第二章起重机电气设备安全技术.docx

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第二章起重机电气设备安全技术

第二章起重机电气设备安全技术

第一节电学基础及常用电器元件符号

一、电的基础知识

（一）电流

电荷有规则的定向移动叫做电流。

在导体中，电流是电子的移动形成的。

电流是我们直观看不见的，但可以用相应的仪器来测量电流的无和大小，也可以通过电流的各种表现（效应）被人们观察到。

例如照明用的白炽灯炮发光、电炉丝发热，说明有电流通过灯丝和电炉丝，是电流热效应的表现；通电的电磁铁吸引钢铁，是电流磁效应的表现。

电流的大小叫做电流强度，用字母“119表示。

电流的单位是“安培”，简称“安”，用符号“A"表示。

千分之一安称为“毫安”，用符号“mA"表示。

（二）电压

在电路中某两之间如果具有电位差，就存在产生电流的能力，这种能力就是电压。

电压用字母“U”表示，电压大小的单位是“伏特”，简称“伏”，用符号“V”表示。

带电的设备（如闸刀开关刀片）对于大地或设备接地的金属外壳所具有的电压，以及有电流通过设备的接地体向大地流散时，接地体及其近处的土地对于远处的大地所具有的电压称为对地电压。

当带电体接触大地（例如电线断落接地）并向大地流散电流时，由于地电阻的存在，在地表形成不同的电位。

当人的两脚跨步时，分别接触到不同的电．位而在人两脚之间形成的电压，称为跨步电压。

一般认为对地电压250V以上的电气装置属高压电气装置，250V以下的属低压电气装置。

我国动力电采用380V电压，照明电多采用220V电压，大、中型工厂进线电压多采用35kV或l0kV高压。

（三）电阻

物体一方面具有允许电流通过即导电的能力，另一方面又具有障碍电流通

过的作用，这种作用就是电阻。

电阻用字母“R”表示，其单位是“欧姆”，简称“欧”，用符号（Ω）表示。

对于电阻值大的电阻（如设备的绝缘电阻），则常用“千欧”（kΩ）、“兆欧”（MΩ）为单位表示。

（四）欧姆定律

欧姆定律表示电路中电流、电压、电阻（阻抗）三者之间的相互关系，这个关系就是导体内电流I的大小与加在异体两端的电压U成正比，而与导体的电阻R成反比。

公式是：

（五）电源

电源有直流电源和交流电源。

直流电的电压、电流的大小和方向不随时间改变，如同2-1（a）电路原理图中，A端始终为正，B端始终为负；电流的方向始终是从A端流向B端，其大小也不随时间改变。

将直流电与时间的关系用图形表示则如图2-1（b）。

图2-1直流电

（a）电路原理图（b）直流电与时间的关系图

交流电的电压、电流的大小及方向随时间的变化而发生周期性的变化，如图2-1（a）中，有时A端为正，B端为负，电流的方向是从A流向B；有时A端为负，B端为正，电流的方向是从B流向A，并且电压、电流的大小不断变化。

将交流电与时间的关系用图形表示，则如图2-2（b）。

图2-2交流电

（a）交流电的大小及方向（b）交流电与时间的关系

图中画出的仅仅是交流电变化的一个周期。

交流电每秒钟内变化的周期数称为交流电的频率，单位是赫兹（周／秒）用Hz表示。

如果一个周期经历的时间是1/50秒，则每秒钟要变化50个周期，称为50赫兹，这就是我国使用的交流电的频率。

工业上广泛采用的是交流电源，目前常用的交流电源是三相线制供电系统，如图2-3所示。

图2-3三相四线制供电系统

图中虚线框内是供电变压器，变压器左边是高压输人线路，右边是三条相线和一条零线，俗称三根火线一根零线。

两条相线之间的电压称为线电压，为380V；车条相线与零线之间的电压称为相电压，为220V，因此组成三个同相位的380V的线电压和三个不同相位的220V的相电压，如图2-3所示。

（六）电路及电路图

1.电路及电路图

电路是提供给电流通过的路径。

把组成电路的元件用一些规定的符号来表示，并且用代表导线的线条按一定的方式连接起来组成的图形就是电路图。

图2-4电动机运行电路及其控制电路图

1-吸引线圈；2-铁芯；3-街铁；4-接触器触头；

5-辅助触头；6-轴；7-底板；8-起动按粗；9-停止按粗

实际电路通常是由电源、开关、用电器（负载）导线组成的电气回路。

合上开关，负载与电源接通，电路里就会有电流流动。

前面图2-1就是最简单

的手电筒的电路图。

前图2-4是一台电动机的运行电路及其控制电路图，左边是实物图，右边是原理图。

当开关QS闭合后，负载两端通过导线电电源接通，电路中有电流通过。

2.控制电路原理

图2-4原理图中左边部分是由电源经QS刀开关和接触器KM的主触头B；M与电动机连接的线路，是整个电路主要用电的回路，称为主回路（主电路）；图中右边与接触器线圈KM、KM的辅助触头KM，及过流断电器和两个按钮关开连接的线路是控制回路。

控制回路的原理上：

合上QS刀开关，主回路与控制回路都接上电源。

当起动按钮SB2被按下时，电流经L2相线叶熔断器官FU→接触器KM线圈→起动按纽SB2→停止按纽SB1（常团）→L1相线形成回路，使接触器KM的线圈通电后产生磁力，吸引动铁芯，带动连在动铁芯上的转轴及接触器主触头转动并闭合，给电动机通电，电动机运转。

在接触器主触头KM吸合时，右边与SB1并联的辅助触头KM1（常开触头）也随着转轴的转动闭合。

这样，当SB1松手断开时，由于与之并联的辅助触头此时已闭合，所以仍然保持着控制回路的闭合状态，从而使整个电路保持继续闭合，电动机继续运转。

这就是控制回路的“自锁”（或称为“自保”）。

当需要停车时，按下停止按钮SB1接触线圈断电，主触头及辅助触头都释放，电动机停转。

可见，主回路的接通与分断受控制回路的控制，人们操纵机器是直接操纵控制回路，从而间接操纵主回路。

控制回路又称操作回路。

3.短路

短路是电池的两端不经过负载而直接接通。

电路短路时，只剩下电源和导线的很小的电阻，因此出现比正常电流大许多倍的短路电流。

由于电流异常增大，电流的热效应使电路剧烈发热而烧坏电气设备，甚至引起火灾或爆炸。

因此，必须避免发生短路并采取保护措施。

熔断器是防止短路造成事故的器件、在电动机控制电路中1FU就是防止接触器线圈等控制电路发生短路的危险而设置的。

熔断器中的熔丝（片）的电阻较大，熔点又低，当短路故障发生时，电流的热效应使熔丝首先发生高热而熔断，从而切断电路，保护电气设备不致损坏。

而在正常情况下，熔断器只轻微发热而不熔断，使电路正常工作。

第二节安全用电及防火基本知识

一、电流对人体的伤害

（一）电流伤害人体的因素

人体是导电的，并且具有一定的电阻。

当一定的电压加在人体上时，就有电流通过人体，从而对人体形成热性质的、化学性质的、生理性质的伤害，这是因为电流的热效应、对人体组织电解及电流的刺激使人体内部组织机能破坏。

其中生理性质的伤害最严重，可引起心室颤动或窒息等生理病态，导致死亡。

电流对人体伤害的因素，最重要的是电流通过人体的途径。

如从左手至右脚，右手至胸部，前胸至后背等，都是电流通过心脏或中枢神经的路径，因而最具有危险性。

此外，电流通过人体的时间越长，危险性越大，交流电流比直流电流更危险。

人体的心理、心理状态也与伤害程度有关。

（二）人体触电的形式

由于人体触电，电流对人体作用而发生的事故称为触电事故。

按触电形式不同，可把触电方式分为直接触电、跨步电压触电、感应电压触电、残余电荷触电等类型。

1．直接触电

直接触电是指人体站在地面或接地的金属物体上，人体的某一部份触及一相带电体的触电事故。

对于高压带电体，人体虽未直接接触到该带电体，但如果距离太近，高压击穿大气对人体放电，也属单相触电。

在触电事故中，多数是属于单相触电。

图2-5单相触电示意图

如图2-5所示，当人体触及某一相带电体时，电流由电源→带电体→人体→大地→变压器接地体、电源零点，构成闭合回路。

此时通过人体的电流按欧姆定律计算是

Ir—流过人体的触电电流（A）；

U—相线对地电压（220V）；

Rr—人体电阻（1000一2000Ω）；

Ro—接地电阻（Ω）。

Ro，可以忽略不计，可见流过人体的电流超过100mA,该人具有生命危险。

如果人体同时触及两相带电体，电流从一条相线通过人体与另一条相线形成回路，就称为两相触电，此时触电的人体承受380V的电压，更具有危险性，如图2-6所示。

图2-6两相触电示意图

接触电压触电是指人体站在地上或金属构件上，人的手或其他部位触及漏电设备外壳，由于漏电设备外壳与人体所站地的方的电位差造成的触电。

接触电压触电也属于单相触电。

2.跨步电压触电

当带电设备接地，并且有电流流人地下时，电流在接地点周围的土壤中产生电压降。

此时如果人体行走在接地点周围，人的两脚接触到的地面具有不同的对地电压，因此两脚之间就有电压，此电压就称为跨步电压。

，因跨步电压引起的触电事故叫跨步电压触电。

跨步电压的大小与跨步的大小有关，与距离接地点的远近有关。

跨步越大，距接地点越近，跨步电压越大。

对一般接地体而言，离开接地体20m以外，跨步电压接近于零。

二、安全用电

为、了防止触电事故，在进行起重机操作检修和电气设备安装时，必须注意以下几点。

1.发现有故障的电气设备，必须及时检修。

定期检查绝缘性能，保证用电

安全。

在任何情况下均不能用手触摸来试验裸导体是否带电，而必须用完好的验电工具来试验。

2.进行电气操作时，必须严格按规定程序进行，遵守停电操作的规定。

绝缘工具（如绝缘手柄、绝缘鞋、绝缘手套等）的绝缘性能必须良好，并采取防止突然送电的安全措施。

3.运行操作必须严格按规程进行。

断电时应先继负荷开关，后断隔离开关；合上电源时应先合隔离开关，后合负荷开关。

4在带电体（如架空电线）附近操作机器时，机器与带电体要保持可靠的安全距离。

如表2-2所示。

明目张胆表数据是指在干燥、无导电气体及粉尘的环境中，如在雾、雨、雪等不良环境中，还应加大距离。

表2-2起重机与架空输电导线的安全距离

电压（KV）

安全距离

＜1

I～15

20～40

60、100

220

沿垂直方向（m）

1.5

3.0

4.0

5.0

6.0

沿水平方向（m）

1.0

1.5

2.0

4.0

6.0

5.人体在带电子坠按时操怅郸检修时期，人体及戮握携带的工龄、愤电子籍体与其带电子体应保持的距离邵表面2-3所示。

如遇不良环境，还应该加大距离。

6.不用潮湿的手去操作电器，更不能用湿布去抹擦运行的电气装置。

7.要注意保护电气装置或电线的绝缘体，避免碰撞、破坏这些绝缘体。

8.雷雨时避免走近高压电杜、铁塔或避雷针的接地导线周围，以防雷电电流通过这些导体时形成的跨步电压造成人体伤害。

表2-3在建筑工程（含脚手架具）的外侧边缘与外电架空线路的边线之间最小安全操作距离

外电线路

电压

1kV以下

I～l0kV

35～110kV

154～220kV

330～500kV

最小安全操作

距离（m）

4

6

8

10

15

注：

上、下脚手架的料道严禁搭设在有外电线路的一侧。

9.当架空线断落接地时，此时可能在落地点周围存在很高的跨步电压，因此不能走近落地点。

万一在自己身边落下架空线或者人体已在具有跨步电压的区域内，此时切勿跨下架空线或者人体已在具有跨步电压的区域内，此时切勿

跨开步子走动，更不要慌张跌倒（因手、脚之间的跨步电压更危险），而应该双脚并拢，背离落地点的方向跳出危险区域。

10.当起重机吊臂、机身误触带电体或架空线，架机人员需要离开机器下车时，切不可一只脚在机器的铁梯上，另一只脚跨到地下，这样会受到跨步电压伤害，而应该双脚并拢同时跳下，并跳离带电的机体。

三、防止触电事故的安全技术措施

为了防止触电事故，必须采取安全技术措施，保护人身安全。

（一）绝缘

将带电体用绝缘物包裹；使带电体不外露，使人员接触不到带电体的安全技术措施叫做绝缘。

例如塔机输电电缆的每条铜芯线外面有经缘橡胶皮，之外还有橡胶护套，使人员接触不到带电体。

电气绝缘材料必须达到绝缘的各项技术要求，不能随意用普通材料代替。

（二）屏护和障碍

屏护和障碍是采用屏护装置或设置一定的障碍，把带电体圈定在壳、罩、围栏等一定范围之内，与外界隔离开来，防止人体接触或过分接近带电体的技术措施。

屏护和障碍装置不能随意撤换。

（三）安全间距

为了使电气设备正常运行，人员不触及带电体或过分接近带电体，带电体的设置要与人员、车辆、机具之间，带电体与带电体之间保持一定距离，这就是安全距离，又称安全间距。

安全距离的大小取决于电压的高低、电气设备的类型、安装方式等。

（四）安全电压

由欧姆定律可知，在人体电阻一定白铡情况下，通过人体的电流与加在人体上的电压成正比。

因此，降低人体可能触及的电压值是有效的安全技术措施。

为了防止触电事故而采用由特定电源供电的电压系列。

称为安全电压。

我国规定安全电压不得超过交流有效值5伏，等级有42，36，24，12，6伏五个等级。

在危险环境中使用的电气工具（如起重机上检修机器用的照明灯）应该使用安全电压。

安全电压必须采用独立电源，其供电输人电路与输出电路必须实行电路上的隔离，必须与其它电气系统和任何无关的可导电部分实行电气上的隔离。

图2-7保护接地原理图

（五）保护接零与接地

在中性点不接地（即IT系统）的供电系统中，将电气设备的金属外壳、传动装置及其它平时不带电的导体可靠接地，以减小漏电设备外壳的对地电压，就是保护接地措施。

如图2-7所示。

在中性地点接地（即TT系统）的供电系统中，将电气设备的金属外壳、传动装置及其它平时不带电而在故障时可能带电的导体接零，以防止瞎些导体在设备出故障时外壳带电而造成触电事故，这就是保护接零。

如图2-8所示。

图2-8保护接零原理图

对于在建筑施工中使用的起重机，根据GB50194-93《建设工程施工现场供用电安全规范》的要求，应采用TN-S接零保护系统，如图2-9（a）或TN-C-S系统，如图2-9（b）。

在这两种供电系统中，将工作零线N与接用电设备机壳的PE线互相分开使用，NT-S系统要求从变压器性点接出两根零线，一根作N线，一根作PE线；而TN-C-S系统则是在用电现场再分开成N线和PE线，后者较适合于目前的情况，已被普遍采用。

在同一供电系统中，不允许将一部分设备接零而将一部份设备接地。

按照不同的供电系统，应该分别采取保护接零或保持接地安全技术措施。

例如常见

的中性点接地系统中，所有设备要采取保护接零措施并且安有专用的P线中。

（a）TN-S系统（b）TN-C-S系统

图2-9TN系统原理图

起重机以及辅助设备必须可靠接地。

将三相四线制中的零线引人起重机，使起重机接零。

起重机接地和接零的要求如下：

1.起重机的金属结构及所有电气设备的外壳、管槽、电缆金属外皮和变压器低压侧，均应可靠接地。

检修时保持接地良好。

2.起重机金属结构必须有可靠的电气联接，在轨道上工作的起重机，一般可通过车轮和轨道接地。

必要时应另设专用接地滑线或采取其他有效措施。

3.接地线连接应用截面小于150mm2的扁钢或l0mm2的铜线，用焊接法连接固定。

接地线连接，应按国家规定的标准检验。

4.严禁用接地线作载流零线。

5.起重机电磁铁的外壳与起重机之间必须有可靠的电气产接。

6.起重机轨道和起重机上任何一点的接地电阻均不得大于4Ω。

（六）安装漏电保护装置

漏电保护装置又称触电保安器，它与电源开关合装在一起又称漏电开关。

其作用是防止供电线路和电气设备漏电引起触电事故；监视或切断一相接地故障、排除三相电机单相运行故障，保障人身和设备安全。

漏电保护装置一般与电源开关组装在一起，具有漏电保护、短路保护、过载保护、欠压保护多种效能。

漏电保护装置是一种动作灵敏、结构复杂的控制电器，要注意正确安装、使用，定期检查其性能。

四、触电急救

发现有人触电，切不可惊慌失措，必须立即采取急救措施，避免伤亡事故。

急救应遵循“迅速、就地、准确、坚持”八字原则。

’

迅速，就是使触电者迅速脱离电源。

救护者应迅速关闭电源开关。

如一时找不到电源开关，可用绝缘工具切断电源，或用绝缘物体使触电者脱离电源。

在解救触电者时，要做好防护，防止触电者受到二次伤害，特别是触电者在高

处的情况下，应采取防止摔伤的措施，即使在平地也要注意触电者倒下的方向，防止其摔伤。

同时，救护者不可直接用手或其他金属的、潮湿的物件作为救护工具，救护人最好一只手操作，以防触电。

如果是高压触电，应立即通知有关部门拉闸停电或根据现场情况紧急断电。

就地，就是将解救下来的触电者就地移到安全和空气流通的地方立即进行抢救，不能等到医生到来才抢救。

在抢救的同时要尽快通知医务人员和有经验的电工参加抢救。

在送往医院的途中也不能中断抢救。

准确，就是抢救的动作、方式要准确无误，熟练到位。

坚持，就是只要有百分之一的希望，也要进行百分之百的抢救，不能随意放弃抢救。

五、防火基本知识

电气设备发生火灾的直接原因是危险温度、电火花和电弧。

电气设备在运行中如发生短路、过载，则设备就会产生大量的热、火花和电弧，使设备如电机、电器、电线中的可燃材料燃烧。

除了电气设备发生故障本身引起火灾以外，还要防止人为造成的火灾和外界火源等原因引起火灾。

例如司机在工作中违章用火、吸烟等。

起重机发生火灾后，操作人员应沉着采取救护措施。

首先要切断电源，然后进行抢救。

在救火过程中应使用机器设备配备的灭火器，如二氧化碳、四氯化碳灭火器，禁止使用泡沫火器或用水灭火，以防止触电事故的发生。

灭火后要向有关部门报告事故情况，认真分析火灾发生的原因，吸取教训。