电工项目及教程 17

项目3电能的产生、传输与用电01、电能的产生及输运1.火力发电我国大部分电力来源于火力发电，主要用煤、油、燃气做燃料，图2-1所示为火力发电厂。火力发电厂用锅炉燃烧煤炭、油、可燃气体等把水加热后变为高温高压的过热蒸汽，温度可达几百度（一般400°C左右），再用蒸汽推动汽轮机旋转，去带动三相同步发电机发出三相交流电。这是人类社会传统的发电方式，我国也是以火力发电为主，约占总装机容量的70%。火力发电的最大问题是效率较低，煤炭资源是不可再生能源，它的储存量也是有限的，另外火力发电对环境的污染较大，为了人类社会的可持续发展，目前世界各国都大力发展水能、风能、太阳能等可再生的其他形式的能源发电。2.水力发电水力发电是利用河流、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，利用水的位能推动水轮机旋转，水轮机再带动水轮发电机产生电能。我国大力发展水力发电，水力发电装机容量约占总装机容量的20%左右。其中长江三峡水利工程是我国最大的水力发电工程，装机容量为2250万千瓦，年发电量约1000亿千瓦时（度）。我国水力发电总装机容量已居世界首位。图2-2所示为葛洲坝水力发电站。3.核能发电核能发电利用核反应堆中经过受控核裂变释放出热量，水被加热成高温高压水蒸气驱动蒸汽轮机带动发电机发电，图2-3所示为核能发电站。核电站所使用的燃料体积小，一座装机容量100万千瓦的核电站，每年只消耗约30（吨）浓缩铀，而同样功率的火力发电厂，却需消耗约250万吨煤。核能发电的优点是不会产生加重地球温室效应的二氧化碳，在发电成本上与火力发电不相上下。核能发电厂热效率较低，使用过的核燃料具有放射性，废料处理必须慎重处理。目前核能发电在技术上已经成熟。目前我国核能发电还处于起步阶段，发电量仅占全国年发电量总量约1.8%，远低于17%的世界。4.风力发电风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，带动发电机发电，属于可再生能源利用。风力发电一般有风轮、发电机、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等组成风轮在风力作用下旋转，带动风轮轴旋转，风轮轴再带动风力发电机旋转，发出电能。风力发电机发出的电能一般先储存在蓄电池中，再转换成三相交流电输送风力发电不需要燃料，不占耕地，没有污染，我国风力资源丰富，正在大力快速发展中。5.太阳能发电太阳能发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，如图2-5所示。它有两种转化方式，一种是太阳能光发电，另一种是太阳能热发电。太阳能光发电是将太阳热能直接转化成电能的一种发电方式，它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电、光生物发电四种形式。使用最多的是太阳能光伏发电，如太阳能路灯、太阳能电池板等。太阳能热发电是先将太阳能转化成热能，再将热能转化成电能。它有两种转化方式，一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是利用太阳热能把水烧沸成水蒸气，通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似。太阳能发电属于可再生能源利用，世界各国都在大力发展。02、安全用电一、电流对人体的伤害1.电流对人体的作用及其影响因为人体是电的导体，所以当人体接触带电部位而构成电流的回路时，就会有电流通过人体，对人体造成不同程度的伤害。通过人体电流的大小是造成伤害主要的和直接的因素。电流越大，通电时间越长，对人体的伤害就越严重。综合各种因素，通常认为在一般场所设定30mA为安全电流，在危险场所设定为10mA，在空中或水中则设定为5mA。（1）电压高低和人体电阻的影响电压越高，人体电阻越小，流经人体的电流就越

大。人体的电阻与身体状况、人体的部位及环境等因素有关，一般在1~1.5kΩ之间。根据GB/T3805-2008《超低电压限值》规定，按操作环境、操作人员和操作方式将安全电压等级分为42V、36V、24V、12V和6V。（2）其他因素的影响电流对人体的伤害程度除了与电流的大小、通电时间的长短有关，还与电源的频率、电流流经人体的途径以及健康状况等因素有关。①电源频率在50~60Hz的交流电对人体的危害最为严重，直流电和高频电流的危险性稍低。②电流通过心脏的危险性最大。此外，电流通过人的头部、脊髓和中枢神经系统等部位时危险性也很大。实践证明，电流对人体伤害的种类由人的左手至前胸是最危险的电流流通途径。③男性、成年人和身体健康者对电流的抵抗能力较强。2.电流对人体伤害的种类（1）电击电击是电流通过人体使人的机体组织受到伤害。通常所说的触电就是指电iti大部分的触电死亡都是由电击造成的。 （2）电伤电伤是由电流的热效应、化学效应、机械效应等对人体的外部器官造成的伤害。常见的电伤有灼伤、烙伤、皮肤金属化、机械损伤和电光眼等。灼伤是最常见的电伤（约占40%）。大部分触电事故都含有灼伤的成分。灼伤分为电流灼伤和电弧烧伤是由于电流或电弧的热效应造成皮肤红肿、烧焦或皮下组织的损伤。烙伤是电流通过人体后，在接触部位留下的斑痕。斑痕处皮肤硬变，失去原有的弹性和色泽，甚至皮肤表层坏死、失去知觉。皮肤金属化是在电伤时由于金属微粒渗入皮肤表层，造成受伤部位变得粗糙、张紧而留下硬块。机械损伤是由于电流通过人体时肌肉不由自主地强烈收缩而造成的，包括肌腱、皮肤和血管、神经组织断裂，以及关节脱位、骨折等伤害。应注意与触电时引起的坠落、碰撞等二次伤害相区别。电光眼是指电弧产生强烈的弧光造成眼睛的角膜和结膜发炎。二、人体触电的形式及触电原因1.触电的形式人体触电主要有直接接触触电和间接接触触电两种。直接接触触电指人体触及或过分靠近带电体造成的触电，包括单相触电、两相触电和电弧伤害；间接接触触电指人体触及因故障而带电（在正常情况下不带电)的部件所造成的触电，包括接触电压触电和跨步电压触电。此外，还有高压电场、高频电磁场、静电感应和雷击等对人体造成的伤害。其中较常见到的有单相触电、两相触电和跨步电压触电三种。（1）单相触电当人体直接接触带电设备或线路的一相导体时，电流通过人体而发生的触电现象称为单相触电。当供电系统为三相四线制时，如果系统的中性点接地，如图2-8（a）所示，则人体承受的电压为220V的相电压，若人体电阻按1kΩ计算，则流过人体的电流可达220mA，该电流足以危及生命安全。在中性点不接地的三相三线制供电系统中，当人体触及一相导体时，由于线路存在对地电容和泄漏电阻，与人体仍然可以构成触电电流通路，如图2-8（b）所示。有时该触电电流仍然可能达到危及生命的程度。在发生的触电事故中大多数属于单相触电。（2）两相触电如图2-9所示如果人体的两个不同部位同时触及两相导体称为两相触电。这时人体承受的电压为线电压380V，而且可能大部分电流流过心脏，所以两相触电的危险性比单相触电更大。（3）跨步电压触电当电气设备发生接地故障时（如架空输电线断线，一根带电导线与地面接触），以电流入地点为圆心，形成一个半径约20m的电位分布区城，如图2-10所示。在圆心处的电位最高，距圆心越远电位越低，到离圆心约20m处地面电位接近零。如果人进入这一区域，两脚之间的电位差形成跨步电压，使电流通过两脚形成回路，这种触电方式称为跨步电压触电。2.造成触电的原因在工矿企业生产与家庭生活中发生触电的原因很多，主要由以下情况造成：（1）缺乏安全用申知识违反布线规程，在室内乱拉电线，在使用中不慎造成触电：使用己经老化或破损的旧电线、旧开关造成触电；换熔丝时随意加大规格或任意用铜丝代替铅锡合金丝，失去保护作用，引起触电：末切断电源就去移动灯具或家用电器，如果电器漏电就会造成触电：用水刷电线和电器，或用湿布擦拭，引起绝缘性能降低而漏电，容易造成触电。使用“一线一地”安装电灯.造成触电事故。（2）用电设备安装不合格电灯安装的位置过低，碰撞打碎灯泡时，人手触及灯丝而引起触电。电气设备的金属外壳没有良好的接地保护，一旦漏电，人碰触设备的外壳，就会发生触电。（3）用电设备不合格电气设备不合格，如闸刀开关或磁力启动器缺少护壳而触电：电气设备漏电：电炉的热元件没有隐蔽；电器设备外壳没有接地而带电；配电盘设计和制造上的缺陷，使配电盘前后带电部分易于触及人体；电线或电缆因绝缘磨损或腐蚀而损坏；在带电情况下拆装电缆等。（4）维修不及时维修不善，如大风刮断的低压线路末能及时修理；开关胶盖破损长期不修；瓷瓶破裂后相线与拉线长期相碰等。开关、插座、灯头等日久失修，外壳破裂，电线脱皮，家用电器或电动机受潮，塑料老化漏电等，也容易引起触电。（5）违反操作规程电工操作制度不严格、不健全、带电操作、冒险修理或盲目修理，且未采取切实的安全措施，均会引起触电；停电检修时，刀开关上未挂“警告牌”，其他人员误合刀开关造成触电；使用不合格的安全工具进行操作，如用竹竿代替高压绝缘棒、用普通胶鞋代替绝缘靴等，也容易造成触电。不停电在高低压共杆架设的线路电杆上检修低压线或广播线；剪修高压线附近树木时与带电高压线没有保持必要的距离而接触高压线；在高压线附近施工，或运输大型货物，施工工具和货物碰击高压线；带电接临时明线及临时电源；相线误接在电动工具外壳上；用湿手拧灯泡；手提式照明灯使用的电压不符合安全电压等；误拾断落电线触电；同伴用手去拉触电者，造成多人受伤或死亡。三、保护接地和保护接零保护接地和保护接零是防止触电事故的主要措施。1.保护接地保护接地适用手1000V以上的电气设备及电源中性线不直接接地的1000V以下的电气设备中。所谓保护接地是指将电气设备的金属外壳或构架等与埋入地下的金属线相接。采取了保护接地措施后，即使偶然触及漏电的电气设备也能有效地防止触电。中性点不接地的供电系统中电动机的外壳没有保护接地时，电动机若发生单相碰壳，当人体接触电动机的外壳时，接地电流1d通过人体和线路对地电容C形成回路，从而会造成触电事故。如图2-11（b）所示那样将电动机的外壳保护按地，由于人体电阻Rr与埋入地下金属线的接地电阻Rb并联，规定接地电阻Ra的数值不允许大于4Ω，即Rr的数值远大于Rb，所以电流大部分流经接地装置，从而保证了人身安全。2.保护接零在低压供电系统中，一般采用三相四线制中性点直接接地的供电方式。电源中性点接地称为工作接地。在三相四线制中性点直接接地的供电系统中，保护接零是将电气设备的金属外壳或构架等用保护接零线与中性线相连接。如果没有保护按零，电动机若发生单相碰壳，当人体接触电动机的外壳时，接地电流1d通过人体和中性线形成回路，将会造成触电事故，如图2-12（a）所示。当采取了保护接零措施后，电流可通过保护接零线与中性线构成回路而形成短路电流1d，该电流立即使接地相的熔体熔断或其他过流保护电器动作，即使人体触及漏电的电气设备外壳也不会发生触电事故，如图2-12（b）所示。必须指出，在同一供电系统中，绝不允许—部分电气设备采用保护接地而另一部分设备采用保护接零，否则会发生严重后果。四、触电急救由于某种原因，发生人员触电事故时，对触电人员的现场急救，是抢救过程中的一个关键，如果正确并及时处理，就可能使因触电而假死的人获救，反之，则可能带来无法弥补的后果，因此电气工作人员必须熟悉和掌握触电急救技术.这也是电气安全知识考核的重要内容。1.脱离电源使触电人员尽快脱离电源是救治触电人员的首要一步，具体做法如下。（1）如果电源开关就在附近，应迅速切断电源开关。（2）如果电源开关不在附近，可用电工钳、干燥木柄的刀、斧等利器逐根切断电源线。（3）如果导线搭在触电人员的身上或压在身下，可用干燥的木棒、竹竿挑开导线，使其脱离电源。（4）如果触电人员衣服是干燥的，且电线并非紧缠其身时救护人员可站在干燥的木板上用一只手拉住触电人员的衣服，将他拉离带电体。但此法只适用于低压触电的。（5）如果人员在高空触电.还必须采取安全措施，以防电源断电后.触电人员从高空掉下。（6）应该注意的问题是，触电人员未脱离电源前，救护人员不准直接用手触及触电人员。2.现场急救的方法（1）现场判断使触电人员脱离电源后，应根据不同的情况采取适当的救护方法。①如果触电人员尚未失去知觉，仅因触电时间较长，或在触电过程中一度昏迷，则应让其保持安静，立即请医生来诊治或送医院，同时密切注意触电人员的情况。②如果触电人员已失去知觉，但还存在呼吸，则应让其安静平卧，解开衣服保持空气流通，同时可用毛巾蘸少量酒精或水擦热全身（天气寒冷时应注意保暖）。立即请医生来诊治或送医院。同时密切注意触电人员的呼吸情况.如果出现呼吸困难或抽筋.就应准备随时进行人工呼吸。③如果触电人员呼吸、脉搏、心跳均已停止，就应立即施行人工呼吸（注意不能就此认为触电人员已经死亡而放弃抢救，因为经常会出现“假死’的状态），同时立即请医生来诊治。人工呼吸应持续不断地进行.必须有耐心和信心（实践证明有的人需经几个小时的人工呼吸后方能恢复呼吸和知觉）。直至触电人员出现尸斑或身体僵冷，并经医生作出诊断确认已经死亡后方可停止。（2）检查呼吸、心跳情况触电伤者如意识丧失，应先判定伤员呼吸与心跳情况。看伤员的胸部、腹部有无起伏动作，用耳贴近伤员的口鼻处，听有无呼气声音，试测口鼻有无呼气的气流，如均无可判断伤者没有了呼吸，如图2-13（a）所示，再用两手指轻试一侧（左或右）喉结旁凹陷处的颈动脉有无搏动，如无可判断伤者停止了心跳，如图2-13（b）所示.（3）口对口人工呼吸法触电者有心跳、无呼吸时可采用口对口人工呼吸法①将触电人员拾到通风阴凉处平躺，并迅速解开衣服，使其胸部能自由扩张。②清除触申人员口腔内的异物，以免堵寒呼吸道。③用一只手捏住触电人员的鼻孔，另一只手托住其后颈，使其脖子后仰，嘴巴张开，如

图2-14（a）所示。④救护人深吸一口气后，紧贴触电人员口向内吹气2s.如图2-14（b）所示。⑤吹气完毕，立即松开触电人员的鼻孔，口离开触电人员的嘴，让其自行将气吐出.⑥如触电人员口腔张开有困难，可以紧闭其嘴唇，改用口对鼻人工呼吸法。⑦如对儿童进行口对口人工呼吸法，可不用捏鼻子，而且吹气要平稳些，以免造成肺泡破裂。（4）人工胸外按压法适用于心跳停止或不规则地颤动的触电者①将触电者抬到通风阴凉处平躺，头稍向后仰，解开衣服，并清除口腔内的异物。②救护人跨跪在触电人员的骼腰两侧.两手重叠，手掌放在胸骨下1/3处。

正确的压点，如图2-15（a）所示。③掌根垂直向下用力按压3~4cm，突然松开，以让心脏里的血液被挤出后再收回。按压凍度以每分钟60次为宜，如图2-15（c）（d）所示、如此反复，直到触电人员恢复呼吸为止。

正确的压点，如图2-15（a）所示。④如对儿童进行胸外按压法，则可用一只手按压，而且用力要轻此，以免压伤胸骨，按压速度则以每分钟100次为宜。03、节能减排、绿色环保随着人类社会的不断发展，节约能源、保护地球生态环境已成为一项极为重要的课题。近此年来我国己制订了一系列节约能源保护环境的政策措施，并大力子以推广实施，主要有：一、工业企业供电系统的节能从我国电能的消耗情况来看70％以上的电能消耗在工业部门，因此工业个业的电能节约特别值得重视。（1）加强能源管理，建立和健全能源管理机构。（2）实行计划用电，促使用户尽量降低能耗，提高电能的利用率。（3）实行负荷调整，合理地有计划地安排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、变电设备的能力。（4）逐步更新现有低效耗能的供、用电设备，以强制手段用高效节能的电气设备来取代低效耗能的电气设备，如强制推行高效节能低损耗三相电力变压器、高效低能三相异步电动机、大力推行三相异步电动机的软启动技术及变频调速技术、实行电气产品的能源效率标识制度大力推广绿色照明技术等，这是节约电能的一项基本措施，其经济效益士分明显。（5）采用无功补偿设备，人为提高整个供电系统的功率因数。当用电设备的自然功率因数不能达到规定的要求时，就必须借助无功补供设备，通常采取并联电力电容器，人为地提高功率因数，达到节电的目的。二、日常办公和生活系统的节能1.节约照明用电（1）充分利用自然光源充分利用自然光，正确选择自然采光，既能改善工作环境，使人感到舒适，又有利于健康。充分利用空内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色墙面的反射系数可达70%~80％，同样能起到节电的作用。（2）启动并大力推进绿色照明工程我国照明用电量约占总用电量的15%，照明节电的首要问题是科学选用电光源。主要途径有：采用紧凑型节能茨光灯替代普通T12型荧光灯；采用电子节能灯取代白只灯；推广高压钠灯、低压钠灯和金属卤化物灯等新型电光源；大力发展LED新型电光源等。（3）加强照明用电的管理加强照明用电管理是照明节电的重要方面。照明节电管理主要以节电宣传教育和建立实施照明节电制度为主，使人们养成随手关灯的习惯；按户安装电表，实行计度收费：对集体宿舍安装电力定量器，限制用电，这此都能有效地降低照明用电量。（4）其他照明节电措施\照明线路的损耗约占输入电能的4%，影响照明线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面积。大多数照明电压为220V，照明系统可由单相二线、两相三线、三相四线三种方式供电。三相四线制供电比其他供电方式线路损耗小得多，因此、照明系统应尽可能采用三相四线制供电。2.合理选用和使用家用电器（1）尽量选用有绿色环保标志的电器.这此电器在出厂前就按节能型设计并生产，其性能一是节电，二是环保，对人体健康的，损害小。虽然这类电器价格较高，但从长远的节电和经济观点来看，还是值得选用的。（2）合理使用家用电