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工業(yè)企業(yè)供電及安全用電

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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。
1.了解安全用電的基本常識。
發(fā)電機組發(fā)出的電壓一般為 6 ~ 10 KV。
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)的主要動力，在各行各業(yè)中都得到了廣泛的應用。電力系統(tǒng)是發(fā)電廠、輸電線、變電所及用電設備的總稱。
1. 發(fā)電
    發(fā)電是將水力、火力、風力、核能和沼氣等非電能轉換成電能的過程。我國以水利和火力發(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。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)電機組發(fā)出的 6~10KV 電壓經升壓變壓器變?yōu)?35~500KV 高壓，通過輸電線可遠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)?6~10KV 高壓。
3. 配電
    配電是由 10KV 級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 低壓再分配到各個用戶的用電設備。
電力網(wǎng)的電壓等級
高壓：1KV及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：36V以下的電壓稱為低壓。
我國規(guī)定的安全電壓等級有：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
10kV
10kV
升壓
變電所
220kV
220kV
220kV
輸電線路
220kV

35kV
35kV
負荷
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)電機變壓器、輸電線、配電和用電設備等連成一個環(huán)形整體。
12.2  工業(yè)企業(yè)配電
12.2.1  低壓配電線路的結構
    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，負責幾十個用戶的供電。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，通過干線、支線向片、區(qū)供電。整個供電線路形成一個分級的網(wǎng)狀結構。
12.2  工業(yè)企業(yè)配電
12.2.1  低壓配電線路的結構
    低壓配電線路是由配電室(配電箱)、低壓線路、
用電線路組成。
    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
某校實驗樓樹形供電線路示意圖
去教學樓
去宿舍
 食堂
干線
干線
干線
   2  #
生活區(qū)
配電柜

1  #
教學區(qū)
配電柜
  3  #
實驗區(qū)
配電柜

實驗樓總
  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
去報告廳
實驗樓
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) 帶電移動電器設備。
 (4) 用水沖洗或用濕布擦拭電氣設備。
 (6) 對有高壓電容的線路檢修時未進行放電處理導
     致觸電。
(5) 違章救護他人觸電，造成救護者一起觸電。
2) 施工不規(guī)范
(1) 誤將電源保護接地與零線相接，且插座火線、
      零線位置接反使機殼帶電。 
(2) 插頭接線不合理，造成電源線外露，導致觸電。 
(3) 照明電路的中線接觸不良或安裝保險，造成
     中線斷開，導致家電損壞。
(5) 隨意加大保險絲的規(guī)格，失去短路保護作用，
     導致電器損壞。 
(4) 照明線路敷射不合規(guī)范造成搭接物帶電。 
(6) 施工中未對電氣設備進行接地保護處理。
3) 產品質量不合格
(1) 電氣設備缺少保護設施造成電器在正常情況下
     損壞和觸電。
(2) 帶電作業(yè)時，使用不合理的工具或絕緣設施造
      成維修人員觸電。
(3) 產品使用劣質材料，使絕緣等級、抗老化能力
      很低，容易造成觸電。
(4) 生產工藝粗制濫造。
(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；狂風吹斷樹枝將電線砸斷；雨水進入家用電器使機殼漏電等偶然事件均會造成觸電事故。
12.3.2 電流對人體的作用
    人體觸電時，電流對人體會造成兩種傷害：
電擊和電傷。
    電擊是指電流通過人體，影響呼吸系統(tǒng)、心臟和神經系統(tǒng)，造成人體內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，對人體外部的傷害，如燒傷、金屬濺傷等。
    調查表明，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)時間、電流的頻率以及電流通過人體的途徑等。
1. 人體電阻
    人體電阻因人而異，通常為 104 ~ 105? ，當角質外層破壞時，則降到800~1000?。
2. 電流強度對人的傷害
人體允許的安全工頻電流:  30mA
工頻危險電流:  50mA
    電流頻率在40Hz ~ 60Hz對人體的傷害最大。
    實踐證明，直流電對血液有分解作用，而高頻電流不僅沒有危害還可以用于醫(yī)療保健等。
3. 電流頻率對人體的傷害
4. 電流持續(xù)時間與路徑對人體的傷害
    電流通過人體的時間愈長，則傷害愈大。
5. 電壓對人體的傷害
    電流的路徑通過心臟會導致神經失常、心跳停
止、血液循環(huán)中斷，危險性最大。其中電流的流經從右手到左腳的路徑是最危險的。
觸電電壓越高，通過人體的電流越大就越危險。
    因此，把 36 V以下的電壓定為安全電壓。工廠進行設備檢修使用的手燈及機床照明都采用安全電壓。
12.3.3 觸電方式
1. 接觸正常帶電體
 (1)  電源中性點接地的單相觸電
R0

通過人體電流:
 式中:
     UP: 電源相電壓 (220V)
     Ro: 接地電阻 ? 4?
     Rb: 人體電阻 1000?
 這時人體處于相電壓下，危險較大。
(2) 電源中性點不接地系統(tǒng)的單相觸電

R'
對地絕
緣電阻
Ib
    人體接觸某一相時，通過人體的電流取決于人體電阻Rb與輸電線對地絕緣電阻R' 的大小。
    若輸電線絕緣良好，絕緣電阻R' 較大，對人體的危害性就減小。
    但導線與地面間的絕緣可能不良（ R' 較?。踔劣幸幌嘟拥?，這時人體中就有電流通過。
(3) 雙相觸電
雙相觸電

觸電后果更為嚴重
通過人體的電流：
2.  接觸正常不帶電的金屬體
    當電氣設備內部絕緣損壞而與外殼接觸，將使其外殼帶電。當人觸及帶電設備的外殼時，相當于單相觸電。大多數(shù)觸電事故屬于這一種。
 這時人體處于線電壓下，
Ib
3. 跨步電壓觸電

U
電位分布
接地點
20m
0.8m
跨步電壓
    在高壓輸電線斷線落地時，有強大的電流流入大地，在接地點周圍產生電壓降。如圖所示。
    當人體接近接地點時，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距離，兩腳之間的跨距，接地電流大小等因素有關。
雙腳跨步
     一般在20m之外，跨步電壓就降為零。如果誤入接地點附近，應雙腳并攏或單腳跳出危險區(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、保護接地和保護接零。
1.  工作接地
R0

即將中性點接地。
目的：
(1) 降低觸電電壓
(2) 迅速切斷故障
     在中性點接地的系統(tǒng)中，一相接地后的電流較大，保護裝置迅速動作，斷開故障點。
(3) 降低電氣設備對地的絕緣水平
2.  保護接地

C'
Ib
Ie
    當電氣設備內部絕緣損壞發(fā)生一相碰殼時：由于外殼帶電 , 當人觸及外殼,接地電流 Ie 將經過人體入地后, 再經其它兩相對地絕緣電阻R? 及分布電容C ?回到電源。當R? 值較低、C? 較大時，Ib 將達到或超過危險值。
對地絕緣電阻
分布電容
電氣設備外殼未裝保護接地時:
電氣設備外殼有保護接地時
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。

C'
R0

Ib
Ie
I0
    利用接地裝置的分流作用來減少通過人體的電流。
    保護接地：將電氣設備的金屬外殼(正常情況下是
不帶電的)接地。 ? 用于中性點不接地的低壓系統(tǒng) ?
  保護接零（用于 380V / 220V 三相四線制系統(tǒng)）
    將電氣設備的外殼可靠地接到零線上。
    當電氣設備絕緣損壞造成一相碰殼，該相電源短路，其短路電流使保護設備動作，將故障設備從電源切除，防止人身觸電。
C
A
B

Ro
N

(a)
    把電源碰殼，變成單相短路，使保護設備能迅速可靠地動作，切斷電源。
保護接地和保護接零同時使用時
當A相絕緣損壞碰殼時，接地電流
式中：R0：保護接地電阻4?
            R?0：工作接地電阻4?
注：中性點接地系統(tǒng)
    (1) 不允許采用保護接地，只能采用保護接零；
    (2) 不準保護接地和保護接零同時使用。
    此電流不足以使大容量的保護裝置動作，而使設備外殼長期帶電，其對地電壓為110V。
C
A
B

R'0
N

(b)

R0
Ie

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