第12章工業(yè)企業(yè)供電與安全用電

第12章工業(yè)企業(yè)供電與安全用電第12章工業(yè)企業(yè)供電及安全用電12.1電力系統(tǒng)12.2工業(yè)企業(yè)配電12.3安全用電第12章工業(yè)企業(yè)供電及安全用電本章要求：1.了解工業(yè)企業(yè)供配電的基本知識(shí);2.了解安全用電的基本常識(shí)。發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電壓一般為6~10KV。12.1電力系統(tǒng)12.1.1電力系統(tǒng)概述

電力是現(xiàn)代工業(yè)的主要?jiǎng)恿?，在各行各業(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。1.發(fā)電發(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(guò)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、輸電和配電系統(tǒng)組成。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(guò)程中,一般將發(fā)電機(jī)組發(fā)出的6~10KV

電壓經(jīng)升壓變壓器變?yōu)?5~500KV高壓，通過(guò)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)?~10KV高壓。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。安全電壓：36V以下的電壓稱為低壓。我國(guó)規(guī)定的安全電壓等級(jí)有：12V、24V、36V等。電力系統(tǒng)的示意圖~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)備等連成一個(gè)環(huán)形整體。直流輸電我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電力網(wǎng)額定電壓有35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。市區(qū)一般輸電電壓為10kV左右，通常需要設(shè)置降壓變電所，經(jīng)配電變壓器將電壓降為380/220V，再引出若干條供電線到各用電點(diǎn)的配電箱上，配電箱將電能分配給各用電設(shè)備。直流輸電結(jié)構(gòu)原理圖發(fā)電升壓直流輸電降壓配電整流逆變直流輸電能耗小，無(wú)線電干擾小，輸電線路造價(jià)較低，但逆變和整流部分較復(fù)雜。輸電線路一例輸電線路一例工廠變電所變電所廠用電輸電線電纜Y0YYYY10.5kV380/220VYYY輸電線變電所變電所380/220VY0Y220kV35kV10kVYY12.2工業(yè)企業(yè)配電12.2.1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。通常一個(gè)低壓配電線路的容量在幾十千伏安到幾百千伏安的范圍，負(fù)責(zé)幾十個(gè)用戶的供電。為了合理地分配電能，有效的管理線路，提高線路的可靠性，一般都采用分級(jí)供電的方式。即按照用戶地域或空間的分布，將用戶劃分成供電區(qū)和片，通過(guò)干線、支線向片、區(qū)供電。整個(gè)供電線路形成一個(gè)分級(jí)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。12.2工業(yè)企業(yè)配電12.2.1低壓配電線路的結(jié)構(gòu)從車間變電所或配電箱到用電設(shè)備線路屬于低壓配電線路。其聯(lián)接方式主要是放射式和樹(shù)干式兩種。低壓供電系統(tǒng)的兩種接線方式(1)放射式供電線路

特點(diǎn):

供電可靠性高，便于操作和維護(hù)。但配電導(dǎo)線用量大，投資高。適用場(chǎng)合：

負(fù)載點(diǎn)比較分散，而每個(gè)點(diǎn)的用電量又較大，變電所又居于各負(fù)載點(diǎn)的中央。變電所配電箱放射式配電線路12.2工業(yè)企業(yè)配電樹(shù)干式配電線路配電箱變電所適用場(chǎng)合:負(fù)載比較集中，各負(fù)載點(diǎn)位于變電所或配電箱的同一側(cè)時(shí),如圖(a)所示。負(fù)載比較均勻地分布在一條線上,如圖(b)所示。(2)樹(shù)干式供電線路

特點(diǎn):供電可靠性差。但配電導(dǎo)線用量小，投資費(fèi)用低，接線靈活性大。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某校實(shí)驗(yàn)樓樹(shù)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12.3安全用電12.3.1觸電事故1.電氣事故的原因1)違章操作(1)違反“停電檢修安全工作制度”，因誤合閘造成維修人員觸電。(2)違反“帶電檢修安全操作規(guī)程”，使操作人員觸及電器的帶電部分。(3)帶電移動(dòng)電器設(shè)備。(4)用水沖洗或用濕布擦拭電氣設(shè)備。(6)對(duì)有高壓電容的線路檢修時(shí)未進(jìn)行放電處理導(dǎo)致觸電。(5)違章救護(hù)他人觸電，造成救護(hù)者一起觸電。2)施工不規(guī)范(1)誤將電源保護(hù)接地與零線相接，且插座火線、零線位置接反使機(jī)殼帶電。(2)插頭接線不合理，造成電源線外露，導(dǎo)致觸電。(3)照明電路的中線接觸不良或安裝保險(xiǎn)，造成中線斷開(kāi)，導(dǎo)致家電損壞。(5)隨意加大保險(xiǎn)絲的規(guī)格，失去短路保護(hù)作用，導(dǎo)致電器損壞。(4)照明線路敷射不合規(guī)范造成搭接物帶電。(6)施工中未對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù)處理。3)產(chǎn)品質(zhì)量不合格(1)電氣設(shè)備缺少保護(hù)設(shè)施造成電器在正常情況下?lián)p壞和觸電。(2)帶電作業(yè)時(shí)，使用不合理的工具或絕緣設(shè)施造成維修人員觸電。(3)產(chǎn)品使用劣質(zhì)材料，使絕緣等級(jí)、抗老化能力很低，容易造成觸電。(4)生產(chǎn)工藝粗制濫造。(5)電熱器具使用塑料電源線。4)偶然條件電力線突然斷裂使行人觸電；狂風(fēng)吹斷樹(shù)枝將電線砸斷；雨水進(jìn)入家用電器使機(jī)殼漏電等偶然事件均會(huì)造成觸電事故。12.3.2電流對(duì)人體的作用人體觸電時(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(guò)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。電擊所引起的傷害程度與下列因素有關(guān)：(1)人體電阻的大小(2)電流通過(guò)時(shí)間長(zhǎng)短(3)電流的大小1.人體電阻人體電阻因人而異，通常為104~105

，當(dāng)角質(zhì)外層破壞時(shí)，則降到800~1000。2.電流強(qiáng)度對(duì)人的傷害人體允許的安全工頻電流:30mA工頻危險(xiǎn)電流:50mA電流頻率在40Hz~60Hz對(duì)人體的傷害最大。實(shí)踐證明，直流電對(duì)血液有分解作用，而高頻電流不僅沒(méi)有危害還可以用于醫(yī)療保健等。3.電流頻率對(duì)人體的傷害4.電流持續(xù)時(shí)間與路徑對(duì)人體的傷害電流通過(guò)人體的時(shí)間愈長(zhǎng)，則傷害愈大。5.電壓對(duì)人體的傷害電流的路徑通過(guò)心臟會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)失常、心跳停止、血液循環(huán)中斷，危險(xiǎn)性最大。其中電流的流經(jīng)從右手到左腳的路徑是最危險(xiǎn)的。觸電電壓越高，通過(guò)人體的電流越大就越危險(xiǎn)。因此，把36V以下的電壓定為安全電壓。工廠進(jìn)行設(shè)備檢修使用的手燈及機(jī)床照明都采用安全電壓。§13-1觸電一、電流對(duì)人體的危害觸電分為電傷和電擊。人體內(nèi)部電阻，最小800~1000安全電壓為：干燥場(chǎng)所：36V不同場(chǎng)合的安全電壓值潮濕的場(chǎng)所：24V密閉潮濕的容器中：12V12.3.3觸電方式1.接觸正常帶電體(1)電源中性點(diǎn)接地的單相觸電通過(guò)人體電流:式中:

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。R0(2)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(guò)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

較小)，甚至有一相接地，這時(shí)人體中就有電流通過(guò)。(3)雙相觸電雙相觸電觸電后果更為嚴(yán)重通過(guò)人體的電流：2.接觸正常不帶電的金屬體當(dāng)電氣設(shè)備內(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。大多數(shù)觸電事故屬于這一種。這時(shí)人體處于線電壓下Ib3.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?？绮诫妷旱拇笮∨c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)。雙腳跨步一般在20m之外，跨步電壓就降為零。如果誤入接地點(diǎn)附近，應(yīng)雙腳并攏或單腳跳出危險(xiǎn)區(qū)。12.3.4接地和接零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。1.工作接地即將中性點(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(kāi)故障點(diǎn)。(3)降低電氣設(shè)備對(duì)地的絕緣水平R02.保護(hù)接地當(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(guò)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(guò)危險(xiǎn)值。電氣設(shè)備外殼未裝保護(hù)接地時(shí)R'C'IbIe對(duì)地絕緣電阻分布電容R'C'對(duì)地絕緣電阻保護(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)分布電容R0IbIeI0R'C'對(duì)地絕緣電阻電氣設(shè)備外殼有保護(hù)接地時(shí)通過(guò)人體的電流：

Rb與Ro并聯(lián)，且

Rb

>>

Ro

通過(guò)人體的電流可減小到安全值以內(nèi)。利用接地裝置的分流作用來(lái)減少通過(guò)人體的電流。分布電容R0IbIeI0接地電阻：R04(a)R0保護(hù)接零（用于380V/220V三相四線制系統(tǒng)）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。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。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注:中性點(diǎn)接地系統(tǒng)

(1)不允許采用保護(hù)接地，只能采用保護(hù)接零；(2)不準(zhǔn)保護(hù)接地和保護(hù)接零同時(shí)使用。此電流不足以使大容量的保護(hù)裝置動(dòng)作，而使設(shè)備外殼長(zhǎng)期帶電,其對(duì)地電壓為110V。IeR0R0(b)工作零線與保護(hù)零線N(工作零線)L(相線)PE(保護(hù)零線)~220V×(a)(b)(c)NNNLLLEEE為了確保設(shè)備外殼對(duì)地電