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。工程上常用的绝缘材料的电阻率一般都不低于1×107Ω·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（SF6）等。例如，架空高压输电线路的对地绝缘，除了采用绝缘子，还需要利用空气作为绝缘介质。六氟化硫（SF6）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ZC为每根相线与大地之间电容C的容抗（ZC=1/2πfC）。
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，其大小从1×10-3μF/km到1×10-1μF/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ZC为8kΩ。保护接地电阻RE取4Ω，则发生碰壳故障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ZC会远大于保护接地电阻与人体电阻的并联值，因此IT系统发生漏电故障后，系统的总漏电流IL主要取决于线路容抗，而与接地电阻RE及人体电阻Rt关系不大，因此有：
若ZC=8kΩ，RE=4Ω，Rt=1000Ω，系统总漏电流为：
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R0构成回路。在一般情况下，R0≪RP，RE≪RP，漏电设备对地电压和零线对地电压分别为：
（1-2）
显然，UN+UE=U，且UE/UN=RE/RN。与没有接地相比，漏电设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RE和RN同在一个数量级，二者都可能远远超过安全电压，人触及漏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RE和R0构成回路，如忽略带电体与外壳之间的电阻，其大小为：
（1-3）
由于RE和R0都是欧姆级的电阻，因此，IE不可能太大。这种情况下，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RE=R0=4Ω时，故障电流只有27.5A，能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Id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，接地线应采用软钢绞线，其截面积不得小于1.5mm2。
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100mm2，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，以避免雷电击中输电线路而造成损失。架空接闪线宜采用截面不小于50mm2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联系的金属物之间的电位差，起到电位均衡的作用，避免发生电击。
②间隔距离 为了防止雷电流流经接闪器、引下线和接地装置时产生高电位并对附近金属物或电气和电子系统线路的反击，对这种击穿反击采用间隔距离措施。间隔距离指的是两个传导部件的距离，在此距离内无危险火花产生。其作用是阻止建筑物外部雷电防护系统部件和建筑物内其他电气导电元件之间产生危险火花。间隔距离有三种组成形式：传导部件与接闪器之间的间隔距离；传导部件与引下线之间的间隔距离；传导部件与接地装置之间的间隔距离。
③电涌保护器 电涌保护器是限制雷电反击、侵入波、雷电感应和操作过电压而产生的瞬时过电压和泄放电涌电流，其目的在于限制瞬时过电压和分走电涌电流的器件，它至少有一个非线性元件。电涌保护器把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，使被保护的设备或系统不会因受冲击而损坏。
1.1.5.3 人身防雷
（1）室内人身防雷 雷电来临时，应该留在室内，首先关好门窗，防止侧击雷或球形雷进入室内。在室外工作的人员应躲入建筑物内。打雷时，家庭使用的计算机、电视、音响等弱电设备尽量不要靠近外墙，把室内用电设备的电源以及信号进行物理断开，如拔掉电气设备的电源、电话线、有线电视线、网络线等，保障财产与人身安全。
雷雨天在室内尽量少触摸金属门、接触天线、水管与水龙头、煤气管道、铁丝网、金属门窗、建筑物外墙，远离电线等带电设备或其他类似金属装置，减少使用电话和手机。
（2）室外人身防雷 在雷电交加时，如果头、颈、身体有麻木的感觉或头发竖起，这是遭受雷击的先兆。如果在空旷的地方，应立即蹲下，双脚并拢，双手抱膝，膝盖紧贴胸部，头尽量低下去，身体其他部位不要接触地面。
高大物体易受雷击而产生旁侧闪击、接触电压和跨步电压，室外避雨要远离旗杆、电线杆、树木、高塔、烟囱等高大物体以及接闪杆与引下线。水陆交界处也是雷电高发区，应尽量离开山丘、海滨、河边、池旁。另外，雷雨天气尽量不要在旷野里行走，不要把铁锹、锄头、高尔夫球杆、金属杆的雨伞等带有金属的物体扛在肩上或高过头顶。如有条件应进入有宽大金属构架、有防雷设施的建筑物或金属壳的汽车和船只等内。不要站在高处（如山顶、楼顶等），不要接近导电性强的物体。
1.1.6 静电防护
静电是一种广泛存在于自然界、工业生产和人们日常生活中的电现象。静电的产生和积聚会产生静电电场力，并因静电放电而产生电火花，对人类生产和生活造成危害。
1.1.6.1 静电的危害
在现代工业中，静电带来的危害主要表现为引起火灾和爆炸、引起电击及引起生产故障。
（1）静电引起火灾和爆炸 静电的能量一般都很小，但其电压很高，如在橡胶、塑料、造纸和粉碎加工等行业，静电有时可达数万伏甚至数十万伏，容易发生火花放电。如果所在场所有易燃物质，易燃物质形成爆炸性混合物后即可能引起火灾或爆炸。
静电引起火灾及爆炸危害的主要形式有：引起可燃、易燃性液体火灾或爆炸，引起某些粉尘火灾或爆炸，引起易燃性气体火灾或爆炸。
对于静电引起的火灾和爆炸，就行业性质而言，以炼油、化工、橡胶、造纸、印刷和粉末加工等行业的事故最多；就工艺种类而言，以输送、装卸、搅拌、喷射、开卷和卷绕、涂层、研磨等工艺过程的事故最多。
（2）静电引起电击 接近静电体或带静电的人体接近接地体时，可能会遭到电击。静电引起的电击电流是由于静电放电造成的瞬间冲击性的电击，一般不会导致人员死亡，对人体的影响一般是痛感或手指麻木等，静电电击会引起人员恐慌情绪，影响正常的工作。此外，人体遭受意外电击还会引起跌倒、空中坠落或触碰设备危险部位等，造成二次事故，可能导致严重后果。
（3）静电引起生产故障 在工业生产的某些过程中，静电会妨碍生产或降低产品质量。如在电子工业中，静电放电可以改变半导体器件的电性能，使之降级或损坏。在电子工业中，静电对电子器件的损害具有普遍性、随机性和不易察觉的特点。日本曾统计，不合格的电子器件中有45%是静电放电危害造成。在电子工业领域，全球每年因静电造成的损失高达百亿美元。
1.1.6.2 静电防护技术
根据静电产生的危害形式、现场环境条件、生产工艺和设备、产生静电的材料的性质以及发生静电危害的可能性及严重程度等因素，选择最合理的静电防护措施。
（1）基本静电防护措施 在生产过程中，总是包含着静电产生和静电消散两个过程。设法增强静电的消散过程，可消除静电的危害。静电危害的防护主要在减少静电的产生、加快静电的消散、消除静电放电的条件、控制环境危险程度等方面采取措施。
①减少静电的产生 工艺控制是减少静电产生的主要措施，工艺控制方法很多，应用广泛。
a.选用适当的材料 在存在摩擦且容易产生静电的场合，生产设备宜于配备与生产物料相同的材料。在某些情况下，还可以考虑采用位于静电序列中段的金属材料制成生产设备，以减少静电的产生。
b.限制摩擦速度或流速 限制输送速度、降低物料移动中的摩擦速度或液体物料在管道中的流速等工作参数可减少静电的产生。
允许流速与液体电阻率有着十分密切的关系。当电阻率不超过1×105Ω·m时，允许流速不超过10m/s；当电阻率在1×105～1×109Ω·m之间时，允许流速不超过5m/s；当电阻率超过1×109Ω·m时，允许流速取决于液体性质、管道直径、管道内壁光滑程度等条件。
c.限制非带电材料的暴露面积 带电材料在工艺过程中产生的静电电荷大部分积聚在表面，因此，限制非带电材料的暴露面积，能够有效地降低其静电电量，减轻静电危害。
②加快静电的消散
a.接地 接地是消除静电危害最常见的方法，主要用来消除导体上的静电。为了防止火花放电，应将可能发生火花放电的间隙跨接连通起来，并予以接地，使其各部位与大地等电位。为了防止感应静电的出现，不仅产生静电的金属部分应当接地，其他不相连接但邻近的金属部分也应接地。
b.增湿 随着湿度的增加，绝缘体表面上形成薄薄的水膜。该水膜的厚度只有1×10-5cm，其中含有杂质和溶解物质，有较好的导电性，因此，它能使绝缘体的表面电阻大大降低，能加速静电的泄漏。
允许增湿与否以及允许湿度增加的范围，需根据生产要求确定。从消除静电危害的角度考虑，保持相对湿度在70%以上较为适宜。当相对湿度低于30%时，产生的静电是比较强烈的。为防止大量带电，相对湿度应在50%以上；为了提高降低静电的效果，相对湿度应提高到65%～70%；对于吸湿性很强的聚合材料，为了保证降低静电的效果，相对湿度应提高到80%～90%。
c.添加抗静电添加剂 抗静电添加剂是一种具有良好的导电性或较强的吸湿性的化学药剂。因此，在容易产生静电的高绝缘材料中加入抗静电添加剂之后，能降低材料的体积电阻率或表面电阻率，加速静电的泄漏，消除静电的危险。对于固体，若能将其体积电阻率降低至1×107Ω·m以下或将其表面电阻率降低至1×108Ω·m以下，即可消除静电的危险。对于液体，若能将其体积电阻率降低至1×108Ω·m以下，即可消除静电的危险。
d.使用静电中和器 静电中和器又称静电消除器，是用来中和非导体上的静电的装置。由于静电中和器能够产生电子和离子，物料上的静电电荷得到相反极性电荷的中和，从而消除静电的危险。几种常用的静电中和器的特点和适用场所见表1-14。
表1-14 静电中和器的特点和适用场所
③消除静电放电的条件
a.静电屏蔽 静电屏蔽是将接地导体（即屏蔽导体）靠近带静电体放置，以增大带静电体对地电容，降低带静电体静电电位，从而减轻静电放电的危险。应当注意到，屏蔽不能消除静电电荷。此外，屏蔽还可以减小可能的放电面积，限制放电能量，防止静电感应。
b.结构设计 在设计和制造设备时，应避免存在易产生静电放电的条件，如在容器内避免设计细长、突出的导电性结构。
④控制环境危险程度 静电引起爆炸和火灾的条件之一是有爆炸性混合物存在，为了防止静电的危害，可采取以下措施控制所在环境的爆炸和火灾危险性。
a.取代易燃介质 在许多可能产生和积累静电的工艺过程中，要用到有机溶剂和易燃液体，并由此带来爆炸和火灾的危险。在不影响工艺过程的正常运转和产品质量且经济合理的情况下，用不可燃介质代替易燃介质是防止静电引起爆炸和火灾的重要措施之一。
b.降低爆炸性混合物的浓度 在爆炸和火灾危险环境，采用通风装置或抽气装置及时排出爆炸性混合物，使混合物的浓度不超过爆炸下限，可防止静电引起爆炸的危险。
c.减少氧化剂含量 这种方法实质上是充填氮气、二氧化碳或其他不活泼的气体，减少气体、蒸气或粉尘爆炸性混合物中氧气的含量，氧气的含量不超过8%时即不会引起燃烧。
通常充填氮气或二氧化碳降低混合物的含氧量。但是，对于镁、铝、锆、钍等粉尘爆炸性混合物，充填氮气或二氧化碳是无效的，可充填氩气、氦气等惰性气体以防止爆炸和火灾。
（2）固体物料静电防护措施
①非金属静电体或亚导体与金属导体相互连接时，其紧密接触的面积应大于20cm2。
②架空配管系统各组成部分应保持可靠的电气连接。室外的系统同时要满足国家有关防雷规程的要求。
③防静电接地线不得利用电源零线，不得与防直击雷地线共用。
④在进行间接接地时，应在导体与非金属静电体或亚导体之间加设金属箔，或涂导电性涂料、导电膏以减少接触电阻。
⑤在振动和频繁移动的器件上用的接地导体禁止用单股线及金属链，应采用截面积在6mm2以上的裸绞线或编织线。
（3）液体物料静电防护措施
①接地 罐、塔等固定设备原则上要求在多个部位上进行接地，其接地点应设两处以上，接地点应沿设备外围均匀布置，其间距不应大于30m。
汽车、火车等移动设备在装卸过程中应利用专用的接地导线、夹子和接地端子将移动设备与装卸设备连接起来。油轮和船舶灌装作业前，应先将船体与陆地上接地端进行接地。
②控制烃类液体灌装的流速 采用公路汽车运输时，在装卸油品前，必须先检查罐车内部，不应有未接地的浮动物。装油鹤管、管道、罐车必须跨接和接地。采用顶部装油时，装油鹤管应深入到槽罐的底部200mm。装油速度宜满足下式关系：
V2D≤0.5
式中 V——油品流速，m/s；
D——鹤管管径，m。
③选择正确的灌装方式 为了避免液体在容器内喷射或溅射，应将注油管延伸至容器底部，而且其方向应有利于减轻容器底部积水或沉淀物搅动。图1-10所示为三种比较合理的注油方式。
图1-10 注油示意图
为了减轻从油罐顶部注油时的冲击，减少注油时产生的静电，改变注油管头（鹤管头）的形状可以起到一定的效果。经验表明，T形注油管头、锥形注油管头、45°斜口形注油管头和人字形注油管头都能降低油罐内油面的最高电位。
④吹扫和清洗 采用蒸汽进行吹扫和清洗时，受蒸汽喷击的管线、导电物体都必须与油罐或设备进行接地连接。严禁使用压缩空气对汽油、煤油、苯、轻柴油等产品的管线进行清扫。严禁使用汽油、苯类等易燃溶剂对设备、器具进行吹扫和清洗。使用液体喷洗容器时，压力不得大于980kPa。
（4）气态粉尘物料静电防护措施
①在工艺设备的设计及结构上应避免粉体的不正常滞留、堆积和飞扬；同时还应配置必要的密闭、清扫和排放装置。
②粉体的粒径越细，越易起电和点燃。在整个工艺过程中，应尽量避免利用或形成粒径在75μm及以下的细微粉尘。
③气流物料输送系统内，应防止偶然性外来金属导体混入，成为对地绝缘的导体。
④应尽量采用金属导体制作管道或部件。当采用静电非导体时，应具体测量并评价其起电程度。必要时应采取相应措施。
⑤必要时，可在气流输送系统的管道中央，顺其走向加设两端接地的金属线，以降低管内静电电位，也可采取专用的管道静电消除器。
1.1.7 电气防火防爆技术
（1）电气引燃的原因 电气装置运行中产生的危险温度、电火花及电弧是电气引起火灾和爆炸的直接原因。
①危险温度 电气设备运行时总是要发热的。首先，电流通过导体时消耗一定的电能。这部分电能使导体发热，温度升高。其次，对于电动机、变压器等利用电磁感应进行工作的电气设备，交变电流产生的磁场在铁芯中产生磁滞损耗和涡流损耗，使铁芯发热，温度升高。此外，有机械运动的电气设备由于摩擦会引起发热，电气设备的漏磁、谐波也会引起发热使温度升高。
引起电气设备过热的主要原因包括短路、过负载、接触不良、铁芯过热、散热不良和漏电等。正确设计、施工、运行的电气设备在运行时，发热与散热平衡，其温度和温升都不会超过允许范围（表1-15）。当电气设备非正常运行时，发热量增加，温度升高，甚至引发火灾、爆炸。
表1-15 电气设备允许的最高温度
②电热器具和照明灯具的热表面 电热器具内电阻丝的工作温度达500～800℃，可引燃可燃物。若电热器具连续工作时间过长，电源线容量不够，电炉丝截短后继续使用，使用红外线加热装置误将红外光束照射到可燃物上，均可使发热量增加，甚至引起火灾。
灯泡和灯具工作温度较高，如安装、使用不当，均可能引起火灾。灯座内接触不良、荧光灯镇流器运行时间过长或质量不高，均会使发热量增加，温度上升，甚至引起火灾。
③电火花和电弧 电火花和电弧温度很高，尤其是电弧，温度可达8000℃。不仅能引起可燃物质燃烧，还能使金属熔化、飞溅，形成危险的火源。
电火花大体包括工作火花和事故火花两类。工作火花是指电气设备正常工作或正常操作过程中所产生的电火花，如各类开关电器接通和断开线路时产生的火花。事故火花包括线路或设备发生故障时出现的火花，如导线过松、连接松动或绝缘损坏导致短路或接地时产生的火花。
（2）电气防火防爆措施
①消除或减少爆炸性混合物 消除或减少爆炸性混合物属于一般性防火防爆措施。在爆炸危险环境中，如果有良好的通风装置，能降低爆炸性混合物的浓度，从而降低环境的危险等级。
通风系统应用非燃烧性材料制作，结构应坚固，连接应紧密。通风系统内不应有阻碍气流的死角。电气设备应与通风系统联锁，运行前必须先通风，通过的气流量不小于该系统容积的5倍时才能接通电气设备的电源；进入电气设备和通风系统内的气体不应含有爆炸危险物质或其他有害物质。
②隔离和间距 隔离是将电气设备分室安装，并在隔墙上采取封堵措施，以防止爆炸性混合物进入。电动机隔墙传动时应在轴与轴孔之间采取适当的密封措施，将工作时产生火花的开关设备装于危险环境范围以外（如墙外），采用室外灯具通过玻璃窗给室内照明等，都属于隔离措施。
③消除引燃源 为了防止出现电气引燃源，应根据爆炸危险环境的特征及危险物的级别与组别选用电气设备和电气线路，并保持电气设备和电气线路安全运行。安全运行包括电流、电压、温升和温度等参数不超过允许范围，还包括绝缘良好、连接和接触良好、整体完好无损、清洁和标志清晰等。
④爆炸危险环境接地和接零 爆炸危险区域的接地（或接零）要比一般场所要求高，应注意以下几个方面。
a.接地、接零实施范围 除生产上有特殊要求之外，一般环境不要求接地（或接零）的部分仍应接地（或接零）。
b.整体性连接 在爆炸危险环境，必须将所有设备的金属部分、金属管道以及建筑物的金属结构全部接地（或接零），并连接成连续整体，以保持电流途径不中断。接地（或接零）干线宜在爆炸危险环境的不同方向且不少于2处与接地体相连，以提高可靠性。
c.保护导线 单相设备的工作零线应与保护零线分开，相线和工作零线均应装有短路保护元件，并装设双极开关同时操作相线和工作零线。
d.保护方式 在不接地配电网中，必须装设一相接地时或严重漏电时能自动切断电源的保护装置，或能发出声、光双重信号的报警装置。
1.1.8 供电系统安全
1.1.8.1 电气设备安全
（1）变配电站安全 变配电站是企业的动力枢纽。变配电站装有变压器、互感器、避雷器、电力电容器、高低压开关、高低压母线、电缆等多种高压设备和低压设备。变配电站发生事故不仅会影响整个生产活动的正常进行，甚至可能导致火灾和人身伤亡事故。
①变配电站位置 变配电站位置应符合供电、建筑、安全的基本原则。从安全角度考虑，变配电站应避开易燃易爆环境；变配电站宜设在企业的上风侧，并不得设在容易沉积粉尘和纤维的环境；变配电站不应设在人员密集的场所。变配电站的选址和建筑应考虑灭火、防蚀、防污、防水、防雨、防雪、防振的要求。地势低洼处不适宜建设变配电站。
②建筑结构 高压配电室、低压配电室、油浸电力变压器室、电力电容器室、蓄电池室应为耐火建筑。蓄电池室应隔离。
变配电站各间隔的门应向外开启；门的两面都有配电装置时，应两边开启。门应为非燃烧体或难燃烧体材料制作的实体门。长度超过7m的高压配电室和长度超过10m的低压配电室至少应有两个门。
③间距、屏护和隔离 变配电站各部分间距和屏护应符合专业标准的要求。室外变、配电装置与建筑物应保持规定的防火间距。户内电压超过10kV的室内充油设备，油量60kg以下者允许安装在两侧有隔板的间隔内，油量60～600kg者必须安装在有防爆隔墙的间隔内，600kg以上者应安装在单独的间隔内；户内电压低于10kV的变配电室，不应设在爆炸危险环境的正上方或正下方。
④通道 变配电站室内各通道应符合要求。高压配电装置长度大于6m时，通道应设两个出口；低压配电装置两个出口之间的距离超过15m时，应增加出口。
⑤联锁装置 断路器与隔离开关操动机构之间、电力电容器的开关与其放电负荷之间应装有可靠的联锁装置。
⑥电气设备正常运行 电流、电压、功率因数、油量、油色、温度指示应正常；连接点应无松动、过热迹象；门窗、围栏等辅助设施应完好；声音应正常，应无异常气味；瓷绝缘不得掉瓷、不得有裂纹和放电痕迹并保持清洁；充油设备不得漏油、渗油。
⑦安全用具和灭火器材 变配电站应备有绝缘杆、绝缘夹钳、绝缘靴、绝缘手套、绝缘垫、绝缘站台、各种标示牌、临时接地线、验电器、脚扣、安全带、梯子等各种安全用具。变配电站应配备可用于带电灭火的灭火器材。
（2）主要变配电设备安全 除上述变配电站的一般安全要求外，变压器等设备尚需满足以下安全要求。
①电力变压器 电力变压器是变配电站的核心设备，按照绝缘结构分为油浸式变压器和干式变压器。
a.变压器安装 变压器各部件及本体的固定必须牢固；电气连接必须良好，铝导体与变压器的连接应采用铜铝过渡接头；变压器的接地一般是其低压绕组中性点、外壳及其阀型避雷器三者共用的接地。接地必须良好，接地线上应有可断开的连接点；变压器防爆管喷口前方不得有可燃物体；位于地下的变压器室的门、变压器室通向配电装置室的门、变压器室之间的门均应为防火门。
b.变压器运行 运行中变压器高压侧电压偏差不得超过额定值的-5%～5%，低压最大不平衡电流不得超过额定电流的25%。上层油温一般不应超过85℃；冷却装置应保持正常，呼吸器内吸潮剂的颜色应为淡蓝色；通向气体继电器的阀门和散热器的阀门应在打开状态，防爆管的膜片应完整，变压器室的门窗、通风孔、百叶窗、防护网、照明灯应完好；室外变压器基础不得下沉，电杆应牢固，不得倾斜。
②电力电容器 电力电容器是充油设备，安装、运行或操作不当即可能着火甚至发生爆炸，电容器的残留电荷还可能对人身安全构成直接威胁。
a.电容器安装 电容器所在环境温度一般不应超过40℃，周围空气相对湿度不应大于80%，海拔高度不应超过1000m；周围不应有腐蚀性气体或蒸气，不应有大量灰尘或纤维；所安装环境应无易燃、易爆危险或强烈振动；总油量300kg以上的高压电容器应安装在单独的防爆室内，总油量300kg以下的高压电容器和低压电容器应视其油量的多少安装在有防爆墙的间隔内或有隔板的间隔内；电容器应避免阳光直射，受阳光直射的窗玻璃应涂以白色；电容器室应有良好的通风，电容器分层安装时应保证必要的通风条件；电容器外壳和钢架均应采取接地（或接零）措施。
b.电容器运行 电容器运行中电流不应长时间超过电容器额定电流的1.3倍；电压不应长时间超过电容器额定电压的1.1倍；电容器外壳温度不得超过生产厂家的规定值（一般为60℃或65℃）。电容器外壳不应有明显变形，不应有漏油痕迹。电容器的开关设备、保护电器和放电装置应保持完好。
1.1.8.2 电气线路安全
电气线路安全的基本要求包括对导电能力、机械强度、间距和导线连接的要求。
①导电能力 导线的导电能力包含发热条件、电压损失和短路电流三方面的要求。
a.发热条件 为防止线路过热，保证线路正常工作，不同导线运行最高温度应在表1-16所示的上限范围内。
表1-16 不同导线运行最高温度
b.电压损失 电压损失是受电端电压与供电端电压之间的代数差。电压损失太大，不但用电设备不能正常工作，而且可能导致电气设备和电气线路发热。我国有关标准规定，对于供电电压，10kV及以下动力线路的电压损失不得超过额定电压的-7%～7%，低压照明线路和农业用户线路的电压损失不得超过-10%～7%。
c.短路电流 一方面，为了保证短路时速断保护装置能够可靠动作，短路时必须有足够大的短路电流，这也要求导线截面不能太小；另一方面，由于短路电流较大，导线应能承受短路电流的冲击而不被破坏。
②机械强度 运行中的导线将受到自重、风力、热应力、电磁力和覆冰重力的作用，因此，必须保证足够的机械强度。按照机械强度的要求，架空线路导线截面积不得小于表1-17所示，低压配线截面积不得小于表1-18所示。
表1-17 架空线路导线的最小截面积
表1-18 低压配线的最小截面积
③间距 架空线路电杆埋设深度不得小于2m，并不得小于杆高的1/6。
安装低压接户线应当注意以下各项间距要求。
a.如下方是交通要道，接户线离地面最小高度不得小于6m；在交通困难的场合，接户线离地面最小高度不得小于3.5m。
b.接户线不宜跨越建筑物，必须跨越时，离建筑物最小高度不得小于2.5m。
c.接户线离建筑物突出部位的距离不得小于0.15m，离下方阳台的垂直距离不得小于2.5m，离下方窗户的垂直距离不得小于0.3m，离上方窗户或阳台的垂直距离不得小于0.8m，离窗户或阳台的水平距离也不得小于0.8m。
d.接户线与通信线路交叉，接户线在上方时，其间垂直距离不得小于0.6m；接户线在下方时，其间垂直距离不得小于0.3m。
e.接户线与树木之间的最小距离不得小于0.3m。
如不能满足上述距离要求，需采取其他防护措施。除以上安全距离的要求外，还应注意接户线长度一般不得超过25m；接户线应采用绝缘导线，铜导线截面积不得小于2.5mm2，铝导线截面积不得小于10mm2。
④导线连接 导线连接有焊接、压接、缠接等多种方式。导线连接必须紧密。原则上，导线连接处的机械强度不得低于原导线机械强度的80%；绝缘强度不得低于原导线的绝缘强度；接头部位电阻不得大于原导线电阻的1.2倍。
1.1.8.3 电气系统安全
（1）短路 短路电流的限制措施保证了系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响。除在运行维护中应设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切断短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。主要措施如下。
①做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。
②正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。
③在变电站安装避雷针，在变压器四周和线路上安装避雷器，减少雷击损害。
④保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并符合规定。
⑤带电安装和检修电气设备，防止误接线、误操作，在带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。
（2）电气火灾
①电气火灾的预防 根据电气火灾和爆炸形成的主要原因，电气火灾应主要从以下几个方面进行预防。
a.合理选用电气设备和导线，避免超负载运行。
b.在安装开关、熔断器或架线时，应避开易燃物，并与易燃物保持必要的防火间距。
c.保持电气设备正常运行，要特别注意线路或设备连接处的接触保持正常运行状态，以避免因连接不牢或接触不良使设备过热。
d.要定期清扫电气设备，保持设备清洁。
e.加强对设备的运行管理，要定期检修、试验，防止因绝缘损坏等造成短路。
f.电气设备的金属外壳应可靠接地或接零。
g.要保证电气设备的通风良好，散热效果良好。
②断电灭火 电气设备发生火灾或引燃周围可燃物时，首先应设法切断电源，切断电源的措施有以下几种。
a.发生火灾后，用闸刀开关切断电源时，最好用绝缘的工具操作。
b.切断用磁力启动器控制的电动机时，应先用按钮开关停电，然后再断开闸刀开关。
c.在动力配电盘上，切断电源时，应先用电动机的控制开关切断电动机回路的负荷电流，停止各个电动机的运转，然后再用总开关切断配电盘的总电源。
d.当进入建筑物内，用各种电气开关切断电源已经比较困难或者已经不可能时，可以在上一级变配电所切断电源。
e.城市生活居住区的杆上变电台上的变压器和农村小型变压器的高压侧，多用跌开式熔断器保护。如果需要切断变压器的电源时，可以用电工专用的绝缘杆捅开跌开式熔断器的鸭嘴，熔丝管就会跌落下来，达到断电的目的。
f.电容器和电缆在切断电源后，仍可能有残余电压，因此，即使可以确定电容器或电缆已经切断电源，但是为了安全起见，仍不能直接接触或搬动电缆和电容器，以防止发生触电事故。