电工学(第七版)上册第十二章

下一页返回上一页退出章目录第12章工业企业供电及安全用电12.1电力系统12.2工业企业配电12.3安全用电下一页返回上一页退出章目录第12章工业企业供电及安全用电本章要求：1.了解工业企业供配电的基本知识;2.了解安全用电的基本常识。下一页返回上一页退出章目录发电机组发出的电压一般为6~10kV。12.1电力系统12.1.1电力系统概述电力是现代工业的主要动力，在各行各业中都得到了广泛的应用。电力系统是发电厂、变电站、配电所直到各个用户等环节所组成的电能生产消费系统。1.发电发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电能转换成电能的过程。我国以水利和火力发电为主，近年来也在发展风力发电、核能发电等。电力系统由发电、输电和配电系统组成。下一页返回上一页退出章目录2.输电输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大型用电户。输电网是由35kV及以上的输电线路与其相连接的变电所组成，它是电力系统的主要网络。输电是联系发电厂和用户的中间环节。输电过程中,一般将发电机组发出的6~10kV电压经升压变压器变为35~500kV高压，通过输电线可远距离将电能传送到各用户，再利用降压变压器将35kV高压变为6~10kV高压。下一页返回上一页退出章目录3.配电配电是由10kV级以下的配电线路和配电(降压)变压器所组成。它的作用是将电能降为380/220V低压再分配到各个用户的用电设备。电力网的电压等级高压：1kV及以上的电压称为高压。有1,3,6,10,35,110,330,550kV等。低压：1kV及以下的电压称为低压。有220，380V。安全电压：36V以下的电压称为低压。我国规定的安全电压等级有：12V、24V、36V等。下一页返回上一页退出章目录利用输电线路把一个个独立运行的分散在各地的发电厂联接成一个整体电网，然后由电网向所覆盖的地区范围内所有用户供电，就构成了具有现代意义的电力系统我国目前已有华东、华北、华中、东北、西北、南方等地区性电网。4.电力系统与交流输电跳转送电距离愈远，要求输电线的电压愈高。我国国家标准中规定输电线的额定电压为35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV。下一页返回上一页退出章目录交流输电线路一例市区一般输电电压为10kV左右，通常需要设置降压变电所，经配电变压器将电压降为380/220V，再引出若干条供电线到各用电点的配电箱上，配电箱将电能分配给各用电设备。工厂变电所变电所厂厂用电用电输电线电缆YY00YYYYY10.5kV380/220V380/220VYYY输电线变电所变电所380/220V380/220VY0Y220kV220kV35kV35kV10kV10kVYY工厂变电所变电所厂厂用电用电输电线电缆YY00YYYYY10.5kV380/220V380/220VYYY输电线变电所变电所380/220V380/220VY0Y220kV220kV35kV35kV10kV10kVYY变电所厂厂用电用电输电线电缆YY00YYYYY10.5kV380/220V380/220VYYY输电线变电所变电所380/220V380/220VY0Y220kV220kV35kV35kV10kV10kVYY下一页返回上一页退出章目录5.直流输电直流输电能耗小，无线电干扰小，输电线路造价较低，但逆变和整流部分较复杂。从三峡到华东地区和华南地区已建有50104V的直流输电线路。直流输电结构原理图发电发电升压直流输电降压配配电电整流逆变直流输电结构原理图发电发电升压直流输电降压配配电电整流逆变除交流输电外，还有直流输电。其结构原理图如图所示。下一页返回上一页退出章目录12.2工业企业配电12.2.1低压配电线路的结构低压配电线路是由配电室(配电箱)、低压线路、用电线路组成。通常一个低压配电线路的容量在几十千伏安到几百千伏安的范围,负责几十个用户的供电。为了合理地分配电能，有效的管理线路，提高线路的可靠性，一般都采用分级供电的方式。即按照用户地域或空间的分布，将用户划分成供电区和片，通过干线、支线向片、区供电。整个供电线路形成一个分级的网状结构。下一页返回上一页退出章目录12.2工业企业配电12.2.1低压配电线路的结构从车间变电所或配电箱到用电设备线路属于低压配电线路。其联接方式主要是放射式和树干式两种。低压供电系统的两种接线方式1.放射式供电线路特点:供电可靠性高，便于操作和维护。但配电导线用量大，投资高。适用场合：负载点比较分散，而每个点的用电量又较大，变电所又居于各负载点的中央。变电所配电箱放射式配电线路变电所配电箱放射式配电线路下一页返回上一页退出章目录12.2工业企业配电适用场合:负载比较集中，各负载点位于变电所或配电箱的同一侧时,如图(a)所示。负载比较均匀地分布在一条线上,如图(b)所示。2.树干式供电线路特点:供电可靠性差。但配电导线用量小，投资费用低，接线灵活性大。树干式配电线路配电箱变电所树干式配电线路配电箱变电所配电箱变电所下一页返回上一页退出章目录某校实验楼树形供电线路示意图实验楼总配电箱……X房间配电箱X房间配电箱分支线分支线分支线去教学楼去宿舍食堂干线干线干线2#生活区配电柜1#教学区配电柜3#实验区配电柜2层配电箱11层配电箱1层配电箱1#主配电柜10kV去报告厅实验楼配电变压器配电柜实验楼总配电箱……X房间配电箱X房间配电箱分支线分支线分支线实验楼总配电箱…………X房间配电箱X房间配电箱分支线分支线分支线去教学楼去宿舍食堂干线干线干线2#生活区配电柜1#教学区配电柜3#实验区配电柜干线干线干线2#生活区配电柜1#教学区配电柜3#实验区配电柜干线干线干线2#生活区配电柜1#教学区配电柜3#实验区配电柜干线干线干线2#生活区配电柜1#教学区配电柜3#实验区配电柜干线干线2#生活区配电柜1#教学区配电柜3#实验区配电柜2#生活区配电柜1#教学区配电柜3#实验区配电柜2#生活区配电柜1#教学区配电柜3#实验区配电柜2层配电箱11层配电箱1层配电箱1#主配电柜10kV1#主配电柜1#主配电柜10kV10kV去报告厅实验楼配电变压器配电柜下一页返回上一页退出章目录12.3安全用电在生产中，不仅要提高劳动生产率，减轻繁重的体力劳动，而且要尽一切可能保护劳动者的人身安全。以下介绍安全用电的几个问题。12.3.1电流对人体的危害人体触电时，电流对人体会造成两种伤害：电击：是指电流通过人体，影响呼吸系统、心脏和神经系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡。电伤：是指在电弧作用下或熔断丝熔断时，对人体外部的伤害，如烧伤、金属溅伤等。电击所引起的伤害程度与下列因素有关：下一页返回上一页退出章目录1.人体电阻的大小人体电阻因人而异，通常为104~105，当角质外层破坏时，则降到800~1000。3.电流的大小人体允许的安全工频电流:30mA工频危险电流:50mA2.电流通过时间的长短电流通过人体的时间愈长，则伤害愈大。触电电压越高，通过人体的电流越大就越危险。因此，把36V以下的电压定为安全电压。工厂进行设备检修使用的手灯及机床照明都采用安全电压。下一页返回上一页退出章目录电流的路径通过心脏会导致神经失常、心跳停止、血液循环中断，危险性最大。其中电流的流经从左手(或右手)到胸部的危险最高。电流频率在40Hz~60Hz对人体的伤害最大。实践证明，直流电对血液有分解作用，而高频电流不仅没有危害还可以用于医疗保健等。4.电流频率下一页返回上一页退出章目录12.3.3触电方式1.接触正常带电体(1)电源中性点接地的单相触电通过人体电流:mA50mA219P0PbRRUI式中:UP:电源相电压(220V)Ro:接地电阻4Rb:人体电阻1000这时人体处于相电压下，危险较大。R0R0R0R0下一页返回上一页退出章目录(2)电源中性点不接地系统的单相触电R'对地绝缘电阻Ib人体接触某一相时，通过人体的电流取决于人体电阻Rb与输电线对地绝缘电阻R'的大小。若输电线绝缘良好，绝缘电阻R'较大,对人体的危害性就减小。但导线与地面间的绝缘可能不良(R‘较小),甚至有一相接地，这时人体中就有电流通过。下一页返回上一页退出章目录(3)双相触电双相触电触电后果更为严重通过人体的电流：A38.01000380bbRUIlmA50mA3802.接触正常不带电的金属体当电气设备内部绝缘损坏而与外壳接触，将使其外壳带电。当人触及带电设备的外壳时，相当于单相触电。大多数触电事故属于这一种。这时人体处于线电压下Ib下一页返回上一页退出章目录3.跨步电压触电U电位分布接地点20m0.8m跨步电压在高压输电线断线落地时，有强大的电流流入大地，在接地点周围产生电压降。如图所示。当人体接近接地点时，两脚之间承受跨步电压而触电。跨步电压的大小与人和接地点距离，两脚之间的跨距，接地电流大小等因素有关。双脚跨步一般在20m之外，跨步电压就降为零。如果误入接地点附近，应双脚并拢或单脚跳出危险区。下一页返回上一页退出章目录12.3.4接地和接零为了人身安全和电力系统工作的需要，要求电气设备采取接地措施。按接地目的的不同，主要分为工作接地、保护接地和保护接零。1.工作接地即将中性点接地。目的：(1)降低触电电压(2)迅速切断故障在中性点接地的系统中，一相接地后的电流较大，保护装置迅速动作，断开故障点。(3)降低电气设备对地的绝缘水平R0R0下一页返回上一页退出章目录2.保护接地当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带电,当人触及外壳,接地电流Ie将经过人体入地后,再经其它两相对地绝缘电阻R及分布电容C回到电源。当R值较低、C较大时，Ib将达到或超过危险值。电气设备外壳未装保护接地时R'C'IbIe对地绝缘电阻分布电容R'C'IbIe对地绝缘电阻分布电容下一页返回上一页退出章目录电气设备外壳有保护接地时通过人体的电流：b00ebRRRIIRb与Ro并联，且RbRo通过人体的电流可减小到安全值以内。利用接地装置的分流作用来减少通过人体的电流。保护接地：将电气设备的金属外壳(正常情况下是不带电的)接地。用于中性点不接地的低压系统分布电容R0IbIeI0R'C'对地绝缘电阻R'C'对地绝缘电阻下一页返回上一页退出章目录(a)R0(a)R03.保护接零（用于380V/220V三相四线制系统）将电气设备的外壳可靠地接到零线上。当电气设备绝缘损坏造成一相碰壳，该相电源短路，其短路电流使保护设备动作，将故障设备从电源切除，防止人身触电。把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速可靠地动作，切断电源。下一页返回上一页退出章目录保护接地和保护接零同时使用时当A相绝缘损坏碰壳时，接地电流式中:R0:保护接地电阻4R0:工作接地电阻4A5.2744220eI注:中性点接地系统(1)不允许采用保护接地，只能采用保护接零；(2)不准保护接地和保护接零同时使用。此电流不足以使大容量的保护装置动作，而使设备外壳长期带电,其对地电压为110V。ooPeRRUIIIeeR0R0(b)IIeeR0R0(b)下一页返回上一页退出章目录4.工作零线与保护零线N(工作零线)L(相线)PE(保护零线)220V×(a)(b)(c)NNNLLLEEE为了确保设备外壳对地电压为零,专设保护零线PE。接零正确接零不正确忽视接零