供配电与安全用电 08

8.1电力系统简介8.1.1发电8.1.2输电8.1.3配电8.1电力系统简介8.1.1发电电能的生产主要来自各种类型的发电厂，发电方式主要有火力发电、水力发电、核能发电、风力发电和太阳能发电等。（1）火力发电是指将煤、石油、天然气等燃料燃烧后的热能转换为机械能，并驱动发电机运转发电的方式。我国的火力发电以燃煤为主，煤在锅炉的炉膛内充分燃烧，将锅炉内的水烧成高温的蒸汽，推动汽轮机转动，使与它联轴的发电机旋转发电。（2）水力发电是指利用位于高处的河流或水库中水的势能使水轮机旋转带动发电机产生电能的方式。水力发电成本低，能量转换效率高，污染小。8.1电力系统简介8.1.1发电（3）核能发电是指利用放射性物质在核反应堆内裂变反应产生的热能发电的方式。核能发电在驱动汽轮机旋转发电这一点上与火力发电相同，不同的只是产生热能的装置为核反应堆。（4）风力发电是指利用风力涡轮机将风能转换成机械能，然后驱动发电机发电的方式。（5）太阳能发电是指通过太阳能电池直接利用太阳能进行发电的方式。电厂发出的电一般为三相交流电，其电压等级有0.4kV、3.15kV、6.3kV、10.5kV、18kV和20kV等多种。8.1电力系统简介8.1.2输电输电是指从发电厂向消费电能地区输送大量电力的主干渠道，或不同电网之间互送电力的联络渠道。输电网是电力系统中最高电压等级的电网，是电力系统中的主要网络（简称主网），它起到电力系统骨架的作用，所以可称为网架。输电电压视输电容量和距离远近而定，输电容量越大，距离越远，输电电压也就越高。我国现在的输电电压有10kV、20kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV和750kV等几个等级。目前采用的送电线路有两种，一种是电力电缆，它是将特殊加工制造而成的电缆线，埋于地下或敷设在电缆隧道中；另一种是最常见的架空线路，它一般使用无绝缘的裸导线，通过立于地面的杆塔作为支持物，将导线用绝缘子悬架于杆塔上。由于电缆价格较贵，目前大部分配电线路、绝大部分高压输电线路、全部超高压及特高压输电线路都采用架空线路。8.1电力系统简介8.1.3配电配电是指在消费电能地区内将电能分配至用户的分配手段。常用的配电电压有6～10kV高压和220/380V低压两种。对于有些容量较大的设备，直接由高压配电供给；大量的低压电器设备需要由配电变压器进行第二次降压来供给。工厂供电是指工厂所需电能的供应和分配。工厂供电系统由高压及低压两种配电线路、变电所（包括配电所）和用电设备组成。工业企业的高压配电线路主要用于厂区内输送、分配电能。高压配电线路应尽可能采用架空线路。但在厂区内，由于对建筑物距离的要求和管线交叉、腐蚀性气体等因素的限制，不便于架设架空线路时，可以敷设地下电缆线路。工业企业的低压配电线路主要用于向低压用电设备输送、分配电能。户外低压配电线路一般采用架空线路。8.1电力系统简介8.1.3配电在工厂内，照明线路与电力线路一般是分开的，可采用220V/380V三相四线制电路，尽量由一台变压器供电。一般大、中型工厂均设有总降压变电所，先把10～35kV电压降为6～10kV电压，然后向车间变电所、高压电动机或其他高压用电设备供电，总降压变电所通常设有一两台降压变压器。在一个生产车间内，根据生产规模、用电设备的布局和用电量的大小等情况，可设立一个或几个车间变电所（包括配电所），也可以几个相邻且用电量不大的车间共用一个车间变电所。车间变电所一般设置一两台变压器（最多不超过三台），其单台容量一般为1000kV·A或1000kV·A以下（最大不超过1800kV·A）。它们将6～10kV电压降为220V/380V电压，对低压用电设备供电。8.1电力系统简介8.1.3配电变电所中的主要电气设备是降压变压器和受电、配电设备及装置。对于10kV及10kV以下的系统，为了安装和维护方便，总是将受电、配电设备及装置做成成套的开关柜。一般大、中型工厂的供电系统如右图所示。8.1电力系统简介8.1.3配电小型工厂所需容量一般为1000kV·A或稍大些，因此，只需设一个降压变电所即可，由电力网以6～10kV电压供电，其供电系统如下图所示。（a）装有一台变压器

（b）装有两台变压器8.2安全用电常识8.2.1触电8.2.2触电方式8.2.3触电预防措施8.2.4安全用电措施8.2安全用电常识8.2.1触电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称为触电。按伤害程度不同，触电可分为电击和电伤。电击是指因电流通过人体而使人体内部器官受到损害的现象。电击多发生在对地电压为220V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最容易接触到的。电伤是指在电弧作用下或熔断丝熔断时，电流对人体外部造成的伤害，如烧伤、金属溅伤等。电伤多发生在1000V或1000V以上的高压带电体上，其危险虽不像电击那样严重，但也不容忽视。调查表明，绝大部分触电事故都是由电击造成的。电击的伤害程度取决于通过人体电流的大小、频率、持续时间以及电流通过人体的途径等。8.2安全用电常识8.2.1触电（1）人体电阻人体电阻因人而异，通常为104～105

，当角质外层破坏时，则会降到800～1000。（2）电流强度人体允许的安全工频电流为30mA，危险工频电流为50mA。（3）电流频率电流频率在40Hz～60Hz时对人体的伤害最大。实践证明，直流电对血液有分解作用，而高频电流不仅没有危害还可以用于医疗保健等。8.2安全用电常识8.2.1触电（4）电流持续时间与路径电流通过人体的时间愈长，伤害愈大。电流的路径通过心脏会导致神经失常、心跳停止、血液循环中断，危险性最大。其中，电流从右手流到左脚的路径是最危险的。人体触电后的最大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。（5）电压触电电压越高，通过人体的电流就越大，人就越危险。人体触电时，如果接触电压在36V以下，通过人体的电流就不超过30mA，因此，我国把36V以下的电压定为安全电压。工厂进行设备检修使用的手灯及机床照明等都采用安全电压。8.2安全用电常识8.2.2触电方式在人体与大地之间互不绝缘情况下，人体的某一部位触及三相电源线中的任意一根导线时，电流将从带电导体经过人体流入大地而造成触电伤害，这种触电方式称为单相触电。单相触电可分为中性点接地和中性点不接地两种情况。1单相触电（1）电源中性点接地的单相触电在中性点接地的电网中，发生单相触电的情形如右图所示。这时，人体处于相电压下，危险较大，通过人体的电流Ib为：8.2安全用电常识8.2.2触电方式在中性点不接地的电网中，发生单相触电情形如右图所示。人体接触某一相时，通过人体的电流取决于人体电阻Rb与输电线对地绝缘电阻R′的大小。若输电线绝缘良好，绝缘电阻R′较大，则对人体的危害性较小。1单相触电（2）电源中性点不接地的单相触电但若导线与地面间的绝缘不良（R′较小），甚至有一相接地时，人体中就会有电流通过。8.2安全用电常识8.2.2触电方式2双相触电双相触电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，或者人体同时触及电气设备两个不同相的带电部位时，电流由一根相线经过人体流到另一根相线，形成闭合回路，如右图所示。此时人体处于线电压下，通过人体的电流Ib为：所以，触电后果更为严重。8.2安全用电常识8.2.2触电方式3接触正常不带电的金属体上述两种情况都属于接触正常带电体触电的情形。实际中，还有一种触电情形是接触正常情况下不带电的金属体。例如，当电气设备内部绝缘损坏而与外壳接触时，将会使其外壳带电，人触及带电设备的外壳时，其情形相当于单相触电。大多数触电事故属于这一种。4跨步电压触电在高压输电线断线落地时，有强大的电流流入大地，在接地点周围将形成电位分布。当人在接地点周围行走时，其两脚之间的电位差称为跨步电压。在跨步电压作用下，电流通过人体，将会造成跨步电压触电。当跨步电压较高时，人就会双脚抽筋而倒地，这时有可能使电流通过人体的重要器官，造成严重的触电事故。8.2安全用电常识8.2.3触电预防措施1工作接地工作接地是指为保证电气设备正常工作而进行的接地，即将中性点接地。工作接地的目的：（1）降低触电电压。（2）迅速切断故障。在中性点接地的系统中，若一相接地后的电流较大，保护装置将会迅速动作，断开故障点。（3）降低电气设备对地的绝缘水平。2保护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，设备外露部分必须与大地进行可靠电气连接，即进行保护接地。8.2安全用电常识8.2.3触电预防措施3保护接零保护接零是指在电源中性点接地系统中，将设备需要接地的外露部分与电源中性线直接连接。这就相当于设备外露部分与大地进行了电气连接。当电气设备绝缘损坏造成一相碰壳，使得该相电源短路时，其短路电流会使保护设备动作，将故障设备从电源切除，防止人身触电。4重复接地在电源中性线做了工作接地的系统中，为确保保护接零的可靠，还需相隔一定距离将中性线或接地线重新接地，这称为重复接地。在重复接地的系统中，即使出现中性线断线，但因外露部分重复接地，其对地电压大大下降，对人体的危害也大大下降。不过，应尽量避免中性线或接地线出现断线的现象。8.2安全用电常识8.2.3触电预防措施5漏电保护漏电保护为近年来推广采用的一种新的防止触电的保护装置。在电气设备发生漏电或接地故障而人体尚末触及时，漏电保护装置已切断电源；或者在人体已触及带电体时，漏电保护装置能在非常短的时间内切断电源，减轻对人体的危害。8.2安全用电常识8.2.4安全用电措施1建立健全各种操作规程和安全管理制度（1）安全用电，节约用电，自觉遵守供电部门制定的有关安全用电规定，做到安全、经济、不出事故。（2）禁止私拉电网，禁用“一线一地”接照明灯。（3）屋内配线，禁止使用裸导线或绝缘破损、老化的导线，对绝缘破损部分，要及时用绝缘胶皮缠好。发生电气故障和漏电起火事故时，要立即拉断电源开关。在未切断电源以前，不要用水或酸、碱泡沫灭火器灭火。（4）电线断线落地时，不要靠近，对于6～10kV的高压线路，应至少离开落地点10m远，更不能用手去捡电线，应派人看守，并赶快找电工停电修理。8.2安全用电常识8.2.4安全用电措施1建立健全各种操作规程和安全管理制度（5）电气设备的金属外壳要接地；在未判明电气设备是否有电之前，应视为有电；移动和抢修电气设备时，均应停电进行；灯头、插座或其他家用电器破损后，应及时找电工更换，不能“带病”运行。（6）用电要申请，安装、修理要找电工。停电要有可靠联系方法和警告标志。2采用技术防护措施为了防止人身触电事故，通常采用的技术防护措施有电气设备的接地和接零、安装低压触电保护器两种方式。8.3触电急救8.3.1脱离电源8.3.2急救处理8.3触电急救8.3.1脱离电源当发生触电事故时，应迅速将触电者脱离电源。根据触电现场的情况不同，脱离电源的方法有以下几种。（1）切断电源，如拉开刀闸或保险盒等。（2）站在干木板或木凳上拉住触电者的干衣服，使其脱离电源。操作中切不可触及触电者的皮肤。（3）用干木棍挑开电线。（4）用刀、斧、锄等将电线砍断或撬断。注意，使用的工具必须是带绝缘柄的，不可接触电线的裸露部分和触电者。（5）用绝缘导线将触电者接地。其方法是将绝缘导线一端良好接地，另一端接在触电者所接触的带电体上，造成该相电源对地短路，使电路跳闸或熔断保险丝。8.3触电急救8.3.2急救处理在触电者脱离电源后，应立即就近移至干燥通风的位置，分情况进行现场救护，同时通知医务人员。（1）若触电者神智清醒，静卧休息即可。（2）若触电者神智断续清醒，并一度出现昏迷时，需静卧休息，并请医生救治。（3）若触电者已失去知觉，但呼吸、心跳尚存时，应给其闻一些氨水，摩擦全身，使其发热，同时请医生。（4）若触电者呼吸、心跳停止，出现假死现象时，应针对不同情况进行处理。若仅是呼吸停止，应用口对口人工呼吸法进行抢救；若仅是心跳停止，应用胸外心脏挤压法进行抢救；若触电者伤势严重，呼吸和心跳都已停止，或瞳孔开始放大，应同时采用口对口人工呼吸法和胸外心脏挤压法进行抢救。8.4节约用电8.4.1节约用电的意义8.4.2节约用电的主要途径8.4节约用电8.4.1节约用电的意义目前，我国的电力生产得到了飞速发展，电力供求矛盾有所缓解。但随着国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，电力供求矛盾仍是一个比较突出的问题。所以仍需采取开发与节约并重的方针。我们知道：1度电

1kW·h。一台10kW的电动机用了0.1h，一台1kW的电炉用了1h，—只100W的电灯泡用了10h，所消耗的电能都是1度；火电厂发1度电大约需要0.6kg原煤（发电量按5000kW·h计算），要经过煤炭粉碎、燃烧、锅炉产生蒸汽、汽轮机转动、发电机发电等一系列复杂的过程，才能发出这度电。如果把采掘煤炭等过程都考虑在内，那么，发一度电就更不容易了。综上所述，节电就是节能，节能被世人称为第五种能源，可以视同发电，能使有限的能源发挥更大的效益，所以节约用电具有十分重要的意义。8.4节约用电8.4.2节约用电的主要途径工厂不仅要建立一个功能完善的能源（包括电能）管理机构，而且要建立一套科学的能源管理制度。1加强电能管理，建立管理机构和制度必须把电能的供应分配和使用纳入一定的计划。在可以直接利用一次能源的地方，应尽量不用由一次能源转换而来的电能，例如，煤炭等一次能源转换为电能的效率只有30%左右，因此在能够直接用煤的场所，就不应该用电。要求机电设备配套合理，改变用大电动机拖动小功率设备（即“大马拉小车”）的现象。尽量减少设备的电能消耗，使有限的电力发挥更大的效益。2实行计划供电，合理使用电能8.4节约用电8.4.2节约用电的主要途径合理地、有计划地安排和组织各类用户的用电时间，以降低负荷高峰，填补负荷低谷，充分发挥发变电设备的潜力，提高电力系统的供电能力。3实行负荷调整，降低负荷高峰，提高供电能力①合理选用电动机。正确选用电动机的容量，避免“大马拉小车”的现象。因为电动机在空载或轻载状态下运行时，功率因数和效率都很低，损耗大，消费了电能。一般选择电动机的额定功率比实际负载大10%～15%为宜。限制电动机的空载运行。采用髙效节能型电动机。②合理选用变压器。选用低损耗变压器（节能型变压器），合理选择容量，在效率高的负载下运行，其节电效益是很可观的。4合理使用电气设备8.4节约用电8.4.2节约用电的主要途径提高功率因数的关键在于如何减少电源的无功功率。通常采用如下两种办法：一是提高用电设备的自然功率因数；二是采用人工补偿法，如在用户端并联适当的电容器或同步补偿器等。5提高用电功率因数改造现有耗能大的供用电设备，逐步更新、淘汰现有低效率的电气设备。对耗能大的设备进行改造或以高效率的设备替换低效率的设备，其节电效果也是十分显著的。6革新挖潜，改造设备8.4节约用电8.4.2节约用电的主要途径线路损耗是指电流流经输电线在输电线上产生的损耗，简称线损。降低线损的措施很多，一般可以从以下两个方面着手：①尽量减小输电线的电阻，选用最佳粗细的导线，才能得到最大的经济效率。②减小线路电流，线路损耗与线路中通过的电流的平方成正比，所以减小线路电流对降低线损的效果很显著。减小线路电流的方法主要有两种：一种是减小线路输送的无功功率（无功电流）；另一种是提高电网的运行电压，这种方法必须在设备条件许可的情况下才可以采用。7降低线路损耗8.4节约用电8.4.2节约用电的主要途径①采用高效率的电光源，尽可能采用发光效率高的气体放电光源，如荧光灯和新型节能灯，在生活设施中一般禁用100W以上的白炽灯照明。②选择合理的照明方式，提髙照明效率。③充分利用天然光。④采用合理的照明控制线路，便于开关的室内照明线路可随用随开，对道路等公用照明，可采用手动、光电控制或声电控制等自控装置调控开关时间。⑤科学地设计照明系统。8节约照明用电8.4节约用电8.4.2节约用电的主要途径对节电的新工艺，新设备和新材料应及时应用，大力推广。例如，在目前国家重点实施的“绿色照明工程”中，电子节能灯是主要推广项目，其工作频率高达20～50kHz，高频镇流器的内耗一般在1W左右，而电