第14讲 电力系统及安全用电

1、 7.27.2 供电供电 7.37.3 输电输电 7.17.1 电力系统概述电力系统概述 7.47.4 配电配电 7.57.5 安全用电安全用电 7.67.6 漏电保护装置漏电保护装置 本章教学要求本章教学要求 重点重点 难点难点 7.1 7.1 电力系统概述电力系统概述 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。电所及用电设备的总称。 发电机组发出的电压一般为发电机组发出的电压一般为 6 10 KV。 发电是将水力、火力、风力、核能和沼气

2、等非电发电是将水力、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，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。近几年也在发展核能发电。 输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大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。型用电户。输电网是由输电网是由35KV及以上的输电线路与其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。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。输电是联系发电厂和用户的中间环节。 输电过程中输电过程中, 一般将一般将发电机组发出的发电机组发出的 61

3、0KV 电压电压 经升压变压器经升压变压器变为变为 35500KV 高压高压，通过输电线可，通过输电线可 远距离将电能传送远距离将电能传送到各用户到各用户，再利用降压变压器将再利用降压变压器将 35KV高压高压变为变为 610KV 高压高压。 配电是由配电是由 10KV 级以下的配电线路和配电级以下的配电线路和配电(降压降压) 变压器所组成。变压器所组成。它的作用是将电能降为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低压再分配到各个用户的用电设备。 电力网的电压等级电力网的电压等级 有有1, 3, 6, 10, 35, 110, 330, 550KV等。等。 有有2

4、20，380V。 我国规定的安全电压等级有：我国规定的安全电压等级有：6V、12V、24V、36V、 42V等。等。 7.2 7.2 供电供电 水力水力 发电厂发电厂 升压变电所升压变电所 220kV 地区枢纽所地区枢纽所 10kV 至用户至用户 配电所配电所 10kV 10kV 升压升压 变电所变电所 220kV 220kV 220kV 输电线路输电线路 220kV 35kV 35kV 负荷负荷 变电所变电所 35kV 火力火力 发电厂发电厂 10kV 为保证供电为保证供电 的可靠性和安的可靠性和安 全连续性，电全连续性，电 力系统将各地力系统将各地 区、各种类型区、各种类型 的发电机变压的

5、发电机变压 器、输电线、器、输电线、 配电和用电设配电和用电设 备等连成一个备等连成一个 环形整体。环形整体。 7.3 7.3 输电输电 7.3 7.3 输电输电 /RcospUP 22 L R cospU P I P 3RI P P p cosU3 P IcosIU3P 22 L L 2 LL L LLL 代人上式可以解出代人上式可以解出将将 7.4 7.4 配电配电 低压配电线路是由配电室低压配电线路是由配电室(配电箱配电箱)、低压线路、低压线路、 用电线路组成。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低压配电线路的联接方式主要是放射式和树干 式两种。式两种。 变电所变电所

6、 配电室配电室 放射式配电线路放射式配电线路 变电所变电所 配电室配电室 树干式配电线路树干式配电线路 某校实验楼树形供电线路示意图某校实验楼树形供电线路示意图 去教学楼去教学楼 去宿舍去宿舍 食堂食堂 干线干线 干线干线 干线干线 2 # 生活区生活区 配电柜配电柜 1 # 教学区教学区 配电柜配电柜 3 # 实验区实验区 配电柜配电柜 实验楼总实验楼总 配电箱配电箱 X房间房间 配电箱配电箱 X房间房间 配电箱配电箱 分支线分支线 分支线分支线 分支线分支线 2层配电箱层配电箱 11层配电箱层配电箱 1层配电箱层配电箱 1 # 主配主配 电柜电柜 10kV 去报告厅去报告厅 实验楼实验楼

7、配电变压器配电变压器 配电柜配电柜 二、配电方式二、配电方式 单相双线：火线、零线。一般用于照明用户。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）。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。三相四线：有零线，通用方式，应用最广泛。 三、户内配电三、户内配电 1、电度表、电度表2、开关、开关3、保护零线、保护零线4、漏电保护器、漏电保护器 住宅配电盘住宅配电盘 基本单元基本单元 一、触电 触电：人体受到电流伤害。触电：人体受到电流伤害。 人

8、体触电时，电流对人体会造成两种伤害：人体触电时，电流对人体会造成两种伤害： 电击和电伤。电击和电伤。 是指电流通过人体，影响呼吸系统、心脏是指电流通过人体，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。和神经系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡。 是指在电弧作用下或熔断丝熔断时，对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。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

9、率以及电流通过人体的小、持续时间、电流的频率以及电流通过人体的 途径等。途径等。 1、电流对人体的作用 人体电阻因人而异，通常为人体电阻因人而异，通常为 104 105 ，当角质外层破坏时，则降到，当角质外层破坏时，则降到 5001000 （最小有（最小有200 的记载）的记载）。 皮肤干燥时电阻较大；流汗时，电阻皮肤干燥时电阻较大；流汗时，电阻 较小。较小。 1、电流对人体的作用 1、电流对人体的作用 我国国家标准（我国国家标准（GB3805-83） 规定的安全电压规定的安全电压： 42V，36V，24V，12V，6V。 一般认为，一般认为，50V一下的电压为安全电压，即一下的电压为安全电压

10、，即 按致命电流按致命电流50mA,人体电阻人体电阻1000 确定。确定。 特殊场合，安全电压的值更低，海水中特殊场合，安全电压的值更低，海水中3V电电 压可能使人丧命，故压可能使人丧命，故也有的国家设也有的国家设2.5V一级一级 的安全电压的安全电压 。 1、电流对人体的作用 电流频率在电流频率在40Hz 60Hz对人体的伤害最大，直对人体的伤害最大，直 流电流较小，对于直流电流，感知直流电流：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，而适当强度实践证明，直流电对血液有分解作用，而适当强度 的

11、高频电流还可以用于医疗保健等。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。电流的流经从左手到右脚的路径是最危险的。 (a) 电源中性点接地的单相触电电源中性点接地的单相触电 R0 mA50mA219 P0 P b RR U I 式中式中: UP: 电源相电压电源相电压 (220V) Ro: 接地电阻接地电阻 4 Rb: 人体电阻人体电阻 1000 这时人体处于相电压下，危险较大。这时人体处于相电压下，危险较

12、大。 R 对地绝对地绝 缘电阻缘电阻 Ib 人体接触某一相时，通过人体的电流取决于人人体接触某一相时，通过人体的电流取决于人 体电阻体电阻Rb与输电线对地绝缘电阻与输电线对地绝缘电阻R 的大小。的大小。 若输电线绝缘良好，绝缘电阻若输电线绝缘良好，绝缘电阻R 较大，对人体较大，对人体 的危害性就减小。的危害性就减小。 但导线与地面间的绝缘可能不良（但导线与地面间的绝缘可能不良（ R 较小）较小）， 甚至有一相接地，这时人体中就有电流通过。甚至有一相接地，这时人体中就有电流通过。 实际生活实际生活 中，此种情中，此种情 况较少碰到。况较少碰到。 2) 双相触电双相触电 3） 双相触电双相触电 A

13、38. 0 1000 380 b b R U I l mA50mA380 这时人体处于线电压下，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，相当于单外壳带电。当人触及带电设备的外壳时，相当于单 相触电。相触电。 这是触电事故发生最多的情况。这是触电事故发生最多的情况。 U 电位分布电位分布 接地点接地点 20m0.8m 跨步电压跨步电压 在高压输电线断在高压输电线断 线落地时，有强大线落地时，有强大 的电流流入大地，的电流流入大地， 在接地点周围产生在接地点周围产生 电压降。如图所示。电

14、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。间的跨距，接地电流大小等因素有关。 双脚跨步双脚跨步 10KV高压线落地，一般在半径高压线落地，一般在半径20m之外为安全区。之外为安全区。 380V火线落地，一般在半径火线落地，一般在半径5m之外为安全区。如果误之外为安全区。如果误 入危险区，应双脚并拢或单脚入危险区，应双脚并拢或单脚跳离跳离危险区。危险区。 5 5）感应触电）感应触电 6)6)剩余电荷触电剩余电荷触

15、电 带电设备，架空线的电带电设备，架空线的电 磁感应和静电感应作用，磁感应和静电感应作用， 在附近的停电设备上会在附近的停电设备上会 产生感应电压，人体接产生感应电压，人体接 触时可能触电；直接在触时可能触电；直接在 人体上产生过高感应电人体上产生过高感应电 压，也会发生触电事故。压，也会发生触电事故。 人与带电设备的安全距离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，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，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。当人体接触时，会通过人体放电。 带电体电压等带

16、电体电压等 级（级（KV） 最小安全距离最小安全距离 （m） 101.5 353 1104 2205 1、工作接地、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。作接地、保护接地和保护接零。 R0 即将中性点接地。即将中性点接地。 目的：目的： (1) 降低触电电压降低触电电压 (2) 迅速切断故障迅速切断故障 在中性点接地的系统中，一相接地后的电流较大，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

17、障点。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降低电气设备对地的绝缘水平 （1）问题的引出）问题的引出 R C Ib Ie 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 , 当人触及外壳当人触及外壳,接地电流接地电流 Ie 将经过人体入地后将经过人体入地后, 再经其它两相再经其它两相 对地绝缘电阻对地绝缘电阻R 及分布电容及分布电容C 回到电源。当回到电源。当R 值较低、值较低、C 较大时，较大时，Ib 将达到或超过危险值。将达到或超过危险值。 对地绝缘电阻对地绝缘电阻 分布电容分布电容 通过人体的电流：通过人体

18、的电流： b0 0 eb RR R II R C R0 Ib Ie I0 利用接地利用接地 装置的分流装置的分流 作用来减少作用来减少 通过人体的通过人体的 电流。电流。 将电气设备的金属外壳将电气设备的金属外壳(正常情况下是正常情况下是 不带电的不带电的)接地。接地。 用于中性点不接地的低压系统用于中性点不接地的低压系统 当电气设备绝缘损坏当电气设备绝缘损坏 造成一相碰壳，该相电造成一相碰壳，该相电 源短路，其短路电流使源短路，其短路电流使 保护设备动作，将故障保护设备动作，将故障 设备从电源切除，防止设备从电源切除，防止 人身触电。人身触电。 C A B Ro N (a) 注意事项注意事项 A5 .27 44 220 e I oo P e RR U I 当零线因故在当零线因故在处断处断 开时，可以通过重复接开时，可以通过重复接 地线接地地线接地。 C A B N 工作接地工作接地 保护接零保护接零 重复接地重复接地 一