电力基础知识课件

1、 托马斯阿尔瓦爱迪生 (Thomas Alva Edison )是位 举世闻名的美国电学家和发明家，他除了在留声机、电灯、电话、电报、电影等方面的发明和贡献以外，在矿业、建筑业、化工等领域也有不少著名的创造和真知灼见。爱迪生一生共有约两千项创造发明，为人类的文明和进步作出了巨大的贡献，1892年，汤姆休斯顿公司与爱迪生电力照明公司合并成立了创办了通用电气公司，开始了通用电气在电器领域长达一个世纪的统治地位。 一.基础知识 二.安全用电三.机房用电电力系统：由发电、送电、变电、配电和用电组成的“整体”电力网：输送、变换和分配电能的网络，分为输电网和配电 网两大部分电力网的电压等级：低压（1kV以

2、下）、中压（1kV10kV）、高压（10kV330kV）、超高压（330kV1000kV）、特高压（1000kV）电能的质量指标：频率、电压发电厂：其它形式的能源（如水能、热能、风能、核能等）电能电力的传输：发电厂变压器升压高压输电线路变配电站用户 清洁能源是不排放污染物的能源，它包括核能和“可再生能源”。可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、海潮能这些能源。 核能虽然属于清洁能源，但消耗铀燃料，不是可再生能源，投资较高，而且几乎所有绿色能源的国家，包括技术和管理最先进的国家，都不能保证核电站的绝对安全，前苏联的切尔诺贝利事故和美国的三里岛事故影响都

3、非常大，日本也出现过核泄漏事故 （福岛核危机），核电站尤其是战争或恐怖主义袭击的主要目标，遭到袭击后可能会产生严重的后果 ，所以目前发达国家都在缓建核电站，德国准备逐渐关闭目前所有的核电站，以可再生能源代替，但可再生能源的成本比其他能源要高。疑问：为什么要升压供电？因为：电流，传输距离，传输线热消耗，电能损失所以：在传输容量一定的条件下，输电电压，输电电流，电能消耗我国常用的输电电压等级：有35kV、110kV、220kV、330kV、500kV等多种电力的传输线路：架空线路、电缆线路火线：分别从发电机绕组三个始端引出的线，红、绿、黄。两个火线之间电压为线电压。零线：中性点接地时的中性线，黑线

4、。火线和零线之间电压为相电压。地线：接地装置引出的线，对人身设备起保护作用。黄绿双色线火线和零线 进户的两根输电线中，一根在户外已和大地相连，叫零线,另一根叫端线，俗称火线。 火线和零线之间有220伏的电压，正常情况下零线和地之间没有电压。低压供电线路先后通过开关、电能表、保险丝、漏电保护器接到家庭电路上。家庭电路中各盏灯应并联，各个用电器并联，开关与它所控制 的电灯或用电器应是串联，插座与电灯应是并联，保险盒和用电器应串联。安全是时时、事事、处处不能漠视的 随着电能应用的不断拓展,以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业、社会和家庭生活中，与此同时，使用电气所带来的不安全事故也不断发生。为了实

5、现电气安全，对电网本身的安全进行保护的同时，更要重视用电的安全问题。因此，学习安全用电基本知识，掌握常规触电防护技术，这是保证用电安全的有效途径。 电气危害有两个方面：一方面是对系统自身的危害，如短路、过电压、绝缘老化等；另一方面是对用电设备、环境和人员的危害，如触电、电气火灾、电压异常升高造成用电设备损坏等，其中尤以触电和电气火灾危害最为严重。触电它可直接导致人员伤残、死亡。另外，静电产生的危害也不能忽视，它是电气火灾的原因之一，对电子设备的危害也很大。人身安全（1）触电危害 触电是指人体触及带电体后， 电流对人体造成的伤害。 它有两种类型， 即电击和电伤。 1) 电伤非致命的 电伤是指电流

6、的热效应、 化学效应、 机械效应及电流本身作用造成的人体伤害。 电伤会在人体皮肤表面留下明显的伤痕， 常见的有灼伤、 电烙伤和皮肤金属化等现象。 2)电击 电击是指电流通过人体内部， 破坏人体内部组织， 影响呼吸系统、 心脏及神经系统的正常功能， 甚至危及生命。在触电事故中， 电击和电伤常会同时发生。 3）影响触电危险程度的因素 （1） 电流大小对人体的影响 通过人体的电流越大， 人体的生理反应就越明显， 感应就越强烈， 引起心室颤动所需的时间就越短， 致命的危害就越大。 按照通过人体电流的大小和人体所呈现的不同状态， 工频交流电大致分为下列三种： 感觉电流: 指引起人的感觉的最小电流(1-3

7、mA) 。 摆脱电流: 指人体触电后能自主摆脱电源的最大电流(10mA) 。 致命电流: 指在较短的时间内危及生命的最小电流(30mA)。（2） 电流的类型 工频交流电的危害性大于直流电，因为交流电主要是麻痹破坏神经系统，往往难以自主摆脱。一般认为4060 Hz的交流电对人最危险。随着频率的增加，危险性将降低。当电源频率大于2000 Hz时，所产生的损害明显减小，但高压高频电流对人体仍然是十分危险的。（3）电流的作用时间 人体触电，当通过电流的时间越长，愈易造成心室颤动，生命危险性就愈大。据统计，触电15min内急救，90%有良好的效果，10分钟内60%救生率，超过15分钟希望甚微。（4） 电

8、流路径 电流通过头部可使人昏迷； 通过脊髓可能导致瘫痪； 通过心脏会造成心跳停止， 血液循环中断； 通过呼吸系统会造成窒息。 因此， 从左手到胸部是最危险的电流路径； 从手到手、 从手到脚也是很危险的电流路径； 从脚到脚是危险性较小的电流路径。（5） 人体电阻 人体电阻是不确定的电阻，皮肤干燥时一般为100 K左右，而一旦潮湿可降到1 K 。人体不同，对电流的敏感程度也不一样，一般地说，儿童较成年人敏感,女性较男性敏感。患有心脏病者，触电后的死亡可能性就更大。(6) 安全电压 安全电压是指人体不戴任何防护设备时,触及带电体不受电击或电伤。人体触电的本质是电流通过人体产生了有害效应，然而触电的形

9、式通常都是人体的两部分同时触及了带电体，而且这两个带电体之间存在着电位差。因此在电击防护措施中，要将流过人体的电流限制在无危险范围内，即将人体能触及的电压限制在安全的范围内。国家标准制定了安全电压系列，称为安全电压等级或额定值，这些额定值指的是交流有效值，分别为：42V、36V、24V、12V、6V等几种。2. 常见的触电原因 人体触电主要原因有两种：直接或间接接触带电体以及跨步电压。直接接触又可分为单极接触和双极接触。 1） 单极触电 当人站在地面上或其他接地体上， 人体的某一部位触及一相带电体时， 电流通过人体流入大地(或中性线)， 称为单极触电一般情况下，接地电网里的单相触电比不接地电网

10、里的危险性大。2）双极触电。3） 跨步电压触电 当带电体接地时有电流向大地流散， 在以接地点为圆心， 半径20 m的圆面积内形成分布电位。 人站在接地点周围， 两脚之间(以0.8 m计算)的电位差称为跨步电压Uk， 如图所示，由此引起的触电事故称为跨步电压触电。高压故障接地处，或有大电流流过的接地装置附近都可能出现较高的跨步电压。离接地点越近、两脚距离越大，跨步电压值就越大。一般10米以外就没有危险。 高压线4） 剩余电荷触电 剩余电荷触电是指当人触及带有剩余电荷的设备时， 带有电荷的设备对人体放电造成的触电事故。 设备带有剩余电荷， 通常是由于检修人员在检修中摇表测量停电后的并联电容器、电力

11、电缆、 电力变压器及大容量电动机等设备时， 检修前、 后没有对其充分放电所造成的。 3. 防止触电 产生触电事故有以下原因：（1） 缺乏用电常识， 触及带电的导线。（2） 没有遵守操作规程， 人体直接与带电体部分接触。（3） 由于用电设备管理不当， 使绝缘损坏， 发生漏电， 人体碰触漏电设备外壳。（4） 高压线路落地， 造成跨步电压引起对人体的伤害。（5） 检修中， 安全组织措施和安全技术措施不完善， 接线错误， 造成触电事故。（6） 其他偶然因素， 如人体受雷击等。 1) 安全制度 (1) 在电气设备的设计、 制造、 安装、 运行、 使用和维护以及专用保护装置的配置中，要严格遵守国家规定的标

12、准和法规。 (2) 加强安全教育， 普及安全用电知识。 (3) 建立健全安全规章制度， 如安全操作规程、 电气安装规程、 运行管理规程、 维护检修制度等， 并在实际工作中严格执行。2) 安全措施 (1) 停电工作中的安全措施。 在线路上作业或检修设备时， 应在停电后进行， 并采取下列安全技术措施： 切断电源。 验电。 装设临时地线。 此外, 对电气设备还应采取下列一些安全措施: 电气设备的金属外壳要采取保护接地或接零。 安装自动断电装置。 尽可能采用安全电压。 保证电气设备具有良好的绝缘性能。 采用电气安全用具。 设立保护装置。 保证人或物与带电体的安全距离。 定期检查用电设备。 电器、照明设

13、备、引起的火灾。其原因通常是电气设备选用不当或由于线路年久失修，绝缘老化造成短路，或由于用电量增加、线路超负荷运行，维修不善导致接头松动，电器积尘、受潮、热源接近电器、电器接近易燃物和通风散热失效等。 其防护措施主要是合理选用电气装置。例如，在干燥少尘的环境中，可采用开启式和封闭式；在潮湿和多尘的环境中，应采用封闭式；在易燃易爆的危险环境中，必须采用防爆式。 防止电气火灾，还要注意线路电器负荷不能过高，注意电器设备安装位置距易燃可燃物不能太近，注意电气设备进行是否异常，注意防潮等。 (1)低压带电作业应设专人监护，使用有绝缘柄的工具。工作时，站在干燥绝缘物上进行，并戴绝缘手套和安全帽。必须穿长

14、袖衣工作，严禁使用锉刀、金属尺和带有金属物的毛刷、毛掸等工具。(2) 高低压同杆架设，在低压带电线路上工作时，应先检查与高压线的距离，采取防止误碰带电高压设备的措施。在低压带电导线未采取绝缘措施时，工作人员不得穿越。在带电的低压配电装置上工作时，应采取防止相间短路和单相接地的绝缘隔离措施。(3)在低压带电裸导线的线路上工作时，工作人员在没有采取绝缘措施的情况下，不得穿越其线路。在带电的低压配电装置上工作时，应采取防止相间短路和单相接地的绝缘措施。也应防止人体同时触及两根带电体或一根带电体与一根接地体。(4) 应先分清火、地线，选好工具位置。断开导线时，应先断开火线，后断开地线。搭接导线时，顺序

15、应相反。人体不得同时接触两根线头。 (5)严禁在雷、雨、雪以及有六级以上大风的户外带电作业。有雷电时，还应禁止在室内带电作业。禁止在潮湿或潮气过大的室内带电作业，禁止在工作位置过于狭窄的场所带电作业 1.操作前应把负载关闭 带电检修时，一般不要带负载工作，即操作前应把负载的电源开关关闭。 2.人体不得同时触两线头 检修时，人体不得同时接触到两根线头，养成单手操作的习惯，另一只手可戴上手套，握住设备的绝缘部分或做一些辅助工作。 3.带电检修要有人监护 万一发生意外事故，监护人可立即拔掉电源插座，或拉断刀闸开关。另外，监护人发现操作者有可能触及带电体时，可及时提醒，以防造成触电事故。 4.用带绝缘

16、把柄的工具 带电工作应使用带绝缘把柄的工具，站立在干燥的木板、凳子、竹梯等绝缘物上进行，并戴上线手套，穿上胶鞋或塑料鞋。注意不要站在铁、铝等金属制作的梯子、凳子上工作。 5.人体不要接触导电物体 检修时，注意人体不要接触墙壁、金属支架等，头部不要碰触屋顶天花板或其他导电物体，以免造成触电事故。 6.传递工具手离开带电体 处于高处的检修人员需地面他人传递工具用品时，应将手离开导线或带电体，不得在手 握导线或接触带电体时传接工具，以免造成二人同时触电。 7.梯子、凳子等要安置稳固 站立的梯子、凳子等要安置稳固，为防止上面作业的人滑跌下来，下面要有人帮忙扶好，但注意不要接触检修人员的身体，以免造成二

17、人的触电事故。 计算机和网络主干设备对交流电源的质量要求十分严格，对交流电的电压和频率，对电源波形的正弦性，对三相电源的对称性，对供电的连续性、可靠性、稳定性和抗干扰性等各项指标都要求保持在允许偏差范围内。机房的供配电应满足电子计算机场地通用规范GBT2778-2000的规定，其供配电系统的电源频率为50 Hz，电压为220 V或380 V，需要提供的电源相数为三相五线或三相四线制，单相为单相三线制。供配电系统容量应该按照机房所配备设备情况确定，同时考虑系统扩展、升级的可能，预留 备用容量。计算机网络机房的负荷等级应该设为一级负荷，供配电系统应该按照一类供电方式设计，即为提高机房设备的供配电系

18、统可靠性，在配电设备前端增加交流不间断电源系统UPS，达到供电可靠不间断，质量稳定无干扰。 机房计算机设备包括计算机主机、服务器、网络设备、通讯设备等，由于这些设备进行数据的实时处理与实时传递，关系重大，所以对电源的质量与可靠性的要求最高，属于一级负荷。电源进线采用电缆或封闭母线、双路切换柜、UPS输入输出配电柜并排安装于机房配电室。 计算机网络机房供配电系统应该是一个独立的系统，通常由计算机网络设备供电、机房辅助设备供电和其他供电三部分组成。计算机网络设备供电部分负责向网络主干通信设备、网络服务器设备、计算机终端设备和计算机外部设备供电；机房辅助设备供电部分负责向机房空调新风系统、机房照明系

19、统和机房维修电源系统(活动地板下或墙面专用电源插座系统)供电；办公室属于其他部分供电。这些部分都统一通过安装在机房配电间的动力配电柜进行配电。外部供电电缆先进入机房总配电柜，然后分送各个部分。 机房动力配电柜应该选用自动的空气开关，并且与消防系统联动。当机房出现严重事故或者火警时，管理人员能够立即切断所有电源。 机房辅助动力设备包括计算机专用精密空调系统、计算机机房照明配电系统、计算机机房新风系统及市电辅助系统（市电插座等）。由于机房辅助动力设备直接关系到计算机设备、网络设备、通讯设备以及机房其他用电设备和工作人员正常工作和人身安全，所以要求配电系统安全可靠，因此该配电系统按照一级负荷考虑进行

20、设计。 在与公共电网的配接方面，有条件的机构最好采用双路电源供电，即接入计算机网络机房的总进线有两路，且来自不同的供电单位。两路供电在总配电系统中可以自动进行切换。当一路供电发生故障时，能够自动转换到另一路。必要时配置防浪涌抑制器。电网中过高或过频的高能瞬态浪涌的侵入，轻者会造成计算机设备的误码率增大，重者会造成设备损坏。因此，根据情况可以在电源输入端配置防浪涌抑制器。 机房供配电设备选型应注意：专用配电箱内保护和控制电器的选型应满足国家规范要求；专用配电箱应有充足的备用回路，以满足计算机网络系统设备的扩容；专用配电箱应该设置电流、电压表供管理人员监测三相不平衡情况；专用配电箱要设置足够的中线

21、和接地端子。 在机房供配电系统布线方面，机房电源进线应遵照建筑物防雷设计规范要求，采取过电压保护措施。专用配电箱电源应采用电缆进线。在不得不采用架空进线时，在低压架空电源进线处或专用电力变压器低压配电母线处，要安装低压避雷器。机房低压配电线路应采用铜芯屏蔽导线或铜芯屏蔽电缆。机房活动地板下的电源线应尽可能地远离网络信号线，避免并排敷设，并采取相应的屏蔽措施。机房内的电线电缆除了应该具备相应的流量负载承担能力外，还必须考虑线缆阻燃要求。机房内所有电缆的镀锌金属走线槽或镀锌走线钢管都应该布设在地板下面或吊顶内。每路电缆两端都应该进行标记，并且绘制详细的布线图存档。1、配电柜 配电箱、柜应有短路、过

22、流保护，其紧急断电按钮与火灾报警联锁。 配电箱、柜安装完毕后，进行编号，并标明箱、柜内各开关的用途以便于操作和检修。 配电箱、柜内留有备用电路，作机房设备扩充时用电。 2、插座 机房内用电插座分为两大类，即UPS插座和市电插座。机房各工作间均留有备用插座安装在墙壁下方供设备维修时用。 3、电缆（电线） 电缆（电线）在铺设时应该平直，电缆（电线）要与地面、墙壁、天花板保持一定的间隙。 不同规格的电缆（电线）在铺设时要有不同的固定距离间隔。 电缆（电线）在铺设施工中弯曲半径按厂家和当地供电部门的标准施工。 铺设电缆时要有留有适当的余度。 地板下的电缆穿钢管或在金属线槽里铺设。 4、照明 机房照明按

23、电子计算机机房设计规范规定。 照明灯具采用嵌入式安装。事故照明用备用电源自投自复配电箱，市电与UPS电源自动切换。 灯具内部配线采用多股铜芯导线，灯具的软线两端接入灯口之前均应压扁并搪锡，使软线与固定螺丝接触良好。灯具的接地线或接零线，必须用灯具专用接地螺丝并加垫圈和弹簧垫圈压紧。 在机房内安装嵌装灯具固定在吊顶板预留洞孔内专设的框架上。灯上边框外缘紧贴在吊顶板上，并与吊顶金属明龙骨平行。 在机房内所有照明线都必须穿钢管或者金属软管并留有余量。电源线应通过绝缘垫圈进入灯具，不应贴近灯具外壳。 5、接地系统 依据国标GB50169-92电气安装，接地施工及验收规范。计算机直流地与机房抗静电接地及

24、保护地严格分开以免相互干扰，采用T50 x0.35铜网，所有接点采用锡焊或铜焊使其接触良好，以保证各计算机设备的稳定运行并要求其接地电阻1。机房抗静电接地与保护地采用软扁平编织铜线直接敷设到每个房间让地板就近接地，能使地板产生的静电电荷迅速入地。 6、防雷 为防止机房设备的损坏和数据的丢失，机房防雷尤其重要。按国家建筑物防雷设计规范，本设计对机房电气电子设备的外壳、金属件等实行等电位连接，并在低压配电电源电缆进线输入端加装电源防雷器。防雷接地电阻要求小于10。 防雷，简单的说就是对建筑物用避雷针（网、线、带）和一些建筑物自身的金属物，来作为接闪体，以避免建筑物本身遭受到直接雷击的损坏。 防雷系

25、统： 防雷，是一个系统的工程，主要包含： 1、直击雷防护（接闪器、引下线、接地装置）； 2、感应雷防护（电源防雷器、信号防雷器等）； 3、接地装置（垂直接地体、水平接地体）； 4、等电位连接（电气设备，金属外壳，汇流排，接地母线等可靠连接）； 5、电磁屏蔽（套金属屏蔽管）； 6、合理布线（电源线路和信号线路分离敷设等）。 接地线 为防止触电或保护设备的安全,把电力电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线，利用大地作电流回路。 在电力系统中，将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地。 接地的作用总的步说可以分为有两个：保护人员和设备不受损害叫保护接地；保障设备的正常

26、运行的叫工作接地。这里的分类是指接地工程设计施工中考虑的各种要求，并不表示每种“地”都需要独立开来。相反，除了有地电信号抗干扰、设备本身专门要求等特殊原因之外，我们提倡尽量采用联合接地的方案。 1、保护接地 防雷接地是受到雷电袭击（直击、感应或线路引入）时，为防止造成损害的接地系统。常有信号（弱电）防雷地和电源（强电）防雷地之分，区分的原因不仅仅是因为要求接地电阻不同，而且在工程实践中信号防雷地常附在信号独立地上，和电源防雷地分开建设。 机壳安全接地是将系统中平时不带电的金属部分（机柜外壳，操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接，以保护设备和人身安全。原因是系统的供电是强电供电（380、22

27、0或11OV），通常情况下机壳等是不带电的，当故障发生（如主机电源故障或其它故障）造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，如果没有很好的接地，那么这带电体和地之间就有很高的电位差，如果人不小心触到这些带电体，那么就会通过人身形成通路，产生危险。因此，必须将金属外壳和地之间作很好的连接，使机壳和地等电位。此外，保护接地还可以防止静电的积聚。 2、工作接地 工作接地是为了使电路或设备达到运行的要求的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地。 工作接地的作用是保持系统电位的稳定性，即减轻低压系统由高压窜入低压系统所产生过电压的危险性。当配电网一相故障接地

28、时，工作接地也有抑制电压升高的作用。 机器逻辑地，也叫主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V等电源的输出地。 信号回路接地，如各变送器的负端接地，开关量信号的负端接地等。 屏蔽接地（模人信号的屏蔽层的接地）。 现代化的电力系统其本身就是强烈的电磁干扰源，主要通过辐射方式干扰该频段内的通信设备。为抑制外部高压输电线路的干扰影响，采用接地措施，常用的接地方式有两种，现分别讨论如下： 1分散接地方式 分散接地就是将通信大楼的防雷接地、电源系统接地、通讯设备的各类接地以及其他设备的接地分别接入相互分离的接地系统，由于地线系统不断增多，地线间潜在的耦合影响往往难以避免，分散接地反而容易

29、引起干扰。同时主体建筑物的高度不断增加，其接地方式所带的不安全因素也越来越大。当某一设施被雷击中，容易形成地下反击，损坏其他设备。 2联合接地方式 联合接地方式也称单点接地方式，即所有接地系统共用一个共同的“地”。联合接地有以下一些特点： (1)整个大楼的接地系统组成一个笼式均压体，对于直击雷，楼内同一层各点位比较均匀；对于感应雷，笼式均压体和大楼的框架式结构对外来电磁场干扰也可提供的屏蔽效果； (2)一般联合接地方式接地电阻非常小，不存在各种接地体之间的耦合影响，有利于减少干扰； (3)可以节省金属材料，占地少。 由上不难看出，采用联合接地方式可以有效抑制外部高压输电线路的干扰。 地线的设计一、 电气装置的下列部分均应接地：1、 变压器、油开关、所用变、刀构架等金属底座和外壳。2、 控制保护用二次线等及外壳等可靠接地。3