电气安全及供配电系统

1、电气安全及供配电系统(高压部分,设备工程部电气,第一章电力系统基本知识,由发电、送电、变电、配电和用电组成的整体称为电力系统。电力系统中的送电、变电、配电三个部分称为电力网,第一节电力系统、电力网构成,电力网按其在电力系统中的作用不同，分为输电网和配电网。 输电网是电力网中的主网架 ，它以高压甚至超高压将发电厂、变电所或变电所之间连接起来。 配电网是直接将电能送到用户的网络，分为高压配电网即指110kV及以上电压、中压配电网指（35kV）10kV、6kV、3kV电压及低压配电网220V、380V,电力系统额定电压,中国国家标准额定电压规定的电压等级为：低压0.38, (0.66); 中压（3，

2、6），10，(20)；高压35，66，(63)，110，220kV;超高压330，500，750 kV；特高压1000kV及以上。 根据相邻级差不宜太小的原则，可以认为上述电压等级中的35kV、63kV和110kV不宜在同一个地区性电网中并存；330kV和500 kV、500 kV和750 kV不宜在同一输电系统中并存。中国电力系统中除西北地区采用330/（220）/110/（35）/10 kV和东北地区采用500/220/63/10 kV，其他地区都采用500 /220/110 /(35)/10 kV系列。 其他国家的情况如下：美国、日本、加拿大、前苏联多采用500/220（275，230）

3、/110 kV系列，美国、加拿大、前苏联也有750（765）/330（345）/110（154）kV系列；西欧和北欧国家采用400（380）/220/110（138）系列,电力生产的特点,1）同时性；发电、供电、用电必须时刻保持平衡； （2）集中性；电力生产是高度集中的，统一调度； （3）适用性；电能不受或少受时间、地点、空间、气温、场地的限 制，适用性最广泛。 （4）先行性。 国民经济发展电力必须先行 1）工农业方面产生的提高，主要依靠劳动生产率的提高，并不断提高机械化和电气化的水平； 2）出现许多新的、规模大的、耗电多的工业部门，如电气冶炼、电化学等 ； 3）农业、交通运输业等，随着新技术

4、推广，将广泛应用电能，使电能需要量大大增加； 4）人民生活水平、文化水平不断提高，都会使居民用电量日益增加,第二节电力负荷,电力负荷是指用电设备或用电单位所消耗的功率（kW）、容量（kVA）或电流（A）。 一、电力网负荷组成(用电+线路损耗) 1.用电负荷 用电负荷是用户在某一时刻对电力系统所需求的功率。 2.线路损失负荷 电能从发电厂到用户的输送过程中会发生功率和能量的损失，与之对应的发电功率叫线路损失负荷，也称为线损,3.供电负荷 用电负荷加上同一时刻的线路损失负荷，是发电厂对外供电时所承担的全部负荷，称为供电负荷。 二、按发生时间不同负荷分类 （1）高峰负荷高峰负荷是指电网或用户在单位时

5、间内所发生的最大负荷值。高峰负荷分日、晚高峰负荷；分析时常选24小时中最高的一小时的平均负荷为高峰负荷。 （2）低谷负荷低谷负荷是指电网中或某用户在一天24h内，发生的用电量最少的电量。为了合理使用电能应尽量减少发生低谷负荷的时间，对于电力系统来说，峰、谷负荷差越小，用电则越趋近于合理。（3）平均负荷平均负荷是指电网中或某用户在某一段确定的时间阶段内平均小时用电量,2021/2/5,由于受到突然中断供电所引起的影响，用电负荷可分为以下几类： （1）一类负荷也称一级负荷，指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染，造成经济上的巨大损失，以及突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或产生

6、政治上的严重影响的用电负荷。供电要求双电源及备用 （2）二类负荷也称二级负荷，是指突然中断供电会造成较大的经济损失、社会秩序混乱或政治上产生较大影响的用电负荷。供电要求双回路,2021/2/5,3）三类负荷也称三级负荷，是指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷，对这类负荷，突然中断供电所造成的损失不大或不会造成直接损失。供电无要求 对于一级负荷的用电设备，应按有两个以上的独立电源供电，并辅之以其他必要的非电力电源的保安措施,2021/2/5,第三节供电质量,供电质量指电能质量与供电可靠性。 一、电能质量 电能质量主要包括电压质量与频率质量两部分。 电压质量又分为电压允许偏差、电压允许波动与闪变、

7、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度。 频率质量为频率允许偏差等项,1.供电电压允许偏差 在某一时段内，电压幅值缓慢变化而偏离额定值的程度，以电压实际值（U）和电压额定值（UN）之差U与电压额定值UN之比的百分数U%来表示，即 当电压降低时，白炽灯的发光效率和光通量都会急剧下降；U =0.9U时,光通量下降30%；当电动机输出功率一定时，端电压降低会使定子，转子的电流都有显著增大，温度上升。 当电压上升时，白炽灯的寿命会大为缩短,U =1.1U时则寿命缩减一半；当电压过高时，会使各关电气设备绝缘老化过程加快，设备寿命缩短,国家标准规定电压偏差的允许值为： 1）35kV及以上电源供电的，电压允许偏

8、差为额定电压的5。 2）10kV及以下三相供电的电压允许偏差为额定电压的7。 3）220V单相供电电压允许偏差为额定电压的7，10,2021/2/5,2.电压允许波动和闪变 （1）电压允许波动在某一时段内，电压急剧变化而偏离额定值的现象，称为电压波动。电压变化的速率大于1的，即为电压急剧变化。电压波动程度以电压在急剧变化过程中，相继出现的电压最大值和最小值之差与额定电压之比的百分数来表示，即： 电压波动的原因：1）、电动机启动；2）、电焊机工作；3）、大型电弧炉运行；4）、大型轧钢机冲击性工作；等负荷的急剧变动的冲击负荷所引起,2021/2/5,国家标准对电压波动允许值规定为： 1）220kV

9、及以上为1.6； 2）35kV110kV为2； 3）10kV及以下为2.5,2）电压闪变周期性电压急剧波动引起灯光闪烁，光通量急剧波动，而造成人眼视觉不舒适的现象，称为闪变。 3.公用电网谐波 电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在各种非线性元件。 产生谐波的元件很多，如荧光灯和高压汞灯等气体放电灯、异步电动机、电焊机、变压器和感应电炉等，最为严重的是大型的晶闸管变流设备和大型电弧炉，他们产生的谐波电流最为突出，是造成电网谐波的主要因素。 影响：有谐波电压加于电容时，电容对谐波的阻抗很小，容易发生过流而发热纸张击穿或烧掉,2021/2/5,4.供电频率允许偏差 供电频率偏差是以实际频率和额定频

10、率之差f与额定频率fN之比的百分数f表示，即 我国电力系统频率额定值为50Hz。在并联运行的同一电力系统中，不论装机容量的大小，范围的广阔，任一瞬间的频率在全系统都是一致的。 我国规定对频率变化的允许偏差范围，在300MW以上的系统中，不超过额定值的0.2Hz。 据系统容量可放宽到0.5%；(小容量,2021/2/5,二、供电可靠性 供电可靠性是指供电企业某一统计期内对用户停电的时间和次数，可以直接反映供电企业持续向用电单位的供电能力。 供电可靠性一般利用年供电率进行考核。供电可靠率是指在一年内，对用户有效供电时间总小时数和统计期间停电影响用户小时数之差与统计期间用户有效供电时间总小时数比值的

11、百分数，记作RS。即,2021/2/5,即： 由公式可以看出，要提高供电可靠率就要尽量缩短用户平均停电时间,2021/2/5,停电时间包括：事故停电、计划检修停电及临时性停电时间。 影响停电时间t及停电影响的户数n的因素有： 1）线路长短，所带负荷户数的多少，可使n增大或减少； 2）供电部门几时抢修和恢复供电运行工作水平，可直接影响t值； 3）统一安排检修和带电作业，可以减少t和n值； 4）供电设备故障率及检修周期要求等。 国家规定供电可靠率不低于99.96,2021/2/5,第四节电力系统接地,工作接地：配电变压器或低压发电机中性点通过接地装置与大地相连； 工作接地形式：有直接接地和非直接接

12、地（含中性点不接地或经消弧线圈接地）两类。 工作接地的接地电阻4,一、系统接地的型式 1、文字代号： 例TNCS 第一字母：表示电力系统对地关系：T直接接地；I所有带电部分与地绝缘，或经一点阻抗接地。 第二字母：表示装置的外露可接近导体的对地关系：T外露可接近导体对地直接作电气连接，此接地点与电力系统的接地点无直接关连。N外露可接近导体通过保护线与电力系统的接地点直接作电气连接。 若后面还有字母时：S中性线和保护线是分开的； C中性线和保护线是合一的,2021/2/5,2、中性点接地方式 （1）中性点直接接地：指电力系统中至少有一个中性点直接或经小阻抗与接地装置相连接。 1）、作用：使中性点经

13、常保持零电位。 2）、当系统发生一相接地故障时，能限制非故障相对地电压升高，保护单相用电设备安全。但接地相电流较大，可使剩余电流保护或过电流保护动作，切断电源，造成停电。发生人身对地电击，危险性较大。 3）、不适用于对连续供电要求较高及人身安全要求较高的场合,2021/2/5,2）中性点非接地方式：指电力系统中性点不接地或经消弧线圈、电压互感器、高电阻与接地装置相连接； 1）可减少人身电击时流经人体的电流，降低设备外壳对地电压；中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地相对地电压最低为零。 2）单相接地电流很小，接地时三相线电压大小不变，一般允许2小时内继续用电。 3）非故障相对地电压升高可达倍

14、，用电设备绝缘应按线电压考虑,2021/2/5,4）、若系统中如电缆等容性设备较多，电容电流较大，一相接地时接地点会有电弧出现，造成过电压；当一相接地电流超过一定数时应把中性点经消弧线圈接地，以减少故障电流和加速灭弧。 城市配网中的接地方式应用情况： 220KV、110KV直接接地方式； 35KV经消弧线圈接地； 10KV经消弧线圈或小电阻接地；（电缆线路为主的配电网） 220V/380V直接接地,2021/2/5,二 低压系统接地形式 1、TN系统：TNS、（分开）TNC （合并）TNCS（先并后分） 电力系统有一点直接接地，电气装置外露可接近导体通过PE线与该点连接,2021/2/5,20

15、21/2/5,TN-C-S系统：系统中有一部分线路的中性线N与保护线PE是合一的,2021/2/5,2021/2/5,2021/2/5,第二章 电气安全技术,2021/2/5,第一节防止电击事故措施,1)绝缘和屏护措施 2)采用安全电压 防止电击事故措施 3)电气设备安全接地,2021/2/5,我国安全电压等级：42V、36V、24V、12V、6V；直流安全电压上限72V最小安全距离,2015年9月25日,第二节电气安全用具,基本安全用具 绝缘安全用具 辅助安全用具 安全用具 携带型接地线 一般防护用具 临时遮拦标示牌 安全牌 近电报警器,2021/2/5,标示牌,禁止类,禁止合闸，有人工作,

16、禁止合闸，线路有人工作,允许类,在此工作”：挂在设备或遮拦入口处,从此上下”：挂在允许工作人员上下的铁钩或梯子上,警告类,止步，高压危险”：挂在施工地点附近带电设备的遮拦上，室外工作地点的围栏上，禁止通行的过道上，高压试验地点以及室内构架和工作地点临近带电设备的横梁上,禁止攀登，高压危险”：挂在与工作人员上下的邻近有电设备的铁钩架上和运行中变压器的梯子上,2021/2/5,安全提示牌近电报警器：适合在有电击危险的环境里进行巡查、作业时使用。还具有非接触性检验高、低压线路是否断电和断线的功能,禁止类：禁止开动、禁止通行、禁止烟火,警告类：当心电击，注意头上吊装，注意下落物，注意安全,指令类：必须

17、戴安全帽，必须戴防护手套，必须戴防护目镜,2021/2/5,2021/2/5,第三章 用电安全及触电急救,电流对人体的伤害分为电击和电伤。 电击是指电流通过人体内部，破坏人的心脏、肺部及神经系统、使人出现痉挛、呼吸窒息、心颤和心跳骤停等症状，严重时会造成死亡； 电伤是指电流的热效应、化学效应或机械效应对人体外部的伤害，如电弧烤伤、烫伤、和电烙印等。 通常所说的触电事故是指电击而言。按照人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径不同，触电大体上有以下几种情况,1）在1000V以上的高压电气设备附近，当人体将要触及带电体时，高电压就能将空气击穿成为导体而使电流通过人体，同时还发生高温电弧，把人烧伤。

18、 2）单相触电是指人体在地面或其他接地导体上，人体某一部位触及单相带电体的事故。 3）两相 触电是指人体两处同时触及两相带电体的触电事故，其危险 性较大。 4）跨步电压触电是指当短路电流经设备接地体入地时，该接地体附近的大地表面具有电位。当人在接地体附近，由两脚之间的跨步电压引起的触电事故,2021/2/5,触电的几种形式,高压电弧触电,高压触电,高压跨步电压触电,高压线,高压跨步触电,1、应双脚并拢或单脚跳离危险区； 2、穿绝缘鞋,雷击跨步电压,雷击时避雷针接地极附近也存在着跨步电压。通常，这些故障点20米范围内都存在跨步电压触电的危险。 不得随意接近故障地点、导线断落接地点或在雷雨天靠近避

19、雷针接地级埋设地点,应用：防雷击跨步电压,未被雷电直接击中，由于离雷击点很近而造成事故。这是因为强大的雷电电流向地里泄放时，由于地电阻的存在，使近雷击点处的电压值要比远离雷击点处的电压值大得多。因此，人若两脚分开站立，一脚离雷击点近，另一脚离雷击点远，就产生一定的电位差，这就是常说的“跨步电压”。一部分雷电电流由于“跨步电压”而流过人体，同样会造成伤害。地表面的导电性能越差，“跨步电压”越大,单相触电,2）两相触电,人体同时触及带电设备或线路中的两相导体而发生的触电现象,人体站在干燥的木梯上检修照明电路下列情况不造成触电的是：？ A、一手握紧火线，一手握零线 B、一手握火线 C、一手握火线，一

20、手扶墙壁,分析：一手握火线另一手握零线，电流形成回路；一手握墙壁，电流通过人体进入墙壁也形成回路当然会触电,高压电弧触电,2001年5月24日9时50分，辽宁省某石化厂总变电所所长刘某，在高压配电问看到2号进线主受柜里面有灰尘，于是就找来一把笤帚打扫，造成10KV高压电触电事故。经现场的检修人员紧急抢救苏醒后，送往市区医院。经医院观察诊断，右手腕内侧和手背、右肩胛外侧（电流放电点）三度烧伤，烧伤面积为3,二、影响电流伤害程度的因素,1、电流大小 通过人体的电流越大，人体的生理反应越明显、感觉越强烈，引起心室颤动或窒息的时间越短，致命的危险性越大，因而伤害也越严重。 2、人体电阻 皮肤如同人的绝

21、缘外壳，在触电时起着一定的保护作用。当人体触电时，流过人体的电流与人体的电阻有关，人体电阻越小，通过人体的电流越大，也就越危险,3、通电时间长短 电流对人体的伤害与电流作用于人体的时间长短有密切关系。通电时间越长，由于人体发热出汗和电流对人体的电解作用，人体电阻逐渐降低，流过人体的电流也就越大，对人体组织的破坏越加厉害，后果也就越严重。 4、电流频率 电流频率不同，对人体伤害程度也不同，一般来说，常用的5060Hz工频交流电对人体的伤害最为严重，交流电的频率偏离工频越远，对人体伤害的危险性就越降低，即5060Hz电流最危险；小于或大于5060Hz的电流，危险性降低，在直流和高频情况下，人体可以

22、耐受较大的电流值。 5、电压高低 一般来说，当人体电阻一定时，人体接触的电压越高，通过人体的电流就越大。当人体接近高压时，还有感应电流的影响，也是很危险的,6、电流途径 电流通过人体的途径不同，对人体的伤害程度也不同。电流通过心脏会引起心室颤动，较大的电流还会使心脏停止跳动，这两者都会使血液循环中断而导致死亡；电流通过中枢神经系统会引起中枢神经强烈失调而导致死亡。 最危险的途径是从手到胸部（心脏）到脚；较危险的途径是从手到手；危险性较小的途径是从脚到脚。 7、人体状况 人体本身的状况对于触电对人体的伤害程度有着密切关系。如：性别、年龄、健康状况、心理、精神疲劳等,四、触电事故现场急救,一）、迅

23、速脱离电源 1、迅速脱离低压电源 1）切断电源（附图1） 2）割断电源线（附图2） 3）挑拉电源线（附图3） 4）拉开触电者（附图4,图1 切断电源,图2 割断电源线,图3 挑拉电源线图 图 4 拉开触电者,2、迅速脱离高压电源 1）如有人在高压带电设备上触电，救护人员应带绝缘手套、穿上绝缘靴拉开电源开关；用相应电压等级的绝缘工具拉开高压跌落开关，以切断电源。与此同时，救护人员在抢救过程中，应注意自身与周围带电部分之间的安全距离。 2 ) 当有人在架空线路上触电时，救护人应尽快用电话通知当地电业部门迅速停电，以备抢救；如触电发生在高压架空线杆塔上，又不能迅速联系就近变电站（所）停电时，救护者可

24、采取应急措施，即采用抛掷足够截面、适当长度的裸金属软导线，使电源线路短路，造成保护装置动作，从而使电源开关跳闸。 3 ) 如果触电者触及断落在地上的带电高压导线，在尚未确认线路无电且救护人员未采取安全措施（如穿绝缘靴等）前，不能接近断线点810m范围内，以防跨步电压伤人,二）、简单诊断 1）观察呼吸存在与否。 2）检查心跳存在与否。 3）看一看瞳孔是否扩大。 （三）、对症就治措施,三）、口对口（口对鼻）人工呼吸法 人工呼吸的目的就是及时、有效地采取人工的方法来代替肺的呼吸活动，使气体有节律的进入和排除肺脏，供给体内足够氧气，并充分排除二氧化碳，维持肺脏正常的通气功能，促使呼吸中枢尽早恢复功能，

25、使处于“假死”的伤员尽快脱离缺氧状态，兴奋肌体受抑制的功能，恢复人体自主呼吸。它是复苏伤员的一种重要急救措施。 心肺复苏简介 心肺复苏简称CPR(cardio pulmonary resuscitation)，当呼吸终止及心跳停顿时，合并使用人工呼吸及心外按压来进行急救的一种技术。 心脏分为左右心房及左右心室， 由右心房吸入上下腔静脉自全身运回含二氧化碳之血液经右心室压出由肺动脉送至肺泡经由透析作用换得含氧之血液再经由肺静脉送入左心房再进入左心室压出经大动脉输送至全身以维持细胞器官组织之生机功能，其中以心脏与脑细胞对氧需要尤殷,四）心肺复苏操作步骤 A：开放气道 保证气道的通畅,维持有效呼吸.

26、 B：口对口人工呼吸 在气道的通畅的前提下,做口对口人工呼吸. C：人工循环进行胸外按压,使心脏重新跳动. . A B C的顺序安排是符合呼吸、循环生理的，只有气道通畅，吹进的气体才能到达肺泡，连续吹气次，可使肺泡得到充分扩张和通气，排除积存的二氧化碳，并使血氧合，接着心脏按压，可使氧合血带至全身。 A、 开 放 气 道 将病人平卧在平地或硬板上，当病人有外伤(如骨折等)时，要小心搬动，以免加重伤情。保持病人气道通畅，可用仰头抬颏(或托颌或托颈)法，使病人的口腔、咽喉轴呈直线，防止舌根、会厌阻塞气道口，方法是操作者一般站或跪在病人右侧，左手置病人前额上用力后压，右手指放在病人下颌骨下沿，将颏部

27、向上向前抬起,放开气道,简单诊断 （看、听、试,B、口对口人工呼吸 在保持触电者仰头抬颏前提下，抢救者将患者鼻孔闭紧，用双唇密封包住触电者的嘴，做两次全力吹气，同时用眼睛余光观察患者胸部，操作正确应能看到胸部有起伏并感到有气流逸出。 首先深呼吸，然后吹气2秒再间隔23秒依次循环，保证每次胸部抬起；700-1000毫升/次，在这个时间抢救者应自己深呼吸一次，以便继续口对口呼吸，直至专业抢救人员的到来,C、胸外心脏按压 1、患者头、胸处于同水平，最好躺在坚硬平面上。 2、按压位置：胸骨中下三分之一交界处。 3、下压3.5-4.5厘米，按压时手指不得压在胸壁上，以免引起肋骨 骨上。抬时手不离胸，以免移位，垂直按压，以免压力分散。 4、按压与放松时间相等，用力均匀，每分