供电概述电子技术实践基础

安全用电技术简介1

发电和输电概述发电厂是生产电能的工厂，把非电能形式的能量转换成电能。发电厂按照所利用的能源种类分为火力、水力、风力、太阳能、核子能、地热、潮汐、沼气等数种。目前，主要还是火力发电和水力发电。近年来核电

厂发展也很快。大中型发电厂大多建在产煤地区或水力资源丰富的地区，距离用电地区往往是几百至上千公里，为

了减少输电线路上的损耗，电能从发电厂升到高压，经长距离输送，然后再降压分配给各用电户。目前我国的电压等级有：3、6、10、35、63、110(高压)、220、330、500、750kV(超高压)等十个等级，送电距离越远，输电的电压越高。比如从白象坎～上海的800KV特高压直流输电、从晋东南经南阳～荆门的1150KV特高压输电实验线路等。水电厂核电厂工厂电气化铁路风力发电机变电所居民终端变电所220kV110kV火电厂枢纽变电站110kV将发电厂生产的电能传输和分配到用户的输配电系统称为电力网，简称电网。将发电厂、电力网和用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体叫电力系统。输输输输输电用用输电电电输电电~发输发

升升升升升

降升升升升电力系统的运行特点电能的生产、输送、分配和消费是同时进行的。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。一、供电系统的组成供电系统：包括一次电路（主回路）和二次电路(辅助性线路)，主回路用来传输、分配和控制电能，包括有电力降压变压器，各种开关电器、母线和输电线。二次回路用来测量和监测用电情况，以保护和控制主回路的电器。2

工业企业配电双回路供电方式：具有两路电源进线，至少有两台变压器，可

桥式接线，适用于大型

企业供电系统。图中有

各种电压等级隔离开关，干线上还有各种负荷开

关、自动开关等。二、企业变配电所及一次系统变电所的任务是接受电能、变换电压；

配电所的任务是接受电能和分配电能。二者的区别是有无变压器。电力系统中，1kV以下为低压，1kV以上为高压。从电网进线到低压配电所的供电主结线路称为一次系统。单回路供电方式：只有一路电源进线，一个降压变压器和一段低压母线，适用于具有二、三类性质的中小型供电系统一级负荷。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。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。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，即双回路供电，其中，一个系统为备用电源。用电负荷分为三级：三、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。通常一个低压配电线路的容量在几十千伏安到几百千伏安的范围，负责几十个用户的供电。为了合理地分配电能，有效的管理线路，提高线路的可靠性，一般都采用分级供电的方式。即按照用户地域或空间的分布，将用户划分成供电区和片，通过干线、支线向片、区供电。整个供电线路形成一个分级的网状结构。从车间变电所或配电箱到用电设备线路属于低压配电线路。其联接方式主要是放射式和树干式两种。(1)放射式供电线路特点:供电可靠性高，便于操作和维护。但配电导线用量大，投资高。适用场合：负载点比较分散，而每个点的用电量又较大，变电所又居于各负载点的中央。低压供电系统的两种接线方式：变电所配电箱放射式配电线路变电所适用场合:负载比较集中，各负载点位于变电所或配电箱的同一侧时,如图(a)所示。负载比较均匀地分布在一条线上,如图(b)所示。(2)树干式供电线路配电箱树干式配电线路特点:供电可靠性差。但配电导线用量小，投资费用低，接线灵活性大。四、三相四线制配电系统在低压电网中用三相四线制输

送电力，其中有三根相线一根零线。按我国现行标准，GB2681中第3条依导线颜色标志电路时，一般应该是相线－A相黄色、B相绿色、C相红色；零线－淡蓝色；地线-黄绿相间。POWERFUSEABCN三相四线制

380/220伏低压用电器POWERFUSE低压用电器ABCNPE五、三相五线制配电系统三相五线制

380/220伏为了保证用电安全，在用户使用区改为用三相五线制供电，这第五根线就是地线，它的一端是在用户区附近用金属导体深埋于地下，另一端与各用户的地线接点相连，起接地保护的作用。地线接地设施分为两种：一种是工作接地，就是将电器的带电部分与大地连接起来的接地，比如三相电变压器低压点中性线的接地；一种是保护接地，就是防止电器的绝缘层损坏而使外壳带电或其它不带电工作的金属部件带电伤人而作的接地。接地线必须打入大地深处1.2~1.5m左右才算合格接地。六、家居供电系统220VKWh电能表闸刀开关插座火线零线地线电灯保险盒插座单相2孔插座：左边是零线，右边是火线单相3孔插座：左边是零线，中间（上面）是地线，右边是火线

（左零右火中接地）三相4孔插座：左边A相，中间（下面）B相，右边C相，中间（上面）地线家居电源插座接线电源线电线单位是平方毫米(mm2)，分铜芯线、铝芯线两种，一般家庭装修用铜芯线。国标GB4706.1-1992/1998规定的电线负载电流值(部分)铜芯线截面积允许长期电流直径(mm)2.5

mm216A~25A1.784

mm225~32A2.26

mm232A~40A2.78短时工作电器，一般以每1mm2铜芯线可以允许通过8A~10A电流计算。在相同的截面积条件下，铜芯线的负载电流值与铝芯线相比为1.3:1，即铜芯线电流负载量是铝芯线的1.3倍，如下表：铝芯线截面积允许长期电流直径(mm)2.5

mm213A~20A1.784

mm220~25A2.26

mm225A~32A2.78家庭电路设计2000年前，电路设计一般是：进户线4~6

mm2，照明1.5mm2，插座2.5

mm2，空调4

mm2专线。2000年后，电路设计一般是：进户线6~10

mm2，照明2.5

mm2，插座4

mm2，空调6

mm2专线。（注：北京很多住宅是：进户线6~10

mm2，照明2.5mm2，插座2.5

mm2，空调4

mm2专线）空气开关空气开关，又称自动开关，低压断路器。原理是：当工作电流超过额定电流、短路、失压等情况下，自动切断电路。目前，家庭总开关常见的有闸刀开关配瓷插保险（已被淘汰）或空气开关（带漏电保护的小型断路器）。空气开关目前家庭使用DZ系列的空气开关，常见的有以下型号/规格：

C16、C25、C32、C40、C60、C80、C100、C120等规格，其

中C表示脱扣电流，即起跳电流，例如C32表示起跳电流为32安，一般安装6500W热水器要用C32，安装7500W、8500W热水器要用

C40的空开。电度（能）表家庭使用单相电源电表，型号表示为DD，有机械表、普通电子表、磁卡电子表三种类别，规格有1.5(6)、5(20)、10(40)、15(60)、20(80)、30(100)，其中括号外为标定电流，括号内为额定最大电流。同一规格的电子表、机械表可承载的功率不一样，比如：10(40)A的预付费电子表(IC卡)可承载8800W左右，而5(20)A机械电表和普通电子表的实际承载功率远高于10(40)A的磁卡电子电表，可承载12000W以上。因此，以上三种表，必须区分对待！磁卡电表(IC卡)的使用功率有时可以人为的调节，比如：

10(40)A的IC卡电表的额定承载功率为8800W，但电业部门可能会将其实际使用功率设定为低于8800W。用户在使用这种电表时，可根据需要到电业部门调节功率设置。3

安全用电一、电流对人体的伤害触电：当人体触及带电体承受过高的电压而导致死亡或局部受伤的现象。触电依伤害程度不同可分为电击和电伤两种电击：指电流触及人体而使内部器官受到损害，它是最危险的触电事故。当电流通过人体时，

轻者使人体肌肉痉挛，产生麻电感觉，重者会造成呼吸困难，心脏麻痹，甚至导致死亡。

电击多发生在对地电压为220

V的低压线路或带电设备上，因为这些带电体是人们日常工作和

生活中易接触到的。电伤：由于电流的热效应、化学效应、机械效应以及在电流的作用下使熔化或蒸发的金属微粒等侵入人体皮肤，使皮肤局部发红、起泡、烧焦或组织破坏，严重时也可危及人命。电伤多发生在1000

V及1000

V以上的高压带电体上，我们把人体触电后最大的摆脱电流，称为安全电流。我国规定安全电流为30mA·s，即触电时间在1s内，通过人体的最大允许电流为30mA。人体触电时，如果接触电压在

36V以下，通过人体的电流就不致超过30mA，故安全电压通常规定为36V，但在潮湿地面和能导电的厂房，安全电压则规定为24V或12V。二、可能的触电方式CBAa.单相触电：在人体与大地之间互不绝缘情况下，人体的某一部位触及到三相电源线中的任意一根导线，电流从带电导线经过人体流入大地而造成的触电伤害。单相触电又可分为中性线接地和中性线不接地两种情况。(a)中性点接地系统的单相触电；(b)

中性点不接地系统的单相触电。OCBAC(a)(b)b.两相触电：两相触电，也叫相间触电，这是指在人体与大地绝缘的情况下，同时接触到两根不同的相线，或者人体同时触及到电气设备的两个不同相的带电部位时，电流由一根相线经过人体到另一根相线，形成闭合回路，如图示。两相触电比单相触电更危险，因为此时加在人体上的是线电压。ABC两相触电示意图c.

跨步电压触电当电气设备的绝缘损坏或线

路的一相断线落地时，落地点

电位即导电电位，电流由落地

点(或绝缘损坏处)向大地流散，于是地面上以导线落地点为中

心，形成了一个电势分布区域，离落地点越远，电位越低。据

实际测量，距离导线落地点

20m以外，地面的电位近似等于零。US跨跨输升ⅠⅡ20

mABC人走近导线落地点附近，因两脚电位不同，则在两脚之间出现电位差，这个电位差叫作跨步电压。c.

跨步电压触电离电流入地点越近，则跨步电压

越大；离电流入地点越远，则跨步

电压越小;在20m以外，跨步电压

可以看作为零。跨步电压触电情况，如图所示。c.

跨步电压触电当发现跨步电压威胁时应赶快把双脚并在一起，

或赶快用一条腿跳着离开

危险区，否则，因触电时

间长，也会导致触电死亡。BCDD40

m以以SOUxg2U

xg0R

＝Rd2U

xgd.接触电压触电导线接地后，不但会产生跨步电压触电，还会产生另一种形式的触电，即接触电压触电，如图所示。当相线碰触设备外壳，由于接地装置布置不合理，带电的外壳通过地线在接地装置区域会造成电位分布不均匀而形成一个电位分布区域。在此区域内，人体与带电设备外壳相接触时，便会发生接触电压触电。接触电压等于相电压减去人体站立地面点的电压。人体站立离接地点越近，则接触电压越小,反之就越大。当站立点距离接地点20m以外时，地面电压趋近于零，接触电压为最大，约为电气设备的对地电压，即220

V。触电事故虽然总是突然发生的，但触电者一般不会立即死亡，往往是“假死”，现场人员应该当机立断，迅速使触电者脱离电源，

立即运用正确的救护方法加

以抢救。三、接地和接零电气设备在使用中，若设备绝缘损坏或击穿而造成外壳带电，人体触及外壳时有触电的可能。为此，电气设备必须与大地进行可靠的电气连接，即接地保护，使人体免受触电的危害。接地可分为工作接地、保护接地和保护接零。工作接地是指电气设备（如变压器中性点）为保证其正常工作而进行的接地；保护接地是指为保证人身安全，防止人体接触设备外露部分而触电的一种接地形式。在中性点不接地系统中，设备外露部分（金属外壳或金属构架），必须与大地进行可靠电气连接，即保护接地。接地装置由接地体和接地线组成，埋入地下直接与大地接触的金属导体，称为接地体，连接接地体和电气设备接地螺栓的金属导体称为接地线。接地体的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。保护接地的原理在中性点不接地系统中，设备外壳不接地且意外带电，外壳与大地间存在电压，人体触及外壳，人体将有电容电流流过，如图（a）所示。如果将外壳接地，人体与接地体相当于电阻并联，流过每一通路的电流值将与其电阻的大小成反比。人体电阻通常为600～1000Ω，接地电阻通常小于4Ω，流过人体的电流很小，这样就完全能保证人体的安全，如图（b）所示。RrIdZIdRrIdZRb

Ir(a)Id(b)保护接地适用于中性点不接地的低压电网。在不接地电网中，由于单相对地电流较小，利用保护接地可使人体避免发生触电事故。但在中性点接地电网中，由于单相对地电流较大，保护接地就不能完全避免人体触电的危险，而要采用保护接零保护接零的概念及原理保护接零是指在电源中性点接地的系统中，将设备需要接地的外露部分与电源中性线直接连接，相当于设备外露部分与大地进行了电气连接。当设备正常工作时，外露部分不带电，人体触及外壳相当于触及零线