚀,接地线与铁路或公路的交叉处及其他可能受到损伤处,均应穿管或用角钢保护。
接地线穿过墙壁、楼板、地坪时,应敷设在明孔、管道或其他坚固的保护管中。接地线与建筑物伸缩缝、沉降缝交叉时,应弯成弧状或另加补偿连接件。
接地装置地下部分的连接应采用焊接,并应采用搭焊,不得有虚焊。
利用建筑物的钢结构、起重机轨道、工业管道等自然导体作接地线时,其伸缩缝或接头处应另加跨接线,以保证连续可靠。自然接地体与人工接地体之间的连接必须可靠。
接地线与管道的连接可采用螺纹连接或抱箍螺纹连接,但必须采用镀锌件,以防止锈蚀。在有振动的地方,应采取防松措施。
双重绝缘、安全电压和漏电保护
电气设备的防触电保护分类
1)0类设备。仅靠基本绝缘作为防触电保护的设备。
2)0I类设备和I类设备。设备的防触电保护不仅靠基本绝缘,还包括保护线。
3)II类设备。设备的防触电保护不仅靠基本绝缘还具备像双重绝缘或加强绝缘类型的附加安全措施。这种设备不采用保护接地的措施。
4)III类设备。设备的防触电保护依靠安全特低电压(SELV)供电,应注意III类设备不得具有保护接地手段。(防止高压电窜入低压)
双重绝缘和加强绝缘
双重绝缘是强化的绝缘结构,包括双重绝缘和加强绝缘两种类型。具有双重绝缘的电气设备属于Ⅱ类设备,明显部位应有“回”形标志。
工作绝缘:位于带电体与不可触及金属件之间,电阻不得低于2MΩ;
保护绝缘:在工作绝缘因机械破损或击穿等失效的情况下,可防止触电的独立绝缘,位于不可触及金属件与可触及金属件之间,电阻不得低于5MΩ;
加强绝缘:电阻不得低于7MΩ
安全电压
属于兼有直接接触电击和间接接触电击防护的安全措施。
通过限制作用于人体的电压。从而抑制流过人体的电流,将触电危险性控制在没有危险的范围内。
特低电压供电的设备属于III类设备
安全电压限值和额定值
1)限值
安全电压限值是在任何情况下,任意两导体之间都不得超过的电压值。中国标准规定,工频安全电压有效值的限值为50V,直流安全电压的限值为120V。
对于电动儿童玩具及类似电器,当接触时间超过Is时,推荐干燥环境中工频安全电压有效值的限值取33V,直流安全电压的限值取70V;潮湿环境中工频安全电压有效值的限值取16V,直流安全电压的限值取35V。
2)额定值
我国规定工频有效值的额定值有42V、36V、24V、12V和6V。凡特别危险环境使用的手持电动工具应采用42V安全电压的III类工具;凡有电击危险环境使用的手持照明灯和局部照明灯应采用36V或24V安全电压;金属容器内、隧道内、水井内以及周围有大面积接地导体等工作地点狭窄、行动不便的环境应采用12V安全电压;6V安全电压用于特殊场所。当电气设备采用24V以上安全电压时,必须采取直接接触电击的防护措施。
安全电源及回路配置
安全隔离变压器:
隔离变压器一般是指1:1的变压器。
用隔离变压器使二次对地悬浮属,只能用在供电范围较小、线路较短的场合。
隔离变压器的输出端跟输入端是完全“断路”隔离的。
安全隔离变压器应具有耐热、防潮、防水及抗振的结构。
安全电源
采用安全隔离变压器作为特低电压的电源安全隔离变压器的一次线圈与二次线圈之间有良好的绝缘;其间还可用接地的屏蔽隔离开来。
I类电源变压器可能触及的金属部分必须接地(或接零)。其电源线中,应有一条专用的黄绿相间颜色的保护线。II类电源变压器不采取接地(或接零)措施,没有接地端子。
回路配置
安全电压回路的带电部分必须与较高电压的回路保持电气隔离,并不得与大地、保护接零(地)线或其他电气回路连接。
变压器外壳及其一、二次线圈之间的屏蔽隔离层应按规定接地或接零。
如果变压器不具备双重绝缘的结构,为了减轻变压器一次线圈与二次线圈短接的危险,二次线圈应接地或接零。
安全电压的配线最好与其他电压等级的配线分开敷设。否则,其绝缘水平应与共同敷设的其他较高电压等级配线的绝缘水平一致。
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。
为了防止与其他电压的插销座有插错的可能,特低电压应采用不同结构的插销座,或者在其插座上有明显的标志。
短路保护
安全隔离变压器的一次边和二次边均应装设短路保护元件。
功能特低电压
如果电压值与安全电压值相符,而由于功能上的原因,电源或回路配置不完全符合特低电压的要求,则称之为功能特低电压。
补充安全要求是,装设必要的屏护或加强设备的绝缘,以防止直接接触电击;当该回路与一次边保护零线或保护地线连接时,一次边应装设防止电击的自动断电装置,以防止间接接触电击。其他要求与特低电压相同。
电气隔离
(1)电源变压器必须是隔离变压器。与安全隔离变压器一样,隔离变压器的输入绕组与输出绕组没有电气连接,并具有双重绝缘的结构。单.相隔离变压器的额定容量不应超过25kV•A,三相隔离变压器的额定容量不应超过40kV,A。隔离变压器的空载输出电压交流不应超过1000V。隔离变压器的其他要求与安全隔离变压器相同。
(2)二次边保持独立。为保证安全,被隔离回路不得与其他回路及大地有任何连接。对于二次边回路线路较长者,应装设绝缘监视装置。
(3)二次边线路要求。二次边线路电压过高或二次边线路过长,都会降低这种措施的可靠性。按照规定,应保证电源电压"W500V时线路长度A200m、电压与长度的乘积血W100000V•m。
(4)等电位连接。为了防止隔离回路中两台设备的不同相线漏电时的故障电压带来的危险,各台设备的金属外壳之间应采取等电位连接措施。
不导电环境
(1)电压500V及以下者,地板和墙每一点的电阻不应低于50kΩ;电压500V以上者不应低于100kΩ。
(2)保持间距或设置屏障,防止人体在工作绝缘损坏后同时触及不同电位的导体。(3)具有永久性特征。为此,场所不会因受潮而失去不导电性能,不会因引进其他设备而降低安全水平。
(4)为了保持不导电特征,场所内不得有保护零线或保护地线。
(5)有防止场所内高电位引出场所范围外和场所外低电位引入场所范围内的措施。
漏电保护
漏电保护器又称剩余电流动作保护器,分为电压型和电流型和电磁式。主要用于防止间接接触电击和直接接触电击。用于防止直接接触电击时只作为基本防护措施的补充保护措施。
1、漏电保护原理
按照动作原理,漏电保护装置分为电压型和电流型两类;
电压型漏电保护装置以设备上的故障电压为动作信号,电流型漏电保护装置以漏电电流或触电电流为动作信号。
动作信号经处理后带动执行元件动作,促使线路迅速分断。
电流型漏电保护通常指剩余电流型漏电保护。
正常运行时,进出互感器的磁场平衡,无变化磁场。
漏电时,一部分或全部电流由地线返回,互感器内磁场进的多出的少,感应出剩余电流,给掉闸机构供电,迫使掉闸。
2、漏电保护装置的动作参数
3、漏电保护装置的安装和运行
必须安装剩余电流动作保护装置的设备和场所,