模块五 安全用电课件

电工电子技术任务（一）：电力系统【学习目标】

1．了解电力系统组成；2．了解低压配电系统的结构；3．能够进行低压供电系统简单设计。【重点难点】1．电力系统组成；

2．低压供电系统简单设计。

发电机组发出的电压一般为6~10KV。一、电力系统概述电力系统是发电厂、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。电力系统由发电、输电和配电系统组成。3.配电

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。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以下的电压称为低压。我国规定的安全电压等级有：12V、24V、36V等。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。直流输电我国国家标准规定的电力网额定电压有35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。市区一般输电电压为10kV左右，通常需要设置降压变电所，经配电变压器将电压降为380/220V，分配给各用电设备。直流输电结构原理图发电升压直流输电降压配电整流逆变直流输电能耗小，无线电干扰小，输电线路造价较低，但逆变和整流部分较复杂。工业企业配电一、低压配电线路的结构低压配电线路是由配电室(配电箱)、低压线路、用电线路组成。通常一个低压配电线路的容量在几十千伏安到几百千伏安的范围，负责几十个用户的供电。按照用户地域或空间的分布，将用户划分成供电区和片，通过干线、支线向片、区供电。整个供电线路形成一个分级的网状结构。1.低压配电线路的结构其联接方式主要是放射式和树干式两种。低压供电系统的两种接线方式(1)放射式供电线路

特点:

供电可靠性高，便于操作和维护。但配电导线用量大，投资高。适用场合：

负载点比较分散，而每个点的用电量又较大，变电所又居于各负载点的中央。变电所配电箱放射式配电线路树干式配电线路配电箱变电所适用场合:负载比较集中，各负载点位于变电所或配电箱的同一侧时,如图(a)所示。负载比较均匀地分布在一条线上,如图(b)所示。(2)树干式供电线路

特点:供电可靠性差。但配电导线用量小，投资费用低，接线灵活性大。安全用电一、触电事故1.电气事故的原因1)违章操作(1)违反“停电检修安全工作制度”，因误合闸造成维修人员触电。(2)违反“带电检修安全操作规程”，使操作人员触及电器的带电部分。(3)带电移动电器设备。(4)用水冲洗或用湿布擦拭电气设备。(6)对有高压电容的线路检修时未进行放电处理导致触电。(5)违章救护他人触电，造成救护者一起触电。任务（二）：安全用电【学习目标】

1．了解触电事故，了解电流对人体的伤害，触电类型；2．理解安全技术措施；3．理解低压配电系统的五种类型；4.急救措施。【重点难点】1．家庭如何安全用电；

2．接地和接零；3.漏电保护器的安装使用。安全用电—人类三大需求之一

生存安全精神人类面临安全新问题电的双重性安全用电是现代人的基本素养安全要素1、安全观念

电气火灾

案例学生宿舍

电热器

电路过载违章接电3)产品质量不合格(1)电气设备缺少保护设施造成电器在正常情况下损坏和触电。(2)带电作业时，使用不合理的工具或绝缘设施造成维修人员触电。(3)产品使用劣质材料，使绝缘等级、抗老化能力很低，容易造成触电。(4)生产工艺粗制滥造。(5)电热器具使用塑料电源线。4)偶然条件

二、电流对人体的作用人体触电时，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。电击所引起的伤害程度与下列因素有关：影响触电危险程度的因素（1）电流大小对人体的影响按照通过人体电流的大小和人体所呈现的不同状态，工频交流电大致分为下列三种：①感觉电流:指引起人的感觉的最小电流(1-3mA)。②摆脱电流:指人体触电后能自主摆脱电源的最大电流(10mA)。③致命电流:指在较短的时间内危及生命的最小电流(30mA)。参考表9－1（2）电流的类型工频交流电的危害性大于直流电，因为交流电主要是麻痹破坏神经系统，往往难以自主摆脱。一般认为40~60Hz的交流电对人最危险。随着频率的增加，危险性将降低。当电源频率大于2000Hz时，所产生的损害明显减小，但高压高频电流对人体仍然是十分危险的。（3）电流的作用时间

人体触电，当通过电流的时间越长，愈易造成心室颤动，生命危险性就愈大。据统计，触电1－5min内急救，90%有良好的效果，10分钟内60%救生率，超过15分钟希望甚微。触电保护器的一个主要指标就是额定断开时间与电流乘积小于30mA.s。实际产品一般额定动作电流30mA，动作时间0.1s，故小于30mA.s可有效防止触电事故。（4）电流路径电流通过头部可使人昏迷；通过脊髓可能导致瘫痪；通过心脏会造成心跳停止，血液循环中断；通过呼吸系统会造成窒息。因此，从左手到胸部是最危险的电流路径；从手到手、从手到脚也是很危险的电流路径；从脚到脚是危险性较小的电流路径。（5）人体电阻人体电阻是不确定的电阻，皮肤干燥时一般为100KΩ左右，而一旦潮湿可降到1KΩ。一般地说，儿童较成年人敏感,女性较男性敏感。患有心脏病者，触电后的死亡可能性就更大。三、触电方式1.接触正常带电体(1)电源中性点接地的单相触电通过人体电流: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。R0(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。一般情况下，接地电网里的单相触电比不接地电网里的危险性大。要避免单线触，操作时必须穿上胶鞋或站在干燥的木凳上。(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。Ib3.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。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。U高压触电的两种形式高压电弧触电高压跨步触电触电方式用电安全技术简介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系统三种形式。

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，如图1所示。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。图1IT接地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，如图2所示。通常将电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外壳接地叫做保护接地。TT系统中，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，图2中单相设备和单相插座就是共用接地装置的。

图2TT系统接地3）TN系统TN系统即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，它有三种形式，分述如下。(1)TN—S系统TN—S系统如图3所示。图中中性线N与TT系统相同，在电源中性点工作接地，而用电设备外壳等可导电部分通过专门设置的保护线PE连接到电源中性点上。TN—S系统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。

图3TN-S系统接地实际上就是三相五线制供电系统（2）TN-C系统TN-C系统如图4所示，它将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为保护中性线PEN，同时承担保护和中性线两者的功能。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。此时注意火线（L)与零线(N)要接对，否则外壳要带电。

TN-C现在已很少采用，尤其是在民用配电中已基本上不允许采用TN—C系统。图4TN-C系统接地（这种接法有问题，现在不允许）（3）TN-C-S系统

TN-C-S系统是TN-C系统和TN—S系统的结合形式，如图5所示。TN-C-S系统中，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，从这一点开始，系统相当于TN-S系统。TN-C-S系统也是现在应用比较广泛的一种系统。这里采用了重复接地这一技术。此系统在旧楼改造适用。图5TN-C-S系统接地 一、能力目标 二、主要使用材料和工具 通用电工实验台、小电机1台、交流调压器1台、电压表1只、电阻几个（100Ω）、毫安表1只。 三、项目及工艺要求 1.熟悉实训电路(为安全考虑相电压调至36V，电阻R模拟人体电阻)。 2.分别按实验图1、2，连接电路。接地线可利用电工实验室公共地线。工作任务：接地

四、学习形式五、考核标准六、原理说明（一）工作接地 电力系统中为了安全运行的需要而设置的接地为工作接地，如发电机中性点的接地。发电机、变压器中性点除接地外，与中性点连接的引出线为工作零线，将工作零线上的一点或多点再次与地可靠的电气连接为重复接地（如图3所示），工作零线为单相设备提供回路。从中性点引出的专供保护接零的PE线为保护零线，注意：低压供电系统中工作零线与保护零线应严格分开。

（二）保护接地 电气设备的金属外壳、金属杆塔、构件由于绝缘损坏可能带电，为了防止触电而设置的（如图4所示）接地为保护接地。电气设备金属外壳等与零线连接为保护接零，接零是接地的一种特殊方式。 （三）接地装置的设置 接地装置包括接地体和地线。接地体分自然接地体与人工接地体，保护接地线是与接地体可靠连接的导线。图3工作接地和重复接地图4保护接地 1.自然接地体包括直接与大地可靠接触的金属构件、钢筋混凝土建筑物的基础等。若接地电阻符合要求时，一般不另设人工接地体。 2.人工接地体(1)垂直接地体的钢管壁厚不应小于3.5mm；角钢厚度不应小于4.0mm，垂直接地体不宜少于2根(架空线路接地装置除外)，每根长度不宜小于2.0m，极间距离不宜小于其长度的2倍，末端入地0.6m； (2)水平接地体的扁钢厚度不应小于4mm，截面不小于48mm2，圆钢直径不应小于8mm，接地体相互间距不宜小于5.0m，埋人深度必须使土壤的干燥及冻结程度不会增加接地体的接地电阻值，但不应小于0.6m； (3)接地体应作防腐处理。 (4)在高土壤电阻率的地带，为能降低接地电阻，宜采用如下措施： a.延伸水平接地体，扩大接地网面积。 b.在接地坑内填充长效化学降阻剂。 c.如近旁有低土壤电阻率区，可引外接地。 3.保护接地线要求如下： (1)在TT系统中，保护接地线的截面应能满足在短路电流作用下热稳定的要求。 (2)在IT系统中，保护接地线应能满足两相在不同地点产生接地故障时，在短路电流作用下热稳定的要求，如果满足了下述条件，即满足了本条要求： a.接地干线的允许载流量不应小于该供电网中容量最大线路的相线允许载流量的l/2； b.单台受电设备保护接地线的允许载流量，不应小于供电分支相线允许载流量的l/3。 (3)采用钢质材料作保护接地线时，在TT系统中和IT系统中,其最小截面应符合表3的要求。 （4）采用铜、铝线作保护接地线时，在TT系统中和IT系统中,其最小截面应符合表4的要求。不得用铝线在地下作接地体的引上线。 （5）钢质保护接地线与铜、铝导线的等效导电截面按表5确定。表3钢质保护接地线表4铜、铝保护接地线钢质保护接地线的最小规格mm2

铜、铝保护接地线的最小截面mm2类别室内室外类别室内室外种类铜铝种类铜铝圆钢直径56扁钢厚度34明设裸导线4.06.0电缆的保护接地芯线1.01.5扁钢截面2448角钢厚度22.5绝缘电线1.52.5—

扁钢

mm×mm铝

mm2铜

mm2扁钢

mm×mm铝

mm2

铜

mm215×2­—1.3～2.040×42512.515×36360×53517.5～2520×48580×8503530×4或40×3168100×87547.5～50表5钢质保护接地线与铜、铝导线的等效导电截面 4.接地装置的连接 （1）接地装置的地下部分应采用焊接，其搭接长度：扁钢为宽度的2倍；圆钢为直径的6倍。 （2）地下接地体应有引上地面的接线端子。 （3）保护接地线与受电设备的连接应采用螺栓连接，与接地体端子的连接，可采用焊接或螺栓连接。采用螺栓连接时，应加装防松垫片。 （4）每一受电设备应用单独的保护接地线与接地体端子或接地干线连接，该接地干线至少应有两处在不同地点与接地体相连。禁止用一根保护接地线串接几个需要接地的受电设备。 （5）携带式、移动式电器的外露可导电部分必须用电缆芯线作保护接地线或作保护线。该芯线严禁通过工作电流。四、接地和接零主要分为工作接地、保护接地和保护接零。1.工作接地即将中性点接地。目的：(1)降低触电电压(2)迅速切断故障在中性点接地的系统中，一相接地后的电流较大，保护装置迅速动作，断开故障点。(3)降低电气设备对地的绝缘水平R02.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R'C'对地绝缘电阻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。利用接地装置的分流作用来减少通过人体的电流。分布电容R0IbIeI0保护接地或保护接零图保护接地重复接地

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，称为重复接地。从图（a）可以看出，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。而在重复接地的系统中，如图（b）所示，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。不过应尽量避免中性线或接地线出现断线的现象。

图重复接地作用(a)R0

保护接零（用于380V/220V三相四线制系统）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。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。式中:R0:保护接地电阻4

R0: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。IeR0R0(b)工作零线与保护零线N(工作零线)L(相线)PE(保护零线)~220V×(a)(b)(c)NNNLLLEEE为了确保设备外壳对地电压为零,专设保护零线

PE。接零正确接零不正确忽视接零图保护接零图单相电气设备的保护接零采用保护接零时注意：

(1)同一台变压器供电系统的电气设备不宜将保护接地和保护接零混用，而且中性点工作接地必须可靠。(2)保护零线上不准装设熔断器。区别：将金属外壳用保护接地线（PEE）与接地极直接连接的叫接地保护；当将金属外壳用保护线（PE）与保护中性线（PEN）相连接的则称之为接零保护。

以上分析的电击防护措施是从降低接触电压方面进行考虑的。但实际上这些措施往往还不够完善,需要采用其它保护措施作为补充。例如，采用漏电保护器、过电流保护电器等措施。2.漏电保护开关1）定义：漏电保护器（漏电保护开关）是一种电气安全装置。将漏电保护器安装在低压电路中，当发生漏电和触电时，且达到保护器所限定的动作电流值时，就立即在限定的时间内动作自动断开电源进行保护。漏电保护技术漏电开关的种类按工作类型分：开关型、继电器型、单一型、组合型按相数或级数分：单相一线、单相两线、三相三线、三相四线按结构原理分：电压动作型、电流型、鉴相型、脉冲型漏电开关的分级保护2）种类：漏电保护器按不同方式分类来满足使用的选型。如按动作方式可分为电压动作型和电流动作型；按动作机构分，有开关式和继电器式；按极数和线数分，有单极二线、二极、二极三线等等。按动作灵敏度可分为：高灵敏度：漏电动作电流在30mA以下；中灵敏度：30~1000mA；低灵敏度：1000mA以上。

晶体管漏电保护器的组成及工作原理如图所示，由零序电流互感器、输入电路、放大电路、执行电路、整流电源等构成。

漏电保护器工作原理：三相线Ａ，Ｂ，Ｃ和中性线Ｎ穿过零序电流互感器。

在正常情况下（无触电或漏电故障发生），三相线和中性线的电流向量和等于零，即：

Ia＋Ib＋Ic＋In＝Ｏ

因此，各相线电流在零序电流互感器铁芯中所产生磁通向量之和也为零，即：

Φa＋Φb＋Φc＋Φn＝０

当有人触电或出现漏电故障时，即出现漏电电流，这时通过零序电流互感器的一次电流向量和不再为零，即：

Ia＋Ib＋Ic＋In≠０

零序电流互感器原边中有零序电流流过，在其副边产生感应电动势，加在输入电路上，放大管V1得到输入电压后，进入动态放大工作区，V1管的集电极电流在R6上产生压降，使执行管V2的基极电压下降，V2管输入端正偏，V2管导通，继电器KA流过电流启动，其常闭触头断开，接触器KM线圈失电，切断电源。

注意：漏电保护器的接线

（1）无论是单相负荷还是三相与单相的混合负荷，相线与零线均应穿过零序互感器。

（2）安装漏电保护器时，一定要注意线路中中性线N的正确接法，即工作中性线一定要穿过零序互感器，而保护零线PE决不能穿过零序互感器。若将保护零线接漏电保护器，漏电保护器处于漏电保护状态而切断电源。即保护零线一旦穿过零序互感器就再也不能用作保护线。

图漏电保护开关动作原理图A—放大器；QF—断路器；YR—脱扣器；TAN—零序互感器图漏电保安器工作原理3、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。家庭电路中的触电

人接触了火线与零线或火线与大地．（1）人误与火线接触．a．火线的绝缘皮破坏，其裸露处直接接触了人体，或接触了其它导体，间接接触了人体．b．潮湿的空气导电、不纯的水导电——湿手触开关或浴室触电．c．电器外壳未按要求接地，其内部火线外皮破坏接触了外壳．d．零线与前面接地部分断开以后，与电器连接的原零线部分通过电器与火线连通转化成了火线．（2）人自以为与大地绝缘却实际与地连通．

a．人站在绝缘物体上，却用手扶墙或其它接地导体或站在地上的人扶他．

b．人站在木桌、木椅上，而木桌、木椅却因潮湿等原因转化成为导体．

如何避免家庭电路中触电1．开关接在火线上，避免打开开关时使零线与接地点断开．2．安装螺口灯的灯口时，火线接中心、零线接外皮．3．室内电线不要与其它金属导体接触，不在电线上晾衣物、挂物品．电线有老化与破损时，要及时修复．4．电器该接地的地方一定要按要求接地．5．不用湿手扳开关、换灯泡，插、拔插头．6．不站在潮湿的桌椅上接触火线．7．接触电线前，先把总电闸打开，在不得不带电操作时，要注意与地绝缘，先用测电笔检测接触处是否与火线连通，并尽可能单手操作．发生雷雨天气时不要在大树下避雨，容易发生雷电触电事故.电雷触电安全用电常识不接触低压带电体，不靠近高压带电体。

触电的急救这种方法行吗？该怎么办呢？

1、本来不应该带电的物体带了电

应注意：

2、本来绝缘的，由于绝缘破损而导了电保持绝缘部分干燥架设天线时，不要碰到电线使用金属外壳的家用电器一定要接地1、照明开关为何必须接在火线上？如果将照明开关装设在零线上，虽然断开时电灯也不亮，但灯头的相线仍然是接通的，而人们以为灯不亮，就会错误地认为是处于断电状态。而实际上灯具上各点的对地电压仍是220伏的危险电压。如果灯灭时人们触及这些实际上带电的部位，就会造成触电事故。所以各种照明开关或单相小容量用电设备的开关，只有串接在火线上，才能确保安全。2、单相三孔插座如何安装才正确？为什么？

通常，单相用电设备，特别是移动式用电设备，都应使用三芯插头和与之配套的三孔插座。三孔插座上有专用的保护接零（地）插孔，在采用接零保护时，有人常常仅在插座底内将此孔接线桩头与引入插座内的那根零线直接相连，这是极为危险的。因为万一电源的零线断开，或者电源的火（相）线、零线接反，其外壳等金属部分也将带上与电源相同的电压，这就会导致触电。

因此，接线时专用接地插孔应与专用的保护接地线相连。采用接零保护时，接零线应从电源端专门引来，而不应就近利用引入插座的零线。

3、塑料绝缘导线为什么严禁直接埋在墙内？

（1）塑料绝缘导线长时间使用后，塑料会老化龟裂，绝缘水平大大降低，当线路短时过载或短路时，更易加速绝缘的损坏。

（2）一旦墙体受潮，就会引起大面积漏电，危及人身安全。

（3）塑料绝缘导线直接暗埋，不利于线路检修和保养。

任务：触电急救与电气消防1.解脱电源人在触电后可能由于失去知觉或超过人的摆脱电流而不能自己脱离电源，此时抢救人员不要惊慌，要在保护自己不被触电的情况下使触电者脱离电源。（1）如果接触电器触电，应立即断开近处的电源，可就近拔掉插头，断开开关或打开保险盒。（2）如果碰到破损的电线而触电，附近又找不到开关，可用干燥的木棒、竹竿、手杖等绝缘工具把电线挑开，挑开的电线要放置好，不要使人再触到。（3）如一时不能实行上述方法，触电者又趴在电器上，可隔着干燥的衣物将触电者拉开。（4）在脱离电源过程中，如触电者在高处，要防止脱离电源后跌伤而造成二次受伤。（5）在使触电者脱离电源的过程中，抢救者要防止自身触电。2.脱离电源后的判断触电者脱离电源后，应迅速判断其症状，根据其受电流伤害的不同程度，采用不同的急救方法。（1）判断触电者有无知觉。（2）判断呼吸是否停止。人工呼吸（3）判断脉搏是否搏动。胸外挤压（４）判断瞳孔是否放大。3.触电的急救方法（1）口对口人工呼吸