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1、第七章 工业企业供电与安全用电第1页，共28页，编辑于2022年，星期一第第7章章 工业企业供电及安全用电工业企业供电及安全用电本章要求：本章要求：1.了解工业企业供配电的基本知识了解工业企业供配电的基本知识;2.了解安全用电的基本常识。了解安全用电的基本常识。第2页，共28页，编辑于2022年，星期一发电机组发出的电压一般为发电机组发出的电压一般为 6 10 KV。7.1 发电、输电概述发电、输电概述7.1.1 电力系统概述电力系统概述电力系统概述电力系统概述 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
2、所了广泛的应用。电力系统是发电厂、输电线、变电所及用电设备的总称。及用电设备的总称。1.发电发电 发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电能转换发电是将水力、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。发展核能发电。电力系统由发电、输电和配电系统组成。电力系统由发电、输电和配电系统组成。第3页，共28页，编辑于2022年，星期一2.输电输电 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。输电网是由输电网是由35kV及以上的输电线路与
3、其相连接的变电所组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。的中间环节。输电过程中输电过程中,一般将一般将发电机组发出的发电机组发出的 610kV 电压经升电压经升压变压器压变压器变为变为 35500kV 高压高压，通过输电线可远距离将电，通过输电线可远距离将电能传送能传送到各用户到各用户，再利用降压变压器将再利用降压变压器将35kV高压高压变为变为 610kV 高压高压。第4页，共28页，编辑于2022年，星期一3.3.配电配电配电配电 配电是由配电是由 10kV 级以下的配电线路和配电
4、级以下的配电线路和配电(降压降压)变压器变压器所组成。所组成。它的作用是将电能降为它的作用是将电能降为 380/220V 低压再分配到各低压再分配到各个用户的用电设备个用户的用电设备。电力网的电压等级电力网的电压等级高压：高压：高压：高压：1kV1kV及以上的电压称为高压。及以上的电压称为高压。及以上的电压称为高压。及以上的电压称为高压。有有1,3,6,10,35,110,330,550kV等。等。低压：低压：低压：低压：1kV1kV及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。有有220，380V。安全电压：安全电压：安全电压：安全电压：36V36V
5、以下的电压称为低压。以下的电压称为低压。以下的电压称为低压。以下的电压称为低压。我国规定的安全电压等级有：我国规定的安全电压等级有：12V、24V、36V等。等。第5页，共28页，编辑于2022年，星期一电力系统的示意图电力系统的示意图水力水力发电厂发电厂升压变电所升压变电所220kV地区枢纽所地区枢纽所10kV至至用用户户配配电电所所10kV10kV升压升压变电所变电所220kV220kV220kV输电线路输电线路220kV35kV35kV负荷负荷变电所变电所35kV火力火力发电厂发电厂10kV 为保证供电的为保证供电的可靠性和安全连可靠性和安全连续性，电力系统续性，电力系统将各地区、各种将
6、各地区、各种类型的发电机变类型的发电机变压器、输电线、压器、输电线、配电和用电设备配电和用电设备等连成一个环形等连成一个环形整体。整体。第6页，共28页，编辑于2022年，星期一直流输电直流输电 我国国家标准规定的电力网额定电压有我国国家标准规定的电力网额定电压有 35 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。市市区区一一般般输输电电电电压压为为 10 kV 左左右右，通通常常需需要要设设置置降降压压变变电电所所，经经配配电电变变压压器器将将电电压压降降为为 380/220 V，再再引引出出若若干干条条供供电电线线到到各各用用电电点点的的配配电电箱箱上上，配配电电箱箱将将
7、电电能能分分配配给给各用电设备。各用电设备。直流输电结构原理图直流输电结构原理图发发发发电电电电升压升压直流输电直流输电降压降压配配配配电电电电整整流流逆逆变变 直流输电能耗小，无线电干扰小，输电线路造价直流输电能耗小，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。较低，但逆变和整流部分较复杂。输电线路一例输电线路一例第7页，共28页，编辑于2022年，星期一输电线路一例输电线路一例工厂变电所工厂变电所变电所变电所厂用电厂用电厂用电厂用电输电线输电线电电缆缆Y Y0 0Y YYY Y10.5 kV380/220 V380/220 VYY Y输电线输电线变电所变电所变电所变电所380/
8、220 V380/220 VY0Y220 kV220 kV35 kV35 kV10 kV10 kV Y Y第8页，共28页，编辑于2022年，星期一7.2 工业企业配电工业企业配电7.2.1 低压配电线路的结构低压配电线路的结构 低压配电线路是由配电室低压配电线路是由配电室(配电箱配电箱)、低压线路、低压线路、用电线路组成。用电线路组成。通常一个通常一个低压配电线路低压配电线路的的容量容量在几十千伏安到几百千伏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，一般都采用能，有效的管理线路，
9、提高线路的可靠性，一般都采用分级供电的方式。分级供电的方式。即按照用户地域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、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支线向片、区供电。整个供电线路形成一个分级的网状结构。状结构。第9页，共28页，编辑于2022年，星期一7.2 工业企业配电工业企业配电7.2.1 低压配电线路的结构低压配电线路的结构 从车间变电所或配电箱到用电设备线路属于低压从车间变电所或配电箱到用电设备线路属于低压配电线路。其联接方式主要是配电线路。其联接方式主要是放射式放射式和和树干式树干式两种。两种。低压供电
10、系统的两种接线方式低压供电系统的两种接线方式(1)放射式供电线路放射式供电线路 特点特点:供电可靠性高，便于供电可靠性高，便于操作和维护。但配电导线操作和维护。但配电导线用量大，投资高。用量大，投资高。适用场合：适用场合：负载点比较分散，而每个点的用电量又较大，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。变电所又居于各负载点的中央。变电所变电所配电箱配电箱放射式配电线路放射式配电线路第10页，共28页，编辑于2022年，星期一7.2 工业企业配电工业企业配电树干式配电线路树干式配电线路配电箱配电箱变电所变电所 适用场合适用场合:负载比较集中，各负载点位于变电所或配负载比
11、较集中，各负载点位于变电所或配电箱的同一侧时电箱的同一侧时,如图如图(a)所示。所示。负载比较均匀地分布负载比较均匀地分布在一条线上在一条线上,如图如图(b)所示。所示。(2)树干式供电线路树干式供电线路 特点特点:供电可靠性差。但配电导线用量小，投资供电可靠性差。但配电导线用量小，投资费用低，接线灵活性大。费用低，接线灵活性大。第11页，共28页，编辑于2022年，星期一实验楼总实验楼总 配电箱配电箱X房间房间配电箱配电箱X房间房间配电箱配电箱分支线分支线分支线分支线分支线分支线某校实验楼树形供电线路示意图某校实验楼树形供电线路示意图去教学楼去教学楼去宿舍去宿舍 食堂食堂干线干线干线干线干线
12、干线 2#生活区生活区配电柜配电柜 1#教学区教学区配电柜配电柜 3#实验区实验区配电柜配电柜2层配电箱层配电箱11层配电箱层配电箱1层配电箱层配电箱 1#主配主配电柜电柜10kV去报告厅去报告厅实验楼实验楼配电变压器配电变压器配电柜配电柜第12页，共28页，编辑于2022年，星期一7.3 安全用电安全用电7.3.1 触电事故触电事故1.1.电气事故的原因电气事故的原因电气事故的原因电气事故的原因1)1)违章操作违章操作违章操作违章操作(1)违反违反“停电检修安全工作制度停电检修安全工作制度”，因误合闸造成，因误合闸造成 维修人员触电。维修人员触电。(2)违反违反“带电检修安全操作规程带电检修
13、安全操作规程”，使操作人员触，使操作人员触 及电器的带电部分。及电器的带电部分。(3)带电移动电器设备。带电移动电器设备。(4)用水冲洗或用湿布擦拭电气设备。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对有高压电容的线路检修时未进行放电处理导 致触电。致触电。(5)违章救护他人触电，造成救护者一起触电。违章救护他人触电，造成救护者一起触电。第13页，共28页，编辑于2022年，星期一2)施工不规范施工不规范(1)误将电源保护接地与零线相接，且插座火线、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。零线位置接反使机壳带电。零线位置接反使机壳带电。
14、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。插头接线不合理，造成电源线外露，导致触电。(3)(3)照明电路的中线接触不良或安装保险，造成照明电路的中线接触不良或安装保险，造成照明电路的中线接触不良或安装保险，造成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。中线断开，导致家电损坏。中线断开，导致家电损坏。中线断开，导致家电损坏。(5)(5)随意加大保险丝的规格，失去短路保护作用，随意加大保险丝的规格，失去短路保护作用，随意加大保险丝的规格，失去短路保护作用，随意加大保险丝的规格，失去短路保护作用，导致电器损坏。导致电器损坏。(4)照明线路敷射不合规
15、范造成搭接物带电。照明线路敷射不合规范造成搭接物带电。(6)(6)施工中未对电气设备进行接地保护处理。施工中未对电气设备进行接地保护处理。施工中未对电气设备进行接地保护处理。施工中未对电气设备进行接地保护处理。第14页，共28页，编辑于2022年，星期一3)3)产品质量不合格产品质量不合格产品质量不合格产品质量不合格(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。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。成维修人员触电。(3)产品使用劣质材料，使绝缘等级、抗老化能力产品
16、使用劣质材料，使绝缘等级、抗老化能力 很低，容易造成触电。很低，容易造成触电。(4)生产工艺粗制滥造。生产工艺粗制滥造。(5)电热器具使用塑料电源线。电热器具使用塑料电源线。4)4)偶然条件偶然条件偶然条件偶然条件 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。造成触电事故。第15页，共28页，编辑于2022年，星期一7.3.2 电流对人体的作用电流对人体的作用 人体触电时，电流对人体会造成两种伤害：人体触电时，电流对人体会造成两种伤害：电击和电伤
17、。电击和电伤。电击电击是指电流通过人体，影响呼吸系统、心脏和神是指电流通过人体，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。经系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡。电伤电伤电伤电伤是指在电弧作用下或熔断丝熔断时，对人体外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。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：电击所引起的伤害程度与下列因素有关：(1)人体电阻的大小人体电阻的大小(2)电流通过时间长短电流通过时间长短(3)电流的大小电流的大小第16页，共28页，编辑于2022年，星期一1.人体电阻人体电阻 人体电阻因人而异，通常为人
18、体电阻因人而异，通常为 104 105 ，当角质外，当角质外层破坏时，则降到层破坏时，则降到8001000。2.2.电流强度对人的伤害电流强度对人的伤害电流强度对人的伤害电流强度对人的伤害人体允许的人体允许的安全工频电流安全工频电流:30mA工频危险电流工频危险电流:50mA 电流频率在电流频率在40Hz 60Hz对人体的伤害最大对人体的伤害最大。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。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持续时间与路
19、径对人体的伤害 电流通过人体的时间愈长，则伤害愈大。电流通过人体的时间愈长，则伤害愈大。第17页，共28页，编辑于2022年，星期一5.电压对人体的伤害电压对人体的伤害 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。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。触电电压越高，通过人体的电流越大就越危险。因此，把因此，把 36 V以下的电压定为安全电压。工厂进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
20、采用安全电压。行设备检修使用的手灯及机床照明都采用安全电压。第18页，共28页，编辑于2022年，星期一7.3.3 触电方式触电方式1.接触正常带电体接触正常带电体(1)电源中性点接地的单相触电电源中性点接地的单相触电通过人体电流通过人体电流通过人体电流通过人体电流:式中式中:UP:电源相电压电源相电压(220V)Ro:接地电阻接地电阻 4 Rb:人体电阻人体电阻 1000 这时人体处于相电压下，危险较大。这时人体处于相电压下，危险较大。R0第19页，共28页，编辑于2022年，星期一(2)电源中性点不接地系统的单相触电电源中性点不接地系统的单相触电R对地绝对地绝缘电阻缘电阻Ib 人体接触某一
21、相时，通过人体的电流取决于人体电人体接触某一相时，通过人体的电流取决于人体电阻阻Rb与输电线对地绝缘电阻与输电线对地绝缘电阻R 的大小。的大小。若输电线绝缘良好，绝缘电阻若输电线绝缘良好，绝缘电阻R 较大，对人体的较大，对人体的危害性就减小。危害性就减小。但导线与地面间的绝缘可能不良但导线与地面间的绝缘可能不良(R 较小较小)，甚至有，甚至有一相接地，这时人体中就有电流通过。一相接地，这时人体中就有电流通过。第20页，共28页，编辑于2022年，星期一(3)双相触电双相触电双相触电双相触电触电后果更为严重触电后果更为严重通过人体的电流：通过人体的电流：通过人体的电流：通过人体的电流：2.2.接
22、触正常不带电的金属体接触正常不带电的金属体接触正常不带电的金属体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。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这时人体处于线电压下Ib第21页，共28页，编辑于2022年，星期一3.跨步电压触电跨步电压触电U电位分布电位分布接地点接地点20m0.8m跨步电压跨步电压 在高压输电线断线在高压输电线断线落地时，有强大的电落地时，有强大的电流流入大地，在接地流流入大
23、地，在接地点周围产生电压降。点周围产生电压降。如图所示。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。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。地电流大小等因素有关。双脚跨步双脚跨步 一般在一般在20m之外，跨步电压就降为零。如果误入接地点附之外，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。近，应双脚并拢或单脚跳出危险区。第22页，共28页，编辑于2022年，星期一7.3.4 7.3.4 接地和接零接地和接零接地和接零接地和接零 为了
24、人身安全和电力系统工作的需要，要求电气设备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、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。保护接地和保护接零。1.1.工作接地工作接地工作接地工作接地即将中性点接地。即将中性点接地。目的：目的：(1)降低触电电压降低触电电压(2)迅速切断故障迅速切断故障 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。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降低电气设备对地的绝缘水平R0第23页，共28
25、页，编辑于2022年，星期一2.保护接地保护接地 当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带电电,当人触及外壳当人触及外壳,接地电流接地电流 Ie 将经过人体入地后将经过人体入地后,再经再经其它两相对地绝缘电阻其它两相对地绝缘电阻R 及分布电容及分布电容C 回到电源。当回到电源。当R 值较低、值较低、C 较大时，较大时，Ib 将达到或超过危险值。将达到或超过危险值。电气设备外壳未装保护接地时电气设备外壳未装保护接地时电气设备外壳未装保护接地时电气设备外壳未装保护接地时RCIbIe对地绝缘电阻对地绝缘电阻分布电容分布电容第24页，共28页，编
26、辑于2022年，星期一RC对地绝缘电阻对地绝缘电阻电气设备外壳有保护接地时电气设备外壳有保护接地时通过人体的电流：通过人体的电流：Rb b与与与与Ro并联，且并联，且并联，且并联，且 Rb R Ro 通过人体的电流可减小到安全值以内。通过人体的电流可减小到安全值以内。利用接地利用接地装置的分流装置的分流作用来减少作用来减少通过人体的通过人体的电流。电流。保护接地：保护接地：将电气设备的金属外壳将电气设备的金属外壳(正常情况下是正常情况下是不带电的不带电的)接地。接地。用于中性点不接地的低压系统用于中性点不接地的低压系统 分布电容分布电容R0IbIeI0第25页，共28页，编辑于2022年，星期
27、一(a)R0 保护接零（用于保护接零（用于 380V/220V 三相四线制系统）三相四线制系统）将电气设备的外壳可将电气设备的外壳可靠地接到零线上。靠地接到零线上。当电气设备绝缘损坏当电气设备绝缘损坏造成一相碰壳，该相电造成一相碰壳，该相电源短路，其短路电流使源短路，其短路电流使保护设备动作，将故障保护设备动作，将故障设备从电源切除，防止设备从电源切除，防止人身触电。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把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速可靠地动把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速可靠地动把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速可靠地动作，切断电源。作，切
28、断电源。作，切断电源。作，切断电源。第26页，共28页，编辑于2022年，星期一保护接地和保护接零同时使用时保护接地和保护接零同时使用时保护接地和保护接零同时使用时保护接地和保护接零同时使用时当当A相绝缘损坏碰壳时，接相绝缘损坏碰壳时，接地电流地电流式中式中:R0:保护接地电阻保护接地电阻保护接地电阻保护接地电阻4 4 R 0:工作接地电阻工作接地电阻工作接地电阻工作接地电阻4 4 注注注注:中性点接地系统中性点接地系统中性点接地系统中性点接地系统 (1)不允许采用保护接地，只能采用保护接零；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。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壳长期带电,其对地电压为其对地电压为110V。IeR 0R0(b)第27页，共28页，编辑于2022年，星期一工作零线与保护零线工作零线与保护零线N(工作零线工作零线)L(相线相线)PE(保护零线保护零线)220V(a)(b)(c)NNNLLLEEE为了确保设备外壳对地电压为零为了确保设备外壳对地电压为零,专设专设保护零线保护零线 PE。接零正确接零正确接零不正确接零不正确忽视接零忽视接零第28页，共28页，编辑于2022年，星期一