安全工程师《生产技术》第二章第一节 电气危险因素及事故种类Word下载.docx

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当持续时间短于心脏周期时，室颤电流为数百mA。

　　当电流持续时间小于0.1s时，只有电击发生在心室易损期，500mA以上乃至数A的电流才能够引起心室颤动。

　　室颤电流与电流持续时间的关系大致如图2—1（“z”形曲线）所示。

　　2、电流持续时间

　　时间愈长，越容易引起心室颤动，危险性就越大。

　　3、电流途径

　　流经心脏的电流多，电流路线短的途径是危险性最大的途径。

　　最危险的路径：

左手到前胸，

　　4、电流种类

　　工频交流电伤害程度最重。

　　5、个体特征

　　三）人体阻抗

　　是定量分析人体电流的重要参数之一。

　　电气安全问题考虑的基本因素

　　1、组成和特征

　　人体皮肤，血液，肌肉，细胞组织及其结合部，构成含有电阻和电容的阻抗。

皮肤电阻占很大比例。

　　皮肤阻抗：

决定于接触电压、频率、电流持续时间、接触面积、接触压力、皮肤潮湿程度和温度等。

　　皮肤电容很小，在工频条件下，将人体阻抗看作纯电阻。

　　体内电阻：

基本上可以看作纯电阻，主要决定于电流途径和接触面积。

　　2、数值及变动范围。

　　干燥的情况下，人体电阻约为1000～3000欧姆;

　　潮湿的情况下，人体电阻约为500～800欧姆。

　　3、其它影响因素

　　接触电压的增大、电流强度及作用时间的增大、频率的增加等因素都会导致人体阻抗下降。

皮肤表面潮湿、有导电污物、伤痕、破损等也会导致人体阻抗降低。

接触压力、接触面积的增大均会降低人体阻抗。

　　四）电击类型

　　1、根据电击时所触及的带电体是否为正常带电状态，电击分为直接接触电击和间接接触电击两类。

　　2、按照人体触及带电体的方式，电击可分为单相电击、两相电击和跨步电压电击三种。

（1）直接接触电击。

指在电气设备或线路正常运行条件下，人体直接触及了设备或线路的带电部分所形成的电击。

（2）间接接触电击。

指在设备或线路故障状态下，原本正常情况下不带电的设备外露可导电部分或设备以外的可导电部分变成了带电状态，人体与上述故障状态下带电的可导电部分触及而形成的电击。

　　触电分类

　　单相触电：

是指人体在地面或其他接地导体上，人体的某一部分触及一相带电体的触电事故。

　　两相触电：

是指人体两处同时触及两相带电体的触电事故。

　　跨步电压触电：

人在接地点周围，两脚之间出现的电压引起的触电事故。

（二）电伤

　　一）电烧伤

　　1、电流灼伤

　　2、电弧烧伤

　　二）电烙印

　　三）皮肤金属化

　　四）机械损伤

　　五）电光性眼炎

　　电伤是电流的热效应、化学效应、机械效应等对人体所造成的伤害。

伤害多见于机体的外部，往往在机体表面留下伤痕。

　　电伤的危险程度决定于受伤面积、受伤深度、受伤部位等。

　　电伤包括电烧伤、电烙印、皮肤金属化、机械损伤、电光性眼炎等多种伤害。

（1）电烧伤。

是最为常见的电伤。

大部分触电事故都含有电烧伤成分。

电烧伤可分为电流灼伤和电弧烧伤。

　　1）电流灼伤。

指人体与带电体接触，电流通过人体时，因电能转换成的热能引起的伤害。

　　皮肤受到比体内严中得多的灼伤。

电流愈大、通电时间愈长、电流途径上的电阻愈大，则电流灼伤愈严重。

一般发生在低压电气设备上。

数百毫安的电流即可造成灼伤。

　　2）电弧烧伤。

指由弧光放电造成的烧伤，是最严重的电伤。

电弧发生在带电体与人体之间，有电流通过人体的烧伤称为直接电弧烧伤;

电弧发生在人体附近对人体形成的烧伤以及被熔化金属溅落的烫伤称为间接电弧烧伤。

　　弧光放电时电流很大，能量也很大，电弧温度高达数千度，可造成大面积的深度烧伤。

严重时能将机体组织烘干、烧焦。

电弧烧伤既可以发生在高压系统，也可以发生在低压系统。

　　在低压系统，带负荷（尤其是感性负荷）拉开裸露的闸刀开关时，产生的电弧会烧伤操作者的手部和面部;

当线路发生短路，开启式熔断器熔断时，炽热的金属微粒飞溅出来会造成灼伤;

误操作引起短路也会导致电弧烧伤等。

在高压系统，由于误操作，会产生强烈的电弧，造成严重的烧伤;

人体过分接近带电体，其间距小于放电距离时，直接产生强烈的电弧，造成电弧烧伤。

（2）电烙印。

指电流通过人体后，在皮肤表面接触部位留下与接触带电体形状相似的斑痕，如同烙印。

斑痕处皮肤呈现硬变，表层坏死，失去知觉。

　　（3）皮肤金属化。

是由高温电弧使周围金属熔化、蒸发并飞溅渗透到皮肤表层内部所造成的。

受伤部位呈现粗糙、张紧，可致局部坏死。

　　（4）机械损伤。

多数是由于电流作用于人体，使肌肉产生非自主的剧烈收缩所造成的。

。

　　（5）电光性眼炎。

其表现为角膜和结膜发炎。

弧光放电时的红外线、可见光、紫外线都会损伤眼睛。

在短暂照射的情况下，引起电光眼的主要原因是紫外线。

　　二、电气火灾和爆炸

　　电气火灾爆炸是由电气引燃源引起的火灾和爆炸。

电气装置在运行中产生的危险温度、电火花和电弧是电气引燃源主要形式。

（一）电气引燃源

　　一）危险温度

　　1、短路

　　电气设备运行时发热和温度都限制在一定范围内，但在异常情况下可能产生危险温度。

（1）短路。

发生短路时，电流增大为正常时的数倍乃至数十倍，而产生的热量又与电流的平方成正比，使得温度急剧上升，产生危险温度。

雷电放电电流极大，有类似短路电流但比短路电流更为强烈的热效应，也可产生危险温度。

　　2、过载

　　①电气线路或设备设计选型不合理，或没有考虑足够的裕量，以致在正常使用情况下出现过热。

　　②电气设备或线路使用不合理，负载超过额定值或连续使用时间过长，超过线路或设备的设计能力，由此造成过热。

　　③设备故障运行造成设备和线路过负载，如三相电动机单相运行或三相变压器不对称运行均可能造成过负载。

　　④电气回路谐波能使线路电流增大而过载。

　　3、漏电

　　接地电流和集中在某一点的漏电电流，可引起局部发热，产生危险温度。

　　4、接触不良

　　不可拆卸的接点连接不牢、焊接不良或接头处夹有杂物，可拆卸的接头连接不紧密或由于振动而松动，可开闭的触头没有足够的接触压力或表面粗糙不平等，均可能增大接触电阻，产生危险温度。

特别是不同种类金属连接处，由于二者的理化性能不同，连接将逐渐恶化，产生危险温度。

　　5、铁心过热

　　电气设备铁芯短路、线圈电压过高、通电后不能吸合，可产生危险温度。

　　6、散热不良

　　电气设备散热油管堵塞、通风道堵塞、安装位置不当、环境温度过高或距离外界热源太近，使散热失效，可产生危险温度。

　　7、机械故障

　　电动机、接触器被卡死，电流增加数倍，可产生危险温度。

　　8、电压异常

　　电压过高，除使铁芯发热增加外，对于恒电阻负载，还会使电流增大，增加发热;

电压过低，除使电磁铁吸合不牢或吸合不上外，对于恒功率负载，还会使电流增大，增加发热。

两种情况都可产生危险温度。

　　9、电热器具和照明器具

　　电热器具和照明器具的工作温度较高。

电炉电阻丝的工作温度达800℃，电熨斗和电烙铁的工作温度达500~600℃，100W白炽灯泡表面温度达170～220℃，1000W卤钨灯表面温度达500～800℃等。

白炽灯泡灯丝温度高达2000～3000℃

　　10、电磁辐射能量

　　二）电火花和电弧

　　⊙工作电火花及电弧

　　⊙事故电火花及电弧

　　电火花是电极间的击穿放电;

大量电火花汇集起来即构成电弧。

电弧温度高达10000℃。

电火花和电弧不仅能引起可燃物燃烧，还能使金属熔化、飞溅，构成二次引燃源。

　　电火花分为工作火花和事故火花。

工作火花指电气设备正常工作或正常操作过程中产生的电火花。

例如，刀开关、断路器、接触器、控制器接通和断开线路时会产生电火花;

插销拔出或插入时产生的火花;

直流电动机的电刷与换向器的滑动接触处、绕线式异步电动机的电刷与滑环的滑动接触处也会产生电火花等。

　　事故火花是线路或设备发生故障时出现的电火花，包括短路、漏电、松动、接地、断线、分离时形成的电火花及变压器、多油断路器等高压电气设备绝缘表面发生的闪络等。

事故火花还包括由外部原因产生的雷电火花、静电火花、电磁感应火花等。

（二）、电气装置及电气线路发生燃爆

　　一）油浸式变压器火灾爆炸

　　二）电动机着火

　　三）电缆火灾爆炸

　　⊙电缆绝缘损坏

　　⊙电缆头故障使绝缘物自燃

　　⊙电缆接头存在隐患

　　⊙堆积在电缆上的粉尘起火

　　⊙可燃气体从电缆沟窜入变、配电室

　　⊙电缆起火形成蔓延

（1）油浸式变压器火灾爆炸

　　变压器油箱内充有大量的用于散热、绝缘、防止内部元件和材料老化以及内部发生故障时熄灭电弧作用的绝缘油。

　　变压器油的闪点在130～140摄氏度之间。

　　变压器发生故障时，在高温或电弧的作用下，变压器内部故障点附近的绝缘油和固态有机物发生分解，产生易燃气体。

　　如故障持续时间过长，易燃气体愈来愈多，使变压器内部压力急剧上升，若安全保护装置（气体继电器、防爆管等）未能有效动作时，会导致油箱炸裂，发生喷油燃烧。

燃烧会随着油流的蔓延而扩展，形成更大范围的火灾危害。

　　多油断路器等充油设备也可能发生爆炸。

（2）电动机着火

　　异步电动机的火灾危险性是由于其内部和外部的诸如制造工艺和操

　　作运行等种种原因造成的。

其原因主要有：

电源电压波动、频率过低;

电机运行中发生过载、堵转、扫膛（转子与定子相碰）;

电机绝缘破坏，发生相间、匝间短路;

绕组断线或接触不良;

以及选型和启动方式不当等。

　　三相异步电动机如果发生某相断线，则形成了缺相运行。

此时，电动机绕组中的电流会明显上升，但又达不到保护电动机的熔断器的熔断电流值。

因此，大电流长时间作用引起定子绕组过热，导致电动机烧毁。

　　异步电动机形成引燃的主要部位是绕组、铁心和轴承以及引线。

其原因既有电气方面的原因也有机械方面的原因。

　　（3）电缆火灾爆炸

　　当导线电缆发生短路、过载、局部过热、电火花或电弧等故障状态时，所产生的热量将远远超过正常状态。

火灾案例表明，有的绝缘材料是直接被电火花或电弧引燃;

有的绝缘材料是在高温作用下，发生自燃;

有的绝缘材料是在高温作用下，加速了热老化进程，导致热击穿短路，产生的电弧，将其引燃。

　　电缆火灾的常见起因如下：

　　1）电缆绝缘损坏。

运输过程或敷设过程中造成了电缆绝缘的机械损伤、运行中的过载、接触不良、短路故障等都会使绝缘损坏，导致绝缘击穿而发生电弧。

　　2）电缆头故障使绝缘物自燃。

施工不规范，质量差，电缆头不清洁等降低了线间绝缘。

　　3）电缆接头存在隐患。

电缆接头的中间接头因压接不紧、焊接不良和接头材料选择不当，导致运行中接头氧化、发热、流胶;

结缘剂质量不合格，灌注时盒内存有空气，电缆盒密封不好，进入了水或潮气等，都会引起绝缘击穿，形成短路设置发生爆炸。

　　4）堆积在电缆上的粉尘起火。

积粉不清扫，可燃性粉尘在外界高温或电缆过负荷时，在电缆表面的高温作用下，发生自燃起火。

　　5）可燃气体从电缆沟窜入变、配电室。

电缆沟与变、配电室的连通处未采取严密封堵措施，可燃气体通过电缆沟窜入变、配电室，引起火灾爆炸事故。

　　6）电缆起火形成蔓延。

电缆受外界，引火源作用一旦起火，火焰沿电缆延燃，使危害扩大。

电缆在着火的同时，会产生有毒气体，对在场人员造成威胁。

　　三、雷电危害

（一）雷电种类

　　1）直击雷。

雷云与大地目标之间的一次或多次放电称为对地闪击。

闪击直接击于建筑物、其他物体、大地或外部防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者称为直击雷。

　　直击雷的每次放电过程包括先导放电、主放电、余光三个阶段。

每次雷击有三四个冲击至数十个冲击。

一次直击雷的全部放电时间一般不超过500ms。

　　2）闪电感应。

闪电发生时，在附近导体上产生

　　产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花放电。

　　a.闪电静电感应。

是由于带电积云存架空线路导线或其他高大导体上感应出大量与雷云带电极性相反的电荷，在带电积云与其他客体放电后，感应电荷失去束缚，如没有就近泄入地中就会以大电流、高电压冲击波的形式，沿线路导线或导体传播。

　　b.闪电电磁感应。

是由于雷电放电时，迅速变化的雷电流在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势..

　　3）球雷。

球雷是雷电放电时形成的发红光、橙光、白光或其他颜色光的火球。

球雷应当是一团处在特殊状态下的带电气体。

　　直击雷和闪电感应都能在架空线路、电缆线路或金属管道上产生沿线路或管道的两个方向迅速传播的闪电电涌（即雷电波）侵入。

雷电参数

（二）雷电的危害形式

　　雷电具有雷电流幅值大、雷电流陡度大、冲击性强、冲击过电压高的特点。

　　雷电具有电性质、热性质和机械性质等三方面的破坏作用。

　　1）电性质的破坏作用。

　　破坏高压输电系统，毁坏发电机、电力变压器等电气设备的绝缘，烧断电线或劈裂电杆，造成大规模停电事故;

绝缘损坏可能引起短路，导致火灾或爆炸事故;

二次放电的电火花也可能引起火灾或爆炸，二次放电也可能造成电击，伤害人命;

形成接触电压电击和跨步电压导致触电事故;

雷击产生的静电场突变和电磁辐射，干扰电视电话通讯，甚至使通讯中断;

雷电也能造成飞行事故。

　　2）热性质的破坏作用。

直击雷放电的高温电弧能直接引燃邻近的可燃物;

巨大的雷电流通过导体能够烧毁导体;

使金属熔化、飞溅引发火灾或爆炸。

球雷侵入可引起火灾。

　　3）机械性质的破坏作用。

通过被击物，使被击物缝隙中的气体剧烈膨胀，缝隙中的水分也急剧蒸发汽化为大量气体，导致被击物破坏或爆炸。

　　（三）雷电危害的事故后果

　　1、火灾和爆炸

　　2、触电

　　3、设备和设施毁坏

　　4、大规模停电

　　（四）雷电参数

　　雷电参数主要有雷暴日、雷电流幅值、雷电流陡度、冲击过电压等。

　　1）雷暴日。

只要一天之内能听到雷声的就算一个雷暴日。

　　年雷暴日数用来衡量雷电活动的频繁程度。

　　雷暴日通常指一年内的平均雷暴日数，即年平均雷暴日，单位d/a。

　　雷暴日数愈大，说明雷电活动愈频繁。

　　我国把年平均雷暴口不超过15d/a的地区划为少雷区，超过40d/a划为多雷区。

　　2）雷电流幅值。

指雷云主放电时冲击电流的最大值。

雷电流幅值可达数十千安至数百千安。

　　3）雷电流陡度。

指雷电流随时间上升的速度。

　　雷电流冲击波波头陡度可达50kA/s，平均陡度约为30kA/s。

雷电流陡度越大，对电气设备造成的危害也越大。

　　4）雷电冲击过电压。

直击雷冲击过电压很高，可达数千千伏。

　　四、静电危害

（一）静电的危害形式和事故后果

　　静电危害是由静电电荷或静电场能量引起的。

　　在生产工艺过程中以及操作人员的操作过程中，某些材料的相对运动、接触与分离等原因导致了相对静止的正电荷和负电荷的积累，即产生了静电。

　　其电压可能高达数十千伏以上

　　静电的危害形式和事故后果有以下几个方面：

　　1、在有爆炸和火灾危险的场所，静电放电火花会成为可燃性物质的点火源，造成爆炸和火灾事故。

　　2、人体因受到静电电击的刺激，可能引发二次事故，如坠落、跌伤等。

　　3、某些生产过程中，静电的物理现象会对生产产生妨碍，导致产品质量不良，电子设备损坏。

（二）静电特性

　　一）静电的产生

　　只要两种物质紧密接触而后再分离时，就可能产生静电。

　　静电的产生是同接触电位差和接触面上的双电层直接相关的。

　　1）静电的起电方式

　　①接触一分离起电。

两种物体接触，其间距离小于25×

10-8cm时，由于不同原子得失电子的能力不同，不同原子外层电子的能级不同，其间即发生电子的转移。

因此.界面两侧会出现大小相等、极性相反的两层电荷。

这两层电荷称为双电层，其间的电位差称为接触电位差。

根据双电层和接触电位差的理论，可以推知两种物质紧密接触再分离时，即可能产生静电。

　　②破断起电。

材料破断后能在宏观范围内导致正、负电荷的分离，即产生静电。

这种起电称为破断起电。

固体粉碎、液体分离过程的起电属于破断起电。

　　③感应起电。

例举一种典型的感应起电过程。

假设一导体A为带有负电荷的带电体，另有一导体B与一接地体相连时，在带电体A的感应下，B的端部出现正电荷，B由于接地，其对地电位仍然为零;

而当B离开接地体时，B成为了带正电荷带电体。

　　④电荷迁移。

当一个带电体与一个非带电体接触时，电荷将发生迁移而使非带电体带电。

例如，当带电雾滴或粉尘撞击导体时，便会产生电荷迁移;

当气体离子流射在不带电的物体上时，也会产生电荷迁移。

　　2）固体静电

　　可用双电层和接触电位差的理论来解释。

双电层上的接触电位差是极为有限的，而固体静电电位可高达数万伏以上，其原因在于电容的变化。

　　橡胶、塑料、纤维等行业工艺过程中的静电高达数十千伏，甚至数百千伏，如不采取有效措施，很容易引起火灾。

　　3）人体静电

　　人体静电引发的放电是酿成静电灾害的重要原因之一。

人体静电的产生主要由摩擦、接触一分离和感应所致。

　　4）粉体静电

　　粉体实质是处在微小颗粒状态下的固体，其静电的产生也符合双电层的基本原理。

　　当粉体物料被研磨、搅拌、筛分或处于高速运动时，由于粉体颗粒与颗粒之间及粉体颗粒与管道壁、容器壁或其他器具之间的碰撞、摩擦，或因粉体破断等都会产生危险的静电。

　　5）液体静电

　　液体在流动、过滤、搅拌、喷雾、喷射、飞溅、冲刷、灌注和剧烈晃动等过程中，由于静电荷的产生速度高于静电荷的泄漏速度，从而积聚静电荷，可能产生十分危险的静电。

　　6）蒸气和气体静电

　　蒸气或气体在管道内高速流动，以及由阀门、缝隙高速喷出时也会产生危险的静电。

　　类似液体，蒸气产生静电也是由于接触、分离和分裂等原因产生的。

完全纯净的气体即使高速流动或高速喷出也不会产生静电，但由于气体内往往含有灰尘、铁末、液滴、蒸气等固体颗粒或液体颗粒，正是这些颗粒的碰撞、摩擦、分裂等过程产生了静电。

例如，喷漆的过程实质上是将含有大量杂质的气体高速喷出，就会伴随比较强的静电产生。

（2）静电的消散

　　中和与泄漏是静电消失的两种主要方式，前者主要是通过空气发生的;

后者主要是通过带电体本身及其相连接的其他物体发生的。

　　1）静电中和。

中和是极为缓慢的，一般不会被觉察到。

带电体上的静电通过空气迅速的中和发生在放电时。

　　2）静电泄漏。

表面泄漏和内部泄漏是绝缘体上静电泄漏的两种途径。

静电表面泄漏过程其泄漏电流遇到的是表面电阻;

静电内部泄漏过程其泄漏电流遇到的是体积电阻。

　　（3）静电的影响因素

　　1）材质和杂质的影响

　　一般情况下，杂质有增加静电的趋势。

但如杂质能降低原有材料的电阻率，加入杂质则有利于静电的泄漏。

　　液体内含有高分子材料（如橡胶、沥青）的杂质时，会增加静电的产生。

　　液体内含有水分时，在液体流动、搅拌或喷射过程中会产生静电。

液体内水珠的沉降过程中也会产生静电。

如果油罐或油槽底部积水，经搅动后可能由静电引发爆炸事故。

　　2）工艺设备和工艺参数的影响

　　接触面积愈大，产生静电愈多，接触压力愈大或摩擦愈强烈，会增加电荷的分离，以致产生较多的静电。

工艺速度越高，产生的静电越强。

　　下列是容易产生和积累静电典型工艺过程：

　　①纸张与辊轴摩擦、传动皮带与皮带轮或辊轴摩擦等;

橡胶的碾制、塑料压制、上光等;

塑料的挤出、赛璐珞的过滤等。

　　②同体物质的粉碎、研磨过程;

粉体物料的筛分、过滤、输送、干燥过程;

悬浮粉尘的高速运动等。

　　③在混合器中各种高电阻率物质的搅拌。

　　④高电阻率液体在管道中流动且流速超过1m/s;

液体喷出管口;

液体注入容器发生冲击、冲刷和飞溅等。

　　⑤液化气体、压缩气体或高压蒸气在管道中流动和由管口喷出，如从气瓶放出压缩气体、喷漆等。

　　五、射频电磁场危害

　　射频指无线电波的频率或者相应的电磁振荡频率，泛指100kHz以上的频率。

射频伤害是由电磁场的能量造成的。

射频电磁场的危害主要有：

（一）在射频电磁场作用下，人体因为吸收辐射能量会受到不同程度的伤害,可引起中枢神经系统的机能障碍，出现神经衰弱症候群等临床症状;

可造成植物神经紊乱，出现心率或血压异常，如心动过缓、血压下降或心动过速、高血压等;

可引起眼睛损伤造成晶体浑浊，严重时导敛白内障;

可使睾丸发生功能失常，造成暂时或永久的不育症，并可能使后代产生疾患;

可造成皮肤表层灼伤或深度灼伤等。

（二）在高强度的射频电磁场作用下，可能产生感应放电，会造成电引爆器件发生意外引爆。

　　感应放电对具有爆炸、火灾危险的场所来说是一个不容忽视的危险因素。

此外，当受电磁场作用感应出的感应电压较高时，会给人以明显的电击。

　　六、电气装置故障危害

　　电气装置故障危害是由于电能或控制信息在传递、分配、转换过程中失去控制而产生的。

　　断路、短路、异常接地、漏电、误合闸、误掉闸、电气设备或电气元件损坏、电子设备受电磁干扰而发生误动作、控制系统硬件或软件的偶然失效等都属于电气装置故障。

　　其主要危害一定条件下会引发或转化为造成人员伤亡及重大财产损失的事故：

　　l、引起火灾和爆炸

　　2、异常带电

　　电气系统中，原本不带电的部分因电路故障而异常带电，可导致触电事故发生。

例如电气设备因绝缘不良产生漏电，使其金属外壳带电;

高压故障接地时，在接地处附近呈现出较高的跨步电压，形成触电的危险条件。

　　3、异常停电

　　异常停电在某些特定场合会造成设备损坏和人身伤亡。

如正在浇注钢水的吊车，因骤然停电而失控，导致钢水洒出引起人身伤亡事故，形成巨大的经济损失。

　　4、安全相关系统失效

　　在过程工业如石化、化工领域，基于电气/电子/可编程电子（E/E/PE）技术的安全相关系统，如紧急刹车（ESD）系统，用于对过程工业实施安全关键控制