带电作业原理
生理效应 能量阀值(mJ)
感知 0.1
烦恼 0.5 ~1.5
损伤或死亡 25000
二.电场对人体的影响
人员在带电作业过程中,构成了各种各样的电 极结构。其中主要的电极结构有:导线—人与构架、 导线—人与横担、导线与人—构架、导线与人—横 担、导线与人—导线等。由于带电作业的现场环境 和带电设备布局的不同、带电作业工具和作业方式 的多样性、人在作业过程中有较大的流动性等因素, 使带电作业中遇到的高压电场变化多端,这就需要 了解电场的基本特征和分类。
d—平板电极间的距离
(m)
在不均匀电场中,各点场强的大小或方向是不同的 。根据电场分布的对称性,不均匀电场又可分为对称型 分布和不对称型分布两类。在极不均匀电场中,一般以[ 棒—极]电极作为典型的不对称分布电场,以[棒—棒]电 极作为典型的对称分布电场。
由于不均匀电场中各点场强随电极形状与所在位置而变 化,所以通常采用平均场强Eav和电场不均匀系数f予以 描述。电场不均匀系数f是最大场强与平均场强的比值, 即:
自然界存在着正、负两种电荷,电荷的周围存在 着电场,相对于观察者是静止的,且其电量不随时间 而变化的电场为静电场。例如在直流电压下两电极之 间的电场就是静电场。在工频电压下,两电极上的电 量将随时间变化,因而两极性之间的电场也随时间而 变化。但由于其变化的速度相对于电子运动的速度而 言是相对缓慢的,并且电极间的距离也远小于相应的 电磁波波长。因此对于任何一个瞬间的工频电场可以 近似地按静电场考虑。
对于空气介质,判断电场的不均匀程度可由间隙 击穿前在高压电极周围是否发生电晕为依据。击穿前 没有电晕现象为稍不均匀电场,击穿前发生电晕现象 则为极不均匀电场。
在带电作业中,当外界电场达到一定强度时,人
体裸露的皮肤上就有“微风吹拂”的感觉发生,此时 测量到的体表场强为2.4kV/cm,要相当于人体体表有 0.08μA/cm2的电流流入肌体。风吹感的原因,是电场 中导体的尖端,因强场引起气体游离和移动的现象。 在等电位作业电工的颜面常会有一种沾上蜘蛛网样的 感觉,这是强电场引起电荷在汗毛上集聚,使之竖起 牵动皮肤形成的一种感觉。有的等电位电工把手中的 扳手伸向远处,耳边会听到“嗡嗡”声,扳手晃动越 快声音就越明显。在高压输电线路的强电场下,穿塑 料凉鞋在草地上行走,裸露的脚面碰到地上的草时有 时会有很强的针刺感。如果打金属伞架的雨伞在强电 场下走动,握着绝缘把手的手如果与金属杆形成一个 小间隙,就会看到大火花放电并对肌体产生电击感。
f=Emax/Eav
稍不均匀电场与极不均匀电场之间没有十分明显 的划分,对于空气介质通常以f=2为分界线。当f<2时 ,可以认为是稍不均匀电场。当f>2时,逐渐向极不均 匀电场过渡。当f>4时,则认为是极不均匀电场。
电场的不均匀程度与电极形状与极间距离有关 。在相 同电极形状的条件下,当极间距离增大时,电场的不 均匀程度将随之增加,例如两个金属圆球间的电场。 当极间的距离相对球的直径而言较小时,是稍不均匀 电场。但当极间距离增大时,电场的不均匀程度逐渐 增大,最后成为极不均匀电场。
按电场的均匀程度可将静电场分为均匀电场、稍不均 匀电场和极不均匀电场三类。
在均匀电场中,各点的场强大小与方向都完全相同。 例如,一对平行平板电极,在极间距离比电极尺寸小 得多的情况下,电极之间的电场就是均匀电场(电极
边缘部分除外)。均匀电场中各点的电场强度E为:
E=U/d (kV/m)
式中:U—施加在两电极间的电压 (kV)
人体皮肤对表面局部场强的“电场感知水平”为 240kV/m,据试验研究,人站在地面时头顶部的局部 最高场强为周围场强的13.5倍。一个中等身材的人站在 地面场强为10kV/m的均匀电场中,头顶最高处体表场 强为135kV/m,小于人体皮肤的“电场感知水平”。 所以,国际大电网会议认为高压输电线路下地面场强
国际电工委员会(IEC)对交流电流下人体生理效应有表3的
推荐值。
表3 IEC对交流电流下人体生理效应的推荐意见
人体生理效应
感知电流阀值
摆脱电流阀值
心室纤颤电 流阀值
持续时间为3秒 持续时间为1秒 持续时间为0.1秒
(15~100)Hz交流电流(mA)
0.5 10 40 50 400~500
表4 人体对暂态电击产生生理反应的能量阀值。
将一个静止电荷引入到电场中,该电荷就会受到 电场力的作用。电场的强弱常用电场强度(简称场强) 来描述,电场强度是电荷在电场中所受到的作用力与 该电荷所具有的电量之比。
当导体接近一个带电体时,靠近带电体的一面会感 应出与带电体极性相反的电荷,而背离的一面则感应 出与带电体极性相同的电荷,这种现象称为静电感应。 在带电作业中,静电感应会对作业人员产生不利的影 响,特别是在超高压带电作业中,甚至可能危及作业 人员的安全。
接触电压(V)
25 50 75 100 125 220ห้องสมุดไป่ตู้700 1000
人体阻抗(Ω)低于下列数值的人数百分比
总人数5%
总人数50%
总人数95%
1750
3250
6100
1450
2625
4275
1250
2200
3500
1200
1875
3200
1125
1625
2875
1000
1350
2125
750
1100
带电作业的基本原理及作业方法
第一节 带电作业的基本原理
一.电流对人体的影响 表1给出的是在干燥条件下,接触面积为50cm2~100cm2,电流 路径为手—手或手—脚的人体阻抗值。 人体对工频稳态电流的生理反应可以分为:感知、震惊、摆脱、 呼吸痉挛和心室纤维性颤动,其相应电流阀值如表2所示。
表1 人体阻抗Z r
为10kV/m时是安全的。原苏联规定在地面场强为 5kV/m以下时,工作时间不受限制,超过20 kV/m的地 方,则需采取防护措施。我国《带电作业用屏蔽服及 试验方法》标准中规定,人体面部裸露处的局部场强
1550
700
1050
1500
从表1数据可看出,人体阻抗因人而异。从安全出发,人体阻 抗一般可按1000Ω进行估算。
表2 人体对稳态电击产生生理反应的 电流阀值(mA)
生理反映 男性 女性
感知 震惊 1.1 3.2 0.8 2.2
摆脱 16.0 10.5
呼吸痉挛 23.0 15.0
心室纤维性颤动 100 100