焊接与切割操作中常见的触电事故的原因及防范措施

　　一、电流对人体的危害的三种形式

　　(一)电流对人体危害

　　1．电击

　　电击是由于电流通过人体内而造成的内部器官在生理上的反应和病变。如刺痛、灼热感、痉挛、麻痹、昏迷、心室颤动或停跳、呼吸困难或停止等现象。电流对人体造成死亡绝大部分是电击所致。

　　2．电伤

　　电伤是电流对人体造成的外伤，如电灼伤、电烙印、皮肤金属化等。

　　(1)电灼伤

　　电灼伤有接触灼伤和电弧灼伤两种。接触灼伤发生在高压触电事故时，在电流通过人体皮肤的进出口处造成的灼伤，一般进口处比出口处灼伤严重。接触灼伤面积虽较小，但深度可达三度。灼伤处皮肤呈黄褐色，可波及皮下组织、肌肉、神经和血管，甚至使骨骼炭化。由于伤及人体组织深层，伤口难以愈合，有的甚至需要几年才能结痂。

　　电弧灼伤发生在误操作或人体过分接近高压带电体而产生电弧放电时，这时高温电弧将如同火焰一样把皮肤烧伤，被烧伤的皮肤将发红、起泡、烧焦、坏死。电弧还会使眼睛受到严重损害。

　　(2)电烙印

　　电烙印发生在人体与带电体有良好的接触的情况下，在皮肤表面将留下和被接触带电体形状相似的肿块痕迹。有时在触电后并不立即出现，而是相隔一段时I可后才出现。电烙印一般不发炎或化脓，但往往造成局部麻木和失去知觉。

　　(3)皮肤金属化

　　由于电弧的温度极高(中心温度可达6000～10000℃)，可使其周围的金属熔化、蒸发并飞溅到皮肤表层而使皮肤金属化。金属化后的皮肤表面变得粗糙坚硬，肤色与金属种类有关，或灰黄(铅)，或绿(紫铜)，或兰绿(黄铜)。金属化后的皮肤经过一段时间会自行脱落，一般不会留下不良后果。

　　3．电磁场生理伤害

　　电磁场生理伤害是指高频电磁场的作用下，器官组织及其功能将受到损伤，主要表现为神经系统功能失调，如头晕、头痛、失眠、健忘、多汗、心悸、厌食等症状，有些人还会有脱发、颤抖、弱视、性功能减退、月经失调等异常症状。其次是出现较明显的心血管症状，如心律紊乱、血压变化、心区疼痛等。如果伤害严重，还可能在短时间内失去知觉。

　　电磁场对人体的伤害作用是功能性的，并具有滞后性特点。即伤害是逐渐积累的，脱离接触后症状会逐渐消失。但在高强度电磁场作用下长期工作，一些症状可能持续成痼疾，甚至遗传给后代。

　　(二)电流对人体危害程度的有关因素

　　电流对人体的危害程度与通过人体的电流强度、通电持续时间、电流的频率、电流通过人体的部位(途径)以及触电者的身体状况等多种因素有关。

　　1．电流强度

　　通过人体的电流越大，人体的生理反应越强烈，对人体的伤害就越大。按照人体对电流的生理反应强弱和电流对人体的伤害程度，可将电流大致分为感知电流、摆脱电流和致命电流。

　　2．电流通过人体的持续时间

　　触电致死的生理现象是心室颤动。电流通过人体的持续时间越长，越容易引起心室颤动，触电的后果也越严重。这一方面是由于通电时间越长，能量积累越多，较小的电流通过人体就可以引起心室颤动；另一方面是由于心脏在收缩与舒张的时间间隙(约0.1s)内对电流最为敏感，通电时间一长，重合这段时间间隙的可能性就越大，心室颤动的可能性也就越大。此外，通电时间一长，电流的热效应和化学效应将会使人体出汗和组织电解，从而使人体电阻逐渐降低，流过人体的电流逐渐增大，使触电伤害更加严重。

　　3．电流频率

　　人体对不同频率电流的生理敏感性是不同的，因而不同种类的电流对人体的伤害程度也就有区别。工频电流对人体的伤害最为严重(男性平均摆脱电流为10mA)；直流电流对人体的伤害则较轻(男性平均摆脱电流为76mA)；高频电流对人体的伤害程度远不及工频交流电严重，故医疗临床上有利用高频电流作理疗者，但电压过高的高频电流仍会使人触电致死；冲击电流是作用时间极短(以微秒计)的电流(如雷电放电电流和静电放电电流)。冲击电流对人体的伤害程度与冲击放电能量有关。由于冲击电流作用的时间极短暂，数十毫安才能被人体感知。

　　4．电流通过人体的途径

　　电流取任何途径通过人体都可以致人死亡。电流通过心脏、中枢神经(脑部和脊髓)、呼吸系统是最危险的。因此，从左手到前胸是最危险的电流路径，这时心脏、肺部、脊髓等重要器官都处于电路内，很容易引起心室颤动和中枢神经失调而死亡；从右手到脚的途径的危险性要小些，但会因痉挛而摔伤；从右手至左手的危险性又比右手到脚要小些；危险性最小的电流途径是从脚至脚，但触电者可能因痉挛而摔倒，导致电流通过全身或二次事故。

　　5．人体的健康状况

　　试验研究表明，触电危险性与人体状况有关。触电者的性别、年龄、健康状况、精神状态和人体电阻都会对触电后果发生影响。例如一个患有心脏病、结核病、内分泌器官疾病的人，由于自身的抵抗力低下，会使触电后果更为严重。处在精神状态不良、心情忧郁或酒醉中的人，触电的危险性也较大。相反，一个身心健康，经常从事体育锻炼的人，触电的后果相对来说会轻一些。妇女、老年人以及体重较轻的人耐受电流刺激的能力也相对要弱一些，他们触电的后果也比青壮年男子更为严重。

　　二、人体触电

　　人体触电的方式多种多样，一般可分为直接接触触电和间接接触触电两种主要触电方式。此外，还有高压电场、高频电磁场、静电感应、雷击等对人体造成的伤害。

　　(一)直接接触触电

　　人体直接触及或过分靠近电气设备及线路的带电导体而发生的触电现象称为直接接触触电。单相触电、两相触电、电弧伤害都属于直接接触触电。

　　1．单相触电

　　当人体直接碰触带电设备或线路的一相导体时，电流通过人体而发生的触电现象称之为单相触电。这种触电事故的规律及后果与电网中性点运行方式有关。

　　(1)在中性点直接接地的电网中发生单相触电的情况如图9—17(a)所示。设人体与大地接触良好，土壤电阻忽略不计，由于人体电阻比中性点工作接地电阻大得多，加于人体的电压几乎等于电网相电压，这时流过人体的电流为

 

　　式中Uφ——电网相电压(V)；

　　Ro——电网中性点工作接地电阻(Ω)；

　　Rb——人体电阻(Ω)；

　　Ib——流过人体的电流(A)。

　　对于380／220V三相四线制电网，Uφ＝220V，Ro=4Ω，若取人体电阻Rb=1700Ω，则由式9—17可算出流过人体的电流Ib=129mA，远大于安全电流30mA，足以危及触电者的生命。

 

　　显然，单相触电的后果与人体和大地间的接触状况有关。如果人体站在干燥的绝缘地板上，由于人体与大地间有很大的绝缘电阻，通过人体的电流就很小，则就不会有触电危险，但如地板潮湿，那就有触电危险。

　　(2)中性点不接地电网中发生单相触电的情况如图9—17(b)所示。这时电流将从电源火线经人体、其他两相的对地阻抗(由线路的绝缘电阻和对地电容构成)回到电源的中性点形成回路。此时，通过人体的电流与线路的绝缘电阻和对地电容的数值有关。在低压电网中，对地电容C很小，通过人体的电流主要取决于线路绝缘电阻R。正常情况下，设备的绝缘电阻相当大，通过人体的电流很小，一般不致造成对人体的伤害。但当线路绝缘下降时，单相

　　触电对人体的危害仍然存在。而在高压中性点不接地电网中(特别在对地电容较大的电缆线路上)线路对地电容较大，通过人体的电容电流，将危及触电者的安全。

　　2．两相触电

　　人体同时触及带电设备或线路中的两相导体而发生的触电方式称为两相触电，如图9—18所示。两相触电时，作用于人体上的电压为线电压，电流将从一相导体经人体流入另一相导体，这种情况是很危险的。以380／220V三相四线制为例，这时加于人体的电压为380V，若人体电阻按1700Ω考虑，则流过人体内部的电流将达224mA，足以致人死亡。因此，两相触电要比单相触电严重得多。

 

　　3．电弧伤害

　　电弧是气体间隙被强电场击穿时电流通过气体的一种现象。之所以将电弧伤害视为直接接触触电，是因为弧隙是被游离的带电气态导体，被电弧“烧”着的人，将同时遭受电击和电伤。在引发电弧的种种情形中，人体过分接近高压带电体所引起的电弧放电以及带负荷拉、合闸刀造成的弧光短路，对人体的危害往往是致命的。电弧不仅使人受电击，而且由于弧焰温度极高(中心温度高达6000～10000℃)，将对人体造成严重烧伤，烧伤部位多见于手部、胳膊．、脸部及眼睛。电弧辐射对眼睛的刺伤，后果更为严重。此外，被电弧熔化了的金属颗粒侵蚀皮肤还会使皮肤组织金属化，这种伤疤往往经久不愈。

　　(二)间接接触触电

　　电气设备在正常运行时，其金属外壳或结构是不带电的。当电气设备绝缘损坏而发生接地短路故障(俗称“碰壳”或“漏电”)时，其金属外壳便带有电压，人体触及意外带电体便会发生触电，此谓间接接触触电。通常所称的接触电压触电即是间接接触触电。

　　1．接地故障电流入地点附近地面电位分布

　　当电气设备发生碰壳故障、导线断裂落地或线路绝缘击穿而导致单相接地故障时，电流便经接地体或导线落地点呈半球形向地中流散，如图9—19(a)所示。由于接近电流入地点的土层具有最小的流散截面，呈现出较大的流散电阻值，接地电流将在流散途径的单位长度上产生较大的电压降，而远离电流入地点土层处电流流散的半球形截面随该处与电流入地点的距离增大而增大，相应的流散电阻随之逐渐减少，接地电流在流散电阻上的压降也随之逐渐降低。于是，在电流入地点周围的土壤中和地表面各点便具有不同的电位分布，如图9—19(b)电位分布曲线所示。曲线表明，在电流入地点处电位最高，随着离此点的距离增大，地面电位呈先急后缓的趋势下降，在离电流入地点10m处，电位已下降至电流入地点电位的8％。在离电流入地点20m以外的地面，流散半球的截面已经相当大，相应的流散电阻可忽略不计，或者说地中电流不再于此处产生电压降，可以认为该处地面电位为零，电工技术上所谓的“地”就是指此零电位处的地(而非电流入地点周围20m之内的地)。通常我们所说的电气设备对地电压也是指带电体对此零电位点的电位差。

 

　　2．接触电压及接触电压触电

　　当电气设备因绝缘损坏而发生接地故障时，如人体的两个部分(通常是手和脚)同时触及漏电设备的外壳和地面，人体该两部分便处于不同的地电位，其间的电位差即称为接触电压。在电气安全技术中是以站立在离漏电设备水平方向0．8m的人，手触及漏电设备外壳距地面1．8m处时，其手与脚两点间的电位差为接触电压计算值。由于受接触电压作用而导致的触电现象称为接触电压触电。

　　接触电压的大小，随人体站立点的位置而异。人体距离接地极越远，受到的接触电压越高，如图9—20(a)所示。当2#电动机碰壳时，离接地极(电流入地点)远的3#电动机的接触电压比离接地极近的1“电动机的接触电压高，这是因为三台电动机的外壳都等于接地极电位之故。

 

　　3．跨步电压及跨步电压触电

　　电气设备发生接地故障时，在接地电流入地点周围电位分布区(以电流入地点为圆心，半径为20m的范围内)行走的人，其两脚将处于不同的电位，两脚之间(一般人的跨步约为0．8m)的电位差称之为跨步电压。设前脚的电位为U1，后脚的电位为U2，则跨步电压Ustep=U1—U2，显然人体距电流入地点越近，其所承受的跨步电压越高，见图9—20(b)所示。

　　人体受到跨步电压作用时，电流将从一只脚经胯部到另一只脚与大地形成回路。触电者的症象是脚发麻、抽盘、跌倒在地。跌倒后，电流可能改变路径(如从头到脚或手)而流经人体重要器官，使人致命。

　　必须指出，跨步电压触电还可发生在其他一些场合，如架空导线接地故障点附近或导线断落点附近、防雷接地装置附近地面等。

　　接触电压和跨步电压的大小与接地电流的大小、土壤电阻率、设备接地电阻及人体位置等因素有关。当人穿有靴鞋时，由于地板和靴鞋的绝缘电阻上有电压降，人体受到的接触电压和跨步电压将明显降低，因此，严禁裸臂赤脚去操作电气设备。

　　三、焊接切割操作中发生触电事故的原因

　　焊接切割用电的特点是电压较高，超过了安全电压，必须采取防护措施，才能保证安全。

　　国产焊机空载电压一般在50～90V左右，等离子切割电源的电压为300～450V，氢原子焊电压为300V，电子束焊机电压高达80～150kV，国产电机的输入电压为220～380v。频率为50Hz的工频交流电，这些都大大超过安全电压。

　　焊接时的触电事故分为两种情况，一是直接电击，即接触电焊设备正常运行的带电体或靠近高压电网和电气设备所发生的触电事故；二是间接电击，即触及意外带电体所发生的电击。意外带电体是指正常不带电而由于绝缘损坏或电器设备发生故障而带电的导体。

　　(一)焊接时发生直接电击事故的原因

　　(1)手或身体的某部位接触到电焊条或焊钳的带电部分，而脚或身体的其它部位对地面又无绝缘，特别是在金属容器内、阴雨潮湿的地方或身上大量出汗时，容易发生这种电击事故。

　　(2)在接线或调节电焊设备时，手或身体某部位碰到接线柱、极板等带电体而触电。

　　(3)在登高焊接时，触及或靠近高压电网路引起的触电事故。

　　(二)焊接时发生间接触电事故的原因

　　(1)电焊设备漏电，人体触及带电的壳体而触电。造成电焊机漏电的常见原因是由于潮湿而使绝缘损坏、长期超负荷运行或短路发热使绝缘损坏，电焊机安装的地点和方法不符合安全要求。

　　(2)电焊变压器的一次绕组与二次绕组之间绝缘损坏，错接变压器接线，将第二次绕组接到电网上去，或将采用220V的变压器接到380V电源上，手或身体某一部分触及二次回路或裸导体。

　　(3)触及绝缘损坏的电缆、胶木闸合、破损的开关等。

　　(4)由于利用厂房的金属结构、管道、轨道、天车吊钩或其它金属物搭接作为焊接回路而发生触电。

　　四、防范措施

　　(1)做好焊接切割作业人员的培训，做到持证上岗，杜绝无证人员进行焊接切割作业。

　　(2)焊接切割设备要有良好的隔离防护装置。伸出箱体外的接线端应用防护罩盖好；有插销孔接头的设备，插销孔的导体应隐蔽在绝缘板平面内。

　　(3)焊接切割设备应设有独立的电器控制箱，箱内应装有熔断器、过载保护开关、漏电保护装置和空载自动断电装置。

　　(4)焊接切割设备外壳、电器控制箱外壳等应设保护接地或保护接零装置。

　　(5)改变焊接切割设备接头、更换焊件需改变接二次回路时、转移工作地点、更换保险丝以及焊接切割设备发生故障需检修时，必须在切断电源后方可进行。推拉闸刀开关时，必须戴绝缘手套，同时头部需偏斜。

　　(6)更换焊条或焊丝时，焊工必须使用焊工手套，要求焊工手套应保持干燥、绝缘可靠。对于空载电压和焊接电压较高的焊接操作和在潮湿环境操作时，焊工应使用绝缘橡胶衬垫确保焊工与焊件绝缘。特别是在夏天炎热天气由于身体出汗后衣服潮湿，不得靠在焊件、工作台上。

　　(7)在金属容器内或狭小工作场地焊接金属结构时，必须采用专门防护，如采用绝缘橡胶衬垫、穿绝缘鞋、戴绝缘手套，以保障焊工身体与带电体绝缘。

　　(8)在光线不足的较暗环境工作，必须使用手提工作行灯，一般环境，使用的照明灯电压不超过36V。在潮湿、金属容器等危险环境，照明行灯电压不得超过12V。

　　(9)焊工在操作时不应穿有铁钉的鞋或布鞋。绝缘手套不得短于300mm，制作材料应为柔软的皮革或帆布。焊条电弧焊工作服为帆布工作服，氩弧焊工作服为毛料或皮工作服。

　　(10)焊接切割设备的安装、检查和修理必须由持证电工来完成，焊工不得自行检查和修理焊接切割设备。