家庭电路和安全用电修订版三用电安全含静电与雷电.ppt
优秀精品课件文档资料,家 庭 电 路 和安 全 用 电 （三）用电安全（含静电与雷电）,河北 保定 河北大学,修订版（2012.9）,王 绍 符,新概念基础物理,1 人 身 触 电 2 火灾 爆炸 电器损毁 3 其 他 灾 害,1 人 身 触 电,1.1 触电安全界限,区：无感觉； 区：有感觉无病理反应； 区：有病理反应但可恢复；区：有严重反应，烧伤，死亡.,1.1.1 电流引起人体反应的阈值,漏电保护器整定值定为 30 mA, 0.1 s 即以此为据,人体的阻抗与电流的通路、接触电压、频率、通电时间、皮肤湿度、接触面积、压力和温度等因素有关. 体内阻抗通常为500,皮肤阻抗变化较大. 下表为成人的总阻抗.电流通路为手到手或手到脚，接触面积(50100 cm2)并且是在干燥状态下.,1.1.2 人体电阻,附录1：交流电5060Hz大面积接触的人体总阻抗,附录2：人体电阻的常用值 通常取 1 500 2 000 浸水时取500 ,安全电压限值（通常）工频50 V,根据电流引起人体反应的阈值和人体阻抗，国际电工委员会取安全电压上限值UL为50 V，这是对干燥等有利安全场所而言的（ 人体接触电压UC为50 V ，通过电流为30mA，即便长时间一些也不至于发生危险）； 对于潮湿等不利安全场所则取安全电压上限值UL为25 V.据此可以作为制定安全电压标准的依据.,1.1.3 安全电压,附录：安全电压等级额定值,2 火灾 爆炸 电器损毁,火灾是用电中的多发事故随着社会发展，进人家庭的家用电器日益增多由于使用不当，产品不合格，线路老化以及负荷过重等因素事故不断增多，尤其是火灾的发生逐年大幅度上升,2.1 火 灾,1993年2月14日，河北省唐山市东矿区（现古冶区）林西百货大楼发生特大火灾，造成80人死亡，55人受伤，大楼全部商品被烧毁，直接经济损失400多万元.大火是电焊熔渣掉在易燃的装修材料上引起的.,2.1.1两起特大火灾（一）,1994年12月28日，发生在新疆克拉玛依剧场的一场特大火灾，夺走了326人的生命，伤134人.死伤者中有289人是8岁到14岁的学生.事故是由照明灯具引燃布幕而起的.,2.1.2 两起特大火灾（二）,照明灯具引起火灾的事例屡见不鲜这是由于除少数冷光源之外，多数照明灯具本质上是电热器下表列出了常用白炽灯玻壳表面最高温度的大约数值,2.1.3照明灯具引起火灾,高压汞灯玻壳表面温度与白炽灯相近，卤钨灯石英玻璃管的表面温度还要高，1 000 W的卤钨灯管的温度达500800如果散热条件不好，极易引发火灾.前面提到克拉玛依特大火灾就是这样造成的 使用报纸做灯罩、睡觉不关灯、蚊帐或被褥裹在床头灯上而发生火情之事也不乏其例 熨烫衣服中途停止而忘记拿开电熨斗或忘记切断电源，不仅会烫坏衣物还可能引发火灾,2.2 爆 炸,用电爆炸事故不少是由电火花引燃可燃性气体造成的电火花的产生则有多种情形，各种开关在分断时一般都有电火花产生，电流较大时还会形成电弧，以至分断困难，因而需要专设灭弧装置；熔丝熔断时也有电火花或电弧产生；导线接头、电器外壳的接地端等都是容易产生电火花的地方此外静电放电也常伴随着电火花的产生,某学校宿舍楼底层发生一起爆炸事故原因是厨房煤气泄漏，主人上班不在家，长时间没能发现煤气浓度越来越大 不应该的是这家电冰箱放在了厨房里电冰箱的压缩机断续工作，由自动开关控制电路时通时断，当厨房内煤气达到一定浓度时，自动开关产生的电火花便轰然一声点燃煤气发生了爆炸.巨大的声响震惊了校园内外，强大的气浪使门窗进裂，窗户扇叶被推出撞在了对面楼上所幸家中无人没有人员伤亡，墙体也还完好，没有危及其他住户,2.2.1 案 例（一）,用电产生的高温也能引起易燃气体爆炸或燃烧 一次，一位司机在车库中修车，由于车库较暗遂接一个大功率白炽灯置于车厢内车厢内不断有气化的汽油气体产生，但由于人的活动，车门的开通使这些气体得以流通疏散 待到中午司机回家吃饭，离开车库将车门随手关上但未熄灭电灯不久便听到轰地一声，汽车起火火被扑灭时，汽车就只剩钢铁骨架了,2.2.2 案 例（二）,2.3 电 器 损 毁,用电器具损毁也是常见的用电事故 在农村最多见的是农用电动机的损毁农用电动机多为小型感应电机，常见的故障有由于轴承损坏或安装不当造成转子与定子偏心，转动时相互接触摩擦，或缺相运转三相严重不平衡这些故障不只会使线路过载电流过大，烧毁电机,家用电器中属于电热器类电器空载运行常会出现过热而烧毁，这种情况以电热水器最为常见给电热水器通电时必须将其置于水中，使其所产生热量及时被水吸收，如无水通电或在不断电的情况下从水中取出，就会发生过热而被烧坏,如遇停电应将家用电器关闭切断与电源的连接，这样可以减轻来电时的负载，使合闸易于进行；另一方面也防止由于差错造成高电压串入用户，使电器损坏此外在没有防雷设施的住宅当雷雨时应关闭空调、电视机等大功率电器，并切断电源以及与外接天线的连接,3 其 他 灾 害,3.1 静 电 危 害,随着衣物制作材料的更新，日常生活中的静电现象也日益增多静电也会给人带来麻烦甚至灾难，小则握手、取物时遭受轻微的电击；大则可能引起爆炸或火灾；还有由于人身带电发生烧伤致死的事例发生,不只是是摩擦，一般地说物体间的接触、分离都可带电此外还有由于静电感应而使物体带电通常物体上集聚了一定量的电荷其能量并不高，但可能产生很高的电压.,一次一位新走出校门的初中学生刚到某汽车队工作就发生了一起烧伤事故 他从桶中往盆中倒汽油，用的是极易带静电的塑料盆倒完汽油后当他伸手去端盆时，手与盆发生了静电放电 放电产生的电火花点燃了汽油，嘭然一声，顿时满身是火这位同学的脸和手都被严重烧伤,3.1.1 案 例（一）,3.1.2 电 容 效 应,静电遵从电容器带电的规律一个电容器的电容为C，电荷量为Q，电压为U，则有关系 如果电荷量不变，而电容减小，则电压升高如果两个物体紧密接触时其间缝隙小到相距10-5 m，然后快速分离到10-3 m时，则电容减小为原来的10-2倍，电压随之增大到原来102倍 这就说明了为什么人体(衣服)带电总是在脱衣服的时候，特别是套在一起的两件衣服分离时出现火花放电；传送带或传动皮带总是在与皮带轮分离的那一端发生火花放电油料在管道中流动时也能产生静电，但一般电压并不甚高，然而一旦注入容器时，则会由于电容的突然减小而电压陡然升高，而发生伤人事故,人体对地的电容与环境有关，且因人而异，一般在100 pF200 pF左右 人体对大约静电电压达2 kV3 kV的电击有轻微的针刺感；10 kV12 kV时有强烈麻、痛以及沉重或被打的感觉 一般静电电击不会直接致命，但可能诱发心脏疾病发作或摔伤等，从而造成严重后果由于人体带电而自焚的事例也确有发生,在19821983年冬，北方某中等城市一位八旬老人独居一室是夜人们即将上床休息之际，忽闻老者喊叫一声，并有火光从屋内闪出人们赶到时见老者坐在藤椅上已昏迷，座位下方以及近处被褥已起火火势不大旋即被扑灭 奇怪的是只烧及与老者身体接触之处，藤椅的靠背及四条腿并未着火将老者送到医院查看时，只见里边的毛衣已被烧焦，皮肤大面积烧伤很明显火是由衣服包裹的人体处从里往外烧起来的没有来得及抢救心脏已停止跳动,3.1.3 案 例（二）人体自燃,目前人体带电已成普遍现象，特别是在我国北方的干燥季节更是如此带电的人体，一举手一投足都可能发生轻微放电电击，甚至当带电的人体从电视机前经过时，会使电视画发生畸变这些现象虽无大的危险但给人们带来很多不便,据推测，冬季空气干燥，老人皮肤缺乏水分，再加以毛衣等易于产生静电，且不利于电荷泄漏老者也许在藤椅上静坐多时，待要上床起身时在衣物以及身体之间发生了大面积放电，即不是集中在一点而在较大的面积上的“刷形放电”. 这种放电有多条通道，有噼啪声但无爆裂声就是这种放电造成老者人体自燃致死,对静电灾害的防范最基本的原则是及时泄漏电荷，防止大量集聚一是使环境保持一定湿度；二是将设备上被绝缘的导体接地，使其与大地成为一体，相当于极大地增大电容，从而限制电压的升高接地电阻不超过l M即可看作静电泄漏通路,静电也会对生产造成影响，如静电的吸、斥作用会造成纺丝业产生乱丝；静电吸尘造成产品质量的下降；静电的电场还可能对计算机、通信以及电子设备造成干扰或产生误动作,3.1.4 静电危害防范,3.2 雷 电 灾 害,雷电的发生类似静电放电，但规模巨大且变化多端，雷云场强可达102 kVm以上，雷击能量可达108 J之多(静电火花放电只有10-3 J左右)，放电电流可达105 A，且可形成多次放电放电除产生热、光、声以及机械效应外还伴随着电磁效应可以产生巨大的电磁脉冲，对当今大量使用的电子设备是严重威胁,雷电放电通道的温度可高达5 000 K以上，通过树木时会使其中的水分迅速气化膨胀，所形成的巨在爆破力可将其劈裂，且常同时起火燃烧；通过金属时甚至能使其熔化；通过空气时会使其急剧膨胀而产生冲击波，推倒房屋伤害人畜这种雷电称为直击雷,雷电的电场使地面及地面上的建筑物带电而产生极高的电压，是谓静电感应；强大的电磁脉冲会使金属构件产生高达105 V的感应电压，是谓电磁感应由静电感应或电磁感应产生的雷电现象称为雷电感应,3.2.1 概 述,直击雷、雷电感应和雷电波侵入三种雷电灾害中一般来说以直击雷造成的危害最为严重，但对一般住宅来讲遭遇雷电波侵入的概率最大，约占所有各种雷击事故的70 %，其后果既可能造成人身伤亡也可能毁坏电器和设备,电磁脉冲沿架空线路以及各种金属管线侵入室内可产生可高达105 kV的雷过电压，其放电气隙可长达l m，具有极大的伤害和破坏作用这是谓雷电波侵入,雷电依闪电的形式有枝状、片状、球状等多种枝状最为多见，此种雷电产生的危害破坏性最大；片状雷电发生在上下云层之间，一般不会危及地面上的人；球状雷是一种少见而特殊的雷电现象，呈红或紫色球体，直径0.1 m0.3 m不等，大者可达1 m；随空气流动飘游，有时从门窗进入室内，有的还伴有丝丝声音球状雷也可能引起火灾和爆炸还有的多个球状雷连成一串，也有的呈带状飞舞在空中对这类雷电的了解目前尚且较少,附录：我国几个主要城市年平均雷暴日数,1945年，日本宣布投降的8月，连日大雨滂沱在河北省东部一个乡间小镇上，以磨豆腐为生的王姓住宅发生了一场雷击笔者在距雷击地点隔着三层住房约200 m处，只听得先后两声震天撼地的巨响这是雷声，但不像平常那样一声炸裂之后是连绵不断的隆隆声这雷声有如两颗炸弹先后在身边爆炸 王家院中一棵枣树被贯顶劈开，树枝碎屑散落一地一颗碗口大小的火球从窗口进入屋中，在屋内游荡了一圈然后从房顶上的烟囱逸出时值夏季，王家人正在炕上做拆洗的棉被，大片棉花摊在炕上，旁边躺着一位有病的老人火球没有爆炸，却引着了棉花，烧伤了老人老人数日后离开了人世,3.2.2 案例一场身临其境的雷电事件,防雷是不可忽视的，常用的防雷设施有避雷针、避雷器、避雷线、避雷带以及避雷网，等等；采用何种防雷措施依当地雷暴日的多少和对建筑物的危险程度而定对于直击雷、雷电感应、雷电波侵入三种不同的雷害采用的防范措施也不同 对于直击雷，高层建筑、古建筑常采用避雷针；配电线路变压器，开关等电器常采用避雷器；输电线常采用避雷线；城市一般居民楼在楼顶沿女儿墙都设有避雷带对于危险性极大的建筑或建筑群则设避雷网,3.2.3 防 雷,避雷针(钱、带、网)的顶部称为接闪器，实为招雷装置，意在使雷电能量大量积聚之前得以释放接闪器下边接引下线, 引下线下端为接地线避雷针(线、带、网)的接地线在发生雷击时会形成跨步电压，故不能与配电线路的接地线共用另外更不可利用接收电视信号的室外天线安装避雷针及其引下线,对于个人则应注意在发生雷暴之时，避免处于孤立突出的位置，且应避免接近金属导体荷锄在肩的人，山岗上的放牧人和羊群遭雷击的事例确有发生；更不可靠近避雷针的接地线雷电落在避雷针上时，其接地线周围有跨步电压，至少远离5 m才安全,THE END,
