電工與電子技術課件：工廠供電與安全用電

工廠供電與安全用電5.1工廠供電5.2安全用電5.3觸電及救治方法

5.1工廠供電

5.1.1工廠供電的意義和要求

工廠接受從電力系統(tǒng)送來的電能，再把接受的電能進行降壓后供應和分配到企業(yè)內(nèi)部的供電系統(tǒng)，以保證企業(yè)生產(chǎn)和生活用電的需求，并做好節(jié)能工作。這些都需要有合理的供電系統(tǒng)，其特點如下：（1）安全：在電能的供應分配和使用中，不應發(fā)生人身和設備事故。

（2）可靠：應滿足電能用戶對供電的可靠性要求。

（3）優(yōu)質(zhì)：應滿足電能用戶對電壓和頻率的質(zhì)量要求。（4）經(jīng)濟：供電系統(tǒng)投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和材料。5.1.2工廠供電系統(tǒng)的組成

工廠供電系統(tǒng)由高壓及低壓兩種配電線路、變電所（包括配電所）和用電設備組成。一般大、中型工廠均設有總降壓變電所，把35kV~110kV電壓降為6kV~10kV電壓，向車間變電所或高壓電動機和其他高壓用電設備供電，總降壓變電所通常設有一兩臺降壓變壓器。在一個生產(chǎn)車間內(nèi)，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、用電設備的布局和用電量的大小等情況，可設立一個或幾個車間變電所（包括配電所），也可以幾個相鄰且用電量不大的車間共用一個車間變電所。車間變電所一般設置一兩臺變壓器（最多不超過三臺），其單臺容量一般為1000kVA或1000kVA以下（最大不超過1800kVA），將6kV~10kV電壓降為220V/380V電壓，對低壓用電設備供電。一般大、中型工廠的供電系統(tǒng)如圖5.1所示。圖5.1大、中型工廠供電系統(tǒng)圖小型工廠所需容量一般為1000kVA或稍多，因此，只需設一個降壓變電所，由電力網(wǎng)以6kV~10kV電壓供電，其供電系統(tǒng)如圖5.2所示。圖5.2小型工廠供電系統(tǒng)圖(a)裝有一臺變壓器；(b)裝有兩臺變壓器變電所中的主要電氣設備是降壓變壓器和受電、配電設備及裝置。用來接受和分配電能的電氣裝置稱為配電裝置，其中包括開關設備、母線、保護電器、測量儀表及其他電氣設備等。對于10kV及10kV以下系統(tǒng)，為了安裝和維護方便，總是將受電、配電設備及裝置做成成套的開關柜。工業(yè)企業(yè)高壓配電線路主要作為廠區(qū)內(nèi)輸送、分配電能之用。高壓配電線路應盡可能采用架空線路，因為架空線路建設投資少且便于檢修和維護。但在廠區(qū)內(nèi)，由于對建筑物距離的要求和管線交叉、腐蝕性氣體等因素的限制，不便于架設架空線路時，可以敷設地下電纜線路。

工業(yè)企業(yè)低壓配電線路主要作為向低壓用電設備輸送、分配電能之用。戶外低壓配電線路一般采用架空線路，因為架空線路與電纜相比有較多優(yōu)點，如成本低、投資少、安裝容易、維護和維修方便、易于發(fā)現(xiàn)和排除故障。電纜線路與架空線路相比，雖具有成本高、投資大、維修不便等缺點，但是它具有運行可靠、不易受外界影響、不需架設電桿、不占地面空間、不礙觀瞻等優(yōu)點，特別是在有腐蝕性氣體和易燃、易爆場所，不宜采用架空線路時，只能敷設電纜線路。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，在現(xiàn)代化工廠中，電纜線路得到了越來越廣泛的應用。在車間內(nèi)部應根據(jù)具體情況，或用明敷配電線路，或用暗敷配電線路。

5.2安全用電

5.2.1建立、健全各種操作規(guī)程和安全管理制度

（1）安全用電，節(jié)約用電，自覺遵守供電部門制定的有關安全用電規(guī)定，做到安全、經(jīng)濟、不出事故。

（2）禁止私拉電網(wǎng)，禁用“一線一地”接照明燈。（3）屋內(nèi)配線，禁止使用裸導線或絕緣破損、老化的導線，對絕緣破損部分，要及時用絕緣膠皮纏好。發(fā)生電氣故障和漏電起火事故時，要立即拉斷電源開關。在未切斷電源以前，不要用水或酸、堿泡沫滅火器滅火。

（4）電線斷線落地時，不要靠近，對于6kV～10kV的高壓線路，應離開落地點10m遠；更不能用手去撿電線，應派人看守，并趕快找電工停電修理。（5）電氣設備的金屬外殼要接地；在未判明電氣設備是否有電之前，應視為有電；移動和搶修電氣設備時，均應停電進行；燈頭、插座或其他家用電器破損后，應及時找電工更換，不能“帶病”運行。

（6）用電要申請，安裝、修理找電工。停電要有可靠聯(lián)系方法和警告標志。5.2.2技術防護措施

1.保護接地的概念及原理

電氣設備在使用中，若設備絕緣損壞或擊穿而造成外殼帶電，則人體觸及外殼時有觸電的可能。為此，電氣設備必須與大地進行可靠的電氣連接，即接地保護，使人體免受觸電的危害。

1）保護接地的概念

按功能分，接地可分為工作接地和保護接地。工作接地是指電氣設備（如變壓器中性點）為保證其正常工作而進行的接地；保護接地是指為保證人身安全，防止人體接觸設備外露部分而觸電的一種接地形式。在中性點不接地系統(tǒng)中，設備外露部分（金屬外殼或金屬構架）必須與大地進行可靠電氣連接，即保護接地。接地裝置由接地體和接地線組成，埋入地下直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，連接接地體和電氣設備接地螺栓的金屬導體稱為接地線。接地體的對地電阻和接地線電阻的總和稱為接地裝置的接地電阻。

2）保護接地的原理

在中性點不接地系統(tǒng)中，設備外殼不接地且意外帶電，外殼與大地間存在電壓，當人體觸及外殼時，將有電容電流流過人體，如圖5.3（a）所示，這樣，人體就會遭受觸電危害。如果將外殼接地，人體與接地體相當于電阻并聯(lián)，流過每一通路的電流值將與其電阻的大小成反比。人體電阻比接地體電阻大得多，人體電阻通常為600Ω~1000Ω，接地電阻通常小于4Ω，流過人體的電流很小，這樣就完全能保證人體的安全，如圖5.3（b）所示。圖5.3保護接地原理圖(a)無接地；(b)有接地

2.保護接零的概念及原理

1)保護接零的概念

保護接零是指在電源中性點接地的系統(tǒng)中，將設備需要接地的外露部分與電源中性線直接連接，相當于設備外露部分與大地進行了電氣連接。

2)保護接零的工作原理

當設備正常工作時，外露部分不帶電，人體觸及外殼相當于觸及零線，無危險，如圖5.4所示。采用保護接零時，應注意不宜將保護接地和保護接零混用，而且中性點工作接地必須可靠。圖5.4保護接零原理圖

3)重復接地

從圖5.5（a）可以看出，一旦中性線斷線，設備外露部分帶電，人體觸及同樣會有觸電的可能。而在重復接地的系統(tǒng)中，如圖5.5（b）所示，即使出現(xiàn)中性線斷線，但外露部分因重復接地而使其對地電壓大大下降，對人體的危害也大大下降。不過應盡量避免中性線或接地線出現(xiàn)斷線的現(xiàn)象。圖5.5重復接地作用

3.漏電保護

漏電保護是防止觸電的保護裝置。在電氣設備中發(fā)生漏電或接地故障而人體尚末觸及時，漏電保護裝置已切斷電源；或者在人體已觸及帶電體時，漏電保護器能在非常短的時間內(nèi)切斷電源，減輕對人體的危害。漏電保護器的種類很多，這里介紹目前應用較多的晶體管放大式漏電保護器。晶體管放大式漏電保護器的組成及工作原理如圖5.6所示，由零序電流互感器、輸入電路、放大電路、執(zhí)行電路、整流電源等構成。當人體觸電或線路漏電時，零序電流互感器原邊中有零序電流流過，在其副邊產(chǎn)生感應電動勢，加在輸入電路上，放大管V1得到輸入電壓后，進入動態(tài)放大工作區(qū)，V1管的集電極電流在R6上產(chǎn)生壓降，使執(zhí)行管V2的基極電流下降，V2管輸入端正偏，V2管導通，繼電器KA流過電流起動，其常閉觸頭斷開，接觸器KM線圈失電，切斷電源。圖5.6晶體管放大式漏電保護器原理圖

5.3觸電及救治方法

5.3.1預防觸電

電擊是指電流觸及人體而使內(nèi)部器官受到損害，它是最危險的觸電事故。當電流通過人體時，輕者使人體肌肉痙攣，產(chǎn)生麻電感覺，重者會造成呼吸困難，心臟麻痹，甚至導致死亡。電擊多發(fā)生在對地電壓為220V的低壓線路或帶電設備上，因為這些帶電體是在人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪幸捉佑|到的。電傷是由于電流的熱效應、化學效應、機械效應以及在電流的作用下使熔化或蒸發(fā)的金屬微粒等侵入人體皮膚，使皮膚局部發(fā)紅、起泡、燒焦或組織破壞，嚴重時也可危及人命。電傷多發(fā)生在1000V及1000V以上的高壓帶電體上，它的危險雖不像電擊那樣嚴重，但也不容忽視。人體觸電傷害程度主要取決于流過人體電流的大小和電擊時間長短等因素。我們把人體觸電后最大的擺脫電流稱為安全電流。我國規(guī)定安全電流為30mA/s，即觸電時間在1s內(nèi)，通過人體的最大允許電流為30mA。人體觸電時，如果接觸電壓在36V以下，通過人體的電流就不致超過30mA，故安全電壓通常規(guī)定為36V，但在潮濕地面和能導電的廠房，安全電壓則規(guī)定為24V或12V。

1．單相觸電

1）中性點接地電網(wǎng)的單相觸電

在中性點接地的電網(wǎng)中，發(fā)生單相觸電的情形如圖5.7（a）所示。這時，人體所觸及的電壓是相電壓，在低壓動力和照明線路中為220V。電流經(jīng)相線、人體、大地和中性點接地裝置而形成通路，觸電的后果往往很嚴重。圖5.7單相觸點示意圖(a)中性點接地系統(tǒng)的單相觸電；(b)中性點不接地系統(tǒng)的單相觸電

2）中性點不接地電網(wǎng)的單相觸電

在中性點不接地的電網(wǎng)中，發(fā)生單相觸電的情形如圖5.7（b）所示。當站立在地面的人手觸及某相導線時，由于相線與大地間存在電容，所以，有對地的電容電流從另外兩相流入大地，并全部經(jīng)人體流入到人手觸及的相線。一般說來，導線越長，對地的電容電流越大，其危險性越大。

2.兩相觸電

兩相觸電也叫相間觸電，是指在人體與大地絕緣的情況下，同時接觸到兩根不同的相線，或者人體同時觸及到電氣設備的兩個不同相的帶電部位時，電流由一根相線經(jīng)過人體到另一根相線，形成閉合回路，如圖5.8所示。兩相觸電比單相觸電更危險，因為此時加在人體上的是線電壓。圖5.8兩相觸電示意圖

3.跨步電壓觸電

當電氣設備的絕緣損壞或線路的一相斷線落地時，落地點的電位就是導線的電位，電流就會從落地點（或絕緣損壞處）流入地中。離落地點越遠，電位越低。根據(jù)實際測量，在離導線落地點20m以外的地方，由于入地電流非常小，地面的電位近似等于零。如果有人走近導線落地點附近，由于人的兩腳電位不同，則在兩腳之間出現(xiàn)電位差，這個電位差叫做跨步電壓。離電流入地點越近，則跨步電壓越大；離電流入地點越遠，則跨步電壓越??；在20m以外，跨步電壓很小，可以視為零?？绮诫妷河|電情況如圖5.9所示。當發(fā)現(xiàn)跨步電壓威

脅時應趕快把雙腳并在一起，或趕快用一條腿跳著離開危險區(qū)，否則，因觸電時間長，也會導致觸電死亡。圖5.9跨步電壓觸電示意圖

4.接觸電壓觸電

導線接地后，不但會產(chǎn)生跨步電壓觸電，還會產(chǎn)生另一種形式的觸電，即接觸電壓觸電，如圖5.10所示。圖5.10接觸電壓觸電示意圖由于接地裝置布置不合理，接地設備發(fā)生碰殼時造成電位分布不均勻而形成一個電位分布區(qū)域。在此區(qū)域內(nèi)，人體與帶電設備外殼相接觸時，便會發(fā)生接觸電壓觸電。接觸電壓等于相電壓減去人體站立地面點的電壓。人體站立離接地點越近，則接觸電壓越小，反之就越大。當站立點距離接地點20m以外時，地面電壓趨近于零，接觸電壓為最大，約為電氣設備的對地電壓，即220V。5.3.2觸電急救

1．盡快使觸電者脫離電源

1）低壓觸電脫離電源的方法

（1）觸電地點附近有電源開關或插頭，可立即斷開開關或拔掉電源插頭，切斷電源。（2）電源開關遠離觸電地點，可用有絕緣柄的電工鉗或干燥木柄的斧頭分相切斷電線，斷開電源；或用干木板等絕緣物插入觸電者身下，以隔斷電流。

（3）電線搭落在觸電者身上或被壓在身下時，可用干燥的衣服、手套、繩索、木板、木棒等絕緣物作為工具，拉開觸電者或挑開電線，使觸電者脫離電源。

2）高壓觸電事故脫離電源的方法

（1）立即通知有關部門停電。

（2）戴上絕緣手套，穿上絕緣靴，用相應電壓等級的絕緣工具斷開開關。

（3）拋擲裸金屬線使線路短路接地，迫使保護裝置動作，斷開電源。注意在拋擲金屬線前，應將金屬線的一端可靠地接地，然后拋擲另一端。

3）架空線路上觸電事故脫離電源的方法

對觸電發(fā)生在架空線桿塔上，如果是低壓帶電線路，能立即切斷線路電源的，則應迅速切斷電源，或者由救護人員迅速登桿，束好自己的安全皮帶后，用帶絕緣膠柄的鋼絲鉗、干燥的不導電物體或絕緣物體將觸電者拉離電源；如果是高壓帶電線路，又不可能迅速切斷開關的，則可采用拋掛足夠截面的適當長度的金屬短路線方法，使電源開關跳閘。拋掛前，將短路線一端固定在鐵塔或接地引下線上，另一端系重物，但拋擲短路線時，應注意防止電弧傷人或斷

線危及人身安全。不論是何線電壓線路上觸電，救護人員在使觸電者脫離電源時要注意防止發(fā)生高處墜落的可能和再次觸及其他有電線路的可能。

2．脫離電源的注意事項

（1）救護人員不可以直接用手或其他金屬及潮濕的物件作為救護工具，而必須采用適當?shù)慕^緣工具且單手操作，以防止自身觸電。

（2）防止觸電者脫離電源后可能造成的摔傷。

（3）如果觸電事故發(fā)生在夜間，應當迅速解決臨時照明問題，以利于搶救，并避免擴大事故。

3．現(xiàn)場急救方法

1）對癥進行救護

觸電者需要救治時，大體上按照以下三種情況分別處理：(1）如果觸電者傷勢不重，神智清醒，但是有些心慌、四肢發(fā)麻、全身無力；或者觸電者在觸電的過程中曾經(jīng)一度昏迷，但已經(jīng)恢復清醒。在這種情況下，應當使觸電者安靜休息，不要走動，嚴密觀察，并請醫(yī)生前來診治或送往醫(yī)院。

(2）如果觸電者傷勢比較嚴重，已經(jīng)失去知覺，但仍有心跳和呼吸，這時應當使觸電者舒適、安靜地平臥，保持空氣流通。同時揭開他的衣服，以利于呼吸，如果天氣寒冷，要注意保溫，并要立即請醫(yī)生診治或送醫(yī)院。

(3）如果觸電者傷勢嚴重，呼吸停止或心臟停止跳動或兩者都已停止時，則應立即實行人工呼吸和胸外擠壓，并迅速請醫(yī)生診治或送往醫(yī)院。應當注意，急救要盡快地進行，不能等候醫(yī)生的到來，在送往醫(yī)院的途中，也不能中止急救。

2）人工呼吸法

人工呼吸法是在觸電者呼吸停止后應用的急救方法，具體步驟如下：

(1）觸電者仰臥，迅速解開其衣領和腰帶。

(2）觸電者頭偏向一側(cè)，清除口腔中的異物，使其呼吸暢通，必要時可用金屬匙柄由口角伸入，使口張開。

(3）救護者站在觸電