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安全用電

一、電流對人體的傷害

人觸及帶電物體時將有電流流過人體,從而造成對人體的傷害。電流對人身的傷害程度與電流在人體內流經的途徑、持續的時間,電流的頻率以及人體健康等因素有關。實驗表明,25~300Hz的交流電對人體的傷害最為嚴重。在工頻電流作用下,一般成年男子身上通過的電流超過1.1mA以上就有感覺;成年女子對0.7mA的電流就有感覺。人觸電後能夠自主擺脫電源的最大電流值:男性約10mA,女性約6mA。通過人體的電流超過30mA,通電時間超過數秒到數分鐘,心臟跳動就會不規則,血壓升高並伴有強烈痙攣或昏迷,時間再長會引起心室顫動;電流若超過100mA,心臟將停止跳動導致死亡。

在中國一般認為,30mA是人可以忍受的極限電流值,並規定為“安全電流”的數值。人體觸電時,致命的因素是通過人體的電流,而不是電壓,但當電阻一定時,觸及的帶電體的電壓越高,通過人體的電流就越大,危險性也就越大,安全電壓決定於人體允許的電流和人體電阻值。影響人體電阻阻值的因素是很複雜的,在皮膚乾燥的情況下,人體的電阻相當大,可達104~105Ω,但皮膚潮濕、出汗、外傷使皮膚角質破壞後,人體電阻就會顯著下降到800~1000Ω。一般情況下,人體電阻可按1000~2000Ω考慮,若安全電流按30mA計算, 則作用在人體上允許的電壓值為幾十伏。所以我國規定的安全電壓等級為12V,24V,36V三種。

二、常見的觸電方式

當直接觸及帶電部位,或接觸設備正常不應帶電的部位,但由於絕緣損壞出現漏電而產生觸電時,都會有電流流過人體,造成一定的傷害,常見的觸電方式有以下幾種。

1. 單相觸電

是指人體觸及三相四線制電源中的一根相線。其危險程度與電源中點是否接地有關。在電源中點接地的情況下,人體上作用著三相電源的相電壓,如下圖所示。

這時,通過人體的電流為

人體電阻Rr的大小不僅與人體本身有關也與環境有關,在腳與地面接觸良好(墊有橡皮絕緣墊或穿絕緣鞋)時,電阻就很大,這時通過人體的電流就很小。相反,若赤腳著地,電阻Rr就很小,這將是很危險的,因此,絕對禁止赤腳站在地面上接觸電氣設備。

 

當三相電源的中點不接地時,如下圖所示。乍看起來,似乎電源中性點不接地時,不能構成電流通過人體的迴路。其實不然,此時,通過人體的電流經大地及由輸電線對地絕緣電阻Rj和對地電容Cj構成的阻抗Zj形成迴路。通過人體的電流與阻抗Zj有關。當輸電線絕緣情況良好Rj很高)且輸電線路較短(Cj較小)時,阻抗Zj較高,人體觸電後的危險性較小,相反,若輸電線路很長(Cj較大)時,阻抗Zj下降,這時觸電將是很危險的。

2. 兩相觸電

兩相觸電是指人體同時觸及三相電源的兩根線,如下圖所示。此時人體上作用著電源的線電壓,這是很危險的一種觸電情況。

3. 接觸正常不帶電的金屬體

觸電的另一種情形是接觸電氣設備正常不應帶電的部分,譬如,電機的外殼本來是不帶電的,由於繞組絕緣損壞而與外殼相接觸,使它也帶電。人手觸及帶電的電機(或其他電氣設備)外客,相當於單相觸電,大多數觸電事故屬於這一種。為了防止這種觸電事故,對電氣設備常採用保護接地和保護接零(接中性線)技術。

 

三、接地和接零

電氣接地和接零技術是防止人身觸電及限制事故範圍的有效措施。接地與接零的種類很多,按其不同的作用,主要可分為工作接地、保護接地和保護接零三種。

1. 工作接地

三相四線制380/220V低壓電網的中線(零線)在變電所都是連同變壓器的外殼做成直接接地,稱為工作接地,如下圖所示。圖中的接地體是埋入地中並且直接與大地接觸的金屬導體(通常接地體為鋼管或角鐵,接地電阻不允許超過4Ω)。

工作接地有以下作用。

 (1)降低觸電電壓   在中性點不接地的系統中,當一相因故接地而人體觸及另外兩相之一時,觸電電壓為線電壓380V;而在中性點接地的系統中,觸電電壓就就降低到相電壓220V。

 

(2)迅速切斷故障設備 在中性點不接地的系統中,當一相接地時,接地電流很小(導線和地面間存在電容和絕緣電阻),不足以使保護裝置動作而切斷電源,接地故障不易被髮現,將長時間持續下去,對人身不安全。而在中性點接地的系統中,一相接地後的接地電流較大(接近單相短路),保護裝置迅速動作,斷開故障點。

(3)降低電氣設備對地的絕緣水平   在中性點不接地的系統中,一相接地時將使另外一相的對地電壓升高到線電壓。而在中性點接地的系統中,則接近於相電壓,故可降低對電氣設備和輸電線絕緣水平的要求,節省投資。

2. 保護接地

電氣設備的金屬外殼等,由於絕緣損壞有可能帶電,為了防止這種帶電後的電壓危及人身安全而設置的接地稱為保護接地,如下圖所示,它適用於中性點不接地的低壓系統中。下麵分兩種情況來討論。

(1)當電氣設備運行正常時,不帶電的金屬外殼或框架漏電而外殼未接地時,人體觸及外殼,相當於單相觸電,這時,流經人體的電流Ir的大小,決定於人體電阻Rr和絕緣電阻Rj,當系統的絕緣性能下降時,就有觸電的危險。

(2)當電氣設備出現漏電而外殼接地時,人體觸及外殼時,由於人體電阻Rr和接地電阻R0並聯,通常Rr>>R0,所以通過人體的電流很小,不會有危險。

3. 保護接零

保護接零就是將電氣設備的金屬外殼接到零線(中性線)上,如下頁圖所示,它適用於中性點接地的低壓系統中。

當電動機外殼接零後,如果電機絕緣損壞而與外殼相接時,就形成單相短路,迅速將該相中的熔絲熔斷,從而使設備與電源斷開,消除觸電危險,下麵討論相關的兩個問題。

(1)為什麼中性點接地的系統中不採用保護接地呢?

因為採用保護接地時,當電氣設備的絕緣損壞時,接地電流

式中,UP為系統的相電壓,R0R′0分別為保護接地和工作接地的接地電阻。如果系統系統電壓為380/220V,R0=R′0=4Ω,則接地電流

為了保證保護裝置能可靠地動作,接地電流不應小於繼電保護裝置動作電流的1.5倍或熔絲額定電流的3倍。因此,27.5A的接地電流只能保證斷開動作電流不超過27.5/1.5=18.3A的繼電保護裝置或額定電流不超過27.5/3=9.2A的熔絲。如果電氣設備容量較大,就得不到保護,接地電流長期存在,外殼也將長期帶電,其對地電壓

如果UP=220V,R0=R′0=4Ω,則Ue=110V,此電壓對人體是不安全的。

(2)工作零線與保護零線 

在三相四線制系統中,由於負載往往不對稱,零線中有電流,因而零線對地電壓不為零,距離電源越遠,電壓越高,但一般在安全值以下,無危險性。為了確保設備外殼對地電壓為零,專設保護零線,如下圖所示。

工作零線在進建築物入口處要接地,進戶後再另設一保護零線,這樣就成為三相五線制。所有單相用電設備都要通過三孔插座(其中一孔為保護零線,其對應插頭上的插腳稍長於另外兩個插腳)接到保護零線上,正常工作時,工作零線中有電流,保護零線中不應有電流。

上頁圖(a)是正確連接,當絕緣損壞,外殼帶電時,短路電流經過保護零線將熔斷器熔斷,從而切斷電源,消除觸電事故。圖(b)的連接是不正確的,如果在×處斷開,一旦絕緣損壞外殼帶電後,將會發生觸電事故。有的用戶在使用日常電器(如手電鑽、電冰箱、洗衣機、台式電扇等)時,忽視外殼的接零保護,插上單相電源就用,如圖(c)所示,這是十分不安全的。

 

四、 觸電急救

嚴重的觸電事故,為輓救遇難者生命,必須爭分奪秒,在事故現場採取急救措施。

1. 切斷電源

發生觸電事故時應儘快切斷電源。對低壓設備,可以操作斷路器、安全自動裝置或保護開關,拔去電源插頭,或旋出熔斷器等。由於高壓特別危險,對高壓設備,只可由專業人員操作關斷電源,關斷電源後,專業人員須立即作好預防準備,保證高壓設備不會意外重新合閘。

2. 使觸電者脫離電源

如果不能關斷電源,必須用絕緣物(如絕緣棒)使觸電者從帶電部分分離。救護人員也可用絕緣手套把觸電者拉離危險區域,但這種救護工作務必特別小心,救護者千萬註意不要直接接觸觸電者的身體,否則,救護者同樣也有觸電的危險。

3. 通知醫院(醫生)

斷開電源或或脫離危險區後要立即通知醫生或救護站人員。

4. 確定傷情,進行複蘇工作

在通知醫生之後,救護者應毫不遲疑地確定觸電者的傷情,必要時先做複蘇工作。若觸電者呼吸及脈搏尚正常,應將其側卧,併在醫生到達之前進行下列檢查和救護。

(1)燒傷檢查 若觸電者穿著的衣物還在燃燒,應馬上撲滅煙火。對燒傷部位不可塗抹香脂香粉。

(2)出血檢查 有流血情況應首先處理,把出血部分肢体墊高,扎上繃帶,若流血嚴重,採用壓定繃帶。

(3)呼吸及心臟檢查 為了鑒定呼吸是否已經停止,在鼻孔或嘴上放一小紙片,若紙片不動,即是沒有呼吸的空氣流動,就可以認為呼吸停止了,這時應立即進行人工呼吸。如果觸電者的瞳孔在光照的情況下不縮小,可判斷心臟已停止了,此時必須毫不遲疑地進行心臟按摩(推拿)。

經驗表明,對於被髮現較早的觸電者,採用人工呼吸和心臟按摩的方法搶救,一般可獲救。從觸電一分鐘內便開始搶救,90%的觸電者有良好的效果,搶救越及時,效果越好。

(4)人工呼吸方法  適用於有心跳但無呼吸的觸電者。救護口訣是:“病人仰卧平地上,鼻孔朝天頸後仰;首先清理口鼻腔,然後松扣解衣裳;捏鼻吹氣要適量,排氣應讓口鼻暢;吹二秒來停三秒,五秒一次最恰當。”

進行人工呼吸時,若傷員有好轉的跡象(如眼皮閃動或嘴唇微動),可暫停人工呼吸數秒鐘,任其自行呼吸,如其不能完全恢復呼吸,應繼續進行人工呼吸,直到傷員能正常呼吸為止。人工呼吸必須長時間地堅持進行,在未見明顯死亡癥狀之前,切務輕易放棄。死亡癥狀應由醫生來判斷。

(5)心臟按摩方法 適用於有呼吸但無心跳的觸電者。救護口訣是:“病人仰卧硬地上,鬆開領扣解衣裳;當胸放掌不魯莽,中指應該對凹膛;掌根用力向下按,壓下一寸至半寸;壓力輕重要適當,過分用力會壓傷;慢慢壓下突然放,一秒一次最恰當。”

(6)當觸電者既無呼吸又無心跳時,可以並用人工呼吸法和心臟按摩法進行急救。首先口對口(鼻)吹氣兩次(約5s內完成),再做心臟按摩15次(約10s內完成),以後交替進行。

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