機電安全及危害防止 D3 電氣 1
內 容 壹 基本電氣知識貳 實驗場所的電氣危害與電氣火災參 電氣安全保護裝置肆 電氣危害防範措施 2
壹 基本電氣知識 3
直流電 ( 蓄電池 乾電池 ) 直流與交流的認識 交流電 (60Hz ) 一般小容量負載使用單相交流電 1Ø2W AC110V 1Ø3W AC110/220V 動力用大容量負載使用三相交流電 3Ø3W AC220V 3Ø4W AC220/380V 4
國際安全電壓 中國大陸 : 42 36 24 12 6 資料來源 : 勞安全衛生研究所 (www.iosh.gov.tw/publish.aspx?cnid=31&p=674) 5
中華民國電壓 AC110V 6
電源電壓認識 ( 單相 AC 110V 和單相 AC 220V) 測試儀器 AC 110V 附接地極插座 微波爐 1P NFB 電扇 示波器 冷氣機 AC 220V 附接地極插座 7
電源電壓認識 ( 三相 AC 220V) 2P NFB 箱型冷氣 電動機 3P NFB 烘烤箱 三相插座 AC 220V 8
何謂電路? 電流流動所經過的路徑 電路組成三元件 : 導線 電源 導線 負載 電源 負載 9
開路 開關 電源 電流 I=? 負載 10
閉路 開關 ( 閉合 ) 電源 電流 I=? 負載 11
短路 電源 電流 I=? 短路 負載 12
電學基礎 V: 電壓 I: 電流 R: 電阻 P: 電功率 單位 : 伏特 (V) 單位 : 安培 (A) 單位 : 歐姆 (Ω) 單位 : 瓦特 (W) 公式 :V=IR P=VI 13
電的單位 一度電等於 1000W hr( 千瓦 小時 ), 故 500W 之電器使用 4 小時即使用了 2 度電 馬力 (HP) 等於 746W 14
5-1.1 電容器的構造與充放電 1. 電容器之功能 : 具有儲存電荷的能力 2. 構造 : 在兩平行導電板間隔以絕緣材料而成, 兩平行導電板稱為電極, 中間的絕緣材料則稱為介質 導電板 電容介質 導電板 圖電容器的構造 15
5-2.1 電容量的定義 4. 電容量 : 電容器儲存的電荷量 (Q) 和外加電壓 (V) 成正比, 其比值以電容量 (C) 表示之 ; 亦即 : 電容量為單位電壓所能儲存電荷的能力 其中電荷量之單位為庫倫, 電壓之單位為伏特及電容量之單位為法拉之以數學式表示如下 Q=CV 導電板 導電板 16
例題 : 電容量的定義 有一電容器, 當外加 110 伏特電壓時, 產生 0.0055 庫侖電荷, 試求該電容器的電容量為 多少? 17
E=1/2CV 2 E: 電能, 單位 : 焦耳 (J) C: 電容量, 單位 : 法拉 (F) V: 電壓, 單位 : 伏特 (V) 若槽車之電容為 5000PF, 其累積之電壓為 10kV, 請問其可放出之能量為多少焦耳? (P:10-12,k:10-3 ) 18
接地與連接 消除電荷的方法 濕度控制及增加導電率 一般而言, 在常溫下,60-70% 的相對濕度應可避免靜電問題的發生 靜電消除器 導電性地板 靜電鞋及靜電腳輪 資料來源 : 勞研所 SDSE015T0018 19
電器標示 商品名稱 : 冰箱 20
電力供應 發電廠至用戶端之間所連成的供電系統 基本構成 : 發電 輸電 配電 輸電鐵塔 協和火力發電廠 配電 11.4KV 69KV 21
貳 實驗場所的電氣危害 與電氣火災 22
實驗場所的電氣危害 感電災害 電弧灼傷 電氣火災 靜電危害 23
電流對人體的影響 電流通過人體產生 I 2 Rt 的焦耳能量, 引起人體組織損傷, 嚴重局部壞死或全身傷害 I: 電流, 單位 : 安培 (A) R: 電阻, 單位 : 歐姆 (Ω) t: 時間, 單位 : 秒 (s) 感電易因電流流通人體心臟而引起心室細動造成死亡 24
電流對人體的反應 25
身體各部位電阻值 身體部位電阻值 ( 歐姆 ) 備註 手掌表皮 10000 ~ 50000 手臂外側表面 2000 ~ 5000 人體內部 100 ~ 200 汗濕時減為 l/l2, 水濕時為 1/25 以下 依血液 神經 肌肉 骨頭之順序, 電阻逐漸增大, 以平均值表示 26
較危險的電流途徑 27
電流與通電時間 心室細動電流通過人體的時間 實用上的容許界限值為 I*T=30mA-S I: 電流, 單位 : 安培 (A) T: 流過人體時間, 單位 : 秒 (s) ma-s: 人體每秒容許電流 28
人體安全電壓與感電時間 29
感電事故的分類 非帶電金屬部分 非帶電金屬部分 故障 電源 電源 帶電金屬部分 帶電金屬部分 直接觸電事故 間接觸電事故 30
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案例一 直接觸電 學生實習感電致死 某技術學院學生在實習工場遭電擊身亡該生在低壓配電箱門打開且線路通電情況下, 左胸誤觸面板背部之裸線, 而遭 220V 電壓電擊致死 此事件是否可以避免, 答案是肯定的 32
某 學校 學校 33
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案例三 路燈漏電 北縣一名婦人因路燈電桿 漏電, 導致感電死亡 Q: 路燈可能成為 危險殺手? 35
案例冷氣漏電高中生感電死亡 36
電弧灼傷 線路或電氣設備發生短路 接地 閃絡現象皆能產生電弧使人體遭受灼傷 趕快送醫急救 圖片來源 :www.youtobe.com 37
電弧灼傷災害案例 測試無熔絲開關遭電弧灼傷災害某人欲測試無熔絲開關電源側時, 量測設備之測試棒金屬不慎觸及開關的機械操作外殼, 使電源兩相短路產生電弧, 造成該此人二度灼傷 38
放電與電壓強度及介質強度均有關 介質材料 空氣 30 介質強度 (kv/cm) 陶瓷 40 玻璃 80-100 樹脂 150 39
若空氣中 a b 兩點相距 0.5 米, 空氣之介質強度為 30kV/cm, 則兩點間會導致絕緣破壞的最低電壓 為多少 kv? 40
電氣火災的原因分析 原因 : 電路或電氣設備過載 短路 接觸不良等產生高熱 電熱器 乾燥箱之發熱體靠近易燃物 41
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電氣設備引起火災佔 41% 燈燭 1% 爐火烹調 5% 敬神掃墓祭祖 2% 其他 28% 菸蒂 9% 交通事故 1% 燃放化學物品爆竹 0% 1% 瓦斯漏氣或爆炸 1% 原因不明 2% 天然災害 0% 易燃品自 ( 復 ) 燃 0% 烤火 0% 施工不慎 3% 玩火 1% 機械設備 4% 電氣設備 41% 民國 97 年火災起因分析圖資料來源 : 內政部消防署 43
短路 : 電線間的絕緣破壞, 裸線彼此直接接觸時, 發生爆炸性火花 ( 電弧 ) 44
熔痕 一次痕 : 電線披覆因老化或破損而發生短路進而起火燃燒產生之熔痕為一次痕 此為火災之起火點 二次痕 : 而由外部火災燒到電線導致電線外皮絕緣失效短路所產生之熔痕為二次痕 45
過負載 : 當電流使用量超過額定電流時之現象稱之 一般會引起絕緣披覆過熱而起火燃燒 46
過負荷使用 電子鍋電功率為 660W, 以額定電壓 110 伏特, 所需的電流為 6A( 安培 ), 當三種電器同時插在延長線使用時, 所需的電流為 19A 超過延長線負荷 (12A), 並超過插座容許電流 (15A), 即為過載, 可能造成電線走火 圖片來源 :http://www.klfd.gov.tw 47
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積污導電 : 插頭插在插座上時, 累積灰塵及水氣下造成局部導通, 因局部過熱而引起之火災稱之 49
靜電危害 靜電現象是一種帶電現象, 固體物質大面積的摩擦 固體物質粉碎攪拌等皆易產生靜電, 生產過程中所產生的靜電可能引起爆炸和火災 50
參 電氣安全保護裝置 51
防爆電氣 耐壓防爆構造 安全增防爆構造 本質安全防爆構造 內壓防爆構造 油入防爆構造 52
耐壓防爆構造 耐壓防爆之原理為侷限式, 也就是將一般的電氣零組件 ( 含顯在點火源 ) 以器殼加以保護, 並將爆炸侷限於器殼內而達到防爆化之目的 53
安全增防爆構造 安全增防爆因其本身無顯在引火源, 故構造上不具特殊防爆構造, 只是藉由提高其可靠度, 避免因故障等異常狀態的發生而成為引火源 換言之, 所謂安全增防爆構造其實只是對於在一般狀態下不會有電氣火花或高溫部位的電氣機具, 增加其安全性, 使其成為引火源的機率大為降低, 而結果即具有一定之防爆性能 54
本質安全防爆構造 本質安全防爆是以第三類電氣機具的構件為對象, 在迴路設計上即對其電流 電壓等加以抑制, 同時亦考量到可靠度, 使其不論在正常或異常狀態, 都不會成 為點火源 55
內壓防爆構造 內壓防爆又稱為正壓防爆, 和本質安全防爆相同的是以積極的手段排除點火的可能性, 所以都是屬於預防式 (active type of protection) 防爆構造 但是, 不同的是本質安全防爆是對點火性能採取對策, 而內壓防爆則是排除點火源與爆炸性混合氣的接觸 56
油入防爆構造 將電氣機具內部會發生火花 電弧或熱的部分浸入油中, 油具有消弧與隔離作用 57
過電流保護裝置 漏電保護裝置 自動電擊防止裝置 接地裝置 避雷裝置 58
低壓熔絲 無熔絲開關 積熱電驛 配電函 59
利用低熔點金屬合金線受高溫熔斷的特性動作, 具有切除電路過電流的功能 保護功能 : 過載及短路保護注意事項 : 熔絲不可任意加大容量 60
動力回路用 一種低壓過電流保護用斷路器, 當電路發生短路故障時, 可啟斷故障電流 一般回路用 保護功能 : 過載及短路保護注意事項 : 開關容量不可任意加大 61
積熱電驛屬於一種過載的保護裝置, 以雙金屬片為主要元件 額定電流設定鈕 使用三相電路保護如電動機 電熱類負載 62
配電函為一閘刀開關內裝線狀熔絲, 串接一只電流表, 作為負載的短路保護及電流指示用 開關把手 電流表 63
電氣設備或線路發生絕緣不良造成漏電, 使開關動作而切斷電源 三相 單相 保護功能 : 電器漏電保護注意事項 : 選用適宜開關規格 64
職業安全衛生設施規則 第 243 條 : 雇主對於使用對地電壓在一百五十伏特以上移動式或攜帶式電動機具, 或於含水或被其他導電度高之液體濕潤之潮濕場所 金屬板上或鋼架上等導電性良好場所使用移動式或攜帶式電動機具, 為防止因漏電而生感電危害, 應於各該電動機具之連接電路上設置適合其規格, 具有高敏感度 高速型, 能確實動作之防止感電用漏電斷路器 65
屋內線路裝置規則 第 89 條 : 左列各款用電設備或線路, 應按規定施行接地外, 並在電路上或該等設備之適當處所裝設漏電斷路器 一 建築或工程興建之臨時用電設備 二 游泳池 噴水池等場所水中及周邊用電設備 三 公共浴室等場所之過濾或給水電動機分路 四 灌溉 養魚池及池塘等用電設備 五 辦公處所 學校和公共場所之飲水機分路 六 住宅 旅館及公共浴室之電熱水器及浴室插座分路 七 住宅場所陽台之插座及離廚房水槽一 八公尺以內之插座分路 八 住宅 辦公處所 商場之沉水式用電設備 九 裝設在金屬桿或金屬構架之路燈 號誌燈 廣告招牌燈 十 人行地下道 路橋用電設備 十一 慶典牌樓 裝飾彩燈 十二 由屋內引至屋外裝設之插座分路 十三 遊樂場所之電動遊樂設備分路 66
感度電流 跳脫時間 漏電保護專用或含過電流保護功能 額定電流 50A 指示鈕 額定感度電流 30mA 動作時間 0.1 秒以內 使用場所 : 跳脫按鈕 測試鈕 潮濕處所如浴室 飲水機 路燈 臨時用電及電熱水器等 67
漏電保護裝置 電氣設備或線路發生絕緣不良造成漏電, 使開關動作而切斷電源 68
漏電斷路之種類 類別 額定感度電流 (ma) 動作時間 高感度型 高速型延時型 5 15 30 在額定感度電流時為 0.1sec 以內 在額定感度電流時為 0.1sec 以上 2sec 以內 中感度型 高速型延時型 50 100 200 300 500 1000 在額定感度電流時為 0.1sec 以內 在額定感度電流時為 0.1sec 以上 2sec 以內 備註 : 漏電斷路器之最小動作電流, 係額定感度電流 50% 以上之電流值 ( 一級額定不動作電流為 50% 之額定感度電流 ) 69
自動電擊防止裝置 交流電弧熔接機因手持電壓接近 110V 的端子, 在熔接金屬工作中具危險性, 故使用須安裝自動電擊防止裝置 70
職業安全衛生設施規則 第 250 條 : 雇主對勞工於良導體機器設備內之狹小空間, 或於鋼架等致有觸及高導電性接地物之虞之場所, 作業時所使用之交流電焊機, 應有自動電擊防止裝置 但採自動式焊接者, 不在此限 71
電焊機構造 資料來源 : 勞研所 SDSP024T0119 72
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交流電弧熔接機 自動電擊防止裝置安置於內部 74
高壓避雷器 低壓突波吸收器 保護功能 : 線路異常高壓突波瞬間經由接地導線放電, 保護電氣設備安全 75
http://www.lightning.com.tw 接地測試箱 保護功能 : 電器絕緣劣化 損壞等因素而發生漏電時, 避免人員發生感電危險 76
接地 種類適用場所電阻值 特種接地第一種接地第二種接地第三種接地 三相四線多重接地系統之低壓電源系統接地 非接地系統之高壓用電設備接地 三相三線式非接地系統之低壓電源系統接地 1. 低壓用電設備接地 2. 內線系統接地 3. 變壓器 比壓器的二次側系統接地 4. 持低壓用電設備之金屬體設備接地 10 歐姆以下 25 歐姆以下 50 歐姆以下 1. 對地電壓 150V 以下 ~ 100 歐姆以下 2. 對地電壓 151V 至 300V~ 50 歐姆以下 3. 對地電壓 301V 以上 ~ 10 歐 77 姆以下
對地電壓 對接地系統而言, 為一線與該電路之接地點, 或被接地之導線間之電壓 對非接地系統而言, 則為一線與其他任何線間之最大電壓 78
變壓器 變壓器是具有共通之磁氣迴路, 由兩組以上的線圈組合而成 利用電磁感應的方式來進行交流電壓之昇壓及降壓功能, 或是阻抗之變換的一種電子電路附組件 79
變比器 (Instrument transformer) 比流器及比壓器之總稱, 期使加於其一次側電路之電流或電壓, 以一定比率重現於其二次側電路上, 以便於量測或控制之用 比流器 (Current transformer, 簡稱 CT): 變比器的一種, 其一次側與被量測或控制的載流導體串聯, 而二次側電流成比例於一次側電流, 以便於量測或控制之用 比壓器 (Voltage transformer, 簡稱 VT: 或 Potential transformer, 簡稱 PT): 變比器的一種, 其一次側繞組與被量測或控制的電壓電路並聯, 而二次側電壓成比例於一次側電壓, 以便於量測或控制之用 80
絕緣 低壓電路之絕緣電阻 電路電壓絕緣電阻 (MΩ) 300V 以下 對地電壓 150V 以下 0.1 對地電壓超過 150V 0.2 超過 300V 0.4 81
肆 電氣危害防範措施 82
電氣危害防範措施 隔離與接地 電氣設備安全保護裝置 電氣火災防止 電氣安全教育 電氣設備自動檢查與檢點 83
隔離 使帶電的電氣設備或線路與工作者分開或保持距離, 使人員不易碰觸 開關帶電部分隔離保護 84
高壓試驗場以鐵絲網圍住並標示警語 85
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低壓電源開關箱 三相電源 AC220V 中間護板 單相電源 AC110V 開關箱內部 87
不適當的配線 正確 88
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接地 電氣設備金屬外殼接地可將漏電電流引導至大地避免發生漏電感電危險 接地電阻值大小, 依法規規定 設備外殼接地 90
以電源線插頭接地 91
馬達未接地 92
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電氣火災防止 同一個插座避免使用多個電器, 易引起火災 圖片來源 :http://www.klfd.gov.tw 94
電氣設備塵埃厚積易發生 漏電或短路, 發生火花引 起燃燒或爆炸 95
靜電防止措施 接地及連接 ( 搭接或跨接 ) 加濕 使用抗靜電材料 靜電消除器 96
發熱之電熱設備周圍勿放置易燃物 圖片來源 :http://www.klfd.gov.tw 97
插頭 插座不可破裂 焦黑或鬆動 插頭及插座鬆動易造成接觸不良而發熱 插頭 插座焦黑可能是過電流所造成 圖片來源 :http://www.klfd.gov.tw 98
電氣設備或線路故障, 應由專業人員修理 離開實驗室應關閉電源, 以免發生火災 電源總開關是否經常有跳電情形? 99
實驗室應設置潔淨氣體 乾粉及二 氧化碳滅火器, 以利火災時即時滅 火 A 類火災 : 木材 紙張等易燃物質 海龍滅火器 乾粉滅火器 二氧化碳滅火器 B 類火災 : 溶劑油料類等石油系列物質 C 類火災 : 通電中設備 ( 尚未切斷電源 ) 100
電氣安全教育 實驗室人員應認識各種電源電壓 ( 單相 AC 110V 220V 和三相 AC 220V 380V) 電源容量 插座規格 停電維修時, 開關應加鎖並懸掛警告標誌 101
安全帽 電工用安全帽 : 適用於電工施工時, 預防頭部觸電及落物擊中或碰撞所用之安全帽 工地用安全帽 : 適用於各礦場 建築工地 土木工程 伐木與工廠工作人員以防止頭部受落下擊傷 撞傷及觸電等, 所使用之安全帽 需依 CNS 1336 測試合格 102
依職業安全衛生設施規則第 239 條規定, 雇主使用之電氣器材及電線等, 應符合國家標準規格 電氣設備使用前應知道設備使用電壓及消耗電力, 避免誤用電壓及過負荷使用 平時應經常做電氣設備的維護及檢查, 電氣設備若短期內不再使用, 應將電源切離 103
活線作業 雇主使勞工於特高壓之充電電路或其支持 子從事檢查 修理 清掃等作業時, 應有下列設施之一 : 一 使勞工使用活線作業用器具, 並對勞工身體或其使用中之金屬工具 材料等導電體, 應保持下表所定接近界限距離 二 使作業勞工使用活線作業用裝置, 並不得使勞工之身體或其使用中之金屬工具 材料等導電體接觸或接近於有使勞工感電之虞之電路或帶電體 104
復電時應注意開啟電源的順序 正確順序 : 1. 關閉室內所有電氣設備開關 2. 開啟總電源開關 ( 無熔絲開關 ) 3. 逐一開啟室內的各項電氣設備開關 錯誤行為 : 在室內所有電氣設備開關未關 閉前, 即開啟總開關電源 目的 : 避免所有電器同時通電, 造成線路瞬間電流過大產生跳電 105
電氣設備自動檢查與檢點 定期檢查低壓受配電 分電盤之動作試驗 ; 低壓用電設備電氣絕緣 接地電阻 ; 低壓配電線路 實施日常或定期檢點, 即早發現異常狀況, 保持良好的電氣絕緣 106
停電作業 須明確範圍, 懸掛 停電作業中禁止操作 警告標示牌, 切斷電源並施以開關加鎖安全措施 懸掛警告牌停電作業中禁止操作 開關加鎖 107
電氣火災滅火方式 電氣火災 : 涉及通電中之電氣設備, 如電器 變壓器 電線 配電盤等引起之火災 有時可用不導電的滅火劑控制火勢, 但如能截斷電源後, 以 ABC 乾粉或二氧化碳滅火器進行滅火 108
資料來源 編撰者 : 台灣大學職業醫學與工業衛生所徐嘉偉老師 編修者 : 長榮大學團隊 - 何三平 參考資料 : 1. 電氣安全 (102 年編修 ) 大專校院實驗場所安全衛生考試中心 2. 電氣安全 (100 年編修 ) 大專校院實驗場所安全衛生考試中心 109