工厂供电与安全用电

第6章工厂供电与安全用电

6.1电力系统的基本知识

6.2工厂供电概述

6.3触电

6.4安全用电

6.5节约用电返回主目录第6章工厂供电与安全用电

6.1电力系统的基本知识电能是由发电厂生产的。发电厂一般建在燃料、水力丰富的地方，而和电能用户的距离一般又很远。为了降低输电线路的电能损耗和提高传输效率，由发电厂发出的电能，要经过升压变压器升压后，再经输电线路传输，这就是所谓的高压输电。电能经高压输电线路送到距用户较近的降压变电所，经降压后分配给用户应用。这样，就完成一个发电、变电输电、配电和用电的全过程。我们把连接发电厂和用户之间的环节称为电力网。把发电厂、电力网和用户组成的统一整体称为电力系统，如图6-1所示。图6-1电力系统示意图

1.发电厂发电厂是生产电能的工厂，它把非电形式的能量转换成电能，它是电力系统的核心。根据所利用能源的不同，发电厂分为水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等类型。水力发电厂，简称水电站，它是利用水流的位能来生产电能的。当控制水流的闸门打开时，强大的水流冲击水轮机，使水轮机转动，水轮机带动发电机旋转发电。其能量转换过程是：水流位能→机械能→电能。火力发电厂，简称火电厂，它是利用燃料的化学能来生产电能的。通常的燃料是煤。在火电厂，煤被粉碎成煤粉，煤粉在锅炉的炉膛内充分燃烧，将锅炉内的水加热成高温高压的蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机旋转发电。其能量的转换过程是：煤的化学能→热能→机械能→电能。核能发电厂，通常称核电站，它是利用原子核的裂变能来生产电能的。其生产过程与火电厂基本相同，只是以核反应堆代替了燃煤锅炉，以少量的核燃料代替大量的煤炭。其能量转换过程是：核裂变能→热能→机械能→电能。由于核能是巨大的能源，而且核电站的建设具有重要的经济和科研价值，所以世界上很多国家都很重视核电建设，核电在整个发电量中的比重正逐年增长。风力发电厂，就是利用风力的动能来生产电能的，它建在有丰富风力资源的地方。地热发电厂，就是利用地球内部蕴藏的大量地热来生产电能的，它建在有足够地热资源的地方。太阳能发电厂,就是利用太阳光的热能来生产电能的。太阳能发电厂建在常年日照时间长的地方。

2.电力网电力网是联接发电厂和电能用户的中间环节，由变电所和各种不同电压等级的电力线路组成。如图6-2所示，它的任务是将发电厂生产的电能输送、变换和分配到电能用户。其中，电力线路是输送电能的通道，是电力系统中实施电能远距离传输的环节，是将发电厂、变电所和电力用户联系起来的纽带；变电所是接受电能、变换电压和分配电能的场所，一般可分为升压变电所和降压变电所两大类。升压变电所是将低电压变换为高电压，一般建在发电厂；降压变电所是将高电压变换为一个合理、规范的低电压，一般建在靠近负荷中心的地点。

图6-2电网示意图

电力网按电压高低和供电范围大小分为区域电网和地方电网。区域电网的范围大，电压一般在220kV以上。地方电网的范围小，最高电压不超过110kV。电力网按其结构方式可分为开式电网和闭式电网。用户从单方向得到电能的电网称为开式电网；用户从两个及两个以上方向得到电能的电网称为闭式电网。

3.电力用户电力用户是指电力系统中的用电负荷，电能的生产和传输最终是为了供用户使用。不同的用户，对供电可靠性的要求不一样。根据用户对供电可靠性的要求及中断供电造成的危害或影响的程度，我们把用电负荷分为三级：（1）一级负荷。一级负荷为中断供电将造成人身伤亡并在政治、经济上造成重大损失的用电负荷。（2）二级负荷。二级负荷为中断供电将造成主要设备损坏，大量产品被废，连续生产过程被打乱，需较长时间才能恢复从而在政治、经济上造成较大损失的负荷。（3）三级负荷。不属于一级和二级负荷的一般负荷，即为三级负荷。在上述三类负荷中，一级负荷一般应采用两个独立电源供电，其中，一个系统为备用电源。对特别重要的一级负荷，除采用两个独力电源外，还应增设应急电源。对于二极负荷，一般由两个回路供电,两个回路的电源线应尽量引自不同的变压器或两段母线。对于三级负荷无特殊要求，采用单电源供电即可。

4.电力系统的运行特点电力系统的运行具有如下特点：(1)电能的生产、输送、分配和消费是同时进行的。(2)系统中发电机、变压器、电力线路和用电设备等的投入和撤除都是在一瞬间完成的，所以，系统的暂态过程非常短暂。6.2工厂供供电概概述一、工工厂供供电的的意义义和要要求工厂是是电力力用户户，它它接受受从电电力系系统送送来的的电能能。工工厂供供电就就是指指工厂厂把接接受的的电能能进行行降压压，然然后再再进行行供应应和分分配。。工工厂供供电是是企业业内部部的供供电系系统。。工厂供供电工工作要要很好好地为为工业业生产产服务务，切切实保保证工工厂生生产和和生活活用电电的需需要，，并做做好节节能工作作，这这就需需要有有合理理的工工厂供供电系系统。。合合理的的供电电系统统需达达到以以下基基本要要求：：（1）安全：：在电能能的供应分分配和使用用中，不不应发生人人身和设备备事故;（2）可靠：：应满足足电能用户户对供电的的可靠性要要求;（3）优质：：应满足足电能用户户对电压和和频率的质质量要求;（4）经济：：供电系系统投资要要少，运运行费用要要低，并并尽可能地地节约电能能和材料。。此外，在供供电工作中中，应合理理地处理局局部和全部部、当前和和长远的关关系，既要要照顾局部部和当前利益，，又要顾全全大局，以以适应发展展要求。二、工厂供供电系统组组成工厂供电系系统由高压压及低压两两种配电线线路、变电电所（包括括配电所））和用电设设备组成。。一般大大、中型工工厂均设有有总降压变变电所，把把35~110kV电压降为6~10kV电压，向车车间变电所所或高压电电动机和其其他高压用用电设备供供电，总降降压变电所所通常设有有一两台降降压变压器器。在一个生产产车间内，，根据生产产规模、用用电设备的的布局和用用电量的大大小等情况况，可设立立一个或几几个车间变变电所（包包括配电所所），也可可以几个相相邻且用电电量不大的的车间共用用一个车间间变电所。。车间变电电所一般设设置一两台台变压器（（最多不超超过三台）），其单单台容量一一般为1000kVA或1000kVA以下（最大大不超过1800kVA），将6~10kV电压降为220V/380V电压，对低低压用电设设备供电。一一般大、中中型工厂厂的供电系系统如图6-3所示。小型工厂，，所需容容量一般为为1000kVA或稍多，因因此，只只需设一个个降压变电电所，由电力网以以6~10kV电压供电，，其供电系系统如图6-4所示。变电所中的的主要电气气设备是降降压变压器器和受电、、配电设备备及装置。。用来接受受和分配电电能的电气气装置称为为配电装置置，其中中包括开关关设备、母母线、保护护电器、测测量仪表及及其他电气气设备等。。对于10kV及10kV以下系统，，为了安装装和维护方方便，总总是将受电电、配电设设备及装置置做成成套的的开关柜。。图6-3大、中型型工厂供电电系统图图６-４小型工厂厂供电系统统图(a)装有一台变变压器；(b)装有两台变变压器工业企业高高压配电线线路主要作作为厂区内内输送、分分配电能之之用。高高压配电线线路应尽可可能采用架架空线路，，因为架空空线路建设设投资少且且便于检修修维护。但但在厂区内内，由于对对建筑物距距离的要求求和管线交交叉、腐蚀蚀性气体等等因素的限限制，不便便于架设架架空线路时时，可以敷敷设地下电电缆线路。。工业企业低低压配电线线路主要作作为向低压压用电设备备输送、分分配电能能之用。户户外低压配配电线路一一般采用架架空线路，，因为架空空线路与电电缆相比有有较多优点点，如成成本低、投投资少、、安装容易、维护和和维修方便便、易于发发现和排除除故障。电缆线路与与架空线路路相比，虽虽具有成本本高，投资资大、维修修不便等缺缺点，但是是它具有运运行可靠、、不易受外外界影响、、不需架设设电杆、不不占地面空空间、不碍碍观瞻等优优点，特别别是在有腐腐蚀性气体体和易燃、、易爆场所所，不宜采采用架空线线路时，则则只有敷设设电缆线路路，随着着经济发展展，在现代代化工厂中中，电缆线线路得到了了越来越广广泛的应用用。在车间间内部则应应根据具体体情况，或或用明敷敷配电线路路或用暗敷敷配电线路路。在工厂内，，照明线路路与电力线线路一般是是分开的，，可采用220V/380V三相四线制制，尽量由由一台变压压器供电。。6.3触电当人体触及及带电体承承受过高的的电压而导导致死亡或或局部受伤伤的现象称称为触电。。触电依伤伤害程度不不同可分为为电击和电电伤两种。。电击是指电电流触及人人体而使内内部器官受受到损害，，它是最危危险的触电电事故。当当电流通过过人体时，，轻者使使人体肌肉肉痉挛，产产生麻电感感觉，重者者会造成呼呼吸困难，，心脏麻痹痹，甚至导导致死亡。。电击多多发生在对对地电压为为220V的低压线路路或带电设备上上，因为这这些带电体体是人们日日常工作和和生活中易易接触到的的。电伤是由于于电流的热热效应、化化学效应、、机械效应应以及在电电流的作用用下使熔化化或蒸发的的金属微粒粒等侵入人人体皮肤，，使皮肤局局部发红、、起泡、烧烧焦或组织织破坏，严严重时也可可危及人命命。电伤多多发生在1000V及1000V以上的高压压带电体上上，它的的危险虽不不像电击那那样严重，，但也不容容忽视。人人体触电伤伤害程度主主要取决于于流过人体体电流的大大小和电击击时间长短短等因素我我们把人体体触电后最最大的摆脱脱电流，称称为安全电电流。我国国规定安全全电流为30mA·s，即触电时间在在1s内，通过人体体的最大允许许电流为30mA。人体触电时，，如果接触电电压在36V以下，通过人人体的电流就就不致超过30mA，故安全电压通通常规定为36V，但在潮湿地面面和能导电的的厂房，安全电压则则规定为24V或12V。1.单相触电在人体与大地地之间互不绝绝缘情况下，，人体的某一一部位触及到到三相电源线线中的任意一一根导线，电电流从带电导导线经过人体体流入大地而而造成的触电电伤害。单相相触电又可分分为中性线接接地和中性线线不接地两种种情况。1)中性点接地电电网的单相触触电在中性点接地地的电网中，，发生单相触触电的情形如如图6-5（a）所示。这时，，人体所触及及的电压是相相电压，在低低压动力和照照明线路中为为220V。电流经相线、、人体、大地地和中性点接接地装置而形成成通路，触电电的后果往往往很严重。图6-5单相触点示意意图(a)中性点接地系系统的单相触触电；(b)中性点不接地地系统的单相相触电2）中性点不不接地电网的的单相触电在中性点不接接地的电网中中，发生单相相触电的情形形如图6-5（b）所示。当站立立在地面的人人手触及某相相导线时,由于相线与大大地间存在电电容,所以,有对地的电容容电流从另外外两相流入大大地，并全全部经人体流流入到人手触触及的相线。。一般说来，，导线越长，，对地的电电容电流越大大，其危险性性越大。2.两相触电两相触电，也也叫相间触电电，这是指在在人体与大地地绝缘的情况况下，同时时接触到两根根不同的相线线，或者人体体同时触及到到电气设备的的两个不同相相的带电部位位时，电流由由一根相线经经过人体到另另一根相线，，形成闭合回回路，如图图6-6所示。两相相触电比单相相触电更危险险，因为此时加在人体体上的是线电电压。图6-6两相触电示意意图3.跨步电压触电电当电气设备的的绝缘损坏或或线路的一相相断线落地时时，落地点的的电位就是导导线的电位，，电流就会从从落地点（或或绝缘损坏处处）流入地中中。离落地点点越远，电位位越低。根据据实际测量，，在离导线落落地点20m以外的地方，，由于入地电电流非常小，，地面的电位位近似等于零零。如果有人人走近导线落落地点附近，，由于人的两两脚电位不同同，则在两脚脚之间出现电电位差，这个个电位差叫作作跨步电压。。离电流入入地点越近，，则跨步电压压越大；离电电流入地点越越远，则跨跨步电压越小小;在20m以外，跨步电电压很小，可可以看作为零零。跨步电电压触电情况况，如图6-7所示。当发现现跨步电压威威胁时应赶快快把双脚并在在一起，或赶赶快用一条腿腿跳着离开危危险区，否否则，因触电电时间长，也也会导致触电电死亡。图6-7跨步电压触电电示意图4.接触电压触电电导线接地后，，不但会产生生跨步电压触触电，还会产产生另一种形形式的触电，，即接触电压压触电，如图6-8所示。由于接地装置置布置不合理理，接地设备备发生碰壳时时造成电位分分布不均匀而而形成一个电电位分布区域域。在此区域域内，人体与与带电设备外外壳相接触时时，便会发生生接触电压触触电。接触电电压等于相电电压减去人体体站立地面点点的电压。人人体站立离接接地点越近，，则接触电电压越小,反之就越大。。当站立点距距离接地点20m以外时，地地面电压趋近近于零，接接触电压为最最大，约为电电气设备的对对地电压，即即220V。触电事故虽然然总是突然发发生的，但触触电者一般不不会立即死亡亡，往往是““假死”，现现场人员应该该当机立断，，迅速使触触电者脱离电电源，立即即运用正确的的救护方法加加以抢救。图6-8接触电压触电电示意图6.4安全用电一、安全用电电的意义但在使用电能能的过程中，，如果不注注意用电安全全，可能造成成人身触电伤伤亡事故或电电气设备的损损坏，甚至影影响到电力系系统的安全运运行，造成大大面积的停电电事故，使国国家财产遭受受损失，给给生产和生活活造成很大的的影响。因此此，我们在使使用电能时，，必须注意安安全用电，以以保证人身、、设备、电力力系统三方面面的安全，防防止发生事事故。二、安全用电电措施安全用电是指指在保证人身身及设备安全全的条件下，，应采取的科科学措施和手手段。通常从从以下两方面面着手。1.建立健全各种种操作规程和和安全管理制制度(1)安全用电，节节约用电，自自觉遵守供电电部门制定的的有关安全用用电规定，做做到安全、经经济、不出事事故。(2)禁止私拉电网网，禁用““一线一地””接照明灯。。(3)屋内配线，禁禁止使用裸导导线或绝缘破破损、老化的的导线，对对绝缘破损部部分，要及时时用绝缘胶皮皮缠好。发生生电气故障和和漏电起火事事故时，要立立即拉断电源源开关。在未未切断电源以以前，不要用用水或酸、碱碱泡沫灭火器器灭火。(4)电线断线落地地时，不要靠靠近，对于6～10kV的高压线路，，应离开落落地点10m远。更不能用手去捡捡电线，应派派人看守，并并赶快找电工工停电修理。。(4)电线断线落地地时，不要靠靠近，对于6～10kV的高压线路，，应离开落地地点10m远。更不能用用手去捡电线线，应派人看看守，并赶快快找电工停电电修理。(5)电气设备的金金属外壳要接接地；在未判判明电气设备备是否有电之之前，应视为为有电；移动动和抢修电气气设备时，均均应停电进行行；灯头、插插座或其他家家用电器破损损后，应及时时找电工更换换，不能““带病”运行行。(6)用电要申请，，安装、修理理找电工。停停电要有可靠靠联系方法和和警告标志。。2.技术防护措施施为了防止人身身触电事故，，通常采用的的技术防护措措施有电气设设备的接地和和接零、安安装低压触电保护器器两种方式。。三、保护接地地和保护接零零电气设备在使使用中，若若设备绝缘损损坏或击穿而而造成外壳带带电，人体体触及外壳时时有触电的可可能。为此，，电气设备必必须与大地进进行可靠的电电气连接，即即接地保护护，使人体免免受触电的危危害。1.保护接地的概概念及原理1）保护接地地的概念按功能分，接接地可分为工工作接地和保保护接地。工工作接地是指指电气设备（（如变压器中中性点）为保保证其正常工工作而进行的的接地；保护护接地是指为为保证人身安安全，防止人人体接触设备备外露部分而而触电的一种种接地形式。。在中性点不不接地系统中中，设备外外露部分（金金属外壳或金金属构架），，必须与大地地进行可靠电电气连接，即即保护接地。。接地装置由接接地体和接地地线组成，埋埋入地下直接接与大地接触触的金属导体体，称为接地地体，连接接接地体和电气气设备接地螺螺栓的金属导导体称为接地地线。接地体体的对地电阻阻和接地线电电阻的总和，，称为接地装装置的接地电电阻。2）保护接地地的原理在中性点不接接地系统中，，设备外壳不不接地且意外外带电，外壳壳与大地间存存在电压，人人体触及外壳壳，人体将有有电容电流流流过，如图图6-9（a）所示,这样，人体就就遭受触电危危害。如果将将外壳接地，，人体与接地地体相当于电电阻并联，流流过每一通路路的电流值将将与其电阻的的大小成反比比。人体电阻阻比接地体电电阻大得多，，人体电阻通通常为600~1000Ω，接地电阻通常常小于4Ω，流过人体的电电流很小，这这样就完全全能保证人体体的安全，如如图6-9（b）所示。图6-9保护接地原理理图(a)无接地；(b)有接地保护接地适用用于中性点不不接地的低压压电网。在不不接地电网中中，由于单相相对地电流较较小，利用保保护接地可使使人体避免发发生触电事故故。但在中性性点接地电网网中，由于单单相对地电流流较大，保保护接地就不不能完全避免免人体触电的的危险，而要要采用保护接接零2.保护接零的概概念及原理1)保护接零的概概念保护接零是指指在电源中性性点接地的系系统中，将设设备需要接地地的外露部分与电电源中性线直直接连接，相相当于设备外外露部分与大大地进行了电电气连接。2)保护接零的工工作原理当设备正常工工作时，外露露部分不带电电，人体触及及外壳相当于于触及零线，，无危险，如如图6-10所示。采用保保护接零时，，应注意不宜宜将保护接地地和保护接零零混用，而且且中性点工作作接地必须可可靠。3)重复接地在电源中性线线做了工作接接地的系统中中，为确保保保护接零的可可靠，还需相相隔一定距离离将中性线或或接地线重新新接地，称称为重复接地地。从图6-11（a）可以看出，一一旦中性线断断线，设备外外露部分带电电，人体触及及同样会有触触电的可能。。而在重复接接地的系统中中，如图6-11（b）所示，即使出出现中性线断断线，但外露露部分因重复复接地而使其其对地电压大大大下降，对对人体的危害害也大大下降降。不过应尽尽量避免中性性线或接地线出出现断线的现现象。图6-10保护接零原理理图图6-11重复接地作用用3.漏电保护漏电保护为近近年来推广采采用的一种新新的防止触电电的保护装置置。在电气设设备中发生漏漏电或接地故故障而人体尚尚末触及时，，漏电保护护装置已切断断电源；或或者在人体已已触及带电体体时，漏电保保护器能在非非常短的时间间内切断电源源，减轻对人人体的危害漏电电保保护护器器的的种种类类很很多多，，这这里里介介绍绍目目前前应应用用较较多多的的晶晶体体管管放放大大式式漏漏电电保保护护器器。。晶体体管管漏漏电电保保护护器器的的组组成成及及工工作作原原理理如如图图6-12所示示，，由由零零序序电电流流互互感感器器、、输输入入电电路路、、放放大大电电路路、、执执行行电电路路、、整整流流电电源源等等构构成成。。当当人人体体触触电电或或线线路路漏漏电电时时，，零零序序电电流流互互感感器器原原边边中中有有零零序序电电流流流流过过，，在在其其副副边边产产生生感感应应电电动动势势，，加加在在输输入入电电路路上上，，放放大大管管V1得到到输输入入电电压压后后，，进进入入动动态态放放大大工工作作区区，，V1管的的集集电电极极电电流流在在R6上产产压压降降，，使使执执行行管管V2的基基极极电电流流下下降降，，V2管输输入入端端正正偏偏，，V2管导导通通，，继继电电器器KA流过过电电流流启启动动，，其其常常闭闭触触头头断断开开，，接接触触器器KM线圈失失电电，，切切断断电电源源。。图6-12晶体体管管放放大大式式漏漏电电保保护护器器原原理理图图6.5节约约用用电电1.提高高电电动动机机的的运运行行水水平平电动动机机是是工工厂厂用用得得最最多多的的设设备备，，电电动动机机的的容容量量应应合合理理选选择择。。要要避避免免用用大大功功率率电电动动机机去去拖拖动动小小功功率率设设备备（（俗俗称称大大马马拉拉小小车车））的的不不合合理理用用电电情情况况，，要要使使电电动动机机工工作作在在高高效效率率的的范范围围内内。。当电电动动机机的的负负载载经经常常低低于于额额定定负负载载的的40%时，，要要合合理理更更换换，，以以避避免免电电动动机机经经常常处处于于轻轻载载状状态态运运行行，，或或把把正正常常运运行行时时规规定定作作△△接接法法的的电电动动机机改改为为Y接法法，，以以提提高高电电动动机机的的效效率率和和功功率率因因素素。。对对工工作作过过程程中中经经常常出出现现空空载载状状态态的的电电气气设设备备（（例例如如拖拖动动机机床床的的电电动动机机，，电电焊焊机机等等）），，可安安装装空空载载自自动动断断电电装装置置，，以以避避免免空空载载损损耗耗。。2.更新新用用电电设设备备，，选选用用节节能能型型新新产产品品目前前，，我我国国工工矿矿企企业业中中有有很很多多设设备备（（如如变变压压器器、、电电动动机机、、风风机机、、水水泵泵等等））的的效效率率低低，，耗耗电电多多，，对对这这些些设设备备进进行行更更新新，，换换上上节节能能型型机机电电产产品品，，对对提提高高生生产产和和降降低低产产品品的的电电力力消消耗耗具具有有很很重重要要的的作作用用。。例例如如，，一一台台10kV级SL7系列列节节能能型型500kVA的变变压压器器，，其其空空载载损损耗耗为为1.08kW，短路路损损耗耗为为6.9kW。而旧旧型型号号SL系列列10kV级500kVA的变变压压器器，，其其空空载载损损耗耗为为2.05kW，短路路损耗耗为为8.2kW。3.提高高功功率率因因数数工矿矿企企业业在在合合理理使使用用变变压压器器、、电电动动机机等等设设备备的的基基础础上上，，还还可可装装设设无无功功补补偿偿设设备备，，以以提提高高功功率率因因数数。。企企业业内内部部的的无无功功补补偿偿设设备备应应装装在在负负载载侧侧，，例例如如在在负负载载侧侧装装设设电电容容器器，，同同步补补偿偿器器等等，，可可减减小小电电网网中中的的无无功功电电流流，，从从而而降降低低线线路路损损耗耗。。所谓谓两两部部制制电电价价，，就就是是把把电电价价分分成成两两个个部部分分，，其其一一是是基基本本电电价价，，其其二二是是电电度度电电费费。。基基本本电电价价是是根根据据用用户户的的变变压压器器容容量量或或最最大大需需用用量量来来计计算算，，是是固固定定的的费费用用，，与与用用户户每每月月实实际际取取用用的的电电度度数数无无关关。。电电度度电电