工厂供配电技术（第二版）课件：电气安全及工厂的电气照明

电气安全工厂变配电所的防雷保护工厂的电气照明系统任务目标◆了解人身触电的形式及其危害，了解触电防护的基本方式。◆了解安全工具的种类及其功能，掌握高压验电器、高压绝缘杆以及高压绝缘胶靴、手套的使用规范。任务1触电与防护电气从业人员属于特种作业人员，电气安全将是电气从业人员整个职业生涯甚至是终生都要面对的问题，要防止触电事故的发生，就必须掌握触电与防护的基本知识，本任务将对此展开学习。任务引入电气安全包括电气设备的安全和人身安全两方面。为保证电气作业人员的安全和设备安全，必须了解人身触电事故发生的规律性及防护技术，掌握电工用具的正确使用方法。任务分析相关知识一、有关触电的基本知识1.触电所谓触电是指电流流过人体时对人体产生的生理及病理伤害。包括电击和电伤两种。所谓生理伤害是指当电流流过人体的肢体和器官时，使这些肢体和器官的生理功能受到严重损伤甚至缺失，如使肢体不能自主伸缩，呼吸、心跳等生理功能缺失。病理伤害是指当电流流过人体时，主要由电流的热效应使人体的某些部位造成的器质性损坏产生的病理改变，如烧焦等。电击是指电流流过人体时所造成的内伤，多造成生理伤害。电伤是指电流的热效应、化学效应或机械效应对人体外表造成的局部伤害，多造成病理伤害。2.决定人体触电伤害程度的因素人触电时对人体伤害的严重程度，与通过人体电流的大小、电流通过的持续时间、电流通过的路径、电流的频率及人体的状况等多种因素有关。通过人体电流越大，通电时间越长，对人体的伤害程度越大。人体电阻只对低压触电有限流作用，而对高压触电，人体电阻几乎不起作用。3.人体安全电流与安全电压(1)安全电流安全电流是指人体触电后最大的摆脱电流，各国规定不同。我国一般取30mA(交流50Hz)为人体的安全电流值，但触电时间不能超过1s。(2)安全电压为了防止触电事故，由特定电源供电的电压系列称为安全电压。由于人体的安全电流取30mA，而人体电阻取1700Ω，因此一般人体允许持续接触的安全电压为：一般环境下采用的安全电压为36V。4.触电形式(1)人体直接接触或过分靠近带电导体而发生的触电(称为直接接触触电)。直接接触触电示意图a)中性点直接接地电网的单相触电b)、c)两相触电(2)人触及“漏电”设备的金属外壳或结构而发生的触电(称为间接接触触电)。间接接触触电示意图二、触电防护1.防止直接直接触电的技术措施防止直接直接触电的技术措施主要有对带电导体加装绝缘防护或加装屏护，将带电导体封护或隔离起来;设置安全距离、挂安全标志等。2.防止间接接触触电的技术措施防止间接接触触电的技术措施主要有保护接地、保护接零、装设剩余电流动作保护装置等。三、电工安全用具的分类1.绝缘安全用具(1)基本安全用具基本安全用具的绝缘强度高，能长时间承受电气设备的工作电压。如绝缘杆、绝缘夹钳、验电器等;(2)辅助安全用具辅助安全用具的绝缘强度低，不能承受电气设备的工作电压。如绝缘手套、绝缘靴(鞋)、绝缘台或绝缘垫等。2.一般防护安全用具一般防护安全用具是指那些主要用来进一步加强基本安全用具绝缘的用具。有携带型接地线、标示牌及临时遮拦等。四、电工安全用具的正确使用1.基本安全用具及使用(1)绝缘杆绝缘杆也称操作棒或绝缘拉杆，主要用来操作35kV及以下电压等级的隔离开关、跌落式熔断器以及安装或拆除接地线等。如图所示。带电使用高压绝缘杆进行操作时，应当戴绝缘手套，穿绝缘胶靴(鞋)，并且必须一人操作一人监护。绝缘杆的结构1—握手柄2—绝缘部分3—工作部分4—护环绝缘杆的实物图片(2)绝缘夹钳绝缘夹钳主要用在35kV及以下的电气设备上拆装熔断器等工作时使用。如图所示。10kV绝缘夹钳1—工作钳口2—绝缘部分3—护环4—握柄带电使用高压绝缘夹钳进行操作时，应当戴绝缘手套，穿绝缘胶靴(鞋)，并且必须一人操作一人监护。绝缘夹钳实物图片(3)验电器验电器是检验电气设备是否带电的一种安全用具，分高压验电器和低压验电器两种。目前使用较为普遍的感应式验电器图片风车式高压验电器前端探头图片高压验电器使用样例图片使用前先将伸缩杆拉出，戴绝缘手套，如需接地时连好接地线b)室处验电图片c)室内验电图片2.辅助安全用具及使用(1)安全带和安全腰绳安全带和安全腰绳是防止坠落的安全用具，用皮革、帆布或化纤材料制成。安全带和安全腰绳应保持良好的机械强度，并应定期进行机械性能试验。登高作业安全带的使用样例图片杆上作业安全带的使用样例图片(2)绝缘手套与绝缘胶靴(鞋)绝缘手套与绝缘靴(鞋)用特殊橡胶制成。(3)绝缘台和绝缘垫绝缘手套、胶靴(鞋)图片绝缘台图片a)两步台b)平台3.一般防护安全用具及使用几种标示牌的图形a)禁止类b)允许类c)警告类实际工作中使用的电气安全标示牌图片伸缩式隔离围栏图片任务目标◆掌握接地电阻的测量的基本技能。任务2接地电阻及其测量本任务将要学习接地电阻的要求及其测量技能。任务引入任务分析除了防护的需要，接地还是电力系统运行的某些方式的需要，如在我国低压配电系统中，普遍运行中性点接地的系统。因此，无论防护和运行，规范的接地装置的和合格的接地电阻值都是电力系统安全运行的基础之一。相关知识一、接地装置1.接地装置的组成接地装置是由接地体和接地线组成。(1)接地体接地体是埋入大地中并直接与大地土壤接触的金属导体。接地体可分为自然接地体和人工接地体，自然接地体是指利用埋入地下的管道、建筑物的金属基础结构件等金属构件兼作接地装置。人工接地体是指采用钢管、角钢、圆钢、扁钢等特意制作而埋入地下的导体。(2)接地线接地线是指将电气设备需要接地的部分与接地体相连的金属导线，包括接地干线和接地支线两部分。2.对接地电阻的要求各种接地装置的接地电阻要求值3.接地电阻的测量接地装置投入使用前和使用中都需要测量接地电阻的实际值，以判断其是否符合要求。由于电流-电压表法需配备隔离变压器，使用不便，而接地电阻测量仪(俗称接地摇表)自身能产生交变的接地电流，无须外加电源，且电流极和电压极也是配套好的，再加上接地电阻测量仪操作简单，携带方便，而且抗干扰性能好，工程上已被广泛采用。ZC-8型接地电阻测量仪以及附件a)外形b)附件1—长5m导线2—长20m导线3—长40m导线4—四位探测针5—电流探测针四端钮测量仪的测量接线测量接地电阻小于1Ω时的接线任务目标◆了解雷电的形成及其危害。◆了解各种防雷设备以及工厂变配电所的防雷保护措施。任务1工厂变配电所的防雷保护本任务将学习工厂变配电所防雷的基本知识。任务引入落雷击中电力设施的情景相关知识一、雷电的形成及其危害1.雷电的形成雷电是雷云与大地间或带异号电荷的雷云间的放电现象。雷电的发生可有多种形式，其中云地闪电是危害地面建筑物、人员以及电力设施的主要形式。不同的雷电现象2.雷电的危害(1)直击雷它是指雷电直接对地面建筑物或设备放电。雷电流通过这些物体产生较高的电压，由于雷电放电极快，通过这些物体的电流变化剧烈，形成变化率很大的磁场，这些物体与大地间感应出电压。以上两种电压的叠加，构成了直击雷过电压，简称直击雷。直击雷危害示意图(2)感应雷当雷电对设备附近的物体或大地放电时，会在设备上产生感应雷过电压，简称感应雷。架空线路上的感应过电压雷云在线路上方时，线路上感生束缚电荷

b)雷云放电后，自由电荷在线路上形成过电压波1—雷云2—放电通道3—架空线路二、防雷设备1.避雷针(1)避雷针的保护原理及结构避雷针的功能实质上就是引雷，其接闪器比被保护物高出许多，将原来可能向被保护对象的直击放电引到避雷针自身上，然后经引下线和接地装置，将雷电流泻放到大地中去，使被保护对象免受雷击，如图所示。避雷针a)避雷器保护原理示意图b)针式避雷针外形(2)避雷针的保护范围所谓保护范围，一般是指在此空间范围内，被保护物遭受雷击的概率仅为0．1%左右。所谓“滚球法”，就是假定有一个半径为hr

的球体，其高端接触避雷针，其下端接触大地。2.避雷器对于雷电波侵入过电压的限制措施，就要靠安装避雷器了。单只避雷针的保护范围避雷器的连接示意图三、变配电所的防雷措施1.装设避雷针或避雷线为了防止变配电所的电气设备和建筑遭受直接雷击，需要安装避雷针或避雷线。并要求被保护物体处于避雷针(线)的保护范围之内。2.装设氧化锌避雷器要求避雷器应尽量靠近变压器安装，其接地线应与变压器低压侧接地中性点及金属外壳连在一起接地。

10kV变电所防雷保护示意图3.进线段保护未沿全线架设避雷线的35~110kV架空送电线路，应在距目标变电所1~2km进线段架设避雷线，并同氧化锌避雷器及杆上防护间隙防雷装置一起构成变电所的进线段保护。

35~110kV变电所的进线保护接线示意图四、高压电动机的防雷措施高压电动机的耐压水平较低，因此对雷电侵入波的防护，一般采用磁吹阀式避雷器或金属氧化物避雷器。高压电动机的防雷保护接线任务目标◆熟悉浪涌保护器的基本性能。◆掌握室内低压配电线路的过电压防护。任务2室内低压配电线路的过电压防护本任务将要学习使用浪涌保护器进行过电压防护的基本知识。任务引入任务分析随着相关设备和用户对防雷电及其他过电压要求的日益严格，安装浪涌保护器抑制线路上的浪涌和瞬时过电压、泄放线路上的过电流成为现代防雷技术的重要环节之一。相关知识一、浪涌保护器的分类1.框架式断路器(1)开关型SPD其工作原理是当没有瞬时过电压时，呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。(2)限压型SPD其工作原理是当没有瞬时过电压时，为高阻抗，但随浪涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流、电压特性为强烈非线性。(3)组合型SPD

2.按用途分类(1)电源线路型SPD的作用是向供配电线路及用电设备提供安全电源。(2)信号线路型适用于网络设备的雷击和雷电电磁脉冲造成的感应过电压保护。二、浪涌保护器的基本参数模拟雷电波示意图三、浪涌保护器的基本元器件1.放电间隙(又称保护间隙)它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L或零线N相连，另一根金属棒与接地线PE相连接。2.气体放电管它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体的玻璃管或陶瓷管内组成的。3.压敏电阻器它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻器。浪涌保护器应用实物接线示意图同保护方式下浪涌保护器配置示意图a)对地保护模式b)N-PE保护模式1

c)N-PE保护模式2四、浪涌保护器的分级防护1.雷电防护区域的定义(1)直击雷非防护区(LPZ0A)属完全暴露的不设防区。(2)直击雷防护区(LPZ0B)属充分暴露的直击雷防护区。(3)第一防护区(LPZ1)电磁场得到了初步的衰减，各类物体不可能遭受直接雷击。(4)第二防护区(LPZ2)进一步减小所导引的雷电流或电磁场而引入的后续防护区。(5)后续防护区(LPZn)需要进一步减小雷电电磁脉冲，以保护第三度水平高的设备的后续防护区。2.第一级保护目的是防止浪涌电压直接从LPZ0区传导进入LPZ1区，将数万至数十万伏的浪涌电压限制到2500~3000V。3.第二级防护目的是进一步将通过第一级防雷器的残余浪涌电压的值限制到1500~2000V，对LPZ1—LPZ2实施等电位连接。4.第三级保护直接对设备进行保护，将残余浪涌电压的值降低到1000V以内，使浪涌的能量不致损坏设备。5.第四级及四级以上保护根据被保护设备的耐压等级，假如两级防雷就可以做到限制电压低于设备的耐压水平，就只需要做两级保护，假如设备的耐压水平较低，可能需要四级甚至更多级的保护。TN-C-S系统浪涌保护器分级防护示意图五、浪涌保护器前端断路器的选择浪涌保护器前端断路器选择参照表六、浪涌保护器接地线截面的选择当雷电或其他过电压发生时，SPD迅速对地放电，将过电压形成的强大电流迅速通过接地线泻放到大地，因此其用于放电的接地线必须具备一定截面要求。一般可以根据被保护地点的配电线路的截面情况进行选择，当相线截面小于16mm2

时，SPD接地线截面S≥16mm2;当相线截面大于35mm2

，SPD接地线截面S

不能小于相线截面的一半。任务1认识工厂电气照明系统任务引入某车间电气照明系统示意图相关知识一、照明方式1.一般照明一般照明是指在工作场所内不考虑局部的特殊需要，为照亮整个场所而设置的照明。一般照明图2.局部照明局部照明是为了满足工作场所某些部位的特殊需要设置的照明，例如车床的照明灯。局部照明3.混合照明由一般照明和局部照明共同组成的照明方式称为混合照明。混合照明示意图二、照明种类1.工作照明在正常工作时，要求能顺利地完成作业，保证安全通行和能看清周围的东西而设置的照明。2.事故照明当工作照明因故障熄灭后，将会造成爆炸、火灾或人身伤亡等严重事故的场所，必须设置事故照明。3.其他照明其他照明包括值班照明、警卫照明以及障碍照明等。本节的任务就是介绍电光源以及灯具的类型，并对灯具进行合理的布置。任务引入照明灯具总成示意图任务2工厂常用灯具的类型及其选择与布置相关知识一、工厂中常用的电光源工厂中常用的电光源如图所示。常见照明电光源外形a)白炽灯b)卤钨灯c)荧光灯d)高压钠灯e)高压汞灯f)氙灯1.电光源的分类(1)热辐射光源热辐射光源是利用物体加热到白炽状态时辐射发光的原理制成的光源，如白炽灯、卤钨灯等。1)白炽灯。白炽灯是单纯依靠灯丝通过电流时加热到白炽状态而辐射发光的光源。白炽灯结构示意图2)卤钨灯。卤钨灯是在白炽灯泡内充入含有微量卤族元素或卤化物的气体，利用卤钨循环原理来提高光源的光视效能和使用寿命的一种新型光源。碘钨灯(2)气体放电光源1)荧光灯。荧光灯俗称日光灯，是利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放电，发出少许可见光和大量紫外线，紫外线又激励灯管内壁涂覆的荧光粉，使之发出大量可见光的一种光源。电感镇流器的荧光灯接线示意图常见节能灯图片2)高压汞灯。高压汞灯又称高压水银荧光灯，是一种充有高气压氮气的汞蒸气放电光源，放电发生在石英管内的汞蒸气中，放电管通常安装在涂有荧光粉的外玻璃壳内。高压汞灯结构及示意图3)高压钠灯。高压钠灯是一种高气压(压强可达10000Pa)的钠蒸气放