第十章供电与安全用电

第十章供电与安全用电第一节电力系统概述第二节配电变压器的选择第三节工业企业配电第四节安全用电第五节防雷保护第六节漏电开关本章要求：1.了解工业企业供配电的基本知识。1.了解安全用电的基本常识。发电机组发出的电压一般为6~10KV。第一节电力系统概述

电力是现代工业的主要动力，在各行各业中都得到了广泛的应用。电力系统是发电厂、输电线、变电所及用电设备的总称。电能是发电厂生产的。

发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电能转换成电能的过程。我国以水利和火力发电为主，近几年也在发展核能发电。由发电、输电和配电系统组成。一、系统组成电力系统的示意图~水力发电厂升压变电所220kV地区枢纽所10kV至用户配电所10kV10kV升压变电所220kV220kV220kV输电线路220kV35kV35kV负荷变电所35kV~火力发电厂10kV为保证供电的可靠性和安全连续性，电力系统将各地区、各种类型的发电机变压器、输电线、配电和用电设备等连成一个环形整体。二、电压等级和供电质量

电力网输送电能，电压愈高电网中的电能损耗愈少，但电网中用于绝缘方面的投资增加。因此，每一种电压等级都有适宜的传输容量和距离。

输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大型用电户。输电网是由35KV及以上的输电线路与其相连接的变电所组成，它是电力系统的主要网络。输电是联系发电厂和用户的中间环节。输电过程中,一般将发电机组发出的6~10KV

电压经升压变压器变为35~500KV高压，通过输电线可远距离将电能传送到各用户，再利用降压变压器将35KV高压变为6~10KV高压。二、电压等级和供电质量我国额定电压等级序列有500kV、330kV、220kV、110kV、60kV、35kV、10kV、6kV、3kV、0.4kV，其中60kV、6kV、3kV为非标准电压等级。以低压进行输送和分配电能的线路称低压配电网，所用电器称为低压电器。3kV、6kV、10kV、35kV电压称为高压，其电网称高压配电网。110kV以上电网主要是输送电能，称为超高压输电网。750kV以上电网称为特高压输电网。

配电线路和配电(降压)变压器所组成。它的作用是将电能降为380/220V低压再分配到各个用户的用电设备。电力网的电压等级：高压：1KV及以上的电压称为高压。有1,3,6,10,35,110,330,550KV等。低压：1KV及以下的电压称为低压。有220，380V。安全电压：36V以下的电压称为安全电压。我国规定的安全电压等级有：12V、24V、36V等。

一般企业多采用10KV供电——配电。供电质量：供电可靠性、频率、电压以及电压波形等。1、不得无故停电。例如对l0kV用户，每年停电不超过三次。2、频率为50Hz±0.2Hz。3、用户电压受电端电压变动幅度10kV以下为额定电压的±7％，低压照明用户为额定电压的＋5%或－10％。

4、输出电压畸变率小于一般应≤±5％5、波形失真度

A级

B级

C级

波动范围

≤5%

≤10%

≤20%

三、负荷分类按负荷在国民经济中的重要性及对供电可靠性的要求，可分为三类：第一类负荷：供电中断会造成生命危险，造成国民经济的重大损失，必须有两个独立电源供电，以保证不停电。

第二类负荷：停止供电会造成大量减产，城市的正常社会秩序遭受破坏。应尽可能保证供电可靠，是否设置备用电源，要经过经济技术比较，如中断供电造成的损失大于设置备用电源的费用时，应设置备用电源。第三类负荷：除上述各项外，均属第三类。这类用户，中断供电一段时间影响较小。常用配电变压器为10/0.4kV的电力变压器。一、配电变压器的负荷计算需要系数法二项式系数法

需要系数法

需要系数法是根据统计规律确定的需要系数，其计算负荷就等于设备容量乘以需要系数。第二节配电变压器的选择需要系数法法计算方法法1）三相用用电设备的的计算负荷荷为同类设备备总容量；；为同类设备备的需要系系数。变压器容量量：为用电设备备组的平均均功率因数数2）单相用用电设备的的计算负荷荷一个单相负负载接于相相电压，负负荷计算时时，相当于于三相都有有同一负载载一个单相负负载接于线线电压，折折算后的三三相等值功功率为两个同样的的负载接于于线电压时时，则二、配电变变压器的选选择原则1．确定配配电变压器器位置的一一般原则1）一台配配电变压器器最好能带带几种性质质的负载，，以便利用用各种负载载的时间差差异而使变变压器得到到充分利用用。2）尽量接接近负荷中中心。3）要考虑虑到高压配配电线路进进线的可能能性和安全全性。4）地形、、地势情况况。例如变变压器应放放在地势较较高的地方方，不应靠靠近小学、、广场中心心等。2．选择配配电变压器器台数和容容量的一般般原则1）对季节节负荷或昼昼夜负荷变变化较大的的负载，宜宜采用两台台变压器。。一般宜采采用一台变变压器。2）由于0.4kV低压配电电线路输送送距离一般般只有百米米左右，所所以还应从从变压器的的供电范围围来考虑它它的容量。。3)选择变变压器容量量时，还应应注意到当当多台电动动机共用一一台变压器器时，直接接起动的电电动机中，，最大一台台的功率不不得超过变变压器容量量的30％％。变压器器的利用率率一般应在在额定容量量的70％％左右较为为合适。4)为限制制短路时低低压侧的短短路电流，，变压器的的容量不宜宜超过l000kVA。第三节工业企业配配电低压配电线线路是由配配电室(配配电箱)、、低压线路路、用电线路组组成。通常一个低压配电线线路的容量在几十千伏伏安到几百百千伏安的的范围，负负责几十个个用户的供供电。为了了合理地分分配电能，，有效的管管理线路，，提高线路路的可靠性性，一般都都采用分级级供电的方方式。即按照用户户地域或空空间的分布布，将用户户划分成供供电区和片片，通过干干线、支线线向片、区区供电。整整个供电线线路形成一一个分级的的网状结构构。低压压配配电电线线路路是是由由配配电电室室(配配电电箱箱)、、低低压压线线路路、、用电电线线路路组组成成。。低压压配配电电线线路路的的联联接接方方式式主主要要是是放放射射式式和和树树干干式式两两种种。。变电所配电室放射式配电线路变电所配电室树干式配电线路一、、配配电电连连接接方方式式二、、配配电电线线路路导导线线截截面面的的选选择择在配配电电箱箱内内进进行行接接线线也也称称配配线线，，应应注注意意下下面面几几点点：：1））配配线线所所用用的的导导线线，，均均为为绝绝缘缘导导线线。。从从电电源源到到负负载载一一次次设设备备连连接接的的导导线线，，一一般般按按发发热热条条件件确确定定导导线线截截面面。。二二次次设设备备连连接接的的导导线线，，铜铜线线截截面面积积不不小小于于1.5mm2，，铝铝线线积积不不小小于于2.5mm2。。2））导导线线与与设设备备的的连连接接，，必必须须紧紧密密可可靠靠。。配配线线应应横横平平竖竖直直，，排排列列整整齐齐，，用用线线夹夹固固定定在在板板上上（（或或敷敷设设在在线线槽槽内内）），，并并应应避避免免导导线线之之间间相相互互交交叉叉。。3））配配电电箱箱的的进进入入与与引引出出线线，，均均应应通通过过接接线线端端子子板板连连接接。。4））配配电电箱箱上上有有电电源源指指示示灯灯时时，，其其接接线线应应取取自自总总开开关关的的进进线线侧侧。。导线线截截面面积积的的选选择择应应满满足足下下列列要要求求：：1．．有有足足够够的的机机械械强强度度，，避避免免因因机机械械强强度度不不足足而而断断线线。。2．．长长期期通通过过负负载载电电流流，，导导线线不不致致过过热热，，损损坏坏绝绝缘缘。。3．线路上的的电压损失不不应超过规定定值，农村的的动力线路规规定不超过额额定电压的10％，照明明线路不超过过额定电压的的5％。通常线路较短短（不超过200m）时时，按发热条条件选择导线线截面积，按按电压损失进进行校验；线线路较长时，，按允许电压压损失选择导导线截面积，，按发热条件件进行校验。。按不同条件选选择的导线截截面积，经比比较选取其中中最大者。1．按发热条条件选择导线线截面积按发热条件选选择导线截面面，就是要求求线路的计算算电流，不超过该线路路导线在规定定敷设条件下下的额定电流流值。。（值值可查阅电电工手册）2．按允许电电压损失选择择导线截面积积电压损失是指指始端电压与与终端电压有有效值的代数数差。工程上用电压压损失与额定定电压比值的的百分数表示示其确切的损损失成度当允许电压损损失按规定取取值时，根据据负载功率和和线路长度，，可求出线路路的导线截面面积。3.导线的的机械强度除按发热条件件和电压损失失选择导线截截面积外，还还应考虑导线线的机械强度度，以确定不不同情况下导导线最小容许许截面积。某校实验楼树树形供电线路路示意图去教学楼去宿舍食堂干线干线干线2#生活区配电柜1#教学区配电柜3#实验区配电柜实验楼总配电箱……X房间配电箱X房间配电箱分支线分支线分支线2层配电箱11层配电箱箱1层配电箱1#主配电柜10kV去报告厅实验楼配电变压器配电柜第四节安全用电电气事故的原原因1)违章操操作(1)违反反“停电检修修安全工作制制度”，因误误合闸造成维修人员触电电。(2)违反反“带电检修修安全操作规规程”，使操操作人员触及电器的带电电部分。(3)带电电移动电器设设备。(4)用水水冲洗或用湿湿布擦拭电气气设备。(6)对有有高压电容的的线路检修时时未进行放电电处理导致触电。(5)违章章救护他人触触电，造成救救护者一起触触电。2)施工不不规范(1)误将将电源保护接接地与零线相相接，且插座座火线、零线位置接反反使机壳带电电。(2)插头头接线不合理理，造成电源源线外露，导导致触电。(3)照明明电路的中线线接触不良或或安装保险，，造成中线断开，导导致家电损坏坏。(5)随意意加大保险丝丝的规格，失失去短路保护护作用，导致电器损坏坏。(4)照明明线路敷射不不合规范造成成搭接物带电电。(6)施工工中未对电气气设备进行接接地保护处理理。3)产品质质量不合格(1)电气气设备缺少保保护设施造成成电器在正常常情况下损坏和触电。。(2)带电电作业时，使使用不合理的的工具或绝缘缘设施造成维修人员触触电。(3)产品品使用劣质材材料，使绝缘缘等级、抗老老化能力很低，容易造造成触电。(4)生产产工艺粗制滥滥造。(5)电热热器具使用塑塑料电源线。。4)偶然条条件电力线突然断断裂使行人触触电；狂风吹吹断树枝将电电线砸断；雨雨水进入家用用电器使机壳壳漏电等偶然然事件均会造造成触电事故故。一、触电种类人体触电时，，电流对人体体会造成两种种伤害：电击和电伤。。电击是指电流通过过人体，影响响呼吸系统、、心脏和神经经系统，造成成人体内部组组织的破坏乃乃至死亡。电伤是指在电弧作作用下或熔断断丝熔断时，，对人体外部部的伤害，如如烧伤、金属属溅伤等。调查表明，绝绝大部分的触触电事故都是是由电击造成成的。电击伤伤害的程度取取决于通过人人体电流的大大小、持续时时间、电流的的频率以及电电流通过人体体的途径等。。1.人体电电阻人体电阻因人人而异，通常常为104~105，当角质外层层破坏时，则则降到800~1000。2.电流强强度对人的伤伤害人体允许的安全工频电流流:30mA工频危险电流流:50mA电流频率在40Hz~60Hz对人体的伤伤害最大。实践证明，直直流电对血液液有分解作用用，而高频电电流不仅没有有危害还可以以用于医疗保保健等。3.电流频频率对人体的的伤害4.电流持持续时间与路路径对人体的的伤害电流通过人体体的时间愈长长，则伤害愈愈大。电流的路径通通过心脏会导导致神经失常常、心跳停止、血液循环环中断，危险险性最大。其其中电流的流流经从右手到到左脚的路径径是最危险的的。触电电压越高高，通过人体体的电流越大大就越危险。。因此，把36V以下下的电压定为为安全电压。。工厂进行设设备检修使用用的手灯及机机床照明都采采用安全电压压。5.电压对对人体的伤害害三、触电方式1.接触正正常带电体(1)电电源中性点接接地的单相触触电R0通过人体电流流:式中:UP:电源相电电压(220V)Ro:接地电阻阻4Rb:人体电阻阻1000这时人体处于于相电压下，，危险较大。。(2)电源源中性点不接接地系统的单单相触电R'对地绝缘电阻Ib人体接触某一一相时，通过过人体的电流流取决于人体体电阻Rb与输电线对地地绝缘电阻R'的大小。若输电线绝缘缘良好，绝缘缘电阻R'较大，对人体体的危害性就就减小。但导线与地面面间的绝缘可可能不良（R'较小），甚至有一相相接地，这时时人体中就有有电流通过。。(3)两相相触电两相触电触电后果更为为严重通过人体的电电流：2.接触触正常不带电电的金属体当电气设备内内部绝缘损坏坏而与外壳接接触，将使其其外壳带电。。当人触及带带电设备的外外壳时，相当当于单相触电电。大多数触触电事故属于于这一种。这时人体处于于线电压下，，Ib3.跨步电电压触电U电位分布接地点20m0.8m跨步电压在高压输电线线断线落地时时，有强大的的电流流入大大地，在接地地点周围产生生电压降。如如图所示。当人体接近接接地点时，两两脚之间承受受跨步电压而而触电。跨步步电压的大小小与人和接地地点距离，两两脚之间的跨跨距，接地电电流大小等因因素有关。双脚跨步一般在20m之外，跨步步电压就降为为零。如果误误入接地点附附近，应双脚脚并拢或单脚脚跳出危险区区。跨步电电压四、接接地和和接零零为了人人身安安全和和电力力系统统工作作的需需要，，要求求电气气设备备采取取接地地措施施。按按接地地目的的的不不同，，主要要分为为工作作接地地、保保护接接地和和保护护接零零。1.工工作接接地R0即将中中性点点接地地。目的：：(1)降降低触触电电电压(2)迅迅速切切断故故障在中性性点接接地的的系统统中，，一相相接地地后的的电流流较大大，保保护装装置迅迅速动动作，，断开开故障障点。。(3)降降低电电气设设备对对地的的绝缘缘水平平2.保保护接接地R'C'IbIe当电气气设备备内部部绝缘缘损坏坏发生生一相相碰壳壳时：：由于于外壳壳带电电,当当人触触及外外壳,接地地电流流Ie将经过过人体体入地地后,再再经其其它两两相对对地绝绝缘电电阻R及分布布电容容C回到电电源。。当R值较低低、C较大时时，Ib将达到到或超超过危危险值值。对地绝绝缘电电阻分布电电容电气设设备外外壳未未装保保护接接地时时:电气设设备外外壳有有保护护接地地时通过人人体的的电流流：Rb与Ro并联，，且Rb»Ro通过人人体的的电流流可减减小到到安全全值以以内。。R'C'R0IbIeI0利用接接地装装置的的分流流作用用来减减少通通过人人体的的电流流。保护接接地：：将电气气设备备的金金属外外壳(正常常情况况下是是不带电电的)接地地。用用于中中性点点不接接地的的低压压系统统保护接接零（（用于于380V/220V三三相四四线制制系统统）将电气气设备备的外外壳可可靠地地接到到零线线上。。当电气气设备备绝缘缘损坏坏造成成一相相碰壳壳，该该相电电源短短路，，其短短路电电流使使保护护设备备动作作，将将故障障设备备从电电源切切除，，防止止人身身触电电。CABRoN(a)把电源源碰壳壳，变变成单单相短短路，，使保保护设设备能能迅速速可靠靠地动动作，，切断断电源源。保护接接地和和保护护接零零同时时使用用时当A相相绝缘缘损坏坏碰壳壳时，，接地地电流流式中：R0：保护接地地电阻4R0：工作接地地电阻4注：中性点点接地系统统(1)不不允许采用用保护接地地，只能采采用保护接接零；(2)不不准保护接接地和保护护接零同时时使用。此电流不足足以使大容容量的保护护装置动作作，而使设设备外壳长长期带电，，其对地电电压为110V。CABR'0N(b)R0IeTN—C系系统TN—S系系统TN—C——S系统接地装置由接地体和和接地线（（包括地线线网）组成成。接零装置由接地体和和零线网（（不包括工工作零线））组成。人工接地体体可采用钢钢管、圆钢钢、角钢及及扁钢等制制成。接地地体宜垂直直埋设，垂垂直接地体体的深度以以2.5m左右为为宜。垂直直的人工接接地体通常常不少于两两根，相互互间的距离离以2.5～3m为宜。通常，电气气设备的接接地装置不不可与防雷雷接地装置置混用，而而且两者应应相距3～～5m以上上。五、接地装装置和接零零装置Thursday,December29,2022明敷引下线与与断接卡Thursday,December29,2022电解离离子接接地极极与接接地母母线的的连接接Thursday,December29,2022电气气设设备备金金属属外外壳壳的的接接地地接地地电电阻阻的的测测量量六、、触触电电现现场场急急救救1．．迅迅速速脱脱离离电电源源2．．现现场场急急救救方方法法当触触电电者者脱脱离离电电源源后后，，应应当当根根据据触触电电者者的的具具体体情情况况，，迅迅速速地地对对症症进进行行救救护护。。现场场应应用用的的主主要要救救护护方方法法：：人工工呼呼吸吸法法胸外外心心脏脏挤挤压压法法。。发生生触触电电事事故故时时，，首首先先要要设设法法马马上上切切断断电电源源，，使使触触电电者者脱脱离离受受电电流流伤伤害害的的状状态态，，方方可可抢抢救救。。雷电电是是带带有有电电荷荷的的““雷雷云云””之之间间或或““雷雷云云””对对大大地地或或物物体体之之间间产产生生急急剧剧放放电电的的的一种自自然现象象。第五节防防雷雷保护雷电能产产生强烈烈的闪光光、霹雳雳；落到到地面上上，会击击毁房屋屋、杀伤伤人畜，，给人类类带来极极大危害害。因此此防雷是是现代建建筑物、、电气设设备和线线路必须须采用的的重要安安全保护护措施。。感应雷击击是由静静电感应应与电磁磁感应引引起的。。感应雷雷会引起起过电压压，可能能引起火火花放电电，造成成火灾或或爆炸，，并危及及人身安安全。雷电危害害主要有有三种（1）直击雷雷云与大大地之间间直接通通过建（（构）筑筑物、电电气设备备或树木木等放电电称为直直击雷。。往往会会引起火火灾或爆爆炸，造造成建筑筑物倒塌塌、设备备毁坏及及人身伤伤害等重重大事故故。直击雷的的破坏最最为严重重。（2）感感应雷雷电波侵侵入可由由线路上上遭受直直击雷或或发生感感应雷所所引起。。据调查查统计，，供电系系统中由由于雷电波侵侵入而造造成的雷雷害事故故，在整整个雷害害事故中中占50％-70％。（3）雷电波侵侵入雷云出现现在架空空线路上上方，线线路上因因静电感感应而聚聚集大量量异性等等量束缚缚电荷，，当雷云云向其他他地方放放电后，，线路上上束缚电电荷被释释放便成成为自由由电荷向向线路两两端行进进，形成成很高过过电压。。这个高高电压沿沿着架空空线路、、金属管道道会引入室内内，这种种现象叫叫做雷电电波侵入入。一、防雷雷措施1．架空空线路的的防雷措措施1）架设设避雷线线。这是是很有效效的防雷雷措施，，但造价价较高，，所以只只在60kV及及以上的的架空线线路上，，才沿全全线装设设避雷线线。在35kV及以下下的架空空线路上上，一般般只在进进出变电电所的一一段线路路上装设设。2）提高高线路本本身的绝绝缘水平平。3）装设设避雷器器和保护护间隙，，通常仅仅用于线线路上个个别特别别高的杆杆塔、带带拉线的的杆塔、、木杆线线路中的的个别金金属杆塔塔以及线线路的交交叉跨越越处等地地方。2．变电电所的防防雷措施施1）装设设避雷针针用来保护护整个变变电所的的建筑物物，使之之免遭直直接雷击击。2）高压压侧装设设阀型避避雷器或或保护间间隙主要用来来保护主主变压器器。3）低压压侧装设设阀型避避雷器或或保护间间隙主要是在在多雷区区用来防防止雷电电波由低低压侧侵侵入而击击穿变压压器的绝绝缘。当当变压器器低压中中性点为为不接地地的运行行方式时时，其中中性点也也应加装装避雷器器或保护护间隙。。3．建筑筑物的防防雷措施施（1）对对直击雷雷的防护护措施建筑物的的雷击部部位与屋屋顶坡度度有关（2）对对高电位位侵入的的防护措措施在进户线线墙上安安装保护护间隙，，或者将将瓷瓶的的铁脚接接地，其其接地电电阻应小小于10Ω，允允许与防防护直击击雷的接接地装置置连在一一起。二、防雷雷设备1．接闪闪器接闪器就就是专门门用来接接受雷击击的金属属体，