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1、电气安全电气安全基础课件本讲稿第一页，共四十六页电气安全电气安全n电气安全工作是一项综合性的工作，有工程技术工程技术的一面，也有组织管理的一面。工程技术和组织管理相辅相成，有着十分密切的联系。本讲稿第二页，共四十六页n电气安全工作主要有两方面的任务。n一方面是研究各种电气事故，研究电气事故的机理、原因、构成、特点、规律和防护措施；n另一方面是研究用电气的方法解决各种安全问题，即研究运用电气监测、电气检查和电气控制的方法来评价系统的安全性或获得必要的安全条件。本讲稿第三页，共四十六页n随着科学技术和工、农业生产的发展，将出现更先进的电气安全技术，也将对电气安全工作提出更高的要求。以防止触电为例，
2、接地、绝缘、间距等都是传统的安全措施，直至现在这些措施仍是有效的；而随着自动化元件和电子元件的广泛应用而出现的漏电保护装置又为防止触电事故及其他电气事故提供了新的途径。而近年来，电磁场安全问题、静电安全问题等又伴随着某些新技术的广泛应用而日益引起人们的重视。因此，电气安全工作的领域是不断扩展的。本讲稿第四页，共四十六页n电气安全工作将向着更科学、更实用、更深入、更系统的方向发展。在工程技术方面的主要任务是进一步完善传统的安全技术方法，以求建立完整的电气安全体系；并注重引进先进的自动化技术和计算技术，研究电气检测技术和监测技术在安全领域的应用。在管理科学方面，主要任务是逐步提高相关人员的电气安全
3、水平；逐步实现电气安全标准化；并引进系统工程的方法，提高电气安全管理的科学性。本讲稿第五页，共四十六页课程的主要内容课程的主要内容n以电气为范围，以安全为中心，研究各种电气事故的构成、规律和相关联的安全理论、现代工程技术方法及管理方法。n本书共九章，第一章介绍电气安全专业基础；第二、三、四章介绍通用防触电技术；第五、六章介绍电气线路和电气设备的安全技术；第七章介绍电气防火防爆工程；第八章介绍防雷安全和静电安全；第九章介绍电气安全管理。本讲稿第六页，共四十六页本讲稿第七页，共四十六页第一章第一章 电气安全基础电气安全基础n理解工业企业供配电的基本知识n掌握电气事故概要n掌握触电事故的类型及分布规
4、律n掌握电流对人体的作用n掌握用电负荷的计算本讲稿第八页，共四十六页第一章第一章 电气安全基础电气安全基础n第一节 工业企业供配电基础知识 电能的生产、输送、分配和使用的全过程，实际上是在同一瞬间实现的。这个全过程中的各个环节是一个紧密相连的整体。所以先简要介绍发电厂和电力系统的基本知识，使大家了解供配电系统电源的情况，有利于更好的学习电气安全的相关知识。本讲稿第九页，共四十六页1 发电厂和电力系统发电厂和电力系统n发电厂发电厂 发电厂将自然界蕴藏的各种能源转换为电能。按其所利用的能源不同，可分为水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂和太阳能发电厂等，其能量转换过程基本都是
5、：各原各原能源能源机械能机械能电能电能。本讲稿第十页，共四十六页本讲稿第十一页，共四十六页n电力系统 由各种电压的电力线路将发电厂、发电厂、变电所和电力用户变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，统称电力系统 本讲稿第十二页，共四十六页n 5 10 0 10 0 5本讲稿第十三页，共四十六页额定电压和电压等级额定电压和电压等级n额定电压 保证设备正常运行并能够获得最佳经济效益的电压。n电压等级 我国标准规定的电网和用电设备额定电压等级为：低压配电电压应采用220/380V，高压供电电压为6KV、10KV、35KV、110KV等本讲稿第十四页，共四十六页额定电压和电压等
6、级额定电压和电压等级n发电机的额定电压：3.15kv 6.3kv 10.5kv 18kv 20kvn发电机的额定电压比同级电网额定电压高5，因为允许的电压偏移是5。n变压器一次绕组的电压：与发电机连接时为高5；与线路连接时与同级电网相同。n变压器二次绕组的额定电压应比同级电网高10，因为要补偿5的阻抗电压降和高于电网额定电压5；如线路较短可为5。本讲稿第十五页，共四十六页电压选择电压选择 n用电单位的供电电压应从用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、用电单位的远景规划、当前公共电网现状以及经济合理等因素综合考虑决定。本讲稿第十六页，共四十六页n我国民用建筑电气设计规范规定：用电设
7、备容量在250KW以上时应以高压10KV供电，用电设备容量在250KW以下时，一般应以低压方式供电，低压配电电压应采用220/380V。当线路电流不超过30A时，可用220V单相供电。本讲稿第十七页，共四十六页高低压n超高压：330-1000kVn高压：10-330kVn中压：1-10kVn低压：1kVn对地而言250以上为高压本讲稿第十八页，共四十六页n电压越高，在同样的输送功率和输送距离条件下，线路电流越小，线路采用的导线截面也越小，可减少投资，节约有色金属，线路的电能损耗和电压损耗也会减少，但开关设备的投资会加大，危险性增加。n电压越低，在同样的输送功率和输送距离条件下，线路电流越大，线
8、路采用的导线截面也越大，增加投资，线路的电能损耗和电压损耗也会增加，但开关设备的投资会减小，危险性减小。本讲稿第十九页，共四十六页电能质量电能质量n电力系统的电压和频率直接影响电气设备的运行，所以说，电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。n我国一般交流电力设备的额定频率为50Hz，称之为“工频”，频率的偏差一般不得超过0.5Hz，频率的调整主要依靠发电厂。本讲稿第二十页，共四十六页电压质量指标电压质量指标 电压偏移 n是指设备的端电压与其额定电压有偏差。n常用设备电压偏移的范围为：一般电动机和一般工作场所照明为-5%+5%，视觉要求较高的屋内场所为2.5%+5%。本讲稿第二十一页，共四十六页
9、电压便宜的影响电压便宜的影响n电压偏低会明显缩短电动机的使用寿命，影响白炽灯的发光效率，导致荧光灯不易点燃。n电压偏高会不同程度缩短白炽灯、荧光灯和电机的寿命。n常用的减少电压偏移的方法有：正确选择变压器的变比，合理补偿无功功率，尽量使三相荷载平衡。本讲稿第二十二页，共四十六页电压偏移的影响电压偏移的影响n白炽灯电压降低10，使用寿命延长23倍，发光效率降低30以上，电压升高10时相反。n感应电动机电压偏低转矩减小负荷电流增大温度升高绝缘老化增快寿命缩短，此外还会影响产品质量和工作效率。本讲稿第二十三页，共四十六页电压波动电压波动 n电压波动电压波动是由于负荷急剧变动引起的。电压波动对照明的影
10、响最为明显，使照明灯发出明显闪烁，对人眼造成刺激。n电压波动也可影响电机的正常起动，使 电子计算机无法正常工作，A级计算机房允许的电压波动范围为-5%+5%。本讲稿第二十四页，共四十六页常用的抑制电压波动的措施有：n采用专线或专用变压器对负荷变动剧烈的大型电气设备单独供电；n设法增大供电容量，减小系统阻抗；n在系统电压波动严重时，减小或切除引起波动的负荷。本讲稿第二十五页，共四十六页二、工业企业供配电二、工业企业供配电1、常见的供电方式A 35KV进线进线10KV配电配电0.4KV到用电设备到用电设备 适用于大中型企业适用于大中型企业B 10KV进线进线各车间各车间0.4KV到用电设备到用电设
11、备 适用于中型企业适用于中型企业C 10KV进线进线0.4KV到各车间到各车间用电设备用电设备 适用于中小型企业适用于中小型企业D 0.4KV进线进线配电各车间配电各车间到用电设备到用电设备 适用于小型企业适用于小型企业本讲稿第二十六页，共四十六页2、供电负荷和供电要求、供电负荷和供电要求供电负荷供电负荷 根据电力负荷根据电力负荷供电可靠性供电可靠性及中断供电在政治及中断供电在政治上造成影响或在经济上造成上造成影响或在经济上造成损失的程度损失的程度，分为，分为一级负荷，二级负荷和三级负荷，并对各级一级负荷，二级负荷和三级负荷，并对各级负荷的供电电源提出要求，作为供配电系统负荷的供电电源提出要求
12、，作为供配电系统设计的主要依据。设计的主要依据。本讲稿第二十七页，共四十六页n一级负荷（1）中断供电将造成人身伤亡者；）中断供电将造成人身伤亡者；（2）中断供电将造成重大政治影响者）中断供电将造成重大政治影响者（3）中断供电将造成重大经济损失者；）中断供电将造成重大经济损失者；（4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。某些特等建筑，为一级负荷中的特别重要负荷某些特等建筑，为一级负荷中的特别重要负荷 n供电要求供电要求 一级负荷应由一级负荷应由两个电源供电两个电源供电，当其中一个电源发生故障时，当其中一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到破坏。特别
13、重要负荷的供电除需满足一另一个电源应不致同时受到破坏。特别重要负荷的供电除需满足一级负荷供电要求外，还必须增设应急电源，并严禁将其他负荷接入级负荷供电要求外，还必须增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。应急供电系统。本讲稿第二十八页，共四十六页二级负荷：二级负荷：（1）中断供电将造成较大政治影响者；）中断供电将造成较大政治影响者；（2）中断供电将造成较大经济损失者；）中断供电将造成较大经济损失者；（3）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。二级负荷的供电电源应保证当电力变压器发生二级负荷的供电电源应保证当电力变压器发生故障或线路常见故障时不致中断供电（
14、或中断后能故障或线路常见故障时不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。一般宜采用二回路供电，迅速恢复）。一般宜采用二回路供电，供电变压器供电变压器宜选两台宜选两台（两台变压器不一定在同一变电所）。负（两台变压器不一定在同一变电所）。负荷较小或地区供电条件的困难时，允许由一回荷较小或地区供电条件的困难时，允许由一回6KV及以上的架空线供电。及以上的架空线供电。本讲稿第二十九页，共四十六页三级负荷：三级负荷：不属于一级和二级的负荷不属于一级和二级的负荷 三级负荷对供电无特殊要求三级负荷对供电无特殊要求。民用建筑部分电力负荷级别表民用建筑部分电力负荷级别表 本讲稿第三十页，共四十六页3、工业企业配电方式
15、、工业企业配电方式n分为高压配电和低压配电方式分为高压配电和低压配电方式n配电的三种基本接线形式配电的三种基本接线形式 放射式放射式 树干式树干式 环环 式式本讲稿第三十一页，共四十六页放射式放射式 高压：高压：由一条母线分别给由一条母线分别给大型电动机、电炉变大型电动机、电炉变 压器、压器、电力变压器供电电力变压器供电 优点优点：线路故障互不影响、可靠性高、便于实现自动：线路故障互不影响、可靠性高、便于实现自动控制控制 缺点缺点：高压开关设备多，投资高：高压开关设备多，投资高本讲稿第三十二页，共四十六页放射式放射式 低压低压：其应用范围主要是用电设备容量大，或负：其应用范围主要是用电设备容量
16、大，或负荷性质重要、潮湿及腐蚀性环境、有爆炸危险性荷性质重要、潮湿及腐蚀性环境、有爆炸危险性的厂房。的厂房。优点优点：当其中的一路发生故障时，不影响其他干线：当其中的一路发生故障时，不影响其他干线的供电，供电可靠性高的供电，供电可靠性高 缺点缺点：耗用的电缆或导线较多：耗用的电缆或导线较多 本讲稿第三十三页，共四十六页树干式树干式 高压：由一条高压配电干线引出若干支线，向用高压：由一条高压配电干线引出若干支线，向用电负荷供电。电负荷供电。优点优点：线路简化，有色金属消耗少，高压开关数量：线路简化，有色金属消耗少，高压开关数量少，投资低。少，投资低。缺点缺点：供电可靠性低，供电干线检修时，接于干
17、线的：供电可靠性低，供电干线检修时，接于干线的变电所都要停电。变电所都要停电。本讲稿第三十四页，共四十六页树干式树干式n低压：低压：在低压母线所引出的干线上可以直接连接在低压母线所引出的干线上可以直接连接35个分配电箱或用电设备。这种供电方式的可靠性个分配电箱或用电设备。这种供电方式的可靠性比放射式差，干线发生故障时影响范围大，但可以节比放射式差，干线发生故障时影响范围大，但可以节省导线和控制设备，一般适用于用电设备分布较广，省导线和控制设备，一般适用于用电设备分布较广，容量较小的场所。容量较小的场所。本讲稿第三十五页，共四十六页环环 式式n实质上是两端供电的树干式供电，为避免环形线路发实质上
18、是两端供电的树干式供电，为避免环形线路发生故障时影响整个电网，大多数环形线路是开环运行生故障时影响整个电网，大多数环形线路是开环运行的。的。n供电的可靠性较高，但其保护装置及其整定比较复供电的可靠性较高，但其保护装置及其整定比较复杂，若配合不当，易发生误动作，发生供电事故。杂，若配合不当，易发生误动作，发生供电事故。本讲稿第三十六页，共四十六页混合式混合式n一般在实际应用时往往采取几种方式相结合的方法，一般在实际应用时往往采取几种方式相结合的方法，增加应用的灵活性。增加应用的灵活性。n例如：例如：图（图（a）适用于用电负荷较小的高层建筑，）适用于用电负荷较小的高层建筑，干线采用电缆或导线穿管敷
19、设，工程造价较低，干线采用电缆或导线穿管敷设，工程造价较低，供电可靠性较差。图（供电可靠性较差。图（b）适用于用电负荷较大的建）适用于用电负荷较大的建筑，配电干线可采用硬母线或预分支电缆方式配线。筑，配电干线可采用硬母线或预分支电缆方式配线。图（图（c c）采用公用备用电源干线作为重要部位的）采用公用备用电源干线作为重要部位的电力负荷的备用电源，比上述两个方案提高了用电力负荷的备用电源，比上述两个方案提高了用电的可靠性。电的可靠性。本讲稿第三十七页，共四十六页本讲稿第三十八页，共四十六页三、用电负荷计算三、用电负荷计算 n供配电系统要能够在正常条件下可靠地运行，系供配电系统要能够在正常条件下可
20、靠地运行，系统中的配电线路，控制和保护设备都必须合理选统中的配电线路，控制和保护设备都必须合理选择，选择的条件一般依据工作电压的要求和负荷择，选择的条件一般依据工作电压的要求和负荷电流的要求。用电负荷的计算主要是指电流的要求。用电负荷的计算主要是指满足负荷满足负荷电流要求的计算。电流要求的计算。本讲稿第三十九页，共四十六页1、计算负荷 n通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。计算负荷也就是半小时最大负荷。n计算负荷是负荷计算的基本依据，计算负荷确定的是否合理，直接影
21、响到电器设备和导线的选择是否合理，如果计算负荷确定的过小如果计算负荷确定的过小，将增加电能损耗，产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁设备；如如果计算负荷确定过大果计算负荷确定过大，又将使控制设备和导线选择过大，造成投资和有色金属的浪费。本讲稿第四十页，共四十六页各计算负荷的表示方法和单位分别是：有功计算负荷：Pjs单位：KW无功计算负荷：Qjs单位：Kvar视在计算负荷：Sjs单位：KVA计算电流：Ijs单位：A本讲稿第四十一页，共四十六页2.有功功率和无功功率n有功功率 有功功率是指保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)
22、的电功。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，瞬时功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，因此，有功功率也称平均功率。本讲稿第四十二页，共四十六页n无功功率 交流电路中的纯电感，只能将电能转化为磁场能，再反变为电能回馈到电源，在此过程中并不做功，但这种无功电流的存在会使供电线路造成电压降并消耗电能。用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。本讲稿第四十三页，共四十六页n功率因数 功率因数就是用来反映无功功率损耗情况的。在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cos。PSQ本讲稿第四十四页，共四十六页n 功率因数有瞬时功率因数、平均功率因功率因数、平均功率因数和最大负荷时功率因数数和最大负荷时功率因数。由于我们在进行供电设计时的计算负荷均为半小时最大负荷，因此，我们在负荷计算中所指的功率因数一般为最大负荷时功率因数。本讲稿第四十五页，共四十六页n无功补偿 把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功补偿的原理。本讲稿第四十六页，共四十六页