電力系統(tǒng)及安全用電

1、電力系統(tǒng)及安全用電第一頁(yè)，共35頁(yè)。本章教學(xué)要求第7章 電力系統(tǒng)及安全用電1、了解電力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)；2、了解供、配電的基本知識(shí)；3、了解安全用電的基本常識(shí)；4、了解漏電保護(hù)器的工作原理好選用。重點(diǎn)1、供、配電的基本知識(shí)；2、安全用電的基本常識(shí)。難點(diǎn)漏電保護(hù)器的工作原理。第二頁(yè)，共35頁(yè)。7.1 電力系統(tǒng)概述1、發(fā)電 電力是現(xiàn)代工業(yè)的主要?jiǎng)恿Γ诟餍懈鳂I(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。電力系統(tǒng)是發(fā)電廠、輸電線、變電所及用電設(shè)備的總稱。發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電壓一般為 6 10 KV。 發(fā)電是將水力、火力、風(fēng)力、核能和沼氣等非電能轉(zhuǎn)換成電能的過程。我國(guó)以水利和火力發(fā)電為主，近幾年也在發(fā)展核能發(fā)電。電力系統(tǒng)由發(fā)電、

2、輸電和配電系統(tǒng)組成。第三頁(yè)，共35頁(yè)。2、 輸電 輸電就是將電能輸送到用電地區(qū)或直接輸送到大型用電戶。輸電網(wǎng)是由35KV及以上的輸電線路與其相連接的變電所組成，它是電力系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)。輸電是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。 輸電過程中, 一般將發(fā)電機(jī)組發(fā)出的 610KV 電壓經(jīng)升壓變壓器變?yōu)?35500KV 高壓，通過輸電線可遠(yuǎn)距離將電能傳送到各用戶，再利用降壓變壓器將35KV高壓變?yōu)?610KV 高壓。第四頁(yè)，共35頁(yè)。3、 配電 配電是由 10KV 級(jí)以下的配電線路和配電(降壓)變壓器所組成。它的作用是將電能降為 380/220V 低壓再分配到各個(gè)用戶的用電設(shè)備。電力網(wǎng)的電壓等級(jí)高壓：1KV及

3、以上的電壓稱為高壓。有1, 3, 6, 10, 35, 110, 330, 550KV等。低壓：1KV及以下的電壓稱為低壓。有220，380V。安全電壓：一般50V以下的電壓稱為安全電壓。我國(guó)規(guī)定的安全電壓等級(jí)有：6V、12V、24V、36V、42V等。第五頁(yè)，共35頁(yè)。7.2 供電一、供電過程供電過程示意圖水力發(fā)電廠升壓變電所220kV地區(qū)樞紐所10kV至用戶配電所10kV10kV升壓變電所220kV220kV220kV輸電線路220kV35kV35kV負(fù)荷變電所35kV火力發(fā)電廠10kV 為保證供電的可靠性和安全連續(xù)性，電力系統(tǒng)將各地區(qū)、各種類型的發(fā)電機(jī)變壓器、輸電線、配電和用電設(shè)備等連成

4、一個(gè)環(huán)形整體。第六頁(yè)，共35頁(yè)。二、供電質(zhì)量1、電壓用戶電壓越穩(wěn)定越好。1983年頒布的全國(guó)供用電規(guī)則對(duì)電壓變化幅度的規(guī)定：35KV及以上、特殊用戶：5%10KV及以下、低壓電力用戶：7%低壓照明用戶：+5%，10%第七頁(yè)，共35頁(yè)。二、供電質(zhì)量（續(xù)）2、波形規(guī)定為正弦波，畸變要小。電網(wǎng)容量300萬KVA及以上：0.2Hz3、頻率我國(guó)規(guī)定為50Hz，偏差要小。電網(wǎng)容量300萬KVA以下：0.5Hz4、可靠性不能停電的單位需要兩個(gè)獨(dú)立電源或兩條線路供電。第八頁(yè)，共35頁(yè)。7.3 輸電一、輸電電壓 我國(guó)交流電網(wǎng)的電壓規(guī)定電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓（KV）：0.22、 0.38、3、6、10、35、60

5、、110、154、220、330、500交流發(fā)電機(jī)額定電壓（KV）：0.23、 0.40、3.15、6.3、10.5、 10.75220KV及以上為輸電電壓；110KV、 66KV、 35KV為高壓配電電壓；10KV為中壓配電電壓；380/220V為低壓。第九頁(yè)，共35頁(yè)。7.3 輸電二、輸電功率 三相電網(wǎng)輸電功率表達(dá)式其中，p為線路損耗率， R為單根導(dǎo)線電阻，UL為線電壓。表達(dá)式推導(dǎo)第十頁(yè)，共35頁(yè)。7.4 配電一、工廠配電系統(tǒng) 示意圖 基本組成：變、配電所，高、低壓供、配電線路，用電設(shè)備。 第十一頁(yè)，共35頁(yè)。低壓配電線路的結(jié)構(gòu) 低壓配電線路是由配電室(配電箱)、低壓線路、用電線路組成。

6、低壓配電線路的聯(lián)接方式主要是放射式和樹干式兩種。變電所配電室放射式配電線路變電所配電室樹干式配電線路第十二頁(yè)，共35頁(yè)。某校實(shí)驗(yàn)樓樹形供電線路示意圖去教學(xué)樓去宿舍 食堂干線干線干線 2 #生活區(qū)配電柜 1 #教學(xué)區(qū)配電柜 3 #實(shí)驗(yàn)區(qū)配電柜實(shí)驗(yàn)樓總 配電箱X房間配電箱X房間配電箱分支線分支線分支線2層配電箱11層配電箱1層配電箱 1 #主配電柜10kV去報(bào)告廳實(shí)驗(yàn)樓配電變壓器配電柜第十三頁(yè)，共35頁(yè)。二、配電方式單相雙線：火線、零線。一般用于照明用戶。單相三線：火線、零線、保護(hù)零線（地線）。三相三線：無零線，用于電動(dòng)機(jī)等對(duì)稱負(fù)載。三相四線：有零線，通用方式，應(yīng)用最廣泛。第十四頁(yè)，共35頁(yè)。三、

7、戶內(nèi)配電1、電度表2、開關(guān)3、保護(hù)零線4、漏電保護(hù)器住宅配電盤基本單元第十五頁(yè)，共35頁(yè)。7.5 安全用電一、觸電觸電：人體受到電流傷害。 人體觸電時(shí)，電流對(duì)人體會(huì)造成兩種傷害：電擊和電傷。 電擊是指電流通過人體，影響呼吸系統(tǒng)、心臟和神經(jīng)系統(tǒng)，造成人體內(nèi)部組織的破壞乃至死亡。 電傷是指在電弧作用下或熔斷絲熔斷時(shí)，對(duì)人體外部的傷害，如燒傷、金屬濺傷等。 調(diào)查表明，絕大部分的觸電事故都是由電擊造成的。電擊傷害的程度取決于通過人體電流的大小、持續(xù)時(shí)間、電流的頻率以及電流通過人體的途徑等。第十六頁(yè)，共35頁(yè)。1、電流對(duì)人體的作用1） 人體電阻 人體電阻因人而異，通常為 104 105 ，當(dāng)角質(zhì)外層破壞

8、時(shí)，則降到5001000（最小有200 的記載）。 皮膚干燥時(shí)電阻較大；流汗時(shí)，電阻較小。第十七頁(yè)，共35頁(yè)。1、電流對(duì)人體的作用2）電流對(duì)人體的作用 工頻電流測(cè)試結(jié)果：感知電流：1mA左右可擺脫電流：小于10mA可忍耐極限電流：30mA左右致命電流：50mA以上不可擺脫電流：大于10mA手-人身-手工頻電流測(cè)試，不可擺脫電流值：5%的人7mA， 50%的人11mA， 95%的人14mA。第十八頁(yè)，共35頁(yè)。1、電流對(duì)人體的作用3） 安全電壓我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB3805-83） 規(guī)定的安全電壓： 42V，36V，24V，12V，6V。一般認(rèn)為，50V一下的電壓為安全電壓，即按致命電流50mA,人

9、體電阻1000 確定。特殊場(chǎng)合，安全電壓的值更低，海水中3V電壓可能使人喪命，故也有的國(guó)家設(shè)2.5V一級(jí)的安全電壓 。第十九頁(yè)，共35頁(yè)。1、電流對(duì)人體的作用4） 影響因素 電流頻率在40Hz 60Hz對(duì)人體的傷害最大，直流電流較小，對(duì)于直流電流，感知直流電流：5mA左右，不可擺脫電流：大于50mA。實(shí)踐證明，直流電對(duì)血液有分解作用，而適當(dāng)強(qiáng)度的高頻電流還可以用于醫(yī)療保健等。 電流通過人體的時(shí)間越長(zhǎng)，則傷害越大。 電流通過人體的路徑離心臟越近，則傷害越大。電流的流經(jīng)從左手到右腳的路徑是最危險(xiǎn)的。第二十頁(yè)，共35頁(yè)。2、觸電方式單相觸電(a) 電源中性點(diǎn)接地的單相觸電R0通過人體電流: 式中:

10、UP: 電源相電壓 (220V) Ro: 接地電阻 4 Rb: 人體電阻 1000 這時(shí)人體處于相電壓下，危險(xiǎn)較大。第二十一頁(yè)，共35頁(yè)。(b) 電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相觸電R對(duì)地絕緣電阻Ib 人體接觸某一相時(shí)，通過人體的電流取決于人體電阻Rb與輸電線對(duì)地絕緣電阻R 的大小。 若輸電線絕緣良好，絕緣電阻R 較大，對(duì)人體的危害性就減小。 但導(dǎo)線與地面間的絕緣可能不良（ R 較?。踔劣幸幌嘟拥?，這時(shí)人體中就有電流通過。 實(shí)際生活中，此種情況較少碰到。第二十二頁(yè)，共35頁(yè)。2) 雙相觸電3）接觸漏電設(shè)備的金屬體觸電雙相觸電觸電后果更為嚴(yán)重通過人體的電流： 這時(shí)人體處于線電壓下，Ib 當(dāng)電氣設(shè)備

11、內(nèi)部絕緣損壞而與外殼接觸，將使其外殼帶電。當(dāng)人觸及帶電設(shè)備的外殼時(shí)，相當(dāng)于單相觸電。這是觸電事故發(fā)生最多的情況。第二十三頁(yè)，共35頁(yè)。4） 跨步電壓觸電U電位分布接地點(diǎn)20m0.8m跨步電壓 在高壓輸電線斷線落地時(shí)，有強(qiáng)大的電流流入大地，在接地點(diǎn)周圍產(chǎn)生電壓降。如圖所示。 當(dāng)人體接近接地點(diǎn)時(shí)，兩腳之間承受跨步電壓而觸電。跨步電壓的大小與人和接地點(diǎn)距離，兩腳之間的跨距，接地電流大小等因素有關(guān)。雙腳跨步 10KV高壓線落地，一般在半徑20m之外為安全區(qū)。380V火線落地，一般在半徑5m之外為安全區(qū)。如果誤入危險(xiǎn)區(qū)，應(yīng)雙腳并攏或單腳跳離危險(xiǎn)區(qū)。第二十四頁(yè)，共35頁(yè)。5）感應(yīng)觸電6)剩余電荷觸電 帶電

12、設(shè)備，架空線的電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)作用，在附近的停電設(shè)備上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，人體接觸時(shí)可能觸電；直接在人體上產(chǎn)生過高感應(yīng)電壓，也會(huì)發(fā)生觸電事故。人與帶電設(shè)備的安全距離 用電設(shè)備對(duì)地的電容效應(yīng)，使用電設(shè)備斷電后，殘存剩余電荷，或電容器充電后沒有充分放電，當(dāng)人體接觸時(shí)，會(huì)通過人體放電。帶電體電壓等級(jí)（KV）最小安全距離（m）101.535311042205第二十五頁(yè)，共35頁(yè)。二、 接地和接零1、工作接地為了人身安全和電力系統(tǒng)工作的需要，要求電氣設(shè)備采取接地措施。按接地目的的不同，主要分為工作接地、保護(hù)接地和保護(hù)接零。R0即將中性點(diǎn)接地。目的：(1) 降低觸電電壓(2) 迅速切斷故障 在中性點(diǎn)接地的系

13、統(tǒng)中，一相接地后的電流較大，保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，斷開故障點(diǎn)。(3) 降低電氣設(shè)備對(duì)地的絕緣水平第二十六頁(yè)，共35頁(yè)。2、 保護(hù)接地（1）問題的引出RCIbIe 當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞發(fā)生一相碰殼時(shí)：由于外殼帶電 , 當(dāng)人觸及外殼,接地電流 Ie 將經(jīng)過人體入地后, 再經(jīng)其它兩相對(duì)地絕緣電阻R 及分布電容C 回到電源。當(dāng)R 值較低、C 較大時(shí)，Ib 將達(dá)到或超過危險(xiǎn)值。對(duì)地絕緣電阻分布電容電氣設(shè)備外殼未裝保護(hù)接地時(shí)，機(jī)殼帶電的觸電危險(xiǎn)：第二十七頁(yè)，共35頁(yè)。（2） 保護(hù)接地通過人體的電流： Rb與Ro并聯(lián)，且 Rb Ro 通過人體的電流可減小到安全值以內(nèi)。RCR0IbIeI0 利用接地裝置的分流作

14、用來減少通過人體的電流。 保護(hù)接地：將電氣設(shè)備的金屬外殼(正常情況下是不帶電的)接地。 用于中性點(diǎn)不接地的低壓系統(tǒng) 第二十八頁(yè)，共35頁(yè)。 3、保護(hù)接零 將電氣設(shè)備的外殼可靠地接到零線上。 當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞造成一相碰殼，該相電源短路，其短路電流使保護(hù)設(shè)備動(dòng)作，將故障設(shè)備從電源切除，防止人身觸電。CABRoN(a) 把電源碰殼，變成單相短路，使保護(hù)設(shè)備能迅速可靠地動(dòng)作，切斷電源。（用于 380V / 220V 三相四線制系統(tǒng)）第二十九頁(yè)，共35頁(yè)。注意事項(xiàng)保護(hù)接地和保護(hù)接零同時(shí)使用時(shí)當(dāng)A相絕緣損壞碰殼時(shí)，接地電流式中：R0：保護(hù)接地電阻4 R0：工作接地電阻4對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng) (1) 不允許

15、采用保護(hù)接地，只能采用保護(hù)接零； (2) 也不準(zhǔn)保護(hù)接地和保護(hù)接零同時(shí)使用。 若此電流不足以使大容量的保護(hù)裝置動(dòng)作，則會(huì)使設(shè)備外殼長(zhǎng)期帶電，其對(duì)地電壓為110V。CABR0N(b)R0Ie第三十頁(yè)，共35頁(yè)。 4、重復(fù)接地 方法： 將中性線相隔一定距離多處接地。 當(dāng)零線因故在處斷開時(shí)，可以通過重復(fù)接地線接地。CABN工作接地保護(hù)接零重復(fù)接地第三十一頁(yè)，共35頁(yè)。 5、保護(hù)零線和三相五線制 方法： 增加一根專用保護(hù)零線，保護(hù)零線重復(fù)接地。單相負(fù)載外殼接保護(hù)零線。第三十二頁(yè)，共35頁(yè)。7.6 漏電保護(hù)裝置一、電流動(dòng)作型漏電保護(hù)器工作原理 互感器次級(jí)匝數(shù)較多，靈敏度較高。 正常工作時(shí)，火線、零線電流相等，次級(jí)無電壓，保護(hù)器不動(dòng)作。 設(shè)備漏電或有人觸電時(shí)，火線電流增大，兩線電流不平衡，次級(jí)無電壓，保護(hù)器動(dòng)作，切斷電源。課堂提問：按鈕SB作用是什么？漏電裝置自檢第三十三頁(yè)，共35頁(yè)。7