第十章供电与安全用电.ppt

1、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 10 KV。,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,

2、升压变电所,220kV,地区枢纽所,10kV,至用户,配电所,10kV,10kV,升压 变电所,220kV,220kV,220kV,输电线路,220kV,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。

3、,输电过程中, 一般将发电机组发出的 610KV 电压经升压变压器变为 35500KV 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 610KV 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

4、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

5、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，

6、中断供电一段时间影响较小。,常用配电变压器为10/0.4 kV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,需要系数法计算方法,1）三相用电设备的计算负荷,为同类设备总容量；,为同类设备的需要系数。,变压器容量：,为用电设备组的平均功率因数,2）单相用电设备的计算负荷,一个单相负载接于相电压，负荷计算时，相当于三相都有同一负载,一个单相负载接于线电压，折算后的三相等值功率为,两个同样的负载接于线电压时，则,二、配电变压器的选择原则,1确定配电变压器位置的一

7、般原则,1）一台配电变压器最好能带几种性质的负载，以便利用各种负载的时间差异而使变压器得到充分利用。 2）尽量接近负荷中心。 3）要考虑到高压配电线路进线的可能性和安全性。 4）地形、地势情况。例如变压器应放在地势较高的地方，不应靠近小学、广场中心等。,2选择配电变压器台数和容量的一般原则,1）对季节负荷或昼夜负荷变化较大的负载，宜采用两台变压器。一般宜采用一台变压器。 2）由于0.4kV低压配电线路输送距离一般只有百米左右，所以还应从变压器的供电范围来考虑它的容量。 3)选择变压器容量时，还应注意到当多台电动机共用一台变压器时，直接起动的电动机中，最大一台的功率不得超过变压器容量的30。变压

8、器的利用率一般应在额定容量的70左右较为合适。 4)为限制短路时低压侧的短路电流，变压器的容量不宜超过l000kVA。,第三节 工业企业配电,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。为了合理地分配电能，有效的管理线路，提高线路的可靠性，一般都采用分级供电的方式。,即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。,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。,一、

9、配电连接方式,二、配电线路导线截面的选择,在配电箱内进行接线也称配线，应注意下面几点：,1）配线所用的导线，均为绝缘导线。从电源到负载一次设备连接的导线，一般按发热条件确定导线截面。二次设备连接的导线，铜线截面积不小于1.5mm2，铝线积不小于2.5mm2。 2）导线与设备的连接，必须紧密可靠。配线应横平竖直，排列整齐，用线夹固定在板上（或敷设在线槽内），并应避免导线之间相互交叉。 3）配电箱的进入与引出线，均应通过接线端子板连接。 4）配电箱上有电源指示灯时，其接线应取自总开关的进线侧。,导线截面积的选择应满足下列要求：,1有足够的机械强度，避免因机械强度不足而断线。 2长期通过负载电流，导

10、线不致过热，损坏绝缘。 3线路上的电压损失不应超过规定值，农村的动力线路规定不超过额定电压的10，照明线路不超过额定电压的5。 通常线路较短（不超过200m）时，按发热条件选择导线截面积，按电压损失进行校验；线路较长时，按允许电压损失选择导线截面积，按发热条件进行校验。,按不同条件选择的导线截面积，经比较选取其中最大者。,1按发热条件选择导线截面积,按发热条件选择导线截面，就是要求线路的计算电流 ，,不超过该线路导线在规定敷设条件下的额定电流值 。,（ 值可查阅电工手册）,2按允许电压损失选择导线截面积,电压损失是指始端电压与终端电压有效值的代数差 。,工程上用电压损失与额定电压比值的百分数表

11、示其确切的损失成度,当允许电压损失按规定取值时，根据负载功率和线路长度，可求出线路的导线截面积。,3. 导线的机械强度 除按发热条件和电压损失选择导线截面积外，还应考虑导线的机械强度，以确定不同情况下导线最小容许截面积。,某校实验楼树形供电线路示意图,去教学楼,去宿舍 食堂,2层配电箱,11层配电箱,1层配电箱,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

12、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。,2) 施工不规范,(1) 误将电源保护接地与零线相接，且插座火线、 零线位置接反使机壳带电。,(2) 插头接线不合理，造成电源线外露，导致触电。,(3) 照明电路的中线接触不良或安装保险，造成 中线断开，导致家电损坏。,(5) 随意加大保险丝的规格，失去短路保护作用， 导致电器损坏。,(4) 照明线路敷射不合规范造成搭接物带电。,(6) 施工中未对电气设备进行接地保护处理。,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

13、，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,电力线突然断裂使行人触电；狂风吹断树枝将电线砸断；雨水进入家用电器使机壳漏电等偶然事件均会造成触电事故。,一、触电种类,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

14、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。,1. 人体电阻,人体电阻因人而异，通常为 104 105 ，当角质外层破坏时，则降到8001000。,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。,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

15、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 36 V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。,5. 电压对人体的伤害,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 4 Rb: 人体电阻 1000,这时人体处于相电压下，危险较大。,(2) 电源中性点不接地系统的单相触电,对地绝 缘电阻,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

16、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。,(3) 两相触电,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,3. 跨步电压触电,电位分布,接地点,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

17、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。,跨步电压,四、 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。,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,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

18、，Ib 将达到或超过危险值。,对地绝缘电阻,分布电容,电气设备外壳未装保护接地时:,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。,保护接地：将电气设备的金属外壳(正常情况下是 不带电的)接地。 用于中性点不接地的低压系统 ,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

19、源。,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,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。,TNC系统,TNS系统,TNCS系统,接地装置由接地体和接地线（包括地线网）组成。接零装置由接地体和零线网（不包括工作零线）组成。,人工接地体可采用钢管、圆钢、角钢及扁钢等制成。接地体宜垂直埋设，垂直接地体的深度以2. 5m左右为宜。垂直的人工接地体通常不少于两根，相互间的距离以2. 53

20、m为宜。,通常，电气设备的接地装置不可与防雷接地装置混用，而且两者应相距35m以上 。,五、接地装置和接零装置,2020年8月21日,明敷引下线与断接卡,2020年8月21日,电解离子接地极与接地母线的连接,2020年8月21日,电气设备金属外壳的接地,接地电阻的测量,六、触电现场急救,1迅速脱离电源,2现场急救方法,当触电者脱离电源后，应当根据触电者的具体情况，迅速地对症进行救护。,现场应用的主要救护方法： 人工呼吸法 胸外心脏挤压法。,发生触电事故时，首先要设法马上切断电源，使触电者脱离受电流伤害的状态，方可抢救。,雷电是带有电荷的“雷云”之间或“雷云”对大地或物体之间产生急剧放电的的一种

21、自然现象。,第五节 防雷保护,雷电能产生强烈的闪光、霹雳；落到地面上，会击毁房屋、杀伤人畜，给人类带来极大危害。因此防雷是现代建筑物、电气设备和线路必须采用的重要安全保护措施。,感应雷击是由静电感应与电磁感应引起的。感应雷会引起过电压，可能引起火花放电，造成火灾或爆炸，并危及人身安全。,雷电危害主要有三种,（1）直击雷,雷云与大地之间直接通过建（构）筑物、电气设备或树木等放电称为直击雷。往往会引起火灾或爆炸，造成建筑物倒塌、设备毁坏及人身伤害等重大事故。,直击雷的破坏最为严重。,（2）感应雷,雷电波侵入可由线路上遭受直击雷或发生感应雷所引起。据调查统计，供电系统中由于雷电波侵入而造成的雷害事故

22、，在整个雷害事故中占50-70。,（3）雷电波侵入,雷云出现在架空线路上方，线路上因静电感应而聚集大量异性等量束缚电荷，当雷云向其他地方放电后，线路上束缚电荷被释放便成为自由电荷向线路两端行进，形成很高过电压。这个高电压沿着架空线路、金属管道会引入室内，这种现象叫做雷电波侵入。,一、防雷措施,1架空线路的防雷措施,1）架设避雷线。这是很有效的防雷措施，但造价较高，所以只在60kV及以上的架空线路上，才沿全线装设避雷线。在35kV及以下的架空线路上，一般只在进出变电所的一段线路上装设。 2）提高线路本身的绝缘水平。 3）装设避雷器和保护间隙，通常仅用于线路上个别特别高的杆塔、带拉线的杆塔、木杆线

23、路中的个别金属杆塔以及线路的交叉跨越处等地方。,2变电所的防雷措施,1）装设避雷针 用来保护整个变电所的建筑物，使之免遭直接雷击。,2）高压侧装设阀型避雷器或保护间隙 主要用来保护主变压器。,3）低压侧装设阀型避雷器或保护间隙 主要是在多雷区用来防止雷电波由低压侧侵入而击穿变压器的绝缘。当变压器低压中性点为不接地的运行方式时，其中性点也应加装避雷器或保护间隙。,3建筑物的防雷措施,（1）对直击雷的防护措施,建筑物的雷击部位与屋顶坡度有关,（2）对高电位侵入的防护措施,在进户线墙上安装保护间隙，或者将瓷瓶的铁脚接地，其接地电阻应小于10，允许与防护直击雷的接地装置连在一起。,二、防雷设备,1接闪器,接闪器就是专门用来接受雷击的金属体，如避雷针、避雷带、避雷线及避雷网等。这些接闪器都经过引下线与接地体