電工學(xué) 課件 工業(yè)企業(yè)供電及安全用電.ppt

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) 1 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(chēng) 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(hù) 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(hù)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(hù) 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(hù)的用電設(shè)備 電力網(wǎng)的電壓等級(jí) 高壓 1KV及以上的電壓稱(chēng)為高壓 有1 3 6 10 35 110 330 550KV等 低壓 1KV及以下的電壓稱(chēng)為低壓 有220 380V 安全電壓 36V以下的電壓稱(chēng)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 升壓變電所 220kV 地區(qū)樞紐所 10kV 至用戶(hù) 配電所 10kV 10kV 升壓變電所 220kV 220kV 220kV 輸電線路 220kV 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(lèi)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 12 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(hù)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(hù)地域或空間的分布 將用戶(hù)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) 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(shù)干式兩種 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 2層配電箱 11層配電箱 1層配電箱 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 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(guò)人體電流的大小 持續(xù)時(shí)間 電流的頻率以及電流通過(guò)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(dāng)角質(zhì)外層破壞時(shí) 則降到800 1000 人體電阻由皮膚電阻和體內(nèi)電阻兩部分組成 皮膚電阻最大 當(dāng)皮膚處于干燥 潔凈 無(wú)損傷時(shí) 40 100k 當(dāng)皮膚處于潮濕狀態(tài) 約為1k 人體電阻還與接觸電壓大小有關(guān) 隨著電壓升高 人體電阻急劇下降 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 一般情況下 人體感覺(jué)到觸電電流約為1mA工頻交流在10mA以下和直流電50mA以下為安全電流 國(guó)際電工委員會(huì)規(guī)定的安全電流 擺脫電流 為10mA 30mA的觸電電流具有一定的危險(xiǎn)性 超過(guò)100mA就會(huì)使人休克或死亡 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 10mA電流時(shí) 5s內(nèi)不會(huì)造成傷害20mA電流時(shí) 不得超過(guò)2s50mA電流時(shí) 要一觸即離 即使是安全電流 時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)造成傷亡事故 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 5 電壓對(duì)人體的傷害 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 安全電壓若取人體電阻為1200 則安全電壓U IR 0 01 1200 12V 在較好的工作環(huán)境中 安全電壓可取24V和36V 比如我國(guó)建筑業(yè)規(guī)定的安全電壓有3個(gè)等級(jí) 12V 24 36V 根據(jù)工作環(huán)境的不同確定具體電壓值 應(yīng)該注意 安全電壓是一個(gè)相對(duì)的概念 某一種工作環(huán)境中的安全電壓 在另一種工作環(huán)境中可能不再是安全的 安全電壓與通常所說(shuō)的 低壓 不能混淆 電力系統(tǒng)中1KV以下的電壓稱(chēng)為 低壓 因此低壓并不是安全電壓 小常識(shí) 1 觸電急救 1 盡快使觸電者脫離電源 2 對(duì)觸電者進(jìn)行及時(shí)的醫(yī)務(wù)治療 立即斷開(kāi)就近電源 距電源開(kāi)關(guān)太遠(yuǎn) 可用干燥的不導(dǎo)電物體 如木棍 竹竿 繩索等 撥開(kāi)電線 穿絕緣的鞋或站在干木凳上把觸電者拉開(kāi) 用干燥的木柄斧或膠把鉗切斷電線 2 防止觸電的措施為防止觸電事故的發(fā)生 確保用電安全 除了必須建立完善的安全管理制度 還需要在電氣設(shè)計(jì)和施工中采取有效的防護(hù)措施 這些措施包括 一 防止直接觸電措施 1 據(jù)工作環(huán)境的不同 采取超低壓供電 一般要求相間電壓小于或等于50V 如需要在的場(chǎng)所使用的手持式電動(dòng)工具 采用50V以下的電源供電 在礦井或多粉塵場(chǎng)所使用的行燈 采用36V電源 對(duì)使用中有可能偶然接觸裸露帶電體的設(shè)備 采用24V電源 用于水下或金屬爐膛內(nèi)的電動(dòng)工具及照明設(shè)備 則采用12V電源 2 加強(qiáng)電氣隔離與絕緣的措施 二 保護(hù)接地與保護(hù)接零系統(tǒng)采取適當(dāng)?shù)慕拥鼗蚪恿惚Ｗo(hù)措施 防止各種故障情況下出現(xiàn)的人身傷亡或設(shè)備損壞事故的發(fā)生 三 設(shè)置漏電保護(hù)裝置選擇適當(dāng)型號(hào)和參數(shù)的漏電保護(hù)器與低壓配電系統(tǒng)的接地或接零保護(hù)配合使用 將使得低壓配電系統(tǒng)更加安全可靠地運(yùn)行 12 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 2 電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相觸電 對(duì)地絕緣電阻 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 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 Ib 3 跨步電壓觸電 電位分布 接地點(diǎn) 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?chē)a(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 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 2 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 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) 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?xún)?nèi) 利用接地裝置的分流作用來(lái)減少通過(guò)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) 電源中性點(diǎn)接地系統(tǒng)采用接地保護(hù)危險(xiǎn) R地為4 電源相電壓220V I地 220 2R地 27 5A 這一電流不一定能使熔斷器熔斷 使電氣設(shè)備外殼長(zhǎng)期存在于對(duì)地電壓U I地R地 110V 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 R 0 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 小知識(shí) 重復(fù)接地在中性點(diǎn)直接接地的低壓系統(tǒng)中 當(dāng)采用保護(hù)接零時(shí) 為了確保接零保護(hù)系統(tǒng)的安全可靠 除在電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外 還必須在零線的其它地點(diǎn)再進(jìn)行必要的接地 稱(chēng)為重復(fù)接地 1 發(fā)生零線斷線 可以減低斷線處后面的零線對(duì)地電壓 2 發(fā)生碰殼或接地短路時(shí) 可以降低零線對(duì)地電壓3 當(dāng)三相負(fù)載不平衡而零線又?jǐn)嗔褧r(shí) 有減少零線上電壓的作用 我國(guó)低壓配電系統(tǒng)的接地型式IEC標(biāo)準(zhǔn)中 根據(jù)系統(tǒng)接地型式 將低壓配電系統(tǒng)分為三種 IT系統(tǒng) TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng) 其中T