作者：金龙哲、汪澍 编著
出版社：化学工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
安全生产典型技术试读：
前言
当今国际社会，安全科学已成为重要生产力之一。近10年来，安全科学与工程学科得到了国家、产业部门和全社会的高度重视，尤其是2011年安全科学与工程（0837）新增为研究生教育一级学科，确立了安全科学在学科领域和科学界的重要位置，为安全科学的长足健康发展提供了有力保障。
安全科学与工程学科属于典型的交叉综合学科，研究范畴涉及理、工、文、管、法、医等多个领域，单是工程领域又可分为化工、建筑、交通、矿山、机电等多个行业分支，并具有各自不同的特点。高速发展的科技和社会经济更对安全专业人才的培养提出了新的挑战和更高的要求。近年来安全工程学科评估、专业认证的经验也表明，安全本科人才的培养，除了教授安全学科理论基础，还应立足于各行业实际安全问题、典型安全技术手段等，结合实践类课程，让读者对安全这一交叉学科有更多了解和直观认识，从而形成较为系统的安全观和方法论，成为拥有深厚的安全学科基础理论、宽广的安全专业知识和具有多种能力的创新型高级人才，更好地适应社会发展需要。
目前，国内提出了“大安全”学科建设模式，通过安全工程专业本科乃至研究生教育，使毕业生掌握适用于各个行业、各类组织的通用安全科学理论和实务处理方法，适应广阔就业市场的需求，为改善各行业生产与运行过程中的安全问题服务。
编者从培养安全工程专业通用型人才出发，立足于宽口径、重实践的人才培养模式，结合编者近年来的教学、科研经验，进一步梳理和完善了安全生产技术体系和内容，提取典型行业领域的实用安全技术，编写了本书，内容兼顾基础性和实用性，涵盖电气与机械设备、危险化学品、油气储运、矿山、交通、建筑、职业危害等方面，具有一定的深度和广度，可作为高等院校安全工程类本科或研究生教学专业教材，也可作为不同行业安全技术和安全管理从业人员学习和参考用书。
本书由北京科技大学金龙哲、汪澍编著，国家安全生产专家何学秋教授主审。全书共7章，张甜、刘建、欧盛南、高娜参与3部分章节的编写。
此外，孙振超、申义德、卢尧、李玉丹、何生全、宋重阳、王可伟、马韵彤、朱洪民、王洋、李雅阁、牛小萌等人参与了本书的资料整理和搜集工作。
由于作者学术水平和经验等方面的局限，书中不足之处在所难免，恳请读者批评指正！ 编著者2018年6月第1章 电气与机械设备安全技术1.1 电气安全技术1.1.1 电气安全基础1.1.1.1 电气事故（1）电气事故类型 电气事故是电能非正常地作用于人体或系统而造成的安全事故。按照灾害形式，电气事故可分为人身事故、设备事故、火灾事故和爆炸事故等。按照电路情况，电气事故可分为短路事故、断路事故、接地事故和漏电事故等。按照电能的不同作用形式，电气事故可分为触电伤害事故、电气系统故障事故、电气火灾爆炸事故、雷电灾害事故、静电危害事故和电磁场危害事故等。
①触电伤害事故 触电伤害事故是电流通过人体时，由电能造成的人体伤害事故。触电事故可分为电击和电伤两大类。
a.电击 电击是电流通过人体，刺激机体组织，使肌肉非自主地发生痉挛性收缩而造成的生理伤害，严重时会损害人体的心脏、肺部、神经系统，甚至危及生命。绝大部分触电事故是由电击造成的。电击对人体的伤害程度不但与通过人体电流的强度、种类、持续时间及人体状况等多种因素有关，还与电流流经人体的路径有关，尤其是与经过心脏附近电流比例有关。例如，由于人的心脏在左侧，因此，有左手参与的触电其危险性要高于人体其他部位触电。
b.电伤 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。电伤包括电烧伤、电烙印、皮肤金属化、机械性损伤、电光眼等多种伤害。能够形成电伤的电流通常比较大。电伤属于局部伤害，多见于机体的外部，往往在机体表面留下明显的伤痕，其危险程度取决于受伤面积、受伤深度、受伤部位等。
②电气系统故障事故 电气系统故障事故是电能在输送、分配、转换过程中失去控制而产生的会导致人员伤亡及重大财产损失的事故。例如，断线、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等。电气系统故障危害主要体现在两方面。
a.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，可导致触电事故和设备损毁事故的发生。例如，电气设备因绝缘不良使其金属外壳带电，高压电路故障接地时在接地处附近呈现出较高的跨步电压。
b.异常停电 如果某些大型电气设备或线路发生故障，可能造成公用电网系统波动，甚至电网解裂等重大事故。例如，大型起重吊装设施触及系统高压电网，造成接地或短路事故，引起系统变电站掉闸，区域供电停止，甚至系统电网瘫痪。
③电气火灾爆炸事故 电气火灾爆炸事故是由电气引燃源引发的火灾和爆炸事故。各种电气设备在使用过程中出现短路、散热不良或灭弧失效等问题时，可能产生高温、电火花或电弧放电等引燃源，引燃易燃、易爆物品，造成火灾和爆炸事故。电力变压器、多油断路器等电气设备本身就存在较大的火灾和爆炸危险。开关、熔断器、插座、照明器具、电热器具、电动机等也可能引起火灾和爆炸。在火灾和爆炸事故中，电气火灾爆炸事故占有很大比例。随着电气设备在工农业生产和家庭生活中的广泛使用，电气引发的火灾比例大幅度增加，电气安全在防火防爆中的重要性日渐凸现。
④雷电灾害事故 雷电灾害事故是由雷电放电造成的事故。雷电放电具有电流大（数十千安至数百千安）、电压高（数百万伏至数千万伏）、温度高（可达2万摄氏度）的特点，释放出的能量可能产生极大的破坏力。
⑤静电危害事故 静电危害事故是由静电放电引起的事故。静电放电具有电压高（数万伏至数十万伏）、出现范围广等特点。在生产工艺过程中，材料的相对运动、接触与分离等原因均能产生静电。
⑥电磁场危害事故 电磁场危害即射频危害，是由电磁场能量造成的事故。人体在电磁场辐射下会受到不同程度的伤害。过量的辐射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；高强度的电磁场会影响一些电磁敏感元器件的正常使用。（2）电气事故的特点
①电气事故危害严重 电气事故往往会造成重大的经济损失，甚至还可能造成人员的伤亡。例如，电能直接作用于人体时，会造成电击或电伤，严重时致人死亡；电能脱离正常的通道时，会形成漏电、接地或短路，成为火灾、爆炸的起因；冶炼高炉等大型设备异常停电时，可能产生大量残次产品；大规模停电时，可能在人员密集场所形成群死群伤事故，甚至导致城市交通、通信、航空等关系国计民生的系统瘫痪，损失无法估算。
②直观识别电气事故难度大 由于电看不见、听不见、嗅不着，本身不具备容易被人们直观识别的特征，所以电气事故不易被人们理解和察觉，才会发生诸如攀爬高压电气设施、静电引起煤气爆炸等事故。因此，落实电气安全措施，首先要提高人们的电气安全认知水平。
③发生电气事故的环境条件复杂 电气设备可能使用在各种复杂环境中，包括高温高压环境，如火电厂的锅炉、汽轮机、压力容器和热力管道等，易燃易爆和有毒物品环境，如燃煤、燃油、强酸、强碱、制氢、制氧系统、变压器油和电容器油、绝缘用橡胶等。电气事故的发生环境相当复杂，本身潜藏着很多不安全因素，危险性大，这些都对人身安全构成了威胁。
④预防电气事故的综合性强 电气事故的预防，既要有技术上的措施，又要有管理上的保证，这两方面是相辅相成的。在技术方面，预防电气事故是一项综合性学科，不仅涉及电学，还要同物理学、力学、化学、生物学、医学等的知识综合起来进行研究。在管理方面，预防电气事故主要是引进安全系统工程的理论和方法，健全和完善各种电气安全组织管理措施。大量电气事故表明，出现电气事故的主要原因是安全组织措施不健全和安全技术措施不完善。因此，预防电气事故需要综合、配套的技术和管理措施。1.1.1.2 电流对人体的作用
电流通过人体，会令人产生发麻、刺痛、压迫、打击等感觉，还会使人出现痉挛、血压升高、昏迷、心律不齐、窒息、心室颤动等症状，严重时导致死亡。
电流对人体伤害的程度与通过人体电流的大小、电流通过人体的持续时间、电流通过人体的途径、电流的种类等多种因素有关。而且，上述各个影响因素相互之间，尤其是电流大小与通电时间之间，也有着密切的联系。（1）伤害程度与电流大小的关系 通过人体的电流越大，人体的生理反应越明显，伤害越严重。对于工频交流电，按通过人体的电流强度的不同以及人体呈现的反应不同，将作用于人体的电流划分为三级。
①感知电流和感知阈值 感知电流是指电流流过人体时可引起感觉的最小电流。不同的人，感知电流值是不同的。就平均值（概率50%）而言，成年男性感知电流约为1.1mA（有效值，下同）；成年女性约为0.7mA。相对于群体而言，感知电流的最小值称为感知阈值。感知阈值可按0.5mA考虑，并且与时间因素无关。感知电流一般不会对人体造成伤害，但可能因不自主反应导致由高处跌落等二次事故。
②摆脱电流和摆脱阈值 摆脱电流是指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流。超过摆脱电流时，人体受刺激肌肉收缩或中枢神经失去对手的正常指挥作用，导致无法自主摆脱带电体。不同的人，摆脱电流值是有差异的。就平均值（概率50%）而言，成年男性摆脱电流约为16mA，成年女性约为10.5mA，儿童的摆脱电流较成人要小。相对于正常群体而言，摆脱电流的最小值称为摆脱阈值，由此可见，摆脱阈值约为10mA。成年男性最小摆脱电流约为9mA，成年女性最小摆脱电流约为6mA。
③室颤电流和室颤阈值 室颤电流是指引起心室颤动的最小电流。不同的人，室颤电流的大小是不同的。相对于正常群体而言，最小的室颤电流被定义为室颤阈值。由于心室颤动几乎终将导致死亡，因此，可以认为，室颤电流即致命电流。室颤电流与电流持续时间关系密切。当电流持续时间超过心脏周期时，室颤电流仅为50mA左右；当电流持续时间短于心脏周期时，室颤电流为数百毫安。当电流持续时间短于0.1s时，只有电击发生在心脏易损期，500mA以上甚至数安的电流才能够引起心室颤动。（2）伤害程度与电流持续时间的关系 通过人体电流的持续时间越长，越容易引起心室颤动，危险性就越大。这主要是因为以下几点。
①能量积累 电流持续时间越长，能量积累越多，心室颤动电流减小，使危险性增加。
②与心脏易损期重合的可能性增大 电流持续时间越长，与心脏易损期重合的可能性就越大，电击的危险性就越大。
③体电阻下降 电流持续时间越长，人体电阻因皮肤发热、出汗等原因而降低，使通过人体的电流进一步增加，危险性也随之增加。（3）伤害程度与电流途径的关系 电流总是从电阻最小的途径通过，所以触电情况不同，电流通过人体的主要途径也不同，对人体造成伤害的程度也不同。电流通过心脏会引起心室颤动，电流较大时会使心脏停止跳动，从而导致血液循环中断而死亡；电流通过中枢神经或有关部位，会引起中枢神经严重失调导致死亡；电流通过头部会使人昏迷，或对脑组织产生严重损害而导致死亡；电流通过脊髓，会使人瘫痪等。
上述伤害中，以心脏伤害的危险性为最大。因此，流经心脏的电流大、电流路线短的途径是危险性最大的途径。由于人的心脏在左侧，因此，有左手参与的触电其危险性要高于人体其他部位触电。1.1.1.3 触电急救
人触电以后，会出现神经麻痹、呼吸困难、血压升高、昏迷、痉挛等现象，直至呼吸中断、心脏停搏，救助不及时可能导致死亡。现场抢救触电者的原则是八字方针：迅速、就地、准确、坚持。触电急救的第一步是使触电者迅速脱离电源，第二步是现场救护。（1）脱离电源 电流对人体的作用时间越长，对生命的威胁越大。所以，触电急救的关键是首先要使触电者迅速脱离电源。
①脱离低压电源的方法 脱离低压电源的方法可用“拉”“切”“挑”“拽”“垫”五字来概括。救护人员应根据触电现场的具体情况，选择最恰当的方法。“拉”是指就近拉开电源开关、拔出插销或磁插保险。“切”是指用带有绝缘手柄的利器切断电源线。当电源开关、插座或磁插保险距离触电现场较远时，可用带有绝缘手柄的电工钳或有干燥木柄的斧头、铁锹等利器将电源线切断。“挑”是指如果导线搭落在触电者身上或压在身下，这时可用干燥的木棒、竹竿等挑开导线或用干燥的绝缘绳套拉导线或触电者，使之脱离电源。“拽”是指可以戴上手套或在手上包缠干燥的衣服、围巾、帽子等绝缘物品拖拽触电者，使之脱离电源。“垫”是指如果触电者由于痉挛手指紧握导线或导线缠绕在身上，可先用干燥的木板塞进触电者身下使其与地绝缘来隔断电源，然后再采取其他办法切断电源。
②脱离高压电源的方法 由于高压装置的电压等级高，一般绝缘材料无法保证救护人员的安全，而且高压电源开关距离现场较远，不便拉闸。因此，使触电者脱离高压电源的方法与脱离低压电源的方法有所不同，通常的做法如下。
a.立即打电话通知有关供电部门拉闸停电。
b.如电源开关离触电现场不太远，则可戴上绝缘手套，穿上绝缘靴，拉开高压断路器，或用绝缘棒拉开高压跌落保险以切断电源。
c.向架空线路抛挂裸金属软导线，人为造成线路短路，迫使继电保护装置动作，从而使电源开关跳闸。抛挂前，将短路线的一端先固定在铁塔或接地引线上，另一端系重物。抛掷短路线时，应注意防止电弧伤人或断线危及人员安全，也要防止重物砸伤人。
d.如果触电者触及断落在地上的带电高压导线，且尚未确证线路无电之前，救护人员不可进入断线落地点8～10m的范围内，以防止跨步电压触电。进入该范围的救护人员应穿上绝缘靴或临时双脚并拢跳跃地接近触电者。触电者脱离带电导线后，应迅速将其带至8～10m以外并立即开始触电急救。只有在证实线路已经无电后，方可在触电者离开触电导线后就地急救。（2）现场救护 触电者脱离电源后，应立即就地进行抢救。在现场施行正确的救护的同时，派人通知医务人员到现场，并做好将触电者送往医院的准备工作。根据触电者受伤害的轻重程度，现场救护有以下几种抢救措施。
①触电者未失去知觉的救护措施 如果触电者所受的伤害不太严重，神志尚清醒，只是心悸、头晕、出冷汗、恶心、呕吐、四肢发麻、全身乏力，甚至出现昏迷，但未失去知觉，则应让触电者在通风暖和的场所静卧休息，并派人严密观察，同时请医生前来或送往医院诊治。
②触电者已失去知觉（心肺正常）的抢救措施 如果触电者已失去知觉，但呼吸和心跳尚正常，则应使其舒适地平卧，解开衣服以利呼吸，四周不要围观人，保持空气流通。冷天时应注意保暖，同时立即请医生前来或送往医院诊治。若发现触电者呼吸困难或心跳失常，应立即施行人工呼吸或胸外心脏按压。
③对“假死”者的急救措施 如果触电者呈现“假死”（即所谓电休克）现象，则可能有三种临床症状：一是心跳停止，但尚能呼吸；二是呼吸停止，但心跳尚存（脉搏很弱）；三是呼吸和心跳均已停止。
当判定触电者呼吸和心跳停止时，应立即采用心肺复苏法就地抢救。所谓心肺复苏法就是通畅气道、口对口（鼻）人工呼吸、胸外按压（人工循环）三项支持生命的基本措施。1.1.2 直接接触电击防护
直接接触电击是指人体直接接触到带电部分而引起的电击。直接接触电击的基本防护原则是：应当使危险的带电部分不会被有意或无意地触及。最常见的直接接触电击的防护措施包括绝缘、屏护和间距。这些措施的主要作用是防止人体触及或过分接近带电体造成触电事故，以及防止短路、故障接地等电气事故。（1）绝缘 绝缘是指利用绝缘材料对带电体进行封闭和隔离，使电流按照确定的线路流动，防止出现电气短路、触电事故的电气安全措施。良好的绝缘是电气系统正常运行的基本保证。工程上常用的7绝缘材料的电阻率一般都不低于1×10Ω·m。根据材料的物理状态，绝缘材料一般分为三类。
①气体绝缘材料 常用的气体绝缘材料有空气、氮气、氢气、二氧化碳和六氟化硫（SF）等。例如，架空高压输电线路的对地绝缘，6除了采用绝缘子，还需要利用空气作为绝缘介质。六氟化硫（SF）6作为性能优良的气体绝缘介质，广泛用于高压断路器等电气设备中。
②液体绝缘材料 常用的液体绝缘材料有从石油中提炼的绝缘矿物油，十二烷基苯、聚丁二烯、硅油、三氯联苯等合成油，以及蓖麻油等。例如，在变压器、电容器和电缆中使用的均是液体绝缘材料。
③固体绝缘材料 常用的固体绝缘材料有树脂绝缘漆纸和纸板等绝缘纤维制品，漆布、漆管和绑扎带等绝缘浸渍纤维制品，绝缘云母制品，电工用薄膜、复合制品和黏带，电工用层压制品，电工用塑料和橡胶，钢化玻璃、陶瓷和环氧树脂等。固体绝缘材料同时具有绝缘和支撑作用，在电气系统中使用最广泛。（2）屏护和间距 屏护和间距是最为常用的安全防护措施之一。从防止电击的角度而言，屏护和间距属于防止直接接触电击的安全措施。此外，屏护和间距还是防止短路、故障接地等电气事故的安全措施之一。
①屏护 屏护是一种对电击危险因素进行隔离的手段，即采用遮栏、护罩、护盖、箱匣等将危险的带电体同外界隔离开来，以防止人体触及或接近带电体所引起的触电事故。屏护还起到防止电弧伤人、防止弧光短路、保护电气设备不受机械损伤和便于检修的作用。
为保证屏护装置的有效性，须满足如下的条件。
a.屏护装置所用材料应有足够的机械强度和良好的耐火性能。为防止因意外带电而造成触电事故，对金属材料制成的屏护装置必须实行可靠的接地或接零。
b.屏护装置应有足够的尺寸，与带电体之间应保持必要的距离。遮栏高度不应低于1.7m，下部边缘离地不应超过0.1m，网眼遮栏与带电体之间的距离不应小于表1-1所示的距离。户内栅遮栏的高度不应小于1.2m，户外不应小于1.5m，栏条间距离不应大于0.2m。对于低压设备，遮栏与裸导体之间的距离不应小于0.8m。户外变配电装置围墙的高度一般不应小于2.5m。表1-1 网眼遮栏与带电体之间的距离
c.遮栏、栅栏等屏护装置上应有“止步，高压危险”等标志。
d.必要时应配合采用声光报警信号和联锁装置。
②间距 间距是指带电体与地面之间、带电体与其他设备和设施之间、带电体与带电体之间必要的最小空间距离。间距的作用是防止人体触及或接近带电体造成触电事故；避免车辆或其他器具碰撞或过分接近带电体造成事故；防止火灾、过电压放电及各种短路事故，以及方便操作。在间距的设计选择时既要考虑安全的要求，同时也要符合人机工程学的要求。不同电压等级、设备类型、安装方式、周围环境等对间距的要求也不同。
a.线路间距 架空线路导线在弛度最大时与地面或水面的距离不应小于表1-2所示的距离。表1-2 架空线路导线与地面或水面的最小距离
在未经相关管理部门许可的情况下，架空线路不得跨越建筑物。架空线路与有爆炸、火灾危险的厂房之间应保持必要的防火间距，且不应跨越具有可燃材料屋顶的建筑物。架空线路导线与建筑物的最小距离见表1-3。表1-3 架空线路导线与建筑物的最小距离
架空线路导线与街道树木、厂区树木的最小距离见表1-4。架空线路导线与绿化区树木、公园树木的最小距离为3m。表1-4 架空线路导线与街道树木、厂区树木的最小距离
b.用电设备间距 常用电器开关的安装高度为1.3～1.5m，开关手柄与建筑物之间应保留150mm的距离，以便于操作。墙用开关距离地面高度可取1.4m。明装插座距离地面高度可取1.3～1.8m，暗装插座距离地面高度可取0.2～0.3m。明装车间低压配电箱底口距离地面高度可取1.2m，暗装车间低压配电箱底口距离地面高度可取1.4m。明装电能表板底口距离地面高度可取1.8m。
c.检修间距 低压操作时，人体及其所携带工具与带电体之间的距离不得小于0.1m。高压作业时，各种作业类别所要求的最小距离见表1-5。表1-5 各种作业类别所要求的最小距离 ①距离不足时，应装设临时遮栏。②距离不足时，邻近线路应当停电。③火焰不应喷向带电体。
d.置于伸臂范围之外 置于伸臂范围之外的防护是一种只用于防止人员无意识地触及电气装置带电部分的防护措施。在伸臂范围以内，不允许出现可同时触及的不同电位的部分。通常如果两个部分之间的间隔不超过2.5m，则认为两个部分可同时触及。
由于伸臂范围值是指无其他帮助物（例如工具或梯子）的赤手直接接触范围，因此，在正常情况下手持大的或长的导电物体的情形，计算伸臂距离时应加上物品的尺寸。1.1.3 间接接触电击防护1.1.3.1 IT系统（1）IT系统的安全原理 IT系统即保护接地系统，是指电源中性点不接地而设备外露可导电部分接地的配电系统。当IT系统只有一台设备发生接地漏电故障（一次故障）时，IT系统便与大地产生了电导性联系，见图1-1。设备漏电流经设备接地极进入大地，经线路对地电容C回到其他两根相线，同时，发生故障的相线仍会有一定的电流经对地电容C进入大地。利用戴维南定理可获得如图1-2所示等效电路图，其中Z为每根相线与大地之间电容C的容抗（Z=1/2πfC）。CC图1-1 IT系统单一故障状态对地电压图1-2 IT系统重复接地的等效电路图
由图1-2可知，IT系统发生接地故障后，设备外壳对地电压为： （1-1）
电缆与地之间的电容受架设方式、线缆类型等多种因素影响，其-3-1大小从1×10μF/km到1×10μF/km量级不等，容抗从数千欧姆每千米到数百千欧姆每千米。考虑电容较大情况，每根相线与地之间电容取0.2μF/km，其相应容抗为16kΩ/km。假设电源与设备距离2km，则每根相线对地容抗Z为8kΩ。保护接地电阻R取4Ω，则发生碰壳故障CE后设备外壳对地电压为：
IT系统设备发生接地漏电故障后，设备外壳对地电压非常低，远小于相对安全电压50V。
从电流角度而言，也可以说明保护接地的作用。当IT系统发生漏电故障后，如果此时人触摸设备，其等效电路图如图1-3所示。图1-3 IT系统保护接地的等效电路图
由于系统线路容抗Z会远大于保护接地电阻与人体电阻的并联C值，因此IT系统发生漏电故障后，系统的总漏电流I主要取决于线路L容抗，而与接地电阻R及人体电阻R关系不大，因此有：Et
若Z=8kΩ，R=4Ω，R=1000Ω，系统总漏电流为：CEt
如果没有保护接地，上述电流将全部经过人体，大于人体室颤阈50mA，具有致命危险。采用保护接地后，由图1-3可知，流经人体电流为：
这样的电流经过人体，人是感觉不到的，更不会有什么危险。（2）IT系统的应用范围
①各种不接地配电网 保护接地适用于各种不接地配电网，包括交流不接地配电网和直流不接地配电网，也包括低压不接地配电网和高压不接地配电网。它们主要包括以下几方面。
a.电机、变压器、电器、携带式或移动式用电器具的金属底座和外壳。
b.电气设备的传动装置。
c.屋内外配电装置的金属或钢筋混凝土构架，以及靠近带电部分的金属遮栏和金属门。
d.配电、控制、保护用的屏（柜、箱）及操作台等的金属框架和底座。
②电气设备的某些金属部分 电气设备下列金属部分，除另有规定外，可不接地。
a.在木质、沥青等不良导电地面，无裸露接地导体的干燥房间内，交流额定电压1000V及以下、直流额定电压1500V及以下的电气设备的金属外壳，但当有可能同时触及上述电气设备外壳和已接地的其他物体时，则仍应接地。
b.在干燥场所，交流额定电压127V及以下、直流额定电压110V及以下的电气设备的外壳。
c.安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电气测量仪表、继电器和其他低压电器等的外壳，以及当发生绝缘损坏时不会在支持物上引起危险电压的绝缘子的金属底座等。
d.安装在已接地金属框架上的设备，如穿墙套管等（但应保证设备底座与金属框架接触良好）。
e.额定电压220V及以下的蓄电池室内的金属支架。
f.由发电厂、变电所和工业、企业区域内引出的铁路轨道。
g.与已接地的机床、机座之间有可靠电气接触的电动机和电器的外壳。
此外，木结构或木杆塔上方的电气设备的金属外壳一般也不必接地。1.1.3.2 TT系统（1）TT系统的安全原理 与IT系统的配电网不同，TT系统的电源中性点接地。如图1-4所示，TT系统保护接地的基本原理是限制故障设备外壳或零线对地电压在安全预期接触电压内。因为有工作接地，TT系统具有较好的过压防护性能。图1-4 TT系统安全原理
接地的配电网中发生单相电击时，人体承受的电压接近相电压。即在接地的配电网中，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。
一方面，TT系统如有一相漏电，则故障电流主要经接地电阻RE和工作接地电阻R构成回路。在一般情况下，R≪R，R≪R，漏00PEP电设备对地电压和零线对地电压分别为： （1-2）
显然，U+U=U，且U/U=R/R。与没有接地相比，漏电设NEENEN备上对地电压有所降低，但零线上却产生了对地电压。而且，由于R和R同在一个数量级，二者都可能远远超过安全电压，人触及漏EN电设备或触及零线都可能受到致命的电击。
另一方面，由于故障电流主要经R和R构成回路，如忽略带电E0体与外壳之间的电阻，其大小为： （1-3）
由于R和R都是欧姆级的电阻，因此，I不可能太大。这种情E0E况下，一般的过电流保护装置不起作用，不能及时切断电源，使故障长时间延续下去。例如，当R=R=4Ω时，故障电流只有27.5A，能E0与之相适应的过电流保护装置是十分有限的。（2）TT系统的应用范围 一般情况下不能采用TT系统。在采用其他防止间接接触电击的措施确有困难且土壤电阻率较低的情况下，如果采用TT系统，必须同时采取快速切断接地故障的自动保护装置或其他防止电击的措施，并保证零线没有电击的危险。
鉴于TT系统设备故障引起的触电危险传播范围小，尤其对安全管理要求低等优点，TT系统更适合低压公共用电。对于不便于统一管理的城市与农村居民散户用电，选用TT系统最为合适。1.1.3.3 TN系统（1）TN系统的分类 TN系统分为TN-S、TN-C和TN-C-S三种方式，如图1-5所示。TN-S系统是指保护零线与工作零线完全分开的接零系统。TN-C系统是指干线部分保护零线与工作零线完全共用的接零系统。TN-C-S系统是指干线部分保护零线是与工作零线共用的接零系统。图1-5 TN系统的分类（2）TN系统的安全原理 中性点接地的三相四线制配电网的TN保护接零原理如图1-6所示。当某相带电部分碰到设备外壳（即外露导电部分）时，通过设备外壳形成该相对零线的单相短路，短路电流I能促使线路上的短路保护元件（如低压断路器或熔断器）迅速动d作，断开故障部分设备的电源，缩短短路持续时间，消除电击危险。图1-6 保护接零原理（3）TN系统的应用范围 TN系统对安全管理要求高，原则上应当用于有统一部门或专业人员进行管理的企事业单位，不适合无法进行统一管理的城市及农村居民公共用电。TN-S系统可用于有爆炸危险、火灾危险性较大或安全要求较高的场所，宜用于独立附设变电站的车间。TN-C系统可用于无爆炸危险、火灾危险性不大、用电设备较少、用电线路简单且安全条件较好的场所。TN-C-S系统宜用于厂内设有总变电站、厂内低压配电的场所及民用楼房。
目前，我国许多地区的企业及居民用电采用TN-C-S系统，而有关标准明确规定建筑施工现场临时用电必须采用独立变压器供电的TN-S系统。需要说明的是，鉴于TN系统的种种缺陷，许多国家和地区已开始转向推广TT系统，限制TN系统的使用范围。1.1.3.4 保护导体
保护导体是指保护接地线、保护接零线、等电位连接线及与其相连接的不用作正常电流回路的导体。如果保护导体出现断开或缺陷，不仅可能导致触电事故，还可能导致电气火灾和设备损坏，因此，必须保证保护导体的可靠连接。（1）保护导体的组成 保护导体分为人工保护导体和天然保护导体。
交流电气设备应优先利用自然导体作保护导体。例如，建筑物的金属结构（梁、柱等）及设计规定的混凝土结构内部的钢筋等均可用作自然保护导体。在低压系统中，还可利用不输送可燃液体或气体的金属管道作保护导体。在非爆炸危险环境，如自然保护导体有足够的截面积，可不再另行敷设人工保护导体。（2）保护导体的截面积 为满足导电能力、热稳定性、机械稳定性、耐化学腐蚀性的要求，保护导体必须有足够的截面积。当保护线与相线材料相同时，保护线可以直接按表1-6选取，如果保护线与相线材料不同，可按相应的阻抗关系考虑。表1-6 保护零线截面选择 1.1.3.5 接地装置
无论是工作接地还是保护接地，电气系统都要通过接地装置与大地进行连接。接地装置由接地极（接地体）与接地线构成。接地极是指埋入地中并与大地直接接触的金属导体；连接接地极与电气设备外露可导电部分的导线称为接地线。（1）接地极（接地体） 接地极可分为自然接地极和人工接地极两类。
①自然接地极 自然接地极是指与大地直接接触，可以兼作接地极的各种金属管道（输送易燃易爆液体或气体的管道除外）、建筑物钢筋框架、金属构件等。自然接地极具有与大地接触面积大、流散电阻小、接地电阻稳定可靠等优点，还可以起到电位均衡的作用。自然接地极不容易遭受破坏，又可以减少材料及施工成本，如有可能，应尽量利用自然接地极。
②人工接地极 人工接地极可分为垂直接地极和水平接地极，二者的选用要根据场地、施工难易程度及地质情况确定。如在一些土层较薄的地区，只有采用水平接地极才能取得较好的接地效果。人工接地极可选用镀锌钢管、角钢或扁钢，有些情况下也可选用铜材。可用作接地极的钢材最小规格见表1-7。可用作接地极的铜材最小规格见表1-8。表1-7 钢接地极最小规格 表1-8 铜接地极最小规格 （2）接地线 接地线是指由接地极到电气装置或设备的导线，接地线由三部分构成，包括埋入地下与接地极相连部分、接地干线（接地母线）以及与电气装置或设备相连的接地支线。
埋入土壤中的接地线可采用钢材或铜材。铝导体强度低，在地下容易腐蚀，使用寿命短，因此，地下接地线一般不采用铝材。埋入土壤中的接地线最小截面积见表1-9。表1-9 埋入土壤中的接地线最小截面积
人工接地线可采用钢带、钢筋，也可采用有色金属线作为接地线。尤其是与小型或移动设备连接的接地支线一般要采用有色金属线。采用钢质接地线，其最小规格尺寸可参照表1-7。采用有色金属作为接地线，其最小规格见表1-10。对于携带式电气设备，接地线应采用软2钢绞线，其截面积不得小于1.5mm。表1-10 低压电气设备地面上外露铜、铝接地线最小面积 （3）接地装置的连接 接地干线与自然接地极或人工接地极在不同位置应不少于两处连接。每个电气装置或设备应采用单独接地支线与接地干线相连，严禁在一根接地线中串接几个电气设备，见图1-7。对于特别重要或危险的电气设备，应单独设置接地线直接与接地极相连。图1-7 接地装置的连接1.1.4 其他电击防护措施（1）双重绝缘和加强绝缘
①工作绝缘 又称基本绝缘或功能绝缘，是保证电气设备正常工作和防止触电的基本绝缘，位于带电体与不可触及金属件之间。
②保护绝缘 又称附加绝缘，是在工作绝缘因机械破损或击穿等而失效的情况下，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。
③双重绝缘 是兼有工作绝缘和附加绝缘的绝缘。
④加强绝缘 是基本绝缘经改进后，在绝缘强度和力学性能上具备了与双重绝缘同等防触电能力的单一绝缘，在构成上可以包含一层或多层绝缘材料。
双重绝缘和加强绝缘是在基本绝缘的基础上，通过结构和材料设计，增强绝缘性能，使之具备了直接接触电击防护和间接接触电击防护的功能。（2）特低电压 特低电压（旧称安全电压）又称安全特低电压，是属于兼有直接接触电击防护和间接接触电击防护的安全措施。其保护原理是：通过对系统中可能作用于人体的电压进行限制，使触电时流过人体的电流受到抑制，将触电危险性控制在安全范围内。
①特低电压限值 特低电压限值是在任何运行条件下，允许存在于两个可同时触及的可导电部分间的最高电压值（交流为有效值，直流为无纹波直流电压值）。可以认为，限值范围内的电压在相应条件下对人是没有危害的。
②特低电压额定值 我国国家标准规定的特低电压额定值（工频有效值）等级为42V、36V、24V、12V和6V。根据使用环境、人员和使用方式等，特低电压额定值见表1-11。表1-11 特低电压的等级及选用举例 （3）剩余电流保护 剩余电流保护是利用剩余电流保护装置来防止电气事故的一种安全技术措施。
电气设备漏电时，将呈现出异常的电流和电压信号。剩余电流动作保护装置通过检测此异常电流或异常电压信号，经信号处理，促使执行机构动作，借助开关设备迅速切断电源。根据故障电流动作的剩余电流动作保护装置是电流型剩余电流动作保护装置，根据故障电压动作的剩余电流动作保护装置是电压型剩余电流动作保护装置。
图1-8是剩余电流动作保护装置的组成框图。其构成主要有三个基本环节，即检测元件、中间环节（包括放大元件和比较元件）和执行机构。其次，还具有辅助电源和试验装置。图1-8 剩余电流动作保护装置的组成框图（4）电气隔离 电气隔离实质上是将接地的电网转换为范围很小的不接地电网。图1-9是电气隔离安全原理。分析图中a、b两人的触电危险性可以看出：正常情况下，由于N线（或PEN线）直接接地，使流经a的电流沿工作接地和重复接地构成回路，电击的危险性很大；而流经b的电流只能沿绝缘电阻和分布电容构成回路，电击的危险性可以得到抑制。图1-9 电气隔离安全原理1.1.5 雷电防护1.1.5.1 雷电防护基础知识（1）雷击的危害 雷击是指雷云与大地之间的一次或多次放电，即对地闪击。其危害主要体现在雷电流导致的热效应、机械效应和电效应三个方面。雷击危害及影响见表1-12。表1-12 雷击危害及影响 （2）建筑物的防雷分类 建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。
①第一类防雷建筑物 在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第一类防雷建筑物。
a.凡制造、使用或储存火炸药及其制品的危险建筑物，因电火花而引起爆炸、爆轰，会造成巨大破坏和人身伤亡者。
b.具有0区或20区爆炸危险场所的建筑物。
c.具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。
②第二类防雷建筑物 在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第二类防雷建筑物。
a.国家级重点文物保护的建筑物。
b.国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场（不含停放飞机的露天场所和跑道）、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水泵房等特别重要的建筑物。
c.国家级计算中心、国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。
d.国家特级和甲级大型体育馆。
e.制造、使用或储存火炸药及其制品的危险建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
f.具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
g.具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物。
h.有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。
i.预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。
j.预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。
③第三类防雷建筑物 在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第三类防雷建筑物。
a.省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。
b.预计雷击次数大于或等于0.01次/a，且小于或等于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物，以及火灾危险场所。
c.预计雷击次数大于或等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。
d.在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。1.1.5.2 雷电防护系统
雷电防护系统是指用以减少雷击建（构）筑物或其附近造成的物理损害和人身伤亡的整个系统，由外部防雷装置和内部防雷装置两部分组成。（1）外部防雷装置 外部防雷就是防直击雷（不包括防止防雷装置受到直击雷时向其他物体的反击），由接闪器、引下线和接地装置构成，利用接闪器拦截建筑物的直击雷（包括建筑物侧面的闪络），利用引下线安全引导雷电流入地，利用接地装置使雷电流入地消散，避免产生热效应或机械损坏以及危险电火花。
①接闪器 接闪器由拦截闪击的接闪杆、接闪线（带）、接闪网以及金属屋面、金属构件等组成，用于截收直接雷击的金属构件，大多数情况下固定在被保护的建筑物顶部，或安装在电杆（支柱）或构架上，下端要经引下线与接地装置连接。
a.接闪杆 接闪杆保护原理是接闪杆（线）因高于被保护对象，它们的迎面先导往往开始得最早，发展得最快，最先影响雷电下行先导的发展方向，使之击向接闪杆（线），并顺利泄入地下，使处于它们周围的较低物体受到屏蔽保护而免遭雷击。
接闪杆宜采用热镀锌圆钢或钢管制成，其直径应符合表1-13规定；接闪杆的接闪端宜做成半球状，其最小弯曲半径宜为4.8mm，最大弯曲半径宜为12.7mm。表1-13 接闪杆直径 注：当独立烟囱上采用热镀锌接闪环时，其圆钢直径大于或等于12mm，扁钢截面大于或等于2100mm，其厚度大于或等于4mm。
b.接闪带（线） 输电线路采用接闪线是当前应用最为广泛有效的措施，通过在输电线路的杆塔间架设裸露导线，以避免雷电击中输2电线路而造成损失。架空接闪线宜采用截面不小于50mm的热镀锌钢绞线或铜绞线，固定支架的高度不宜小于150mm；明敷接闪导体固定支架的间距应满足相应的要求。
c.接闪网 接闪网是指利用钢筋混凝土结构中的钢筋网作为雷电防护的方法，也称暗装接闪网，它以建筑物自身结构中现成的钢筋作为其组成构件，节省投资，能保持建筑物造型的完美性，全方位接闪，这些都是它的显著优点。
笼式接闪网既可以防建筑物顶部遭受雷击，又可以防建筑物侧面遭受雷击，保护被其罩住的建筑物；对雷电流产生的暂态脉冲电磁场起屏蔽作用，使进入建筑物内部的电磁干扰受到削弱；笼式接闪网也能够对雷击时产生的暂态电位升高起到电位均衡作用。
②引下线 引下线上与接闪器连接，下与接地装置连接，其作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置。防雷装置的引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。引下线宜采用热镀锌圆钢或扁钢，宜优先采用圆钢。
③接地装置 对雷电过电压和雷电电涌的防护，总是要把雷电流传导入地，没有良好的接地装置，各种防雷措施就不能发挥令人满意的保护作用，接地装置的性能将直接决定防雷保护措施的实际效果。在泄散雷电流过程中，接地体向土壤泄散的是高幅值的快速冲击电流，其散流状况直接决定着由雷击产生的暂态低电位抬高水平，良好的散流条件是防雷可靠性和雷电安全性对接地装置的基本要求。（2）内部防雷装置 内部防雷包括防闪电感应、防反击、防闪电电涌侵入以及提供人身安全等所有附加措施。内部雷电防护系统通过进行防雷等电位连接或与外部雷电防护系统部件的间隔距离（达到电气绝缘）来防止建筑物内部出现危险火花；安装电涌保护器可以防止雷击电磁脉冲对电子设备的损坏。
①防雷等电位连接 防雷等电位连接是将分开的金属物体直接用连接导体或经电涌保护器连接到防雷装置上以减少雷电流引发的电位差。等电位连接可消除高电位与处于低电位的被保护建筑物或与之有
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]