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1、模块八 工业企业供电与安全用电,项目一 工业企业输电和配电,1.发电和输电,发电厂按照所利用的能源种类可分为水力、火力、风力、核子能、太阳能及沼气等几种。现在世界各国建造得最多的，主要是水力发电厂和火力发电厂。近二十多年来，核电站也发展得很快。各种发电厂中的发电机几乎都是三相交流发电机。我国生产的交流发电机的电压等级有400/230V和3.15kv、6.3 kv、10.5kv、13.8kv、15.75kv、18kv等多种。大中型发电厂大多建在水力资源丰富的地区或产煤地区附近，距离用电地区往往是几十公里，几百公里甚至一千公里以上，所以发电厂生产的电能要用高压输电线输送到用电地区，然后再降压分配给
2、各用户。电能从发电厂传输到用户，要通过导线系统，这系统称为电力网，图8-1所示的是一例输电线路。,电力网的供电质量可以由以下指标来评判：电压：电力网的供电电压要稳定。1983年8月颁布的我国全国供用电规则规定用户受电端的电压变动幅度不得超过：35kV及以上和对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的5；10kV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的 7；低压照明用户为额定电压的+5%、10%。波形：交流电的波形畸变也是电能质量不佳的表现。高次谐波电流会使电动机发热量增加，也会影响电子设备的正常工作。高次谐波的最大允许值由电力部门另行规定。频率：正常情况下，交流供电频率为50HZ。如果频率发生上下
3、波动，则交流电动机的转速也会上下波动。全国供用电规则规定，供电局供电频率的允许偏差为：电网容量在300kV及以上者，为 0.2Hz；电网容量在300kV及以下者，为0.5Hz。可靠性：供电可靠性也是供电质量的一个重要指标。对于不能停电的工厂、医院等重要用电场所应由两条线路供电。为了节约电能，必须做到送电距离越远，输电线的电压就要愈高。我国国家标准中规定输电线的额定电压为35、110、220、330和500kV等。,2.配电系统,配电系统是工业企业和城乡居民供电的重要组成部分。,通常，工业企业配电系统主要由高压配电线路、变电所、低压配电线路等部分组成，如图8.2所示。高压配电线路的额定电压有3k
4、v、6kv和10kv三种，而低压配电线路的额定电压是380/220V。这是因为工厂用电设备繁多，而且各设备所使用的额定电压相差甚大，如大功率电动机的额定电压可达30006000V，而机床局部照明设备的额定电压只有36V。,中央变电所一般进线电压为35kv，它的任务是经过降压变压器，将35kv的电压降为（310）kv的电压，再分配给车间的高压用电设备和车间变电所。这属于高压配电线路。车间变电所一般进线电压为（310）kV，其任务是经过降压变压器，将（310）kV的电压降低为380V/220V的电压，以供低压用电设备之用。通常，由变电所输出的线路不会直接联接到用电设备，而是必须经过车间配电箱。车间
5、配电箱是放在地面上的一个金属柜，其中装有闸刀开关和管状熔断器，起通断电源和短路保护作用。配出线路有48个不等。,从车间变电所到车间配电箱的线路就属于低压配电线路。其联接方式主要是放射式和树干式，如图8-2所示。,放射式配电线路的特点是由车间变电所的低压配电屏引出若干独立线路到各个用电设备。这种线路适用于设备位置稳定但分散、设备容量大、对供电可靠性要求高的用电设备。由于一条线路只负责一个配电箱，所以，当某条线路发生故障时只需切断该线路进行检修，而不会影响其他线路的正常运行，从而保证了供电的高可靠性。但是，由于独立的干线太多，导致用线量和配电箱增多，因而初期投资大。树干式配电线路的特点是由车间变电
6、所的低压配电屏引出的线路同时向几个相邻的配电箱供电。这种线路适用于分布集中且位于变电所同一侧的用电设备，或适用于对供电要求不高的用电设备。这种线路可以节约用线量，但是一旦有故障发生，受影响的负载比较多。这两种联接方式可以在同一线路中根据实际情况混合使用。,由车间配电箱到用电设备的联接方式可分为独立联接和链状联接，如图8-3所示。通常，如果用电设备容量大于4.5kw，则采用独立联接方式，将用电设备单个接到配电箱上；如果用电设备容量小且相邻，则采用链状联接方式，但同一链状联接的设备不超过3个。,项目二 安全用电,1.电流对人体的危害,当人体触及到带电体或与高压带电体之间的距离小于放电距离，以及带电
7、操作不当时所引起的强烈电弧，都会使人体受到电的伤害，以上这些情况，称之为触电。电流对人体的伤害分为电击和电伤两类。,（1）电击,指当电流通过人体内部器官所产生的对人体的伤害。电击是非常危险的。当有一定强度的电流通过人体时，会使肌肉剧烈收缩，人体的细胞组织受到严重损害，甚至使心脏停止跳动或窒息而死。通常所说的触电事故基本上是指电击而言。电击的危险与通过人体电流有大小、时间长短、电流通过人体时，即能致命；3050mA电流通过人体心脏只要很短的时间，就会使人窒息，心脏停止跳动。根据研究表明，25300Hz的交流电比其它频率的电流更具危险性。,触电时，通过人体的电流大小与接触电压和人体电阻的大小有关。
8、当人体皮肤处于干燥、清洁和无损的情况下，人体电阻可达410k，当处于潮湿、受到损伤或沾有金属或其它导电粉尘时，人体电阻只有1k左右。人体电阻为一定数值时，触及电压愈高，通过人体的电流愈大，危险性就愈大。例如，在三相四线制的380220V低压配电线路中，当人站在地上触及到一根火线，人体电阻为1000时，通过人体电流即为,在实际工作中，我们确定安全界限时，常不以电流，而以电压来区分。根据环境条件不同，50Hz交流电一般规定为36V以下为安全电压（如木板、瓷砖地板）。在泥土、钢筋混凝土建筑物中规定为24V为安全电压。在特别危险的场所（如铸工、化工的大部分车间）安全电压规定为12V。应当注意，这里所指
9、的“安全电压”并不是所有情况下绝对安全，只不过在一般情况下触电死亡的可能性和危险性小些罢了。因此，即使当我们使用36V以下的电气设备时，在安装和操作使用上也必须符合规程要求，否则还是不安全的。,（2）电伤,电流的热效应、化学效应或机械效应对人体外部造成的局部伤害，包括电弧烧伤、烫伤、电烙印都称电伤。如强烈电弧引起人体的灼伤；强烈电弧的放射作用引起眼睛失明；触电者自高处跌下所导致的摔伤；人体接触电流时，皮肤表面引起的烙伤等都时电伤。,2.触电方式,按照人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径，触电方式大致有三种，即单相触电、两相触电和跨步触电。,（1）单相触电,指人体在地面或其它接地导体上，人某
10、一部位触及一相带电体的触电事故。触电大部分都是单相触电事故。单相触电又分中性点接地系统单相触电（如图8-4（a）所示）和中性点不接地系统单相触电（如图8-4（b）所示）。一般地说，前者更具危险性。,(2)两相触电,如图8-5示，是指人体两处同时触及两带电体的触电事故，这种触电方式人体承受的电压更高，是最危险的触电。,（3）跨步电压触电,指人在接地点附近，由两脚之间的跨步电压引起的触电事故。当带有电的电线掉落在地面上时，以电线落地的一点为中心，画许多同心圆，这些同心圆之间有不同的电位差。跨步电压系指人站在地上具有不同对地电压的两点，在人的两脚之间所承受的电压差，见图8-6所示。跨步电压与跨步大小
11、有关，人的跨步距离一般按0.8m考虑。,触电事故究其原因很多。如电气设备质量不合格、电气线路或电气设备安装不符合要求等会直接造成触电事故；电气设备运行管理不当，绝缘损坏漏电也会造成触电事故；非电工作人员处理电气事务，错误操作和违章操作等容易造成触电事故；用电现场混乱，线路 错接，特别是插座接线错误更容易造成触电事故等等。对于这些，应建立严格的安全用电制度和有效的安全保护措施加以防止。如安全操作规程，安全运行管理和维护检修制度以及其它有关规章制度，定期进行电气安全检查并进行经常的群众性的安全教育。,3.防止触电的保护措施,（1）工作接地,电力系统由于运行和安全需要，常常将中性点接地，如图8.4中
12、的图（a）所示。这种接地方式被称为工作接地。在中性点接地的系统中，当一相接地而人体触及另外两相中的一相时，触电电压就不会是线电压，而是接近或等于相电压，从而降低了触电电压。在中性点接地的系统中，当一相接地时会产生较大的接地电流（接近于单相短路电流），短路保护装置迅速动作，切断此相发生故障的电路。,（2）保护接地和保护接零,大部分触电事故并不是由于人体直接接触到火线而造成的，而是由于人体接触到正常情况下不带电的物体而造成的。例如，电机的外壳正常情况下是不带电的，但是，如果绕组绝缘损坏，就会使得绕组与电机外壳相接触，而使电机外壳带电。人体触及带电的电气设备外壳，就相当于单相触电。为了防止此类触电事
13、故，对电气设备通常采用保护接地和保护接零的保护装置。,保护接地 保护接地就是将电气设备的金属外壳接地，适用于中性点不接地的低压系统。如图8-7中的图（a）所示，当某相绕组的绝缘损坏而使外壳带电时，由于人体电阻远大于保护接地装置的电阻，所以漏电电流几乎不从人体通过，从而防止了触电事故。保护接零 保护接零就是将电气设备的金属外壳接到零线（或称中性线）上，适用于中性点接地的低压系统。如图8-7中的图（b）所示，当某相绕组的绝缘损坏而使外壳与绕组直接短接时，就会形成单相短路，迅速使这一相的保险丝熔断，从而外壳不再带电。即使保险丝因某种情况而未熔断，也由于人体电阻远大于线路电阻，使得通过人体的电流极其微
14、小，防止了触电事故。,（3）重复接地 工作接地使得系统拥有了一根零线，但是零线可能由于某种原因在某处断开而一分为二，结果就会使得后面这部分零线形同虚设，与后面这部分零线相联接的保护接零将失去作用，从而带来用电的安全隐患。为了确保安全，可以每隔一定距离就将零线进行接地，这种多处接地方式被称为重复接地，如图8-7中的图（b）所示。,（4）工作零线和保护零线 在实际生活中，三相负载往往不对称，所以，三相四线制系统中的零线上总是有电流存在。为了确保用电安全，零干线必须联接牢固，开关和熔断器不能装在零干线上；同时，由于零线电流的客观存在，导致零线对地电压不为零，而且距离供电处越远的点，其电压值越高，但一
15、般都在安全电压值以下，无危险性。这种常常有电流存在的零线被称为工作零线。工作零线在进建筑物入口处要接地。为了确保电气设备外壳的对地电压为零，通常会在零干线入户处专门另外引出一根保护零线，保护零线上要确保无电流，设备外壳必须接在保护零线上。这样，系统就变为三相五线制系统。,4.电气防火、防爆和防雷保护,（1）电气防火、防爆保护 在用电过程中引发火灾或爆炸的主要原因有二电气设备使用不当。例如，设备长时间过载运行，通风环境不佳，导体间联接不良，都会有可能造成设备温度过高，引燃周围的可燃物质发生火灾甚至爆炸。电气设备自身发生故障。例如，绝缘损坏造成短路而引发火灾；或者由于灭弧装置损坏而导致在切断电路时
16、产生较大电弧，引发火灾。电气防火、防爆的主要措施如下：合理选用电气设备并保持其正常运行；保持设备间的必要安全距离；保持良好的通风环境；装设可靠的接地装置。（2）电气防雷保护 雷电对电气设备的破坏，可以通过直击、侧击、电磁感应等多种方式造成。当架空输电线上方有带着大量电荷的雷云时，架空输电线会由于静电感应而感应出异性电荷。这些电荷被雷云束缚着，一旦束缚解除（如雷云对其他目标放电），它们就变为自由电荷，形成感应过电压，产生强大的雷电流，并通过输电线进入室内，破坏电气设备。为了防止这种破坏的产生，可在被保护电气设备的进线和大地之间装设避雷器。当雷电流沿输电线传向室内的电气设备时，它首先会到达避雷器，使避雷器产生短时击穿而短路，雷电流由避雷器流入大地。雷电流过后，避雷器又恢复正常的断路状态。为防止雷电通过电磁感应方式对设备造成破坏，可以用金属网对电气设备进行屏蔽，并使室内的金属回路接触良好。,
