电气安全技术（完整精品课件133页）.ppt

电气安全技术,13:28,课程说明：课程：电气安全技术考核方式：闭卷|开卷|大作业课程类别：任意选修课学分：1.5教材名称：电气安全工程钮英建.中国劳动社会保障出版社.参考书：电气安全工程李悦，杨海宽.化学工业出版社电气安全陈晓平.机械工业出版社电气安全工程杨有启.首都经济贸易大学出版社,13:28,课程主要内容第1章电气安全基础3学时第2章直接接触电击防护4学时第3章间接接触电击防护4学时第4章兼防直接和间接接触电击防护措施3学时第5章电气设备安全3学时第6章电气防火防爆2学时第7章雷电防护3学时第8章静电防护3学时第9章电气安全管理3学时,13:28,13:28,电源线接头不符合要求；电源线严禁沿金属脚手架敷设。,13:28,电源与护栏接触部位未垫绝缘层,13:28,电源箱中电源线不使用插头,13:28,保险丝上接线,13:28,低压电路接头处电源线裸露,13:28,低压电线接头紧挨着管道栏杆,13:28,拖地电缆被铁件砸破,13:28,外脚手架上的大砼块悬在空中，不知什么时候落下，又不知道会砸到谁,13:28,如此休息,13:28,悟空出世,本章学习目标：1.熟悉石油化工主要的电气事故、触电事故的类型及其分布规律，掌握电流对人体作用的相关知识。2.了解工业企业供配电系统的组成和系统各部分的功能，掌握电网安全性能分析要求等基础知识。本章内容主要是电气安全工程相关的基础知识。介绍了工业企业供配电的一些基本知识，讲述电气事故概要、触电事故的类型及分布规律，重点论述电流对人体的作用。,一、电气安全在石油化工企业的特殊地位：电力已成为国民经济和人民生活必不可少的二次能源。供电安全成了石油化工企业安全、稳定、经济、长周期生产的先决条件。石油化工企业生产绝大部分属于一类、二类用电负荷，具有高温、高压、易燃、易爆、深度冷却的特点，容易发生事故，且有的事故，如火灾、爆炸、凝固、凝聚等如果处理不及时，措施不当，就有可能导致灾难性，甚至是毁灭性的后果，对人民生命及国家财产危害极大。有时即使是简单的电气故障或参数波动，也可能给石油化工生产带来超过电气本身损失数百倍乃至数万倍的后果。因此，对于石油化工企业的电气安全，不宜孤立分析，必须予以全面综合的考虑，给予高度的重视。,13:28,二、电气安全的严重性技术先进的国家每发20亿度电才触电死亡1人，而我国每发1亿度电触电死亡就超过1人。安全用电水平高的国家，每100万工农业用电人口中触电死亡0.51人；我国的统计数字为每100万人口触电死亡10人左右。据有关部门统计，在全国工矿企事业单位因公死亡人数中，触电死亡占68%左右，居第56位。根据近年来我国的统计数字，高、低压电力系统中的触电死亡人数，低压占80%以上，而企业中又以低压系统和低压设备所占比重最大，因此用电安全更有其重要性。,三、在石油化工企业发生的电气事故主要有三个方面：由于电气设备或电气线路的故障及损坏，造成停电，致使停工停产；人身触电的伤亡事故；由电气原因（包括静电及雷电）而引起的火灾爆炸事故。,13:28,四、电气安全概述以安全为目标,以电气为领域的应用科学。包括用电安全和电器安全，但不仅如此。(电气，电器)涉及的领域：电气安全实践电气安全教育电气安全科研,五、电气安全的任务,研究各种电气事故研究其机理、原因、构成、规律、特点和防治措施。研究用电气的方法来解决安全生产问题研究运用电气监测、电气检查和电气控制的方法来评价系统的安全性或解决生产中的安全问题。,第一节电气事故分类,一、电气事故的类型,触电事故雷击事故静电事故电气火灾爆炸事故电磁辐射事故电路故障,1、触电事故,1.1、触电事故的类型,电伤（外伤）电灼伤皮肤金属化电烙印机械损伤电光眼,电击（内伤）分直接电击与间接电击单线电击两线电击跨步电压电击,由电流形式的电能造成的事故。,1.2、电击的类型,单线电击电流：I=U/(Rr+Ro),两线电击电流：I=U/Rr；U可达线电压,双相触电,低压触电的两种形式,单相触电,晾衣服,线破损火线露出,水,图1-1电击的种类,跨步电压电击：这是指站立或行走的人体，受到出现于人体两脚之间的电压，即跨步电压作用所引起的电击。跨步电压是当带电体接地，电流自接地的带电体流入地下时，在接地点周围的土壤中产生的电压降形成的。,对地电压、接触电压和跨步电压,高压电弧触电,高压危险，请勿靠近,高压触电的两种形式,高压跨步触电,1.3、触电事故的特点,分布规律违章40%关联漏电30%移动式设备和暂设设备20%触及高处带电体10%直接接触电击和间接接触电击约各占1/2,二、触电事故的特点,分布规律,1）季节性明显，69月份最集中；2）低压设备触电事故多；3）便携式和移动式设备触电事故多；4）电气连接部位触电事故多；5）农村触电事故多；6）冶金、矿业、建筑、机械行业触电事故多；7）青、中年人，以及非电工事故多；8）误操作事故多；,2、电气火灾爆炸事故:电器引燃源。3、静电危害事故:(1)在有爆炸和火灾危险的场所，静电放电火花会成为可燃性物质的点火源，造成爆炸和火灾事故。(2)人体因受到静电电击的刺激，可能引发二次事故，如坠落、跌伤等。此外，对静电电击的恐惧心理还对工作效率产生不利影响。(3)某些生产过程中，静电的物理现象会对生产产生妨碍，导致产品质量不良，电子设备损坏，造成生产故障，乃至停工。,4、雷电灾害事故：雷电是大气中的一种放电现象。雷电放电具有电流大、电压高的特点。其能量释放出来可能形成极大的破坏力。其破坏作用主要有以下几个方面：(1)直击雷放电、二次放电、雷电流的热量会引起火灾和爆炸。(2)雷电的直接击中、金属导体的二次放电、跨步电压的作用及火灾与爆炸的间接作用，均会造成人员的伤亡。(3)强大的雷电流、高电压可导致电气设备击穿或烧毁。发电机、变压器、电力线路等遭受雷击，可导致大规模停电事故。雷击可直接毁坏建筑物、构筑物。,5、射频电磁场危害：（1）在射频电磁场作用下，人体因吸收辐射能量会受到不同程度的伤害。（2）射频伤害还表现为感应放电。示例影片,6、电气系统事故电气系统事故是由电能传递、分配、转换失去控制造成的。断线、短路、接地、漏电、误合闸、误掉闸、电气设备或电气元件损坏等都属于电路故障。电气线路或电气设备故障可能影响到人身安全。（1）异常带电。电气系统中，原本不带电的部分因电路故障而异常带电，可导致触电事故发生。例如:电气设备因绝缘不良产生漏电，使其金属外壳带电；高压电路故障接地时，在接地处附近呈现出较高的跨步电压，形成触电的危险条件。（2）异常停电。在某些特定场合，异常停电会造成设备损坏和人身伤亡。如正在浇注钢水的吊车，因骤然停电而失控，导致钢水洒出，引起人身伤亡事故；医院手术室可能因异常停电而被迫停止手术，无法正常施救而危及病人生命；排放有毒气体的风机因异常停电而停转，致使有毒气体超过允许浓度而危及人身安全等；公共场所发生异常停电，会引起妨碍公共安全的事故；异常停电还可能引起电子计算机系统的故障，造成难以挽回的损失。,二、触电事故的特点,分布规律,1）季节性明显，69月份最集中；2）低压设备触电事故多；3）便携式和移动式设备触电事故多；4）电气连接部位触电事故多；5）农村触电事故多；6）冶金、矿业、建筑、机械行业触电事故多；7）青、中年人，以及非电工事故多；8）误操作事故多；,电气安全的特点：,危害大电气事故不仅带来重大的经济损失，甚至还可能造成人员的伤亡。抽象性看不见、听不见、嗅不着(尤其是静电和电磁辐射)。广泛性强电弱电、直流交流、静电流电、高压低压、工业农业、生产生活。综合性既有工程技术方面，也有组织管理方面。,一、电流对人体作用的影响因素,电流的大小电流的种类电流的持续时间电流的途径个体特征,第二节电流对人体的作用,电流的大小：通常，1mA的工频电流通过人体时，就会使人有不舒服的感觉，10mA电流人体尚可摆脱，称为摆脱电流，而在50mA的电流通过人体时，就会有生命危险。当流过人体的电流达到100mA时，就足以使人死亡。,二、人体阻抗人体阻抗是定量分析人体电流的重要参数之一，也是处理许多电气安全问题所必须考虑的基本因素。人体皮肤、血液、肌肉、细胞组织及其结合部等构成了含有电阻和电容的阻抗。其中，皮肤电阻在人体阻抗中占有很大的比例。人体阻抗包括皮肤阻抗和体内阻抗，其等效电路如图1-2所示。,13:28,图1-2人体阻抗的等效电路Zi体内阻抗；Zp1，Zp2皮肤阻抗；总阻抗,1.人体总阻抗人体总阻抗是包括皮肤阻抗及体内阻抗的全部阻抗。接触电压大致在50V以下时，由于皮肤阻抗的变化，人体阻抗也在很大的范围内变化；而在接触电压较高时，人体阻抗与皮肤阻抗关系不大。在皮肤被击穿后，近似等于体内阻抗。另外，由于存在皮肤电容，人体的直流电阻高于交流阻抗。通电瞬间的人体电阻叫做人体初始电阻。在这一瞬间，人体各部分电容尚未充电，相当于短路状态。因此，人体初始电阻近似等于体内阻抗，其影响因素也与体内阻抗相同。根据试验，在电流途径从左手到右手或电阻大约为500。在皮肤干燥时，人体工频总阻抗一般为10003000。潮湿的情况下，可按500800考虑。,13:28,2.皮肤阻抗是指表皮阻抗，即皮肤上电极与真皮之间的电阻抗，以皮肤电阻和皮肤电容并联来表示。(与皮肤状态有关),13:28,图1-3不同电流途径的体内阻抗,3.体内阻抗是除去表皮之后的人体阻抗，虽存在少量电容，但可以忽略不计。因此。体内阻抗基本上可以视为纯电阻。体内阻抗主要决定于电流途径。当接触面积过小，例如仅数平方毫米时，体内阻抗将会增大。图1-3所示（P19）为不同电流途径的体内阻抗值，图中数值是用与手-手内阻抗比值的百分数表示的。无括号的数值为单手至所示部位的数值；括号内的数值为双手至相应部位的数值。如电流途径为单手至双脚，数值将降至图上所标明的100%；如电流途径为双手至双脚，数值将降至图上所标明的75%。,在干燥、电流途径从左手到右手、接触面积50100cm2的条件下,人体电阻()见下表。,干燥：10003000，潮湿：500800。,三、电流对人体的作用电流通过人体，会令人有发麻、刺痛、压迫、打击等感觉，还会令人产生痉挛、血压升高、昏迷、心率不齐、窒息、心室颤动等症状，严重时导致死亡。人体工频电流试验的典型资料见表1-1和表1-2。表1-1左手-右手电流途径的实验资料mA,13:28,表1-2单手双脚电流途径的实验资料mA,13:28,心室颤动：电流直接作用于心肌，可引起心室颤动，电流也可以作用于中枢神经系统通过其反射作用引起心室颤动。50mA(有效值)以上的工频交流电流通过人体。一般既可引起心室颤动或心脏停止跳动，也可导致呼吸中止。心室颤动是一种无规则的心脏高频率震颤，其幅值小，每分钟震颤可达1000次以上，从血液动力学的角度来看，无异于心脏停搏，通常数秒钟至数分钟就会导致此亡。在心脏周期中，相应于心电图上约0.2s的T波这一特定时间心脏对电流最为敏感，被称为心脏易损期。,1.伤害程度与电流大小的关系通过人体的电流愈大，人体的生理反应愈明显，伤害愈严重。对于工频交流电，按通过人体的电流强度的不同以及人体呈现的反应不同，将作用于人体的电流划分为三级：(1)感知电流和感知阈值。感知电流是指电流流过人体时可引起感觉的最小电流。感知电流的最小值称为感知阈值。不同的人，感知电流及感知阈值是不同的。成年男性平均感知电流约为1.1mA(有效值，下同)；成年女性约为0.7mA。对于正常人体，感知阈值平均为0.5mA，并与时间因素无关。感知电流一般不会对人体造成伤害，但可能因不自主反应而导致由高处跌落等二次事故。感知电流的概率曲线如图1-3所示。,13:28,图1-3感知电流的概率曲线,13:28,(2)摆脱电流和摆脱阈值。摆脱电流是指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流。摆脱电流的最小值称为摆脱阈值。成年男性平均摆脱电流约为16mA；成年女性平均摆脱电流约为10.5mA；成年男性最小摆脱电流约为9mA；成年女性最小摆脱电流约为6mA；儿童的摆脱电流较成人要小。对于正常人体；摆脱阈值平均为10mA,与时间无关。,13:28,13:28,图1-4室颤电流与时间曲线,(3)室颤电流和室颤阈值。室颤电流是指引起心室颤动的最小电流，其最小电流即室颤阈值。由于心室颤动几乎终将导致死亡，因此，可以认为，室颤电流即致命电流。室颤电流与电流持续时间关系密切。当电流持续时间超过心脏周期时，室颤电流仅为50mA左右；当电流持续时间短于心脏周期时，室颤电流为数百毫安。当电流持续时间小于0.1S时，只有电击发生在心脏易损期500mA以上乃至数安的电流才能够引起心室颤动。室颤电流与电流持续时间的关系大致如图1-4所示。,15-100Hz交流电流效应的时间-电流区域图,15-100Hz交流电流效应的时间-电流区域说明,女性较男性敏感，儿童较成人敏感，体重小的较体重大的敏感，患有心脏等疾病的时，遭受电击的危险性较大。电流对人体的作用有分散性特征。即使对于同一个人，多次实验的结果也不一样。,2.伤害程度与电流持续时间的关系通过人体电流的持续时间愈长，愈容易引起心室颤动，危险性就愈大。这主要是因为：（1）能量积累。电流持续时间愈长，能量积累愈多，心室颤动电流减小，使危险性增加。当持续时间在0.015S范围内时，心室颤动电流和电流持续时间的关系可用下式表达：（1.1）式中:I-心室颤动电流,mAT-电流持续时间,s。或者,用下式表达：当t1S时:I=50mA(1.2)当t1S时:It=50mAS(1.3),13:28,(2)与易损期重合的可能性增大。在心脏周期中，相应于心电图上约0.2S的T波这一特定时间对电流最为敏感，被称为易损期，电流持续时间愈长，与易损期重合的可能性就愈大，电击的危险性就愈大。(3)人体电阻下降。电流持续时间愈长，人体电阻因出汗等原因而降低，使通过人体的电流进一步增加，危险性也随之增加。3.伤害程度与电流途径的关系电流通过心脏会引起心室颤动，电流较大时会使心脏停止跳动，从而导致血液循环中断而死亡。电流通过中枢神经或有关部位，会引起中枢神经严重失调而导致死亡。,13:28,3.伤害程度与电流途径的关系电流通过头部会使人昏迷，或对脑组织产生严重损坏而导致死亡。电流通过脊髓，会使人瘫痪等。上述伤害中，以心脏伤害的危险性为最大。因此，流经心脏的电流多、电流路线短的途径是危险性最大的途径。,13:28,13:28,利用心脏电流因数可以粗略估计不同电流途径下心室颤动的危险性。心脏电流因数是某一路径的心脏内电场强度与从左手到脚流过相同大小电流时的心脏内电场强度的比值。表1-3列出了各种电流途径的心脏电流因数。表1-3各种电流途径的心脏电流因数,例如，从左手到右手流过150mA电流，由表可知，左手到右手的心脏电流因数为0.4，因此，其150mA电流引起心室颤动的危险性与左手到双脚电流途径下60mA电流的危险性大致相同。如果通过人体某一电流途径的电流为I，通过左手到脚途径的电流为I0，且二者引起心室颤动的危险程度相同，则心脏电流因数K可按下式计算：（1.4）,13:28,4.伤害程度与电流种类的关系100Hz以上交流电流、直流电流、特殊波形电流也都对人体具有伤害作用，其伤害程度一般较工频电流为轻。(1)100Hz以上交流电流的效应。100Hz以上的频率在飞机(400Hz)、电动工具及电焊(可达450Hz)、电疗(45kHz)、开关方式供电(2OkHz1MHz)等方面被使用。高频电流的危险性可以用频率因数来评价。频率因数是指某频率与工频有相应生理效应时的电流阈值之比。某频率下的感知、摆脱、室颤频率因数是各不相同的。,13:28,图1-5摆脱电流-频率曲线,图1-5是不同频率下人体感知电流和摆脱电流的变化情况。图中曲线1表示感知阈值，曲线2是感知概率为50%的感知电流线；曲线3是感知概率为99.5%的感知电流线；曲线4,5,6分别是摆脱概率为99.5%,50%,0.5%的摆脱电流线。,(2)直流电流的效应。直流电流与交流电流相比，容易摆脱，其室颤电流也比较高，因而，直流电击事故很少。就感觉电流和感觉阈值而言，只有在接通和断开电流时才会引起感觉，其阈值取决于接触面积、接触状态(潮湿、温度、压力等)、电流持续时间以及个体的生理特征。正常人在正常条件下的感觉阈值约为2mA。,图1-6直流电流时间-电流效应对人体作用的区域划分（本图是电流途径从左手至双脚，且电流方向向上的效应）,表1-4直流的时间电流效应曲线内各区的生理效应,就摆脱电流而言300mA及以下时，没有可确定的摆脱阈值，仅在电流接通和断开时引起疼痛和肌肉收缩；大于300mA时将导致不能摆脱。当300mA的直流电流通过人体时，人体四肢有暖热感觉。电流途径为从左手到右手的情况下，电流为300mA及以下时，随持续时间的延长和电流的增长，可能产生可逆性心率不齐、电流伤痕、烧伤、晕眩乃至失去知觉等病理效应；而当电流为300mA以上时，经常出现失去知觉的情况。国际电工委员会建议按图1-6划分直流电流对人体作用的区域范围。该图中各个区域所产生的电击生理效应见表1-4。,(3)特殊波形电流的效应。特殊波形电流最常见的有带直流成分的正弦电流、相控电流和多周期控制正弦电流等。特殊波形电流的室颤阈值是按其具有相同电击危险性的等效正弦电流有效值Iev考虑。根据表15可以计算出Iev值，利用此值在15100Hz交流电流对人体作用的区域范围图中，可查得其相应的电击效应。,表1-5值的确定,注:当p=1时,Iev为与同一持续时间的正弦交流电流相同的有效值Ie。当p=0.1时Iev=,。当在中间值时,Iev值介于Ie与,空之间,按插入法计算。,图1-7电容放电的感觉阈值及疼痛阈值（干手、大接触面积）A区-感觉阈值；B区-典型的疼痛阈值,（4）电容放电电流的效应。这里讨论的电容放电电流指持续时间(即电容放电时间常数的3倍)小于10ms的短持续时间脉冲电流。由于作用时间短暂，不存在摆脱阈值问题，但有一个疼痛阈值。电容放电电流的感觉阈值和疼痛阈值决定于电极形状、冲击电量和电流峰值。在干手握住大电极的条件下，感觉阈值和疼痛阈值与电量和充电电压的关系如图1-7所示。图中，两组斜线分别是电容和能量的分度线。根据充电电压的坐标及电容坐标的交叉点，可在相应的斜线上读出脉冲的电荷及能量。,电容放电的室颤阈值决定于电流持续时间、电流大小、脉冲发生时的心脏相位、电流通过人体的途径和个体生理特征等因素。电容放电的室颤阂值示于图1-8，该图相应于左手一双脚的电流途径。图1-8中，C1以下，无心室颤动；C1以上直到C2，低心室颤动危险(直到5%的概率)；C2以上直到C3，中等心室颤动危险(直到50%的概率)；C3以上，高心室颤动危险(大于50%的概率)。,图1-8电容放电的心室颤动阈值,触电急救：,一、低压触电时脱离电源的方法立即拉开开关或拔出插头，切断电源。用干木板等绝缘物插人触电者身下，隔断电源。拉开触电者或挑开电线，使触电者脱离电源。可用手抓住触电者的衣服，拉离电源。,触电者就地脱离电源的方法,将触电者拉离电源,二、高压触电时脱离电源的方法立即通知有关部门停电。带上绝缘手套，穿上绝缘靴，用相应电压等级的绝缘工具拉开开关。抛掷裸金属线使线路短路接地，迫使保护装置动作，断开电源。抛掷金属线前，应注意先将金属线一端可靠接地，然后抛掷另一端；被抛掷的一端切不可触及触电者和其他人。,触电急救的方法：对症救护人工呼吸法胸外心脏挤压法,对触电者的检查,（a）检查瞳孔（b）检查呼吸（c）检查心跳,口对口人工呼吸法,（a）触电者平卧姿势（b）急救者吹气方法（c）触电者呼气姿态,口对口人工呼吸法,头部后仰捏鼻掰嘴贴紧吹气放松换气,胸外心脏挤压法,（a）急救者跪跨位置（b）急救者压胸的手掌位置,（c）挤压方法示意（d）突然放松示意,帮助触电者恢复心跳的有效方法。操作要领如图。正确压点迭手姿势向下挤压突然放松,对心跳和呼吸均停止者的急救,（a）单人操作法（b）双人操作法,救护中的注意事项：,（1）救护人员不可直接用手或其他金属或潮湿的物件作为救护工具，而必须使用干燥绝缘的工具。救护人最好只用一只手操作，以防自己触电。（2）防止触电者脱离电源后可能摔伤。特别是当触电者在高处的情况下，应考虑防摔措施。即使触电者在平地，也要注意触电者倒下的方向，以防摔倒。（3）要避免扩大事故。如触电事故发生在夜间，应迅速解决临时照明问题，以利于抢救。,第三节工业企业供配电工业企业供配电是指工业企业所需电能的供应和分配。一、电力系统1.电力系统的组成电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷组成的。,火力发电厂,输电铁塔,发电输电配电用戶,配电11.4KV,69KV,用戶,图1-1从发电厂到用户的送电过程示意图,电力系统图,电力系统图,火力发电厂,水力发电厂,原子能发电厂,发电厂,火力发电厂是指用煤、油、天然气等为燃料的发电厂。将燃料燃烧加热锅炉中的水，利用高温高压的水蒸气推动汽轮机，带动与它联轴的发电机发电。,水力发电厂是把水的位能和动能转变成电能的发电厂。主要可分为堤坝式和引水式水力发电厂。,原子能发电厂又称核电站，是利用核裂变能量转化为热能，再按火力发电厂方式利用原子核反应堆发电。,发电厂：,变配电所：,变电所起着变换电能电压、接受电能与分配电能的作用，是联系发电厂和用户的中间环节。如果变电所只用以接受电能和分配电能，则称为配电所。变电所有升压和降压之分。升压变电所多建在发电厂内，把电能升高后，再进行长距离输送。降压变电所多设在用电区域，将高压电适当降低电压后，对某地区或用户供电。,电力网：,电力系统中各级电压的电力线路及与其连接的变电所，总称为电力网，简称电网。电力网是电力系统的一部分，是输电线路和配电线路的统称，是输送电能和分配电能的通道。电网由各种不同电压等级和不同结构类型的线路组成，从电压的高低可将电力网分为低压网、中压网、高压网和超高压网等。,电压在1kV以下的称低压网；1kV到10kV的称中压网；高于10kV低于330kV的称高压网；330kV及以上的称超高压网。,2.额定电压的国家标准,1用电设备的额定电压和电网的额定电压是一致的。2整个线路允许有10%的电压损耗。规定发电机的额定电压高于所供电网额定电压5%。3变压器的额定电压,一次线圈：位于线路首端时，比电网的额定电压高5%。位于线路末端时，与电网额定电压相同。二次线圈：所供线路较长时，高出电网额定电压10%。所供线路较短时，高出电网额定电压5%。,额定电压:是保证设备正常运行并能够获得最佳经济效益的电压。,10kV级SG10型,10kV级SC10型,35kV级S9型,我国交流电网和电力设备的额定电压（kV）,表1-7用户供电电压允许变化范围,表1-8电力网频率允许偏差,电力系统的电压和频率是衡量电力系统电能质量的两个基本参数。全国供用电规则(1983年)规定，一般交流电力设备的额定频率为5OHz,一般称其为“工频”。,二、工业企业供电系统及其组成根据企业用电规模的不同，工业企业供电系统的供电方式有多种，常见的供电方式有以下四种:(1)对于大型工业企业和某些电源进线为35kV及以上的大中型工业企业。一般经过两次降压，即先经总降压变电所将35kV及以上的进线电压变为10kV的配电电压，然后通过高压配电所或直接经高压配电线路将电能分送到各车间变电所，再经车间变电所降为0.4kV低压，由低压配电线路分送到各配电箱或用电设备。,大型工业企业供电方式简图,(2)对于一般中型工业企业，进线电压为10kV，电能经高压配电所由高压配电线路分送到各车间变电所，或由高压配电线路直接供给高压用电设备。车间变电所将10kV的高压降为0.4kV低压，由低压配电线路分送至各配电箱或用电设备。,中型工业企业供电方式简图,(3)对于一般小型工业企业，进线电压为610kV，经变电所将高压变为低压，由低压配电线路分送到各车间配电箱或用电设备。(4)对于所需容量不大于160kVA（千伏安）的小型工业企业;直接由公共低压电网供进线电压为0.4kV，经低压配电室分送到各车间或直接送到配电箱或用电设电备。,小型工业企业供电方式简图a)装有一台主变压器b)装有两台主变压器,工业企业电力负荷分级：,三、工业企业配电,1.工业企业高压配电工业企业高压配电有放射式、树干式、环式等三种基本方式。(1)放射式：如图1-5所示，此方式是由一条母线分别向各车间变电所或车间高压用电设备送电。其优点是各个线路上的故障不产生相互影响，从这个角度来说，可靠性较高，而且便于装设自动装置以实现自动化。缺点是使用高压开关设备较多，使投资增加。而且一旦发生故障或检修时，该线路供电的全部负荷将全部断电。为克服此缺点，可在各车间变电所的高压侧之间或低压侧之间敷设联络线，以提高可靠性。高压放射式配电适用于具有位置分散、大型集中负荷的企业。,图1-5高压放射式线路,(2)树干式如图1-6所示，此方式是由总降压变电所或中央配电所向外引出一条高压配电干线，沿厂区道路架空敷设，沿途引出若干支线向各车间供电。其优点是线路简单，减少了线路的有色金属消耗量;采用的高压开关数量少，因此投资较少。缺点是供电可靠性较差，当高压配电干线发生故障或检修时，接于干线的所有变电所都要停电，且在实现自动化方面适应性也较差。要提高其供电可靠性，可采用双干线供电或两端供电的接线方式。,图1-6高压树干式线路,(3)环式如图1-7所示，此方式实质上是两端供电的树干式接线，为了避免环式线路发生故障时影响整个电网，以及便于实现线路保护的选择性，大多数环式线路采用开环运行，即环行线路中有一处开关是断开的。实际上，高压配电系统往往是根据具体情况由几种接线方式组合而成的。,图1-7高压环式线路,2.工业企业低压配电工业企业低压配电线路也有放射式、树干式和环式等基本接线方式。(1)放射式如图1-8所示，此方式的特点是各个引出线在发生故障时相互之间不产生影响，供电可靠性较高。应用范围主要是用电设备容量大或负荷性质重要或潮湿及腐蚀性环境的车间，或有爆炸危险性的厂房等。,图1-8低压放射式线路,(2)树干式如图1-9所示，此方式在干线发生故障时，影响范围大，供电可靠性较差，适用于向容量较小且分布较均匀的用电设备如机床、小型加热炉等供电。图1-9b所示树干式是“变压器一干线式”接线，由于省去了变电所低压侧整套低压配电装置，使变电所结构简化，投资大为降低。,图1一9低压树干式线路a)低压母线放射式配电树干式接线b)低压“变压器一干线式”树干式接线,图1-10a和图1-lOb所示为由树干式变形而得到的链式接线方式。适用于离开供电点较远、用电设备之间相距很近的容量很小的次要用电设备。链式相连的用电设备数量一般限制在5台以下，且总容量不超过10kW。,图1-10低压链式线路a）连接配电箱b)连接电动机,3.环式如图1-11所示为由一台变压器供电的低压环式接线。此方式的特点是供电的可靠性较高。但其保护装置及其整定比较复杂，若配合不当，易发生误动作。实际上，低压环式接线多采用开环方式运行。工业企业的低压配电系统，根据具体的情况，往往是由几种接线方式进行组合而成。运行经验表明，工业企业电力线路的接线应力求简单。供电系统如果接线复杂，层次过多，使线路中串联的元件过多，既加大投资，又不便于操作和维护。而且因误操作或元件故障而产生的事故概率也随之增大。一旦发生事故，进行事故处理和用于恢复供电的烦琐操作也比较费时，使停电时间延长。此外，由于继电保护的级数增多，相对延长了动作时间，对供电系统的故障保护十分不利。,图1-11低压环式线路,第四节电网安全性分析一、电网的种类电网的种类很多，按照电压可分为1KV以上的中压、高压电网和1KV以下的低压电网；按相数可分为单相电网和三相交流电网；按电流的种类可分为直流电网和交流电网；按用途可分为动力电网、照明电网和专门电网；根据技术上和安全上的不同要求，又分为不接地电网和接地电网两种，它们之间的区别在于线路与大地之间有无导电体的连接。二、中性点（线）与零点（线）的区别中性点有电源中性点与负载中性点之分。它只是在三相电源或负载按形连接时才出现。对电源而言，凡三相线圈的首端（或尾端）连接在一起的共同连接点，称电源中性点，简称中点；而由电源中性点引出的导线便称中性线，简称中线，常用“N”表示（见图1-12）。,13:28,当电源中性点与接地装置有着良好连接时，因已取得了大地的零电位，该中性点便称零点；由零点N引出的导线称零线，常用“0”表示（有时也用“N”表示）。,13:28,图1-12中性点、零点、中性线、零线示意,三、不接地电网的安全性分析图1-13所示为三相四线制不接地电网。图中1、2、3分别表示各相对地绝缘阻抗。绝缘阻抗由各相对地绝缘电阻和导线对地分布电容并联组成。绝缘电阻一般是兆欧级的。在特殊情况下，绝缘电阻可能下降为25K。电缆的分布电容可取0.05K；架空线的分布电容约为0.005K。,13:28,图4-13不接地电网,1.正常运行触电危险性分析在低压电网中，如图1-14所示，在不接地电网中，单相触电时流过人体的电流只能通过电网各相对地绝缘阻抗形成回路。绝缘阻抗是各相与大地之间的等效阻抗，可视为绝缘电阻与分布电容的并联。如各相对地绝缘阻抗对称，即123，可计算出人体承受的电压和流过人体的电流，根据对称性可知00。,13:28,图4-14不接地电网人体单相触电,图1-15所示为等值电路。等值电路中的电势应为网络二端开路，即没有人触电时该相对地电压。因为对称，该电压即相电压。等值电路中的内阻抗应为网络内电压源全部短路后的等效阻抗，即三相阻抗的并联，即3。根据等值电路，不难按下式求得人体承受的电压和流过人体的电流。式中:U相电压相量；Rr人体电阻；Z各相对地的复数阻抗。Ur和Ir人体电压和人体电流相量；由于绝缘阻抗较大，一般为兆欧级，Ir一般很小，不超过数十毫安。因此，不接地电网正常运行时，人体单相触电危险性较小。,13:28,图1-15等值电路,2.电网故障运行时触电危险性分析如前所述，不接地电网在正常运行的情况下，中性点的对地电压近似为零。然而，当电网有一相接地时，中性点的对地电压将发生变化。如图1-16所示，设电网的相电压为、各相对地绝缘阻抗为、电网3相接地、接地电阻为，则接地电流为:接地相对地电压为:,13:28,图1-16不接地电网的一相故障接地,中性点对地电压：一般，接地电阻为几十至几百欧姆，即Rd，这样，当不接地电网发生一相接地故障时，接地相的对地电压很小；而中性点的对地电压将接近电源的相电压，同时，未接地两相的对地电压将上升至线电压。因此，当不接地电网发生一相故障接地时，人体如果在接地相触电（人体电阻为Rr），则通过人体的电流为:,13:28,设电源电压220V，接地电阻200，人体电阻1500，电网各相对地绝缘阻抗0.5，可求得通过人体的电流近似为:而当人体在未接地的另两相触电时，通过人体的电流近似为:,13:28,因此，当不接地电网发生一相故障接地时，人体触电的危险性是比较大的。另外，不接地电网一相接地时，接地电流很小，加之线电压保持不变，电网中的设备还能继续工作，于是，这种接地故障不容易被发现而长时间潜伏下来，而且这样的故障点有时很难寻找。四、不接地电网的应用对于中性点不接地系统，就单相触电而言，绝缘良好时，人体接触安全，也就是不接地电网在正常运行时的危险性是比较小的；当系统绝缘差时，特别是发生一相接地时，其他两相的对地电压可达380V。从这个角度考虑，对于那些触电危险性较大、过电压问题不突出以及线路简明的场合，如果电网对地分布电容不大且能保证高水平的对地绝缘，则宜采用不接地电网。当然，电网运行方式的选择还决定于一些其他因素。低压不接地电网一般用于采矿等部门。,13:28,在不接地电网中，为了减轻一相故障接地的危险性，应对电网对地绝缘状态进行监视；并尽早找出故障点，排除故障。此外，在不接地电网中，还要考虑高压窜入低压的防护。低压电网的绝缘监视，是用3只规格相同的电压表来实现的，其接线如图1-17所示。电网对地绝缘正常时，三相平衡，3只电压表读数均为相电压；当发生一相接地时，该相电压表读数急剧降低，另两相则显著升高。即使系统没有接地，而是某相对地绝缘显著恶化时，3只电压表也会给出不同的读数，引起工作人员的注意。,13:28,图1-17低压电网的绝缘监视,1、绝缘监视,高压电网也可以用类似的方法进行绝缘监视，其接线如图1-18所示。监视仪表通过电压互感器同相线连接。互感器有两组低压线圈，一相接成星形，供绝缘监视的电压表用；一相接成开口三角形，开口处接信号继电器。正常时，三相平衡，3只电压表读数相同，三角形开口处电压为零，信号继电器不动作；当一根接地或一二根绝缘明显恶化时，3只电压表出现不同读数，同时开三角形开口处出现电压，信号继电器动作，发出信号。,13:28,图1-18高压电网的绝缘监视,2、过电压的防护,不接地电网高压窜低压(a)示意图,当高压电因导线折断或绝缘损坏而窜入低压系统时，整个低压系统的对地电压升高到高压系统的对地电压，而且这种故障可能在较长时间内存在。为了减轻高压窜入低压的危险，在不接地低压电网中，应当把低压电网的中性点经击穿保险器接地，并接上两只电压表对击穿保险器进行监视，如图1-19所示。正常情况下，击穿保险器处在绝缘状态，系统不接地时，两个电压表读数各为相电压的一半。当高压窜入低压时，击穿保险器中的空气隙被击穿，故障电流经接地装置流入大地，这个电流即高压系统的接地短路电流，它可能引起高压系统过电流保护装置动作，切断故障。也可以选定适当的接地电阻值，以限制低压系统的电压升高不超过120V。同时，电压表V1读数降至零，电压表V2读数上升至相电压，使系统的运行状况得到监视。为了不降低系统运行的可靠性，应当采用高内阻的电压表作为监视仪表。,13:28,图1-19高压窜低压防护及监视图,二、接地电网,图1-20所示为三相四线制接地电网。这种电网可以提供两种工作电压线电压和相电压，不仅能给三相动力负载供电，还能给照明负载供电。因此得到了广泛的应用。0为变压器中性点工作接地电阻。正是由于变压器中性点通过工作接地电阻与大地连接而减轻了电网一相接地和高压窜入低压的危险。工作接地电阻04。,13:28,图1-20接地电网,1.单相触电的危险性如图1-21所示,电网的中性点直接接地。即电网的低压工作接地。正是由于中性线是通过工作接地与零电位的大地连在一起的，这时中性线可称作零线。当人体单相触电时，电流经人体、鞋、大地以及电网的工作接地构成回路，人体承受的接触电压和流过人体的电流分别为（1.5）（1.6）式中U电网相电压Ro工作接地电阻Rd人脚下的土壤流散电阻Rs鞋的电阻Rr人体的电阻,图1-21接地电网中的单相触电,R0一般小于4欧；Rd取决于所站立地面的情况，当有干燥的不导材料的地板或地基时其值很高，而当为潮湿地面或有大块接地金属时，其值则很低；Rs主要决定于鞋的种类、潮湿情况和新旧程度，变化范圈也很大；Rr一般在10003000范围内。由于R0很小，Rd也可能很小，Rr又有一定的范围，触电的危险性主要决定于Rs的大小。例如，在U=220V、RN、Rd很小、Rr=2000、Rs=20000的情况下，人体承受的电压和流过的电流约分别为20V和10mA。在用样条件下，如果人没有穿鞋或鞋的绝缘完全被破坏，则人体承受的电压接近220V、流过的电流接近110mA。由此可见，在接地电网中，单相触电的危险性是比较大的。,例如当有高压窜入低压，或有感应过电压、谐振过电压发生时，电网的工作接地能稳定系统的电位，限制系统对地电压不超过某一范围，减轻过电压的危险。如图1-22所示，当高压窜入低压时，低压零线对地电压为:式中Ig