電工技術(shù)第9章

電力系統(tǒng)的組成供配電系統(tǒng)的組成安全用電的基本知識(shí)學(xué)習(xí)要點(diǎn)第9章工廠供電與安全用電第9章工廠供電與安全用電9.1工廠供電9.2安全用電9.1工廠供電9.1.1電力系統(tǒng)的組成由發(fā)電廠、電力網(wǎng)和用戶組成的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)，如下圖所示：

1.發(fā)電廠

發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的核心。電能是二次能源，根據(jù)轉(zhuǎn)化電能的一次能源不同，發(fā)電廠可分為以煤、油、天然氣為能源的火力發(fā)電廠，以水勢(shì)能為能源的水力發(fā)電廠，以原子能為能源的核電廠，以地?zé)釣槟茉吹牡責(zé)岚l(fā)電廠，以風(fēng)能為能源的風(fēng)力發(fā)電廠，以太陽(yáng)能為能源的太陽(yáng)能發(fā)電廠等。2.電力網(wǎng)電力網(wǎng)是發(fā)電廠和用戶之間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，一般由變電所和輸電線路構(gòu)成。其中變電所是接受電能、變換電壓和分配電能的場(chǎng)所，一般可分為升壓變電所和降壓變電所兩大類。輸電線路是電力系統(tǒng)中實(shí)施電能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)，一般由架空線路及電纜線路組成。3.用戶

用戶是指電力系統(tǒng)中的用電負(fù)荷。根據(jù)用戶負(fù)荷的重要程度，將負(fù)載分為以下三個(gè)等級(jí)：（1）一級(jí)負(fù)荷。這類負(fù)荷一旦中斷供電，將造成人身事故，重大電氣設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，群眾生活發(fā)生混亂，使生產(chǎn)、生活秩序較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)。（2）二級(jí)負(fù)荷。這類負(fù)荷一旦中斷供電，將造成主要電氣設(shè)備損壞，影響產(chǎn)量，造成較大經(jīng)濟(jì)損失和影響群眾生活秩序等。（3）三級(jí)負(fù)荷。一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷以外的其他負(fù)荷稱為三級(jí)負(fù)荷。在這三類負(fù)荷中，對(duì)于一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)最少由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，其中一個(gè)電源為備用電源。對(duì)于二級(jí)負(fù)荷，一般由兩個(gè)回路供電，兩個(gè)回路電源線應(yīng)盡量引自不同的變壓器或兩段母線。對(duì)于三級(jí)負(fù)荷，則無(wú)特殊要求，采用單電源供電即可。9.1.2工廠配電系統(tǒng)工廠配電系統(tǒng)的基本接線方式有三種：放射式、樹(shù)干式和環(huán)式。下圖所示的是常見(jiàn)的雙回路放射式工廠配電系統(tǒng)。9.2安全用電安全用電包括用電時(shí)的人身安全和設(shè)備安全。9.2.1電氣事故1.電氣事故的特點(diǎn)（1）電氣事故危害大。電氣事故的發(fā)生伴隨著危害和損失，嚴(yán)重的電氣事故不僅帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至還可造成人員的傷亡。（2）電氣事故危險(xiǎn)直觀識(shí)別難。往往來(lái)得猝不及防，給電氣事故的防護(hù)以及人員的教育和培訓(xùn)帶來(lái)困難。（3）電氣事故涉及領(lǐng)域廣。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，電氣事故并不僅僅局限在用電領(lǐng)域的觸電、設(shè)備和線路故障等；另一方面，電能的使用極為廣泛，哪里使用電，哪里就有可能發(fā)生電氣事故，哪里就必須考慮電氣事故的預(yù)防問(wèn)題。

2.電氣事故的類型（1）觸電事故。觸電事故是由電流形式的能量造成的事故，包括電擊和電傷。電擊是指當(dāng)電流流過(guò)人體時(shí)，形成危及生命的傷害。電傷是指電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等對(duì)人體所造成的傷害。觸電事故是最常見(jiàn)的電氣事故。（2）靜電危害事故。靜電危害事故是由靜電電荷或靜電場(chǎng)能量引起的。在生產(chǎn)過(guò)程中以及操作人員的操作過(guò)程中，某些材料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、接觸與分離等原因?qū)е铝讼鄬?duì)靜止的正電荷和負(fù)電荷的積累，即產(chǎn)生了靜電。在石油、化工、粉末加工、橡膠、塑料等行業(yè)，必須充分注意靜電的危險(xiǎn)性。在生產(chǎn)過(guò)程中的靜電還可能使人遭到電擊，也將妨礙生產(chǎn)。

（3）雷電災(zāi)害事故。雷電災(zāi)害事故是由于自然界中正、負(fù)電荷形成的能量失控而造成的事故。雷電災(zāi)害事故不僅能造成設(shè)施和設(shè)備的毀壞，還可能傷及動(dòng)植物，更甚者還會(huì)引起火災(zāi)和爆炸，造成大規(guī)模停電。（4）電磁場(chǎng)危害事故。電磁場(chǎng)危害事故是由電磁波形式的能量失控而造成的。在射頻電磁場(chǎng)作用下，人體因吸收輻射能量會(huì)受到不同程度的傷害。高頻電磁波還可能干擾無(wú)線電通信，也可能降低電子裝置的質(zhì)量和影響電子裝置的正常工作。（5）電路故障事故。電路故障是由于電能在傳遞、分配、轉(zhuǎn)換過(guò)程中失去控制或由電氣元器件的損壞而造成的。斷線、短路、接地、漏電、誤合閘、誤掉閘、電氣設(shè)備損壞等都屬于電路故障。9.2.2觸電1.電流對(duì)人體的危害當(dāng)人體不慎接觸到帶分部分，就有電流通過(guò)人體。微小的電流通過(guò)人體是沒(méi)有感覺(jué)的，但如果通過(guò)人體的工頻電流超過(guò)30~50mA，就有生命危險(xiǎn)，肌肉的痙攣將迅速加劇，觸電者不能自覺(jué)脫離帶電體，最后由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的麻痹，使呼吸或心臟跳動(dòng)停止，以致于死亡。觸電時(shí)間越長(zhǎng)，電流對(duì)人體的傷害也越嚴(yán)重。

2.觸電方式

觸電有兩種情況，直接接觸觸電和間接接觸觸電。直接接觸觸電是指人觸及設(shè)備和線路運(yùn)行時(shí)的帶電體所發(fā)生的觸電；間接接觸觸電是指人觸及正常狀態(tài)下不帶電，而當(dāng)設(shè)備或線路出現(xiàn)故障時(shí)意外帶電的金屬導(dǎo)體時(shí)所發(fā)生的觸電。其中直接接觸觸電又可分為兩相觸電、單相觸電和跨步電壓觸電。

（1）兩相觸電。兩相觸電是指人體兩處同時(shí)觸及兩相帶電體而觸電，如右圖所示，這時(shí)加在人體上的電壓是線電壓，因此，流過(guò)人體的電流較大，故兩相觸電是很危險(xiǎn)的。

（2）電源中性點(diǎn)接地的單相觸電。在三相四線制的供電系統(tǒng)中，中性點(diǎn)是接地的，當(dāng)人體接觸到一根相線時(shí)，電流從相線經(jīng)人體，再經(jīng)大地回到中性點(diǎn)，如右圖所示，這時(shí)人體承受的是相電壓，危險(xiǎn)性較大。如果人體與地面的絕緣較好，危險(xiǎn)性將大大減小。

（3）電源中性點(diǎn)不接地的單相觸電。如果供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)不接地，當(dāng)人體接觸到一根相線時(shí)，由于輸電線與大地之間有電容存在，交流電可通過(guò)分布電容和絕緣電阻而形成回路，如右圖所示。

（4）跨步電壓觸電。如右圖所示，這種觸電是指人體進(jìn)入地面帶電的區(qū)域時(shí)，兩腳之間承受的跨步電壓Uk造成的觸電。

3.防止觸電的保護(hù)措施（1）使用安全電壓。按照人體的最小電阻800～1000Ω和工頻致命電流30～50mA可求得對(duì)人體的危險(xiǎn)電壓。我國(guó)規(guī)定工頻有效值42V、36V、24V、12V和6V為安全電壓的額定值。安全電壓的供電電源除了必須采用獨(dú)立電源外，供電電源的輸入電路與輸出電路之間必須實(shí)行電路上的隔離。（2）絕緣保護(hù)。絕緣保護(hù)是用絕緣體把可能形成的觸電回路隔開(kāi)，以防止觸電事故的發(fā)生，常見(jiàn)的有外殼絕緣、場(chǎng)地絕緣和用變壓器隔離等方法。外殼絕緣是在電氣設(shè)備的外殼裝有防護(hù)罩；場(chǎng)地絕緣是在人體站立的地方用絕緣層墊起來(lái)，使人體與大地隔離；而變壓器隔離是在用電器回路與供電電網(wǎng)之間加一個(gè)變壓器，利用一、二次繞組之間的絕緣作電的隔離。

（3）保護(hù)接地與保護(hù)接零。電氣設(shè)備的外殼大多是金屬的，正常情況下并不帶電。但萬(wàn)一絕緣損壞或外殼碰線，則外殼就會(huì)帶電，這時(shí)人體一旦與其接觸就可能造成單相觸電事故，即間接接觸觸電事故。保護(hù)接地和保護(hù)接零是防止間接接觸觸電的最基本的措施，也是目前供電系統(tǒng)和用電設(shè)備常用的一種保護(hù)方法。在中性點(diǎn)不接地的三相三線制供電系統(tǒng)中采用保護(hù)接地，即將設(shè)備的金屬外殼或金屬構(gòu)架與大地可靠連接，如右圖所示。

在三相四線制供電系統(tǒng)中，為了防止因電氣設(shè)備的絕緣損壞，而使人身遭受觸電的危險(xiǎn)，將電氣設(shè)備的金屬外殼與電源中性點(diǎn)引出的零線相連接，稱為保護(hù)接零，如下圖所示。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)漏電或一相碰殼時(shí)，該相相線與零線之間形成短路或接近短路，使得接于該相線上的短路保護(hù)裝置或過(guò)流保護(hù)裝置立即發(fā)生動(dòng)作，從而迅速切斷電源，消除觸電危險(xiǎn)。

（4）安裝漏電斷路器。漏電斷路器是用來(lái)防止因設(shè)備漏電、人身觸電而造成危害的一種保護(hù)電器，其工作原理如下圖所示。9.2.3電氣防火和防爆

1.電氣火災(zāi)和爆炸的原因發(fā)生電氣火災(zāi)和爆炸要具備兩個(gè)條件，一是要有可燃易爆物質(zhì)；二是要有引燃條件，即電氣火源。對(duì)于可燃易爆物質(zhì)，在各種生產(chǎn)和生活場(chǎng)所中，廣泛存在。而對(duì)于電氣火源，也廣泛存在。有些電氣設(shè)備在正常工作情況下就能產(chǎn)生火花、電弧和危險(xiǎn)高溫。另外電氣線路或設(shè)備的故障和不合理用電是引起電氣火災(zāi)的主要原因。

2.電氣防火防爆的措施根據(jù)電氣火災(zāi)和爆炸形成的原因，防火和防爆的措施應(yīng)從改善現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境入手，控制可燃易爆物質(zhì)，防止可燃易爆物質(zhì)泄漏，加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備的維護(hù)、管理，根據(jù)使用場(chǎng)所條件，合理選擇電氣設(shè)備的型式、容量，按裝相應(yīng)的保護(hù)裝置，排除各種產(chǎn)生引起火災(zāi)和爆炸的火源。9.2.4靜電防護(hù)靜電是由物質(zhì)間的相互摩擦、破斷或感應(yīng)而產(chǎn)生的。1.靜電的危害

靜電的危害主要表現(xiàn)在靜電放電引起爆炸和火災(zāi)，發(fā)生電擊和防礙生產(chǎn)。（1）爆炸和火災(zāi)。靜電在高壓下放電會(huì)產(chǎn)生靜電火花，如果周圍環(huán)境中存在易燃、易爆物品，就有可能引起爆炸和火災(zāi)，造成的危害將相當(dāng)嚴(yán)重。（2）電擊。靜電造成的電擊可能發(fā)生在人體接近帶靜電物體的時(shí)候，也可能發(fā)生在帶靜電的人體接近接地導(dǎo)體或其他導(dǎo)體的時(shí)候。（3）防礙生產(chǎn)。靜電還會(huì)干擾正常生產(chǎn)和影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.靜電的防護(hù)

靜電造成的危害最嚴(yán)重的是火災(zāi)和爆炸，因此，防靜電的措施主要是針對(duì)火災(zāi)和爆炸的防護(hù)，其主要措施包括：（1）控制靜電的產(chǎn)生。主要采用減小磨擦的辦法，從工藝上采取措施，通過(guò)控制工藝流程來(lái)限制和避免靜電的產(chǎn)生。（2）防止靜電的積累。主要方法是導(dǎo)體接地法；也可增加空氣的濕度，還可以添加抗靜電劑和使用靜電中和器等等。（3）防止危害環(huán)境的形成。通過(guò)防止易燃易爆物的形成，或采用通風(fēng)設(shè)備降低易燃易爆物的濃度，或填充氦氣、二氧化碳或其他不活潑的氣體等措施來(lái)防止危害環(huán)境的形成。9.2.5安全用電注意事項(xiàng)和觸電急救常識(shí)1.安全用電注意事項(xiàng)（1）嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)章制度。斷電檢修時(shí)要在閘上掛上電氣安全工作標(biāo)示牌。必須帶電作業(yè)時(shí)，則要由專業(yè)電工按操作要領(lǐng)進(jìn)行操作。（2）正確安裝用電設(shè)備。閘刀開(kāi)關(guān)必須垂直安裝，靜插座應(yīng)在上方；電源線應(yīng)接在靜觸點(diǎn)上；對(duì)于有熔斷絲的刀開(kāi)關(guān)，負(fù)荷線應(yīng)接在閘刀下側(cè)熔斷絲的另一端；電燈開(kāi)關(guān)應(yīng)接在火線上。（3）用電設(shè)備在工作中不要超過(guò)額定值。（4）電氣設(shè)備停止使用時(shí)，應(yīng)切斷電源。

（5）建立定期安全檢查制度。

2.觸電急救常識(shí)（1）發(fā)現(xiàn)有人觸電，應(yīng)盡快使觸電者脫離電源。首先是就近斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)或拔下保險(xiǎn)絲，如果附近沒(méi)有電源開(kāi)關(guān)和保險(xiǎn)絲