7供电、配电、安全用电

1第7章供电、配电、安全用电及常用电工工具第一节供电配电系统第二节安全用电常识第三节常用电工工具第四节常用电工仪表及使用2第一节供电配电系统（1）电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能应用广泛的原因：①易于相互转换②输送和分配简单经济③便于控制、调节和测量④有利于实现生产过程自动化。（2）有利于实现生产过程的电气化、自动化。产量↑产品质量↑劳动生产率↑生产成本↓劳动强度↓劳动条件改善（3）如果供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果，发生重大设备损坏或人身伤亡事故，造成重大损失。3电力系统概况（1）输电过程：如图（2）电力系统由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、配电和用电的整体，称为电力系统。如下图，是一个大型电力系统的简图。4大型电力系统5（3）电力网：也称电网是指电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所。即是电力系统中除发电厂和用户以外的所有部分。电网或系统习惯上以电压等级来区分，如说10KV电网或10KV系统。这里所说的电网或系统，是指某一电压的相互联系的整个电力线路。电网按电压高低和供电范围大小分为：区域电网：供电范围大，220KV及以上地方电网：供电范围小，110KV及以下工厂供电系统属于地方电网6（4）动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户，称为动力系统。（5）建立大型电力系统（联合电网）的优越性：①可以更经济合理地利用动力资源，降低发电成本，减少电能损耗。②可以更好地保证供电的电能质量，满足用户对电源频率和电压等的质量要求。③可以大大提高供电的可靠性，有利于整个国民经济的发展。7工厂供电系统概况1基本概念工厂供电系统——指工厂所需的电力电源的进线从进厂起到所有用电设备进线端止的整个电路系统，包括厂内的变配电所和所有的高低压供配电线路。电路图——是用图形符号并按工作顺序详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系而不考虑其实际位置的一种简图。母线——就是用来汇集和分配电能的导体，又称“汇流排”。8系统图——是用符号或带注释的框概略表示系统的基本组成、相互关系及其主要特征的一种简图。这是中型工厂供电的系统图，是用一根单线来表示三相线路的，也称为单线图。它没有绘出线路中的各种开关电器，但示意性地绘出了各母线和联络线上装设的开关。92工厂的划分：从供电角度对工厂进行划分，即以供电总容量来划分：小型工厂——供电总容量≤1000KVA中型工厂——供电总容量1000~10000KVA大型工厂——供电总容量≥10000KVA3电压高低的划分从设计制造角度来划分：低压——1KV以下，高压——1KV以上从安全角度来划分：低压——250V以下，高压——250V以上超高压——220~330KV以上特高压——1000KV以上4工厂供电电压：一般情况下，中小型工厂的电源进线电压为6~10KV（10KV居多），有些小型工厂则直接采用低压（220/380V）进线。大中型工厂的电源进线电压为35KV。105工厂供电系统的主要形式：有四种（1）具有高压配电所的工厂供电系统采用单母线分段制，由隔离开关联络。有两条电源进线，一条工作，一条备用，供电可靠性高。其进线电压为6~10KV。这种系统适用于中型工厂。其车间变电所也为单母线，或单母线分段，其各变电所之间有联络线，提高了系统运行的可靠性和灵活性。母线上并联的电容器是用来补偿无功功率提高功率因数的。11（2）具有总降压变电所的工厂供电系统进线电压为35KV以上。电源进厂后，先经总降压变电所将进线电压降为6~10KV后，经高压配电线或经过高压配电所送至各车间变电所，经变压器降为低压用电设备所需电压。适用于大型工厂及某些电源进线电压为35KV及以上的中型工厂。12（3）高压深入负荷中心的工厂供电系统即35KV线路直接引入靠近负荷中心的车间变电所，经车间变电所直接降为低压用电设备所需的电压。如图所示。也称高压深入负荷中心的直配方式。采用这种供电方式，可省去中间一级变压，从而简化了供电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高供电质量。当工厂所在地区有35KV的电源，而厂区的环境条件又允许采用35KV架空线路深入负荷中心时，可考虑采用此方式。即具有“安全走廊”确保安全时，可考虑这种方式。13（4）只有一个变电所或配电所的工厂供电系统如图所示只设一个降压变电所，选用于小型工厂。14若工厂所需容量不大于160kVA时，可采用低压电源进线，这时可只设一个低压配电所即可。如图所示通过以上可知：变电所的任务——接受电能变换电能分配电能配电所的任务——接受电能分配电能变电所与配电所的区别——变电所装有电力变压器，有变压任务，而配电所则没有。15供电系统的质量及用电负荷的分级一、概述所有的用电设备，都规定有一定的工作电压和频率，这就是额定值。电气设备在其额定值下工作，其综合的经济效果最好。1频率：在我国，采用的额定频率为50HZ，称为工频。规定：在电力系统正常状况下，供电频率的允许偏差为①电网装机容量在300万KW及以上的，为±0.2HZ②电网装机容量在300万KW以下的，为±0.5HZ在电力系统非正常状况下，供电频率允许偏差不应超过±1.0HZ但频率的调整，主要是依靠发电厂调节发电机的转速来实现。所以，对工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压质量。162电压：电压质量：是按照国家标准或规范对电力系统电压的偏差、波动和波形的一种质量评估。电压偏差——指电气设备的端电压与其额定电压之差。电压波动——指电网电压的幅值或其有效值的快速变动。电压波形——其好坏以其对正弦波形畸变的程度来衡量。3三相系统中的三相电压或三相电流是否平衡也是衡量电能质量的一个指标。171电压偏差的有关概念（1）电压偏差：也称电压偏移，是指给定瞬间设备的端电压U与设备额定电压UN之差对额定电压UN的百分值，即%100%NNUUUU（2）电压偏差对设备运行的影响对设备的工作性能和使用寿命有很大的影响。（3）允许的电压偏差：规定在电力系统正常状况下，供电企业供到用户受电端的供电电压允许偏差为：①35KV及以上电压供电的，电压正负偏差的绝对值之和不超过额定值的10%。②10KV及以下三相供电的，允许偏差为额定值的±7%。③220V单相供电的，允许偏差为额定值的+7%、-10%。在电力系统非正常状况下，用户受电端的电压最大允许偏差不应超过额定值的±10%。182电压调整的措施为满足用电设备对电压偏差的要求，供电系统应采取相应的调整措施：（1）正确选择无载调压型变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器。（2）合理减少系统的阻抗。（3）合理改变系统的运行方式。（4）尽量使系统的三相负荷均衡。（5）采用无功功率补偿装置：并联电容器。四、电压波动及其抑制1电压波动的概念电压波动——指电网电压的方均根值（有效值）的连续快速变动。其波动值以用户公共供电站点的相邻最大有效值与最小有效值之差对电网额定电压的百分值来表示，即电压波动的频率用单位时间内电压波动的次数来表示。%100%minmaxNUUUU19电压波动的产生：是由于负荷的急剧变动而引起的。电压波动的危害：（1）影响电动机的正常起动，甚至使电动机无法起动。（2）使同步电动机转子引起共振。（3）可使电子设备和计算机无法正常工作。（4）使照明灯发生明显的闪烁，严重影响视觉，使人无法正常工作和学习。人眼对灯闪的主观感觉称为闪变，引起闪变的波动电压称为闪变电压。2电压波动的抑制措施：（1）对负荷变动剧烈的大型设备，采用专用线或专用变压器单独供电。（2）设法增大供电容量，减少系统阻抗。（3）当出现波动时，减少或切除引起波动的负荷。（4）选用短路容量较大或电压等级较高的电网供电。（5）采用静止无功补偿装置。20电网谐波及其抑制（一）电网谐波的有关概念1电网谐波的含义：是指对周期性非正弦交流量进行傅立叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波，而基波是指其频率与工频相同的分量。2谐波的产生与危害：是由于电力系统中非线性元件的存在而产生。产生谐波的元件：气体放电灯、感应电动机、电焊机、变压器、电弧炉及晶闸管变流设备等。谐波对电气设备的危害：①对变压器：缩短其使用寿命。②对电动机：铁损增加，影响产品加工质量。③对电容器：易过载而使其烧坏。④对电力线路：能耗和压损增加，产生谐振过电压，使绝缘击穿。⑤对能度：使其计量不准确。⑥对继电保护和自动装置：会产生误动作。⑦对通信系统：产生干扰。21（二）电网谐波的抑制（1）三相整流变压器采用Yd或Dy的接线。（2）增加整流变压器二次侧的相数。（3）使各台整流变压器二次侧互有相角差。（4）装设分流滤波器（5）选用Dyn11联结组别的三相配电变压器（6）限制交流设备和调压装置的容量，提高对大容量非线性设备的供电电压。22工厂电力负荷的分级及其对供电的要求电力负荷又称电力负载，有两种含义：（1）指耗用电能的用电设备或用电单位（用户）。（2）指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小。电力负荷的具体含义，应根据使用的具体场合而定。1电力负荷的分级及对供电电源的要求根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响分为三级：（1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者，或中断供电将在政治、经济上造成重大损失者。如重大设备损坏如：炼钢炉、医院手术室、人民大会堂等23特别重要负荷：指在一级负荷中，若断电将发生中毒、爆炸、火灾等的负荷，或不允许中断供电的负荷。对供电电源的要求①应由两个独立的电源供电，并不应同时受到损坏。②特别重要负荷不允许停电，应设应急电源。应急电源主要有：①独立于正常电源的发电机组②供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路③蓄电池④干电池（2）二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、产量大量减少等，或中断供电将影响重要用电单位的正常工作。如化工厂、纺织厂等。对供电电源的要求：①应由两回路供电，供电变压器也应有两台。②允许短时停电几分钟。（3）三级负荷：所有不属于一、二级负荷者。对供电电源的要求：无特殊要求。24第二节安全用电常识人体触电方式直接接触触电（单相触电、两相触电）跨步电压触电接触电压触电高压触电雷击触电25直接接触触电－单相触电中性点直接接地方式Ir=Ux/(Rg+Rr)=Ux/Rr(RrRg)与人体电阻比接地体电阻很小，电压几乎全部加在人体上。危险！如果穿上绝缘鞋或站在绝缘垫上，通过人体电流就会很小。中性点不接地方式电流经过人体与其他两相的对地阻抗Z而形成回路，通过人体的电流Ir取决于电压、人体电阻和导线对地绝缘阻抗。如果导线对地绝缘较好，通过人体的电流就会较小。UxRgNCABRrIrUxZ26直接接触触电－两相触电两相触电Ir=U/RrU—线电压当发生两相触电时，如线电压为380V，则流过人体的电流高达268mA，只要经过0.186s就可能致人于死地。（50mA.s)但一般发生的几率较小。Ir27跨步电压触电当电气设备发生接地或线路一相落地时，故障电流就会从接地点向四周扩散，形成电压梯度。离接地点越近，电位越高，电位梯度越高；离接地点20米外，电位近似为0。在20米内，人体两脚之间（0.8米）电位差形成跨步电压—跨步触电。“安规”规定，发生接地后，室内不得接近故障点4米内，室外不得接近故障点8米以内；进入时必须穿绝缘靴，戴绝缘手套。后果，跨步电压流过人体两腿人体两腿抽筋倒地电流流过人体重要器官2秒可能死亡。对地电位％10050距离m102028接触电压触电接触电压是指人站在发生接地短路故障设备旁边，触及漏电设备的外壳时，其手脚之间所承受的电压。由接触电压引起的触电称为接触电压触电。如图：中间电动机绝缘损坏，外壳带电电位相同，但地电位不同，左边人承受接触电压等于电动机外壳电位与地电位之差，接近于零；右边人承受的接触电压几乎为相电压。在安装接地网时，应考虑一个车间、一个变电站和生产装置的所有设备均设接地体，或在地面下埋设接地网，这是防止接触电压触电的有效措施。20m对地电压（％）距离（m）100接触电压电位分布29