34143 34142电工电子技术（上 下册）韩华（电子课件）第10章节安全用电与电工测量

1、第10章 安全用电与电工测量,10.1安全用电,第10章 安全用电与电工测量 章目录,佳木斯大学 电工教研室制,10.1.1电流对人体的危害及触电方式,10.1.2接地和接零,10.2 节约用电,10.3 电工仪表与测量,10.3.1电工仪表的分类,10.3.2电压、电流的测量,10.3.3功率的测量,第10章 安全用电与电工测量,10.1安全用电,第10章 安全用电与电工测量,佳木斯大学 电工教研室制,安全用电是劳动保护教育和安全技术的主要组成部分之一，用电不当不仅能造成设备损坏，甚至触电造成人身伤亡事故。工作中电气事故较多，原因如下：,1. 违章操作,1) 违反“停电检修安全工作制度”，因误合闸造成维修人员触电；,2) 违反“带电检修安全操作规程”，使操作人员触及电器的带电部分；,3) 带电移动电器设备；,4) 用水冲洗或用湿布擦拭电气设备；,5) 违章救护他人触电，造成救护者一起触电；,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,6) 对有高压电容的线路检修时未进行放电处理导致触电。,2. 施工不规范,1) 误将电源保护接地与零线相接，插座相线、零线位置接反使机壳带电；,2

2、) 插头接线不合理，造成电源线外露，导致触电；,3) 照明线路的中性线接触不良或安装熔断器，中线断开以后，导致线电压接入而使家电受到破坏；照明线路铺设不合规范造成搭接物带电；,4) 随意加大熔断器熔丝的规格，失去短路保护作用，导致电器损坏；,5) 施工中未对电气设备进行接地保护处理。,3. 产品质量不合格,1) 电气设备缺少保护设施造成电器在正常情况下损坏和触电；,2) 带电作业时，使用不合理的工具或绝缘设施造成维修人员触电；,3) 产品使用劣质材料，使绝缘等级、抗老化能力很低，容易造成触电；,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,4) 电器产品生产工艺差，存在安全隐患。,4. 偶然因素,电力输电线因为冻雪、狂风造成断开接地、搭接树枝等使行人触电；雨水进入家用电器造成机壳漏电等均会造成触电事故。,10.1.1电流对人体的危害及触电方式,1. 电流对人体的危害,由于不慎触及带电体，产生触电事故，使人体受到各种不同的伤害。根据伤害性质可分为电击和电伤两种。电击是指电流通过人体内部使脏器或组织损伤的事故，电击的危险性很大，一般死亡事故都是由电击造成。电伤是指电流的热效应或机械效应

3、引起的对人体外局部的伤害，如电弧烧伤、皮肤金属化等。,电击所引起的伤害程度与以下各种因素有关：,1）人体电阻的大小,人体的电阻因人而异，即使单个个体在不同时间和状态情况下，人体的电阻也有很大变化。例如，皮肤有完好的角质外层并且较干燥时，人体电阻大约为,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,；当角质外层破坏时，则降到8001000。人体电阻,的平均值为2000，结合国家安全电流规定测算安全电压一般低于36V，但是还要考虑环境对人体电阻的影响，而采用不同的安全电压等级（36V、24V、12V、6V）。,（2）人体通过电流的大小和通过时间的长短,如果通过人体的电流有效值为1mA时，人体就有不适感觉；电流有效值为50mA左右时，则会造成生命危险。通电时间越长对人体伤害程度越大，电流在30mA，触电时间不超过1s，为安全。,（3）电流的频率,人体能够承受一定的安全电流，但直流电和频率为工频40 60Hz左右的交流电对人体还是有伤害的，但20kHz以上的高频安全电流对人体是无危害的，甚至它还可以治疗人体的某些疾病。,此外，电击后的伤害程度还与电流通过人体的路径、与带电体接触的面积和压力

4、等情况有关。,2 触电方式,（1）单相触电,佳木斯大学 电工教研室制,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,电源中性点接地系统的单相触电，这时人体处于相电压下，危险性较大，如果人体与地面的绝缘较好，危险性可以大大减小，如图10-1所示。,图10-1 电源中性点接地的单相触电,电源中性点不接地系统的单相触电，这种触电也有危险，乍看起来，似乎电源中性点不接地时，不能构成电流通过人体的回路，其实不然，要考虑到导线与地面间的绝缘可能不良（对地绝缘电阻为,），甚至有一相接地，在这种情况下人体中就有电流通过。,在交流的情况下，导线与地面间存在的电容也可构成电流的通路，如图10-2所示。,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,图10-2 电源中性点不接地的单相触电,还有一种情形是接触正常不带电的金属。比如，电机的外壳本来是不带电的，但由于绕组绝缘损坏而与外壳相接触，使它也带电，人手触及带电的电机（或其他电气设备）外壳，相当于单相触电，大多数触电事故属于这一种。,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,（2）两相触电,两相触电最为危险，因为人体处于线电压之下，但这种情

5、况不常见，如图10-3所示。,图10-3 两相触电,（3）跨步电压触电,跨步电压触电，是指人进入接地电流的散流场时的触电。由于散流场内地面上的电位分布不均匀，人的两脚间电位不同。这两个电位差称为跨步电压。跨步电压的大小与人和接地体的距离有关。当人的一只脚跨在接地体上时，跨步电压最大；人离接地体愈远，,跨步电压愈小；与接地体的距离超过20m时，跨步电压接近于零。如图10-4所示。,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,图10-4 跨步电压触电,10.1.2接地和接零,为了人身安全和电力系统工作的需要，要求电气设备采取接地措施。按接地目的的不同，可分为工作接地、保护接地和保护接零。,1. 保护接地,保护接地就是将电气设备的金属外壳（正常情况下是不带电的）接地，宜用于中性点不接地的低压系统中。,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,图10-5所示的是电动机的保护接地，可分两种情况来分析：,1）当电动机某一相绕组的绝缘损坏使外壳带电而外壳未接地的情况下，人体触及外壳，相当于单相触电。这时接地电流,点流入地中的电流）的大小决定于人体电阻,（经过故障,和绝缘电阻,系统的绝缘

6、性能下降时，就有触电危险。,当,2）当电动机某一相绕组的绝缘损坏时外壳带电而外壳接地的情况下，人体触及外壳时，由于人体的电阻,与接地电阻,并联，而,通常,所以通过人体的电流很小，不会有危险。这就是,保护接地保证人身安全的作用。,2工作接地,电力系统由于运行和安全的需要，常将中性点接地,如图10-6所示，图中的接地体是埋入地中并直接与大地接触的金属导体，这种接地方式称为工作接地。工作接地有下列目的：,（1）降低触电电压,在中性点不接地的系统中，当某一相不接地而人体触及另外两相之一时，触电电压将为相电压的,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,图10-5 电动机保护接地,第17章 数字电路基础 17.1 数制与编码,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,倍，即为线电压。而在中性点接地的系统中，则在上述情况下，触电电压就降低到等于或接近相电压。,（2）迅速切断故障设备,在中性点不接地系统中，当某一相接地时，接地电流很小（因为导线和地面间存在电容和绝缘电阻，也可构成电流的通路），不足以使保护装置动作而切断电源，接地故障不易被发现，将长时间持续下去，对人体不安全。而在中性

7、点接地的系统中，一相接地后的接地电流较大（接近单相短路），保护装置迅速动作，断开故障点。,3）降低电气设备对地的绝缘水平,在中性点不接地的系统中，某一相接地时将使另外两相的对地电压升高到线电压。而在中性点接地的系统中，则接近于相电压，故可降低电气设备和输电线的绝缘水平，节省投资。,但是，中性点不接地也有好处。第一，某一相接地往往是瞬时的，能自动消除，在中性点不接地的系统中，就不会跳闸而发生,停电事故；第二，某一相接地故障可以允许短时存在，方便寻找故障和修复。,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,图10-6 工作接地和保护接零,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,3 保护接零,保护接零就是将电气设备的金属外壳接到零线（或称中性线）上，宜用于中性点接地的低压系统中。,图10-6所示对电动机进行了保护接零。当电动机某一相绕组的绝缘损坏而与外壳相接时，就形成单相短路，迅速将这一相中的熔丝熔断，因而外壳便不带电。即使在熔丝熔断前人体触及外壳时，也由于人体电阻远大于线路电阻，通过人体的电流也是极为微小的。这种保护接零方式简称为TN-C系统。,为什么在中性点接地的系统中不

8、采用保护接地呢？因为采用保护接地时，当电气设备的绝缘损坏时，接地电流,式中，,为系统的相电压；,和,分别为保护接地和工作接地的电阻。,如果系统电压为380V/220V，,，则接地电流,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,为了保证保护装置能可靠地动作，接地电流一定大于继电保护装置动作电流的1.5倍或熔丝熔断电流的3倍。因此27.5A的接地电流只能保证断开动作电流不超过,的继电保护装置或额定电流,不超过,的熔丝。如果电气设备容量较大，就得不到,保护，接地电流长期存在，外壳也将长期带电，其对地电压为,如果,则,。此电压值对人体是不,安全的。,4. 保护接零与重复接地,在中性点接地系统中，除采用保护接零外，还要采用重复接地，就是将零线相隔一定距离多处进行接地，如图10-7所示。这样，在图中当零线在叉号处断开而电动机一相碰壳时：,1）如无重复接地，人体触及外壳，相当于单相触电，是有危险的。,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,2）如有重复接地，由于多处重复接地的接地电阻并联，使外壳对地电压大大降低，减小了危险程度。,图10-7 工作接地、保护接零和重复接地,第10章

9、安全用电与电工测量 10.1 安全用电,为了确保安全，零干线必须连接牢固，开关和熔断器不容许装在零干线上。但引入住宅和办公场所的一根相线和一根零线上一般都装有双极开关，并都装有熔断器以增加短路立即熔断的机会。,5. 工作零线与保护接零,在三相四线制系统中，由于负载往往不对称，零线中有电流，因而零线对地电压不为零，距电源越远，电压越高，但一般在安全值以下，无危险性。为了确保设备外壳对地电压为零，专设保护零线PE，如图10-8所示，工作零线在进建筑物入口处要接地，进户后再另设一个保护零线。这样就成为三相五线制。所有的设备都要通过三孔插座（L,N,E）接到保护零线上。在正常工作时，工作零线中有电流，保护零线中不应有电流。,图10-8a是正确连接。当绝缘损坏，外壳带电时，短路电流经过保护零线，将熔断器熔断，切断电源，消除触电事故。图10-8b的连接是不正确的，因为如果在叉号处断开，绝缘损坏后外壳便带电，将会发生触电事故。有的用户在使用日常电器（如手电钻、电冰箱、洗衣机、台式电扇等）时，忽视外壳的接零保护，插上单相电源就用，如图10-8c所示，这是十分不安全的。一旦绝缘损坏，,外壳也就带电。,第10章 安全用电与电工测量 10.1 安全用电,a) 正确接零,b）不正确接零,c）忽视保护接零,图10-8 工作零线和保护零线,在图10-8中，从靠近用户处的某点开始，工作零线N和保护零线PE分为两条，而在前面从电源中性点处开始两者是合一的。可以在电源中性点处，两者分为两条而共同接地，此后不再有任何电气连接，这种保护接零

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