電氣事故是電氣安全工程主要研究和管理的對象。掌握電氣事故的特點和事故的分類情況,對做好電氣安全工作具有重要的意義。
一、電器事故概要
眾所周知,電能的開發和應用給人類的生產和生活帶來了巨大的變革,大大促進了社的進步和文明。在現代社會中,電能已被廣泛應用于工農業生產和人民生活等各個領域。然而,在用電的同時,如果對電能可能產生的危害認識不足,控制和管理不當,防護措施不利,在電能的傳遞和轉換的過程中,將會發生異常情況,造成電氣事故。電氣事故具有以下特點:
1.電氣事故危害大
電氣事故的發生伴隨著危害和損失,嚴重的電氣事故不僅帶來重大的經濟損失,甚至還可造成人員的傷亡。發生事故時,電能直接作用于人體,會造成電擊;電能轉換為熱能作用于人體,會造成燒傷或燙傷;電能脫離正常的通道,會形成漏電、接地或短路,構成火災、爆炸的起因。
電氣事故在工傷事故中占有不小的比例,據有關部門統計,我國觸電死亡人數占全部事故死亡人數的5%左右。
2.電氣事故危險直觀識別難
由于電既看不見、聽不見,又嗅不著,其本身不具備為人們直觀識別的特征。由電所引發的危險不易為人們所察覺、識別和理解。因此,電氣事故往往來得猝不及防、潛移默化。也正因為此,給電氣事故的防護以及人員的教育和培訓帶來難度。
3.電氣事故涉及領域廣
這個特點主要表現在兩個方面。首先,電氣事故并不僅僅局限在用電領域的觸電、設備和線路故障等,在一些非用電場所,因電能的釋放也會造成災害或傷害。例如,雷電、靜電和電磁場危害等,都屬于電氣事故的范疇。另一方面,電能的使用極為廣泛,不論是生產還是生活,不論是工業還是農業,不論是科研還是教育文化部門,不論是政府機關還是娛樂休閑場所,都廣泛使用電。哪里使用電,哪里就有可能發生電氣事故,哪里就必須考慮電氣事故的防護問題。
4.電氣事故的防護研究綜合性強
一方面,電氣事故的機理除了電學之外,還涉及許多學科,因此,電氣事故的研究,不僅要研究電學,還要同力學、化學、生物學、醫學等許多其他學科的知識綜合起來進行研究。另一方面,在電氣事故的預防上,既有技術上的措施,又有管理上的措施,這兩方面是相輔相成、缺一不可的。在技術方面,預防電氣事故主要是進一步完善傳統的電氣安全技術,研究新出現電氣事故的機理及其對策,開發電氣安全領域的新技術等。在管理方面,主要是健全和完善各種電氣安全組織管理措施。一般來說,電氣事故的共同原因是安全組織措施不健全和安全技術措施不完善。實踐表明,即使有完善的技術措施,如果沒有相適應的組織措施,仍然會發生電氣事故。因此,必須重視防止電氣事故的綜合措施。
電氣事故是具有規律性的,且其規律是可以被人們認識和掌握的。在電氣事故中,大量的事故都具有重復性和頻發性。無法預料、不可抗拒的事故畢竟是極少數。人們在長期的生產和生活實踐中,已經積累了同電氣事故作斗爭的豐富經驗,各種技術措施、各種安全工作規程及有關電氣安全規章制度,都是這些經驗和成果的體現,只要依照客觀規律辦事,不斷完善電氣安全技術措施和管理措施,電氣事故是可以避免的。
二、電氣事故的類型
根據能量轉移論的觀點,電氣事故是由于電能非正常地作用于人體或系統所造成的。根據電能的不同作用形式,可將電氣事故分為觸電事故、靜電危害事故、雷電災害事故、電磁場危害和電氣系統故障危害事故等。
1.觸電事故
(1)電擊。這是電流通過人體,刺激機體組織,使肌肉非自主地發生痙攣性收縮而造成的傷害,嚴重時會破壞人的心臟、肺部、神經系統的正常工作,形成危及生命的傷害。
電擊對人體的效應是由通過的電流決定的,而電流對人體的傷害程度是與通過人體電流的強度、種類、持續時間、通過途徑及人體狀況等多種因素有關。
按照人體觸及帶電體的方式,電擊可分為以下幾種情況:
①單相觸電。這是指人體接觸到地面或其他接地導體的同時,人體另一部位觸及某一相帶電體所引起的電擊。發生電擊時,所觸及的帶電體為正常運行的帶電體時,稱為直接接觸電擊。而當電氣設備發生事故(例如絕緣損環,造成設備外殼意外帶電的情況下),人體觸及意外帶電體所發生的電擊稱為間接接觸電擊。根據國內外的統計資料,單相觸電事故占全部觸電事故的70%以上。因此,防止觸電事故的技術措施應將單相觸電作為重點。
②兩相觸電。這是指人體的兩個部位同時觸及兩相帶電體所引起的電擊。在此情況下,人體所承受的電壓為三相系統中的線電壓,因電壓相對較大,其危險性也較大。
③跨步電壓觸電。這是指站立或行走的人體,受到出現于人體兩腳之間的電壓,即跨步電壓作用所引起的電擊。跨步電壓是當帶電體接地,電流自接地的帶電體流入地下時,在接地點周圍的土壤中產生的電壓降形成的。
(2)電傷。這是電流的熱效應、化學效應、機械效應等對人體所造成的傷害。此傷害多見于機體的外部,往往在機體表面留下傷痕。能夠形成電傷的電流通常比較大。
電傷屬于局部傷害,其危險程度決定于受傷面積、受傷深度、受傷部位等。
電傷包括電燒傷、電烙印、皮膚金屬化、機械損傷、電光眼等多種傷害。
電燒傷是最為常見的電傷,大部分觸電事故都含有電燒傷成分。電燒傷可分為電流灼傷和電弧燒傷。
電流灼傷是人體同帶電體接觸,電流通過人體時,因電能轉換成的熱能引起的傷害。由于人體與帶電體的接觸面積一般都不大,且皮膚電阻又比較高,因而產生在皮膚與帶電體接觸部位的熱量就較多,因此,使皮膚受到比體內嚴重得多的灼傷。電流愈大、通電時間愈長、電流途徑上的電阻愈大,則電流灼傷愈嚴重。由于接近高壓帶電體時會發生擊穿放電,因此,電流灼傷一般發生在低壓電氣設備上。因電壓較低,形成電流灼傷的電流不太大。但數百毫安的電流即可造成灼傷,數安的電流則會形成嚴重的灼傷。在高頻電流下,因皮膚電容的旁路作用,有可能發生皮膚僅有輕度灼傷而內部組織卻被嚴重灼傷的情況。
電弧燒傷是由弧光放電造成的燒傷。電弧發生在帶電體與人體之間,有電流通過人體的燒傷稱為直接電弧燒傷;電弧發生在人體附近,對人體形成的燒傷以及被熔化金屬濺落的燙傷稱為間接電弧燒傷。弧光放電時電流很大,能量也很大,電弧溫度高達數千攝氏度,可造成大面積的深度燒傷,嚴重時能將機體組織烘干、燒焦。電弧燒傷既可以發生在高壓系統,也可以發生在低壓系統。在低壓系統,帶負荷(尤其是感性負荷)拉開裸露的閘刀開關時,產生的電弧會燒傷操作者的手部和面部;當線路發生短路,開啟式熔斷器熔斷時,熾熱的金屬微粒飛濺出來會造成灼傷;因誤操作引起短路也會導致電弧燒傷等。在高壓系統,由于誤操作,會產生強烈的電弧,造成嚴重的燒傷;人體過分接近帶電體,其間距小于放電距離時,直接產生強烈的電弧,造成電弧燒傷,嚴重時會因電弧燒傷而死亡。
在全部電燒傷的事故當中,大部分事故發生在電氣維修人員身上。
電烙印是電流通過人體后,在皮膚表面接觸部位留下與接觸帶電體形狀相似的斑痕,如同烙印。斑痕處皮膚呈現硬變,表層壞死,失去知覺。
皮膚金屬化是由高溫電弧使周圍金屬熔化、蒸發并飛濺滲透到皮膚表層內部所造成的。受傷部位呈現粗糙、張緊。
機械損傷多數是由于電流作用于人體,使肌肉產生非自主的劇烈收縮所造成的。其損傷包括肌腱、皮膚、血管、神經組織斷裂以及關節脫位乃至骨折等。
電光眼的表現為角膜和結膜發炎。弧光放電時輻射的紅外線、可見光、紫外線都會損傷眼睛。在短暫照射的情況下,引起電光眼的主要原因是紫外線。
2.靜電危害事故
靜電危害事故是由靜電電荷或靜電場能量引起的。在生產工藝過程中以及操作人員的操作過程中,某些材料的相對運動、接觸與分離等原因導致了相對靜止的正電荷和負電荷的積累,即產生了靜電。由此產生的靜電其能量不大,不會直接使人致命。但是,其電壓可能高達數十千伏乃至數百千伏,發生放電,產生放電火花。靜電危害事故主要有以下幾個方面:
(1)在有爆炸和火災危險的場所,靜電放電火花會成為可燃性物質的點火源,造成爆炸和火災事故。
(2)人體因受到靜電電擊的刺激,可能引發二次事故,如墜落、跌傷等。此外,對靜電電擊的恐懼心理還對工作效率產生不利影響。
(3)某些生產過程中,靜電的物理現象會對生產產生妨礙,導致產品質量不良,電子設備損壞,造成生產故障,乃至停工。
3.雷電災害事故
雷電是大氣中的一種放電現象。雷電放電具有電流大、電壓高的特點。其能量釋放出來可能形成極大的破壞力。其破壞作用主要有以下幾個方面:
(1)直擊雷放電、二次放電、雷電流的熱量會引起火災和爆炸。
(2)雷電的直接擊中、金屬導體的二次放電、跨步電壓的作用及火災與爆炸的間接作用,均會造成人員的傷亡。
(3)強大的雷電流、高電壓可導致電氣設備擊穿或燒毀。發電機、變壓器、電力線路等遭受雷擊,可導致大規模停電事故。雷擊可直接毀壞建筑物、構筑物。
4.射頻電磁場危害
射頻指無線電波的頻率或者相應的電磁振蕩頻率,泛指100kHz以上的頻率。射頻傷害是由電磁場的能量造成的。射頻電磁場的危害主要有:
(1)在射頻電磁場作用下,人體因吸收輻射能量會受到不同程度的傷害。過量的輻射可引起中樞神經系統的機能障礙,出現神經衰弱癥候群等臨床癥狀;可造成植物神經紊亂,出現心率或血壓異常,如心動過緩、血壓下降或心動過速、高血壓等;可引起眼睛損傷,造成晶體渾濁,嚴重時導致白內障;可使睪丸發生功能失常,造成暫時或永久的不育癥,并可能使后代產生疾患;可造成皮膚表層灼傷或深度灼傷等。
(2)在高強度的射頻電磁場作用下,可能產生感應放電,會造成電引爆器件發生意外引爆。感應放電對具有爆炸、火災危險的場所來說是一個不容忽視的危險因素。此外,當受電磁場作用感應出的感應電壓較高時,會給人以明顯的電擊。
5.電器系統鼓掌危害
電氣系統故障危害是由于電能在輸送、分配、轉換過程中失去控制而產生的。斷線、短路、異常接地、漏電、誤合閘、誤掉閘、電氣設備或電氣元件損環、電子設備受電磁干擾而發生誤動作等都屬于電路故障。系統中電氣線路或電氣設備的故障也會導致人員傷亡及重大財產損失。電氣系統故障危害主要體現在以下幾方面:
(1)引起火災和爆炸。線路、開關、熔斷器、插座、照明器具、電熱器具、電動機等均可能引起火災和爆炸;電力變壓器、多油斷路器等電氣設備不僅有較大的火災危險,還有爆炸的危險。在火災和爆炸事故中,電氣火災和爆炸事故占’有很大的比例。就引起火災的原因而言,電氣原因僅次于一般明火而位居第二。
(2)異常帶電。電氣系統中,原本不帶電的部分因電路故障而異常帶電,可導致觸電事故發生。例如:電氣設備因絕緣不良產生漏電,使其金屬外殼帶電;高壓電路故障接地時,在接地處附近呈現出較高的跨步電壓,形成觸電的危險條件。
(3)異常停電。在某些特定場合,異常停電會造成設備損壞和人身傷亡。如正在澆注鋼水的吊車,因驟然停電而失控,導致鋼水灑出,引起人身傷亡事故;醫院手術室可能因異常停電而被迫停止手術,無法正常施救而危及病人生命;排放有毒氣體的風機因異常停電而停轉,致使有毒氣體超過允許濃度而危及人身安全等;公共場所發生異常停電,會引起妨礙公共安全的事故;異常停電還可能弓I起電子計算機系統的故障,造成難以挽回的損失。
三、觸電事故的分布規律
大量的統計資料表明,觸電事故的分布是具有規律性的。觸電事故的分布規律為制定安全措施,最大限度地減少觸電事故發生率提供了有效依據。根據國內外的觸電事故統計資料分析,觸電事故的分布具有如下規律。
1.觸電事故季節性明顯
一年之中,二、三季度是事故多發期,尤其在6—9月份最為集中。其原因主要是這段時間正值炎熱季節,人體穿著單薄且皮膚多汗,相應增大了觸電的危險性。另外,這段時間潮濕多雨,電氣設備的絕緣性能有所降低。再有,這段時間許多地區處于農忙季節,用電量增加,農村觸電事故也隨之增加。
2.低壓設備觸電事故多
低壓觸電事故遠多于高壓觸電事故,其原因主要是低壓設備遠多于高壓設備,而且,缺乏電氣安全知識的人員多是與低壓設備接觸。因此,應當將低壓方面作為防止觸電事故的重點。
3.攜帶式設備和移動式設備觸電事故多
這主要是因為這些設備經常移動,工作條件較差,容易發生故障。另外,在使用時需用手緊握進行操作。
4. 電氣連接部位觸電事故多
在電氣連接部位機械牢固性較差,電氣可靠性也較低,是電氣系統的薄弱環節,較易出現故障。
5.農村觸電事故多
這主要是因為農村用電條件較差,設備簡陋,技術水平低,管理不嚴,電氣安全知識缺乏等。
6.冶金、礦業、建筑、機械行業觸電事故多
這些行業存在工作現場環境復雜,潮濕、高溫,移動式設備和攜帶式設備多,現場金屬設備多等不利因素,使觸電事故相對較多。
7.青年、中年人以及非電工人員觸電事故多
這主要是因為這些人員是設備操作人員的主體,他們直接接觸電氣設備,部分人還缺乏電氣安全的知識。
8.誤操作事故多
這主要是由于防止誤操作的技術措施和管理措施不完備造成的。
觸電事故的分布規律并不是一成不變的,在一定的條件下,也會發生變化。例如,對電氣操作人員來說,高壓觸電事故反而比低壓觸電事故多。而且,通過在低壓系統推廣漏電保護裝置,使低壓觸電事故大大降低,可使低壓觸電事故與高壓觸電事故的比例發生變化。上述規律對于電氣安全檢查、電氣安全工作計劃、實施電氣安全措施以及電氣設備的設計、安裝和管理等工作提供了重要的依據。