安全用电基本知识

安全用电基础知识电力系统及供配电基础安全用电防雷接地发电机组发出的电压一般为6~10KV。电力系统及供配电基础电力系统概述

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。1.发电发电是将水力、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。电力系统由发电、输电和配电系统组成。2.输电

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35~1000KV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。电力系统及供配电基础

配电是由10KV级以下的配电线路和配电(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。3.配电电力网的电压等级高压：1KV及以上的电压称为高压。有220/380V,3,6,10,35,110,220，330,500，750，1000KV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。电力系统及供配电基础电力系统的示意图~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。低压配电线路的连接方式低压配电线路是由配电室(配电箱)、低压线路、用电线路组成。低压配电线路的联接方式主要是放射式和树干式两种。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配电线路相互独立、可靠性高、维护检修方便；但：用线量大，开关设备多、费用高使用导线、开关设备少、费用低；但可靠性差电力系统及供配电基础低压配电线路的结构1、架空线

2、电缆线电力系统及供配电基础某校实验楼树形供电线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电力系统及供配电基础触电是怎么回事？所谓触电是指电流流过人体，对人体造成伤害，这就是触电。其伤害的形式有电击和电伤两种类型。安全用电人体触电时，电流对人体会造成两种伤害：电击和电伤。

电击是指电流通过人体，影响呼吸系统、心脏和神经系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡。

电伤是指在电弧作用下或熔断丝熔断时，对人体外部的伤害，如烧伤、金属溅伤等。调查表明，绝大部分的触电事故都是由电击造成的。电击伤害的程度取决于通过人体电流的大小、持续时间、电流的频率以及电流通过人体的途径等。电流对人体的作用安全用电人体电阻因人而异，通常为2k-几万

，当角质外层破坏时，则降到800~1000。1.人体电阻2.电流强度对人的伤害人体允许的安全工频电流:30mA工频危险电流:50mA电流频率在40Hz~60Hz对人体的伤害最大。实践证明，直流电对血液有分解作用，而高频电流不仅没有危害还可以用于医疗保健等。3.电流频率对人体的伤害4.电流持续时间与路径对人体的伤害电流通过人体的时间愈长，则伤害愈大。安全用电5.电压对人体的伤害电流的路径通过心脏会导致神经失常、心跳停止、血液循环中断，危险性最大。其中电流的流经从右手到左脚的路径是最危险的。触电电压越高，通过人体的电流越大就越危险。因此，把36V以下的电压定为安全电压。工厂进行设备检修使用的手灯及机床照明都采用安全电压。安全用电人体对电流反应一览表100-200微安对人体无害反而能治病1毫安左右引起麻的感觉不超过10毫安时人尚可摆脱电源超过30毫安时感到剧痛，神经麻痹，呼吸困难，有生命危险达到100毫安时很短时间使人心跳停止结论：通过人体的电流越强，触电死亡越快触电方式1.接触正常带电体(单相触电、两相触电、高压放电)(1)电源中性点接地的单相触电R0通过人体电流:式中:

UP:电源相电压(220V)Ro:接地电阻4Rb:人体电阻1000这时人体处于相电压下，危险较大。安全用电(2)电源中性点不接地系统的单相触电R'对地绝缘电阻Ib人体接触某一相时，通过人体的电流取决于人体电阻Rb与输电线对地绝缘电阻R'的大小。若输电线绝缘良好，绝缘电阻R'较大，对人体的危害性就减小。但导线与地面间的绝缘可能不良（R'较小），甚至有一相接地，这时人体中就有电流通过。安全用电(3)双相触电双相触电触电后果更为严重通过人体的电流：2.接触正常不带电的金属体当电气设备内部绝缘损坏而与外壳接触，将使其外壳带电。当人触及带电设备的外壳时，相当于单相触电。大多数触电事故属于这一种。这时人体处于线电压下，Ib安全用电3.跨步电压触电U电位分布接地点20m0.8m跨步电压在高压输电线断线落地时，有强大的电流流入大地，在接地点周围产生电压降。如图所示。当人体接近接地点时，两脚之间承受跨步电压而触电。跨步电压的大小与人和接地点距离，两脚之间的跨距，接地电流大小等因素有关。双脚跨步一般在20m之外，跨步电压就降为零。如果误入接地点附近，应双脚并拢或单脚跳出危险区。安全用电安全用电接地、接零电气装置接地的一般规定接地是为了保证电气设备的可靠运行和人身、设备的安全，把电气设备的某一部分通过接地装置和大地相连接，或是把电气设备与某一基准点做电气连接既接基准点地。

1、接地类型接地类型可以划分为：功能性接地、保护性接地和二者合一的接地。

（1）功能性接地（工作接地）1）在正常工作情况下，为保证电网和电气设备可靠运行而进行的接地。例如：变压器的中心点接地，发电机的中性点接地。（2）保护性接地在电网和电气设备发生故障的情况下，为保证人身和电气设备的安全而进行的接地称为保护性接地。1）保护接地电气装置外露导电部分和装置以外的导电部分在发生故障时可能会带有电压，为了降低此电压，减少对人体的危害，对其进行电气接地。例如：电气设备的金属外壳接地，母线的金属支架接地等。2）过电压保护接地为了防止过电压对人身和电气设备的危害而进行的接地。例如;电气设备、电气线路以及建筑物的防雷接地等。

（3）功能性和保护性合一的接地屏蔽接地就是功能性和保护性合一的接地。例如:仪表的屏蔽线缆接地。2、接地的作用接地系统在正常工作和事故运行的情况下，为保证电力系统、信息数据系统与电子设备的正常可靠的运行，以及防止人身受到电击危害，减少财产损失等方面起到重要的作用。3）防静电接地为了消除静电对人身和电气设备的危害而进行的接地。例如：计算机房采用导静电地板做接地。3、接地装置

接地装置一般要求接地电阻≤4ΩM接地线接地体接地体（极）：与大地土壤直接接触的金属物体。分为人工接地体和自然接地体。人工接地体：为满足接地要求而装设的接地体。自然接地体：直接与大地接触的各种金属构件，

如金属管道、建筑物的钢筋混凝土结构等。接地体接地线：电气设备某部分与接地体之间的连接导线。接地装置：由接地线和接地体组成。(a)无接地----危险(b)有接地----较安全4、接地电流和对地电压接地电流：电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开。对地电压：电气设备的接地部分（电气设备的金属外壳或接地体）与零电位的大地之间的电位差。接地代表符号:=5、对接地电阻的要求

接地电阻是指接地体电阻、接地线电阻和土壤流散电阻三部分之和。其中主要是土壤流散电阻。

接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。接地电阻的允许值电力装置所在电力系统接地电阻允许值（Ω）1000V以上的中性点接地系统RE≤0.5Ω1000V以上的中性点不接地系统RE≤250V/IE≤10Ω1000V以下中性点不接地系统RE≤4Ω1000V以下中性点直接接地系统RE≤4Ω接地和接零为了人身安全和电力系统工作的需要，要求电气设备采取接地措施。按接地目的的不同，主要分为工作接地、保护接地和保护接零。R0作用：降低触电电压(2)迅速切断故障设备(3)降低电气设备对地的绝缘水平1、工作接地（为实现电气装置固有功能，提高系统可靠性）将中性点接地。2、保护接地

当电气设备内部绝缘损坏，发生一相碰壳时：由于外壳带电，当人触及外壳，接地电流Ie

将经过人体入地后,再经其它两相对地绝缘电阻R

及分布电容C

回到电源。当R值较低、C

较大时，Ib

将达到或超过危险值。R'C'IbIe对地绝缘电阻分布电容电气设备外壳未装保护接地时将电气设备的金属外壳接地。

（用于中性点不接地的低压系统）电气设备外壳有保护接地时通过人体的电流：

Rb与Ro并联，且

Rb

»Ro通过人体的电流可减小到安全值以内R'C'R0IbIeI0利用接地装置的分流作用减少通过人体的电流3.保护接零将电气设备的外壳可靠地接到零线上。当电气设备绝缘损坏造成一相碰壳，该相电源短路，其短路电流使保护设备动作，将故障设备从电源切除，防止人身触电。CABRoN把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速可靠地动作，切断电源。（用于380V/220V三相四线制系统）（用于中性点接地的低压系统）保护接地和保护接零同时使用时当A相绝缘损坏碰壳时，接地电流:R0：保护接地电阻4R0：工作接地电阻4注：中性点接地系统

(1)不允许采用保护接地，只能采用保护接零；(2)不准保护接地和保护接零同时使用。此电流不足以使大容量的保护装置动作，而使设备外壳长期带电，其对地电压为110V。CABR'0NR0Ie4.重复接地

在电源中性线做了工作接地的系统中，为确保保护接零的可靠，还需相隔一定距离将中性线或接地线重新接地。一旦中性线断线，设备外露部分带电，人体触及同样会有触电的可能。重复接地系统中，即使出现中性线断线，但外露部分因重复接地而使其对地电压大大下降，对人体的危害也大大下降。应尽量避免中性线或接地线出现断线的现象

低压配电系统的保护接地与接零

低压配电系统是电力系统的末端，分布广泛，几乎遍及建筑的每一角落，平常使用最多的是380／220V的低压配电系统。从安全用电等方面考虑，低压配电系统有三种接地形式，IT系统、TT系统、TN系统。TN系统又分为：TN—S系统TN—C系统TN—C—S系统“PE”即英文“protectingearthing”的缩写，意思是“保护导体、保护接地”。“N”即英文“neutralpoint”意思“中性点，零压点”接地及中性点的英文缩写1、IT系统

IT系统就是电源中性点不接地、用电设备外壳直接接地的系统。

IT系统中，连接设备外壳可导电部分和接地体的导线，就是PE线。人体触及外壳，流经人体的电流较小，没有多大危险。

2、TT系统

TT系统就是电源中性点直接接地、用电设备外壳也直接接地的系统。

这两个接地必须是相互独立的。设备接地可以是每一设备都有各自独立的接地装置，也可以若干设备共用一个接地装置。TT系统中应装设漏电保护装置。3、TN系统TN系统是电源中性点直接接地、设备外壳等可导电部分与电源中性点有直接电气连接的系统（工作零线相接的）发生一相碰壳时，短路电流经外壳和零线构成回路，短路电流很大，令线路上的熔断器迅速熔断，切除故障。（1）TN—S系统

TN—S把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统,称作TN-S供电系统,即常用的三相五线制供电方式.。

这是我国现在应用最为广泛的一种系统(又称三相五线制）。新楼宇大多采用此系统。（2）TN—C系统

由一根保护中性线PEN，同时承担保护接零和工作零线的功能。在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外壳等可导电部分。（三相四线制）火线(L)与零线(N)要接对，否则外壳要带电。三相四线制(TN-C)与三相

五线制(TN-S)系统的比较

在三相四线制供电方式中,由于三相负载不平衡时和低压电网的零线过长且阻抗过大时,零线将有零序电流通过,过长的低压电网,由于环境恶化、导线老化、受潮等因素,导线的漏电电流通过零线形成闭合回路,致使零线也带一定的电位,这对安全运行十分不利.

特别是在零线断线的特殊情况下,断线以后的单相设备和所有保护接零的设备产生危险的电压,这是不允许的.采用三相五线制供电方式,用电设备上所连接的工作零线N和保护零线PE是分别敷设的,工作零线上的电位不能传递到用电设备的外壳上,这样就能有效隔离了三相四线制供电方式所造成的危险电压,使用电设备外壳上电位始终处在"地"电位,从而消除了设备产生危险电压的隐患.（3）TN—C—S系统从电源出来的那一段采用TN-C系统只起能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将PEN线分开成单独的N线和PE线，之后系统相当于TN-S系统。

TN-C-S系统也是现在应用较广泛的一种系统。这里采用了重复接地这一技术。此系统在旧楼改造适用。为降低因绝缘破坏而遭到电击的危险，对于以上不同的低压配电系统型式，电气设备常采用保护接地、保护接零、重复接地等不同的安全措施。电气设备的接地范围

根据安全规程规定，下列电气设备的金属外壳应该接地或接零。（1）电机、变压器、电器、照明器具、携带式及移动式用电器具等的底座和外壳。

如手电钻、电冰箱、电风扇、洗衣机等。（2）交流、直流电力电缆的接线盒，终端头的金属外壳，电线、电缆的金属外皮，控制电缆的金属外皮，穿线的钢管；电力设备的传动装置，互感器二次绕组的一个端子及铁心。

（3）配电屏与控制屏的框架，室内、外配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架，安装在配电线路杆上的开关设备、电容器等电力设备的金属外壳。（4）在非沥青路面的居民区中，高压架空线路的金属杆塔、钢筋混凝土杆，中性点非直接接地的低压电网中的铁杆、钢筋混凝土杆，装有避雷线的电力线路杆塔。（5）避雷针、避雷器、避雷线等。三相五线制

电路布线图示国家规定根据JGJ/T-1992《民用建筑电气设计规范》，凡是新建、扩建、企事业、商业、居民住宅、智能建筑、基建施工现场及临时线路,一律实行三相五线制供电方式,做到保护零线和工作零线单独敷设.对现有企业应逐步将三相四线制改为三相五线制供电,具体办法应按三相五线制敷设要求的规定实施.定义：三级配电系统

总配电箱为一级，分配电箱为二级，末级配电箱为三级。

定义：TN—S接零保护系统

它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，称作TN-S供电系统，TN-S供电系统的特点如下：1、系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用保护线PE上，安全可靠。2、工作零线只用作单相照明负载回路。3、专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。4、干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。5、TN-S方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在建筑工程工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用TN-S方式供电系统导线面积应通过计算确定（一般铜导线的安全载流量为5~8A/mm2，铝导线的安全载流量为3~5A/mm2）

外电变压器低压输出

到总配电房线路接法

1、线路由外电变压器低压输出及中性点接地引入到总配电房。2、线路的黄、绿、红三相线接入到总配电箱的总隔离开关上。隔离开关必须选用分断时有明显可见分断点的开关。3、淡蓝色中性接地线接入到第一级漏电保护器上的接线端。4、将中性接地线用导线引出到PE端子作为保护零线。5、从第一级漏电保护器“N”出线端接引到工作零接线端。6、从第一级总漏电保护器引出相线到多路分路隔离开关。

现以三路分三路为例，详述总配电箱到分配电箱的接法1、从总配电箱的分配电开关分别引出黄、绿、红（A、B、C）三相线，淡蓝色工作零线从工作零接线端引出，黄绿双色PE保护零线从PE端子引出

总配电箱门与箱体间必须采用编织软铜线可靠连接作保护接零

五线之间架设的安全距离2、线路的黄、绿、红三相线接入到二级分配电箱的总隔离开关上，淡蓝色的N线接入到漏电保护器的N端上，通过漏保后接到工作零线端子板。

3、黄绿双色的PE线接入到保护零端子板PE板上

4、从二级分配电箱的总隔离开关引出三相线到漏电保护器。5、从漏电保护器接线端引出相线到分路隔离开关。PE线不能进入漏电保护器，因为线路末端漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电6、黄、绿、红三相线分别从分配电箱的分路隔离开关引出,从N板接线端子引出淡蓝色的工作零线,从PE板接线端子引出黄绿双色保护零线。分配电箱门与箱体间必须采用

编织软铜线可靠连接作保护接零

现以三路分路为例，讲述分

配电箱到末级开关箱的接法

按规定要求单相开关箱

与三相开关箱应分开设置固定式末级开关箱的中心点与

地面的垂直距离应为1.4~1.6m移动式末级开关箱其中心与

地面的垂直距离宜为0.8~1.6m单相末级开关箱线路接法

1、引入线可选用任意一条相线（以红色线为例），接入到单相开关箱的隔离开关。

2、将淡蓝色的N线也接入到单相开关箱的隔离开关，将黄绿双色的PE线接入到PE板接线端子上。

3、从隔离开关的接线端引出红色相线和蓝色N线到漏电保护器的接线端子上。4、红色相线和蓝色N线从漏电保护器接线端引出，黄绿双色PE线从PE板的接线端子引出。此时照明设备可用三相末级开关箱线路接法

1、黄、绿、红三相线分别接入到三相开关箱的隔离开关。黄绿双色的PE线接入到PE板接线端子上。从隔离开关的接线端引出黄、绿、红三相线到漏电保护器的接线端子上。2、黄、绿、红三相线从漏电保护器接线端引出，黄绿双色PE线从PE板的接线端子引出此时动力设备可用

建筑物的防雷1、雷电的形成大气中带相反电荷的雷云相互吸引而产生放电现象一、雷电现象（1）直击雷2、雷电的种类

雷电对电气设备或建筑物直接放电，放电时雷电流可达几万甚至几十万安培。（2）雷电感应当雷云出现在建筑物的上方时，由于静电感应，在屋顶的金属上积聚大量异号电荷，在雷云对其他地方放电后，屋顶上原来被约束的电荷对地形成感应雷，其电压可达几十万伏。（3）雷电侵入波由于雷击，在架空线路或金属管道上产生高压冲击波，沿线路或管道的两个方向迅速传播，侵入室内。据统计，这种雷电侵入波占系统雷害事故的50％以上。（4）雷击电磁脉冲雷电直接击在建筑物防雷装置或建筑物附近所引起的效应，是一种干扰源。防止措施：屏蔽、接地和等电位连接、设置电源保护器等。（5）球雷雷电放电时形成的发红光、橙光、白光或其他颜色光的火球，是一团处在特殊状态下的带电气体，存在时间为数秒钟到数分钟。

在雷雨季节，球雷可能从门、窗、烟囱等通道侵入室内。雷电放电电流大，幅值高达数十至数百千安；放电时间极短，大约只有50～100μs;

波头陡度高，可达50kA/s，属于高频冲击波；雷电感应所产生的电压可高达300～500kV；直击雷冲击电压高达MV级，放电时产生的温度达

2000K。3、雷电的特点（1）机械效应4、雷电的危害

雷电流流过建筑物时，使被击建筑物缝隙中的气体剧烈膨胀，水分充分汽化，导致被击建筑物破坏或炸裂甚至击毁，以致伤害人畜及设备。雷电引起大气过电压，使得电气设备和线路的绝缘破坏，产生闪烁放电，以致开关掉闸，线路停电，甚至高压窜入低压，造成人身伤亡。（2）热效应雷电流通过导体时，在极短的时间内产生大量的热能，可烧断导线，烧坏设备，引起金属熔化、飞溅而造成火灾及停电事故。（3）电气效应（1）高耸突出的建筑物（2）排出导电尘埃的厂房和废气管道（3）建筑物突出的地方（4）建筑群中，特别潮湿的建筑物和地下水位比较高的地方（5）屋顶为金属结构，地下埋有金属管道，内部有大量金属设备的厂房。5、雷击的选择

雷电日：在一年中，能听到一声（或以上）雷声的总天数。二、建筑物的防雷分类1、第一类防雷建筑物制造、使用或储存炸药、火药、起爆药、火工品等大量危险物质的建筑物，遇电火花会引起爆炸，从而造成巨大破坏或人身伤亡的建筑物。2、第二类防雷建筑物国家级重点文物保护的建筑物。国家级的会堂、国际机场、大型火车站、大型旅游建筑和大型体育场等。国家级计算中心、通信枢纽，以及对国民经济有重要意义的装有大量电子设备的建筑物。制造、使用和储存爆炸危险物质，但电火花不易引起爆炸，或不致造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物，如油漆制造车间、氧气站、易燃品库等。3、第三类防雷建筑物省级重点文物保护的建筑物和省级档案馆部、省级办公建筑物重要或人员密集的公共建筑物在雷云的感应下，针的顶端形成的电场强度最大，最容易把雷电流吸引过来，完成避雷针的接闪作用。一般用镀锌圆钢或焊接钢管制成。三、建筑防雷系统1、接闪器接受雷电流的金属导体，其型式有避雷针、避雷带、避雷网三类。（1）避雷针避雷针的直径不得小于下列数值:

针长1m以下圆钢12mm，钢管20mm针长1～2m圆钢16mm，钢管25mm烟囱顶上的针圆钢20mm避雷针应考虑防腐蚀，除应镀锌或涂漆外，在腐蚀性较强的场所，还应适当加大截面或采取其它防腐措施。

顶端形状可做成尖形、圆形或扁形。一种接闪器，水平敷设在建筑物顶部突出部位，如屋脊、屋檐、山墙等位置，对建筑物易受雷击部位进行保护。

避雷带一般采用镀锌圆钢或扁钢制成，其尺寸不小于下列数值：

圆钢直径为8mm，扁钢截面积为50mm2，扁钢厚度为4mm。

避雷带进行安装时，每隔1m用支架固定在墙上或现浇在混凝土的支座上。（2）避雷带当建筑物较高。屋顶面积较大但坡度不大时，可采用避雷网作为屋面保护的接闪装置。避雷网可以看成是可靠性更高的多行交错的避雷带，既是接闪器，又是防感应雷害的装置。（3）避雷网2、引下线是连接接闪器和接地装置的金属导线，它可以把接