电力系统及安全用电.ppt

第7章电力系统及安全用电 7 2供电 7 3输电 7 1电力系统概述 7 4配电 7 5安全用电 7 6漏电保护装置 本章教学要求 第7章电力系统及安全用电 1 了解电力系统的基本结构 2 了解供 配电的基本知识 3 了解安全用电的基本常识 4 了解漏电保护器的工作原理好选用 重点 1 供 配电的基本知识 2 安全用电的基本常识 难点 漏电保护器的工作原理 7 1电力系统概述 1 发电 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 输电线 变电所及用电设备的总称 发电机组发出的电压一般为6 10KV 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 近几年也在发展核能发电 电力系统由发电 输电和配电系统组成 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 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 一般50V以下的电压称为安全电压 我国规定的安全电压等级有 6V 12V 24V 36V 42V等 7 2供电 一 供电过程 供电过程示意图 升压变电所 220kV 地区枢纽所 10kV 至用户 配电所 10kV 10kV 升压变电所 220kV 220kV 220kV 输电线路 220kV 10kV 为保证供电的可靠性和安全连续性 电力系统将各地区 各种类型的发电机变压器 输电线 配电和用电设备等连成一个环形整体 二 供电质量 1 电压 用户电压越稳定越好 1983年颁布的 全国供用电规则 对电压变化幅度的规定 35KV及以上 特殊用户 5 10KV及以下 低压电力用户 7 低压照明用户 5 10 二 供电质量 续 2 波形 规定为正弦波 畸变要小 电网容量300万KVA及以上 0 2Hz 3 频率 我国规定为50Hz 偏差要小 电网容量300万KVA以下 0 5Hz 4 可靠性 不能停电的单位需要两个独立电源或两条线路供电 7 3输电 一 输电电压 我国交流电网的电压规定 电网和用电设备额定电压 KV 0 22 0 38 3 6 10 35 60 110 154 220 330 500 交流发电机额定电压 KV 0 23 0 40 3 15 6 3 10 5 10 75 220KV及以上为输电电压 110KV 66KV 35KV为高压配电电压 10KV为中压配电电压 380 220V为低压 7 3输电 二 输电功率 三相电网输电功率表达式 其中 p为线路损耗率 R为单根导线电阻 UL为线电压 表达式推导 7 4配电 一 工厂配电系统 示意图 基本组成 变 配电所 高 低压供 配电线路 用电设备 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 低压配电线路的联接方式主要是放射式和树干式两种 某校实验楼树形供电线路示意图 去教学楼 去宿舍食堂 2层配电箱 11层配电箱 1层配电箱 去报告厅 实验楼 配电变压器 配电柜 二 配电方式 单相双线 火线 零线 一般用于照明用户 单相三线 火线 零线 保护零线 地线 三相三线 无零线 用于电动机等对称负载 三相四线 有零线 通用方式 应用最广泛 三 户内配电 1 电度表 2 开关 3 保护零线 4 漏电保护器 住宅配电盘 基本单元 7 5安全用电 一 触电 触电 人体受到电流伤害 人体触电时 电流对人体会造成两种伤害 电击和电伤 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 调查表明 绝大部分的触电事故都是由电击造成的 电击伤害的程度取决于通过人体电流的大小 持续时间 电流的频率以及电流通过人体的途径等 1 电流对人体的作用 1 人体电阻 人体电阻因人而异 通常为104 105 当角质外层破坏时 则降到500 1000 最小有200 的记载 皮肤干燥时电阻较大 流汗时 电阻较小 1 电流对人体的作用 2 电流对人体的作用 工频电流测试结果 感知电流 1mA左右 可摆脱电流 小于10mA 可忍耐极限电流 30mA左右 致命电流 50mA以上 不可摆脱电流 大于10mA 手 人身 手工频电流测试 不可摆脱电流值 5 的人7mA 50 的人11mA 95 的人14mA 1 电流对人体的作用 3 安全电压 我国国家标准 GB3805 83 规定的安全电压 42V 36V 24V 12V 6V 一般认为 50V一下的电压为安全电压 即按致命电流50mA 人体电阻1000 确定 特殊场合 安全电压的值更低 海水中3V电压可能使人丧命 故也有的国家设2 5V一级的安全电压 1 电流对人体的作用 4 影响因素 电流频率在40Hz 60Hz对人体的伤害最大 直流电流较小 对于直流电流 感知直流电流 5mA左右 不可摆脱电流 大于50mA 实践证明 直流电对血液有分解作用 而适当强度的高频电流还可以用于医疗保健等 电流通过人体的时间越长 则伤害越大 电流通过人体的路径离心脏越近 则伤害越大 电流的流经从左手到右脚的路径是最危险的 2 触电方式 单相触电 a 电源中性点接地的单相触电 通过人体电流 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 b 电源中性点不接地系统的单相触电 对地绝缘电阻 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 实际生活中 此种情况较少碰到 2 双相触电 3 接触漏电设备的金属体触电 触电后果更为严重 通过人体的电流 这时人体处于线电压下 Ib 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 这是触电事故发生最多的情况 4 跨步电压触电 电位分布 接地点 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 10KV高压线落地 一般在半径20m之外为安全区 380V火线落地 一般在半径5m之外为安全区 如果误入危险区 应双脚并拢或单脚跳离危险区 5 感应触电 6 剩余电荷触电 带电设备 架空线的电磁感应和静电感应作用 在附近的停电设备上会产生感应电压 人体接触时可能触电 直接在人体上产生过高感应电压 也会发生触电事故 人与带电设备的安全距离 用电设备对地的电容效应 使用电设备断电后 残存剩余电荷 或电容器充电后没有充分放电 当人体接触时 会通过人体放电 二 接地和接零 1 工作接地 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 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 2 保护接地 1 问题的引出 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 对地绝缘电阻 分布电容 电气设备外壳未装保护接地时 机壳带电的触电危险 2 保护接地 通过人体的电流 Rb与Ro并联 且Rb Ro 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 3 保护接零 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 用于380V 220V三相四线制系统 注意事项 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 对于中性点接地系统 1 不允许采用保护接地 只能采用保护接零 2 也不准保护接地和保护接零同时使用 若此电流不足以使大容量的保护装置动作 则会使设备外壳长期带电 其对地电压为110V 4 重复接地 方法 将中性线相隔一定距离多处接地 当零线因故在 处断开时 可以通过重复接地线接地 工作接地 保护接零 重复接地 5 保护零线和三相五线制 方法 增加一根专用保护零线 保护零线重复接地 单相负载外壳接保护零线 7 6漏电保护装置 一 电流动作型漏电保护器 工作原理 互感器次级匝数较多 灵敏度较高 正常工作时 火线 零线电流相等 次级无电压 保护器不动作 设备漏电或有人触电时 火线电流增大 两线电流不平衡 次级无电压 保护器动作 切断电源 课堂提问 按钮SB作用是什么 漏电装