供配电技术第9章安全用电、节约用电与计划用电

1、第第九九章章安全用电、节约用电与计划安全用电、节约用电与计划用电用电授课教师：XXXX目录 / /CONTENTS*第1节电力供应与使用的管理原则第2节安全用电措施及触电急救第3节节约用电措施及并联电容器的装设与运行第4节计划用电措施及电价与电费*第1节电力供应与使用的管理原则第第1 1节节中华人民共和国电力法规定:“国家对电力供应和使用,实行安全用电、节约用电、计划用电的管理原则。”为了加强电力供应与使用的管理,保障供用电双方的合法权益,维护供用电秩序,安全、经济、合理地供电和用电,根据电力法制定了电力供应与使用条例。该条例中关于供用电管理原则的部分重要规定如下:1)国务院电力管理部门负责全

2、国电力供应与使用的监督管理工作。县级以上地方人民政府电力管理部门负责行政区域内电力供应与使用的监督管理工作。2)电网经营企业依法负责本供区内的电力供应与使用的业务工作,并接受电力管理部门的监督。第第1 1节节3)供电企业和用户应当遵守国家有关规定,采取有效措施,做好安全用电、节约用电、计划用电工作。4)电力管理部门应当加强对供用电的监督管理,协调供用电各方关系,禁止危害供用电安全和非法侵占电能的行为。5)供电企业在批准的供电营业区内向用户供电。供电营业区的划分,应当考虑到电网的结构和供电合理性等因素。一个供电营业区内只设立一个供电营业机构。6)县级以上各级人民政府应当将城乡电网的建设与改造规划

3、,纳入城乡建设的总体规划。各级电力管理部门应当会同有关行政管理部门和电网经营企业做好城乡电网建设和改造的规划。供电企业应当按照规划做好供电设施建设和运行管理工作。第第1 1节节7)用户受电端的供电质量应当符合国家标准或者电力行业标准。8)供电方式应当按照安全、可靠、经济、合理和便于管理的原则,由供用电双方根据国家有关规定以及电网规划、用电需求和当地供电条件等因素协商确定。9)供电企业应当按照国家标准或者电力行业标准参与用户受送电装置设计图纸的审核,对用户受送电装置隐蔽工程的施工过程实施监督,并在该受送电装置工程竣工后进行检验;检验合格的,方可投入使用。10)县级以上人民政府电力管理部门应当遵照

4、国家产业政策,按照统筹兼顾、保证重点、择优供应的原则,做好计划用电工作。第第1 1节节11)在用户受送电装置上作业的电工,必须经电力管理部门考核合格,取得电力管理部门颁发的电工进网作业许可证,方可上岗作业。12)供电企业职工违反规章制度造成供电事故的,或者滥用职权、利用职务之便谋取私利的,依法给予行政处分;构成犯罪的,依法追究刑事责任。13)违反本条例规定,逾期未交付电费,或者违章用电,或者盗窃电能,均应依法进行处理。第2节安全用电措施及触电急救第第2 2节节一、电气安全的有关概念(一)电流对人体的作用电流通过人体时,人体内部组织将产生复杂的反应。人体触电可分两种情况:一种是雷击和高压触电,较

5、大的安培数量级的电流通过人体所产生的热效应、化学效应和机械效应,将使人的肌体遭受严重的电灼伤、组织炭化坏死及其他难以恢复的永久性伤害。另一种是低压触电,在几十至几百毫安电流作用下,使人的肌体产生病理生理反应,轻的有针刺痛感,或出现痉挛、血压升高、心律不齐以致昏迷等暂时性的功能失常,重的可引起呼吸停止、心跳骤停、心室纤维性颤动等危及生命的伤害。第第2 2节节图9-1是IEC提出的人体触电 时 间 与 通 过 人 体 电 流(50Hz)对人身机体反应的曲线。由该图可以看出,人体触电反应可分4个区域,其中、区可视为“安全区”。在区与区间的一条曲线,称为“安全曲线”。区是致命区,但区也并非绝对安全的。

6、图9-1IEC提出的人体触电时间与通过人体电流(50Hz)对人身机体反应的曲线人体无反应区人体一般无病理生理性反应区人体一般无心室纤维性颤动和器质性损伤区人体可能发生心室纤维性颤动区第第2 2节节(二)安全电流和安全电压1.安全电流安全电流,就是人体触电后的最大摆脱电流。安全电流值,各国规定并不完全一致。我国一般采用30mA(50Hz)为安全电流值,但其触电时间按不超过1s计,因此这安全电流值也称为30mAs。由图9-1所示安全曲线也可以看出,如果通过人体电流不超过30mAs时,对人身机体不会有损伤,不致引起心室纤维性颤动和器质性损伤。如果通过人体电流达到50mAs时,对人就有致命危险;而达到

7、100mAs时,一般要致人死命。第第2 2节节安全电流主要与下列因素有关:(1)触电时间由图9-1的安全曲线可以看出,触电时间在0.2s(即200ms)以下和0.2s以上,电流对人体的危害程度是大有差别的。触电时间超过0.2s时,致颤电流值将急剧降低。(2)电流性质试验表明,直流、交流和高频电流通过人体时对人体的危害程度是不一样的,通过5060Hz的工频电流对人体的危害最为严重。第第2 2节节(3)电流路径电流对人体的伤害程度,主要取决于心脏受损的程度。试验表明,不同路径的电流对心脏有不同的损害程度,而以电流从手到脚特别是从一手到另一手最为危险。(4)体重和健康状况健康人的心脏和衰弱病人的心脏

8、对电流损害的抵抗能力是大不一样的。人的心理状态、情绪好坏以及人的体重等,也使电流对人的危害程度有所差异。第第2 2节节2.安全电压安全电压(safety voltage)是指不致使人直接致死或致残的电压。我国国家标准GB/T 38052008安全电压规定的安全电压分类见表9-1。安全电压分类应 用 场 合42V特别危险环境中使用的手持电动工具应采用42V安全电压36V/24V在有电击危险环境中使用的手持照明灯和局部照明灯应采用36V或24V安全电压12V金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中使用的手持照明灯应采用12V安全电压6V水下作业等场所应采用6V安全电压表9-1安全电压分类(据GB/T

9、 38052008)第第2 2节节还必须说明的是,当电气设备采用24V以上安全电压时,必须采取防护直接接触电击的措施。实际上,从电气安全的角度来说,安全电压与人体电阻是有关系的。人体电阻由体内电阻和皮肤电阻两部分组成。体内电阻约为500,与接触电压无关。皮肤电阻随皮肤表面的干湿洁污状况及接触面积而变。从人身安全的角度考虑,人体电阻一般取下限值1700(平均值为2000)。由于安全电流取30mA,而人体电阻取1700,因此人体允许持续接触的安全电压为:Usaf=30mA170050V(9-1)这50V(50Hz交流有效值)称为一般正常环境条件下允许持续接触的“安全特低电压”。第第2 2节节(三)

10、直接触电防护和间接触电防护1.直接触电防护(直接接触防护)这是指对人或动物直接接触危险的带电部分的防护,例如对带电导体加隔离栅栏,或加保护罩等的防护措施,属基本防护措施。2.间接触电防护(间接接触防护)这是指对人或动物与外露可导电部分及故障时可变成带电的外部可导电部分危险的接触的防护,例如将电气设备的金属外壳(属外露可导电部分)及不是电气装置一部分的金属构架(属外部可导电部分)等予以接地,并装设漏电保护等防护措施。第第2 2节节二、安全用电的一般措施(一)加强电气安全教育(二)严格执行安全工作规程(三)严格遵循设计、安装规范(四)加强供用电设备的运行维护和检修试验工作(五)采用安全电压和符合安

11、全要求的相应电器(六)按规定采用电气安全用具第第2 2节节电气安全用具分基本安全用具和辅助安全用具两大类。1.基本安全用具基本安全用具的绝缘足以承受电气设备的工作电压,操作人员必须使用它,才允许操作带电设备,例如操作高压隔离开关的绝缘操作棒(参看图2-26)和用来装拆低压熔断器熔断管的绝缘操作手柄(参看图2-56d)等。第第2 2节节2.辅助安全用具辅助安全用具的绝缘不足以完全承受电气设备工作电压的作用,但是操作人员使用它,可使人身安全有进一步的保障,例如绝缘手套、绝缘靴、绝缘地毯、绝缘垫台、高压验电器(见图9-2a)、低压试电笔(见图9-2b)、临时接地线及表9-6所列各种标示牌等。图9-2

12、验电工具1触头2氖灯(指示灯)3电容器4接地螺钉5绝缘杆6护环7手柄8碳质电阻9导电弹簧10金属挂钩(握柄)11指示窗孔第第2 2节节(七)普及安全用电常识(八)正确处理电气火灾事故第第2 2节节三、触电的急救处理触电急救必须分秒必争,立即就地采用心肺复苏法(包括人工呼吸法和胸外按压心脏法)进行抢救,并坚持不懈地进行,同时及早与医疗部门联系,争取医务人员接替救治。在医务人员未接替救治前,不应放弃现场急救,更不能只根据没有呼吸或脉搏擅自判定触电者死亡,放弃抢救。只有医生才有权做出伤员死亡的诊断。(一)脱离电源触电急救,首先要使触电者迅速脱离电源,越快越好,因为电流作用的时间越长,伤害越重。第第2

13、 2节节(二)触电者脱离电源后的急救处理触电伤员脱离电源后,应立即根据具体情况进行急救处理,同时赶快通知医生前来救治。(三)人工呼吸法人工呼吸法有仰卧压胸法、俯卧压背法和口对口(鼻)吹气法等,目的是恢复触电者肺部的呼吸功能。(四)胸外按压心脏的人工循环法按压心脏的人工循环法,目的在于恢复触电者的心跳和血液循环功能。第3节节约用电措施及并联电容器的装设与运行第第3 3节节一、节约用电的意义能源是发展国民经济的重要物质基础,而电能是一种很重要的二次能源。我国21世纪的能源建设仍以电力为中心。在加强能源开发的同时,还必须最大限度地降低能源消耗,包括节约电能。节约电能,不只是减少用户的电费开支,降低生

14、产成本,可以为企业积累更多的资金,更重要的是,由于电能能创造比它本身价值高几十倍甚至上百倍的工业产值,因此多节约1kWh的电能,就能为国家多创造可观的财富,有力地促进国民经济的发展。尤其是在能源供应紧张、电力供需矛盾依然很大的今天,节约用电更具有特殊重大的意义。第第3 3节节二、企业节约用电的一般措施要搞好企业的节约用电工作,需从企业供用电系统的科学管理和技术改造两方面采取措施。(一)加强企业供用电系统的科学管理1.加强能源管理,建立和健全能源管理机构和制度2.实行计划供用电,提高电能的利用率3.实行“需求侧管理”方法,进行负荷调整,“削峰填谷”,提高供电能力4.实行经济运行方式,全面降低系统

15、能耗5.加强运行维护,提高设备的检修质量第第3 3节节(二)搞好企业供用电系统的技术改造1.更新淘汰现有低效耗能的供用电设备2.改造现有能耗大的供用电设备和不合理的供配电系统3.合理选择供用电设备的容量,或进行技术改造,提高设备的负荷率4.改革落后工艺,改进操作方法5.采用无功补偿设备,人工地提高功率因数第第3 3节节三、电力变压器的经济运行(一)经济运行与无功功率经济当量的概念经济运行是指能使电力系统的有功损耗最小、经济效益最佳的一种运行方式。电力系统的有功损耗,不仅与设备的有功损耗有关,而且与设备的无功损耗有关,因为设备消耗的无功功率,也是电力系统供给的。由于无功功率的存在,使得电力系统中

16、的电流增大,从而使电力系统的有功损耗增加。第第3 3节节为了计算由于设备的无功损耗而在电力系统中引起的有功损耗增加量,特引入一个换算系数,即“无功功率经济当量”。它是表示电力系统多发送1kvar的无功功率时,将使电力系统增加的有功功率损耗kW数,其符号为Kq,单位为“kW/kvar”或为“1”。对用户变配电所,Kq=0.020.15,平均取Kq=0.1。其具体数值与系统容量、结构及计算点的位置等诸多因素有关。对由发电机电压直配的用户,可取Kq=0.020.04;对经两级变压的用户,可取Kq=0.050.08;对经三级及以上变压的用户,可取Kq=0.10.15。第第3 3节节（二 )一台变压器运

17、行的经济负荷计算电力变压器的功率损耗包括有功损耗和无功损耗两部分。而其无功损耗,通过Kq换算后,也可等效为有功损耗。因此变压器的有功损耗加上变压器无功损耗所换算的等效有功损耗,就称为“变压器有功损耗换算值”。第第3 3节节第第3 3节节第第3 3节节第第3 3节节第第3 3节节第第3 3节节第第3 3节节第第3 3节节(二)并联电容器的装设位置并联电力电容器在供电系统中的装设位置,有高压集中补偿、低压集中补偿和个别就地补偿三种方式,如图9-9所示。第第3 3节节1.高压集中补偿高压集中补偿是将高压电容器组集中装设在变配电所的610kV母线上。这种补偿方式只能补偿610kV母线前所有线路上的无功

18、功率,而此母线后配电线路上的无功功率得不到补偿,所以这种补偿方式的经济效果不如后两种补偿方式。2.低压集中补偿低压集中补偿是将低压电容器组集中装设在车间变电所的低压母线上。这种补偿方式能补偿变电所低压母线前的变压器和所有高压系统的无功功率,因此其补偿效果比高压集中补偿方式好,特别是它能减少变压器的视在功率,从而可使变电所主变压器的容量选得较小,有利于减少变电所的投资和基本电费的开支。第第3 3节节图9-11是低压集中补偿的电容器组接线图。这种电容器组,都采用接线,通常利用220V、1525W的白炽灯的灯丝电阻来放电(也有采用专门的放电电阻来放电的),这些放电灯同时作为电容器组正常工作的指示灯。

19、图9-11低压集中补偿电容器组的接线第第3 3节节3.个别就地补偿个别(单独)就地补偿,是将并联电容器组装设在需进行无功补偿的用电设备近旁。这种补偿方式能够补偿其安装部位以前的所有高低压线路和电力变压器的无功功率,因此其补偿范围最大,补偿效果最好,应予优先采用。但是这种补偿方式总的投资较大,且在补偿的用电设备停止运转时,其补偿电容器组也将一并被切除,因此其利用率较低。图9-12是直接接在感应电动机旁的个别就地补偿的低压电容器组接线图。这种电容器组通常就利用用电设备本身的绕组来放电。图9-12感应电动机旁就地补偿的低压电容器组的接线第第3 3节节(三)并联电容器的控制和保护1.并联电容器的控制并

20、联电容器有手动投切和自动调节两种控制方式。(1)手动投切的并联电容器手动投切具有简单、经济、便于维护的优点,但不能按系统无功功率的变动随时进行调节。具有下列情况之一时,宜采用手动投切:补偿低压基本无功功率的电容器组;常年稳定的无功功率;长期投入运行的投切次数较少的高压电容器组。第第3 3节节图9-13a为利用接触器分组投切的低压电容器组电路;图9-13b为利用低压断路器分组投切的低压电容器组电路。图9-13手动投切的低压电容器组第第3 3节节(2)自动调节的并联电容器自动调节的并联电容器,通常称为“无功自动补偿装置”,它能按无功功率的变动随时自动补偿,但投资较大。具有下列情况之一时,宜装设无功

21、自动补偿装置:避免过补偿,装设无功自动补偿装置在经济上合理时;避免轻载时电压过高、造成设备损坏而装设无功自动补偿装置在经济上合理时;只有装设无功自动补偿装置才能满足在各种运行负荷下的电压偏差允许值时。第第3 3节节低压自动补偿装置的原理电路如图9-14所示。电路中的功率因数自动补偿控制器按电力负荷的变化及功率因数的高低,以一定的时间间隔(1015s),自动控制各组电容器回路中接触器KM的投切,使电网的无功功率自动得到补偿,保持功率因数在0.95以上而又不致过补偿。图9-14低压无功自动补偿装置的原理电路第第3 3节节2.并联电容器的保护(1)并联电容器保护的一般要求并联电容器的主要故障形式是短

22、路故障。对于低压电容器及容量不超过450kvar的高压电容器,可装设熔断器作为相间短路保护。对于容量较大的高压电容器,则需采用高压断路器控制,装设瞬时或短延时的过电流保护作为相间短路保护。如果电容器组安装在含有大型整流设备或电弧炉等“谐波源”的电网上时,电容器组宜装设过负荷保护,带时限动作于信号或跳闸。第第3 3节节电容器对电压十分敏感,一般规定电网电压不得超过其额定电压10%。因此凡电容器安装地点的电网电压有可能超过额定电压10%时,应装设过电压保护,使之动作于信号或跳闸。(2)熔断器保护的整定采用熔断器保护并联电容器时,按GB 502272008并联电容器装置设计规范规定,其熔体额定电流I

23、N.FE应按电容器额定电流IN.C的1.371.50倍选择,即IN.FE=(1.371.50)IN.C(9-11)第第3 3节节第第3 3节节(四)并联电容器的运行维护1.并联电容器的投入和切除并联电容器在供电系统正常运行时是否投入,主要视供电系统的功率因数或电压是否符合要求而定。如果功率因数或电压过低时,则应投入电容器,或增加电容器的投入组数。并联电容器是否切除或部分切除,也主要视系统的功率因数或电压情况而定。如果变配电所母线电压偏高(如超过电容器额定电压10%时),则应将电容器切除或部分切除。第第3 3节节当发生下列情况之一时,应立即切除电容器:电容器爆炸;接头严重过热;套管闪络放电;电容

24、器喷油或燃烧;环境温度超过40。如果变配电所停电,也应将电容器切除,以免突然来电时,母线电压过高,击穿电容器。在切除电容器时,须从仪表指示或指示灯来检查电容器放电回路是否完好。电容器从电网切除后,应立即通过放电回路放电。高压电容器放电时间应不短于5min,低压电容器放电时间应不短于1min。为确保人身安全,人体接触电容器之前,还应当用短接导线将所有电容器两端直接短接放电。第第3 3节节2.并联电容器的维护并联电容器在正常运行中,值班员应定期检视其电压、电流和室温等,并检查其外部,看看有无漏油、喷油、外壳膨胀等情况,有无放电声响和放电痕迹,接头有无发热现象,放电回路是否完好,指示灯是否指示正常。

25、对装有通风装置的电容器室,还应检查通风装置各部分是否完好。第4节计划用电措施及电价与电费第第4 4节节一、计划用电的必要性计划用电的必要性,首先是由电力这一特殊商品的生产特点所决定的。电力的生产、供应和使用的过程是同时进行的,只能用多少发多少,不像其他商品那样可以大量储存。发电、供电和用电每时每刻都必须保持平衡。如果用电负荷突然增加,则电力系统的频率和电压就要下降,可能造成严重的后果。计划用电也是解决电力供需矛盾的一项措施。即使在电力供需矛盾出现缓和的情况下,实行计划用电也是完全必要的,它可以改善电网的运行状态,保证电能的质量。计划用电也是实现电能节约的一项重要措施。第第4 4节节二、计划用电的一般措施1)建立健全计划用电的各级能源管理机构和制度,组建各级的能源办公室或“三电”办公室,做好用电负荷的预测和管理工作。2)供用电双方签订供用电合同。在合同中,按照电网的供电条件和用户的需求,确定用户的用电容量及对供电质量的要求,为计划用电提供基本依据。3)实行分时电价,包括峰谷分时电价和丰枯季节电价。4)按用户