电力系统及安全用电

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1、 第第7 7章章 电力系统及安全用电电力系统及安全用电7.2 供电7.3 输电7.1 电力系统概述7.4 配电7.5 安全用电7.6 漏电保护装 置本章教学要 求第第7 7章章 电力系统及安全用电电力系统及安全用电1 1、了解电力系统的基本结构；、了解电力系统的基本结构；2 2、了解、了解供、配电供、配电的基本知识；的基本知识；3 3、了解安全用电的基本常识；、了解安全用电的基本常识；4 4、了解漏电保护器的工作原理好选用。、了解漏电保护器的工作原理好选用。重 点1 1、供、配电的基本知识供、配电的基本知识； 2 2、安全用电的基本常识。安全用电的基本常识。 难 点漏电保护器的工作原理。漏电保

2、护器的工作原理。7.1 电力系统概述 1 1、 发电发电电力是现代工业的主要动力，在各行各业中都得到了广泛的应用。电力系统是发电厂、输电线、变 电所及用电设备的总称。发电机组发出的电压一般为 6 10 KV。发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电能转换成电能的过程。我国以水利和火力发电为主 ，近几年也在发展核能发电。电力系统由发电、输电和配电系统组成。电力系统由发电、输电和配电系统组成。2 2、 输电输电输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大 型用电户。输电网是由35KV及以上的输电线路与其相连接的变电所组成，它是电力系统的主要网络。 输电是联系发电厂和用户的中间环节。输电过程中, 一

3、般将发电机组发出的 610KV 电压 经升压变压器变为 35500KV 高压，通过输电线可远距离将电能传送到各用户，再利用降压变压器将 35KV高压变为 610KV 高压。3 3、 配电配电配电是由 10KV 级以下的配电线路和配电(降压) 变压器所组成。它的作用是将电能降为 380/220V 低压再分配到各个用户的用电设备。电力网的电压等级 高压：高压：1KV1KV及以上的电压称为高压。及以上的电压称为高压。 有1, 3, 6, 10, 35, 110, 330, 550KV等。低压：低压：1KV1KV及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。 有220，380V。 安全电压：一般安全电压

4、：一般50V50V以下的电压称为安全电压。以下的电压称为安全电压。 我国规定的安全电压等级有：6V、12V、24V、36V 、42V等。7.2 供电 一、供电过程一、供电过程供电过程示意图供电过程示意图 水力 发电厂升压变电所220kV 地区枢纽所10kV至用户配电所10kV10kV升压 变电所220kV220kV220kV输电线路220kV35kV35kV负荷 变电所35kV 火力 发电厂10kV为保证供电 的可靠性和安 全连续性，电 力系统将各地 区、各种类型 的发电机变压 器、输电线、 配电和用电设 备等连成一个 环形整体。 二、供电质二、供电质 量量1 1、电压、电压用户电压越稳定越好

5、用户电压越稳定越好 。19831983年颁布的年颁布的全国供用电规则全国供用电规则对电压变化幅对电压变化幅 度的规定：度的规定：35KV35KV及以上、特殊用户：及以上、特殊用户：5%5%10KV10KV及以下、低压电力用户：及以下、低压电力用户：7%7%低压照明用户：低压照明用户：+5%+5%，10%10% 二、供电质量（续）二、供电质量（续）2 2、波形、波形规定为正弦波，畸变要小。规定为正弦波，畸变要小。电网容量电网容量300300万万KVAKVA及以上：及以上：0.2Hz0.2Hz3 3、频率、频率 我国规定为我国规定为50Hz50Hz，偏差要小。，偏差要小。电网容量电网容量30030

6、0万万KVAKVA以下：以下：0.5Hz0.5Hz4 4、可靠性、可靠性不能停电的单位需要两个独立电源不能停电的单位需要两个独立电源 或两条线路供电。或两条线路供电。7.3 输电 一、输电电一、输电电 压压 我国交流电网的电压规定我国交流电网的电压规定 电网和用电设备额定电压（电网和用电设备额定电压（KVKV）：）：0.220.22、 0.380.38、3 3、6 6、1010、3535、6060、110110、154154、 220220、330330、500500交流发电机额定电压（交流发电机额定电压（KVKV）：）：0.230.23、 0.400.40、3.153.15、6.36.3、1

7、0.510.5、 10.7510.75220KV220KV及以上为输电电压；及以上为输电电压； 110KV110KV、 66KV66KV、 35KV35KV为高压配电电压；为高压配电电压；10KV10KV为中压配电电压；为中压配电电压；380/220V380/220V为低压。为低压。7.3 输电 二、输电功率二、输电功率 三相电网输电功率表达式三相电网输电功率表达式其中，其中，p p为线路损耗率，为线路损耗率， R R为单根导线电阻，为单根导线电阻，U UL L为线电压为线电压 。表达式推导表达式推导7.4 配电 一、工厂配电系统一、工厂配电系统 示意图示意图 基本组成：基本组成： 变、配电所

8、，变、配电所， 高、低压供、高、低压供、 配电线路，配电线路， 用电设备。用电设备。 低压配电线路的结构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。低压配电线路的联接方式主要是放射式和树干 式两种。变电所 配电室放射式配电线路变电所配电室树干式配电线路某校实验楼树形供电线路示意图去教学楼去宿舍食堂干线干线干线2 #生活区 配电柜1 #教学区 配电柜3 #实验区 配电柜实验楼总配电箱X房间 配电箱X房间 配电箱分支线分支线分支线2层配电箱11层配电箱1层配电箱1 # 主配 电柜10kV去报告厅 实验楼配电变压器配电柜二、配电方 式 单相双线：火线、零线。一般用于

9、照明用 户。 单相三线：火线、零线、保护零线（地线） 。三相三线：无零线，用于电动机等对称负载 。 三相四线：有零线，通用方式，应用最广 泛。三、户内配 电1、电度表2、开关3、保护零线4、漏电保护器住宅配电盘基本单元7.57.5 安全用电安全用电 一、触 电触电：人体受到电流伤害。人体触电时，电流对人体会造成两种伤害： 电击和电伤。电击电击是指电流通过人体，影响呼吸系统、心脏 和神经系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡 。电伤电伤是指在电弧作用下或熔断丝熔断时，对 人体外部的伤害，如烧伤、金属溅伤等。调查表明，绝大部分的触电事故都是由电击造 成的。电击伤害的程度取决于通过人体电流的大 小、持

10、续时间、电流的频率以及电流通过人体的 途径等。1、电流对人体的作用1 1） 人体电阻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，则降到 5001000（最小有200 的记载）。 皮肤干燥时电阻较大；流汗时，电阻 较小。1、电流对人体的作用2 2）电流对人体的作用）电流对人体的作用工频电流测试结果：工频电流测试结果：感知电流：感知电流：1mA1mA左右左右可摆脱电流：小于可摆脱电流：小于10mA10mA可忍耐极限电流：可忍耐极限电流：30mA30mA左右左右致命电流：致命电流：50mA50mA以上以上不可摆脱电流：大于不可摆脱电流：大于10mA10mA手手- -人身人身

11、- -手工频电流测试，手工频电流测试，不可摆脱电流值不可摆脱电流值： 5%5%的人的人7mA7mA， 50%50%的人的人11mA11mA， 95%95%的人的人14mA14mA 。1、电流对人体的作用3 3） 安全电压安全电压我国国家标准（GB3805-83） 规定的安全电压 ：42V，36V，24V，12V，6V。一般认为，50V一下的电压为安全电压，即按 致命电流50mA,人体电阻1000 确定。特殊场合，安全电压的值更低，海水中3V电 压可能使人丧命，故也有的国家设2.5V一级 的安全电压 。1、电流对人体的作用4 4） 影响因素影响因素电流频率在40Hz 60Hz对人体的伤害最大，直

12、 流电流较小，对于直流电流，感知直流电流：5mA 左右，不可摆脱电流：大于50mA。实践证明，直流电对血液有分解作用，而适当强度 的高频电流还可以用于医疗保健等。电流通过人体的时间越长，则伤害越大。电流通过人体的路径离心脏越近，则伤害越大。 电流的流经从左手到右脚的路径是最危险的。2 2、触电方式、触电方式 单相触电单相触电 (a) 电源中性点接地的单相触电R0通过人体电流通过人体电流: :式中:UP: 电源相电压 (220V)Ro: 接地电阻 4Rb: 人体电阻 1000这时人体处于相电压下，危险较大。(b) (b) 电源中性点不接地系统的单相触电电源中性点不接地系统的单相触电R对地绝 缘电

13、阻Ib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，对人体 的危害性就减小。但导线与地面间的绝缘可能不良（ R 较小）， 甚至有一相接地，这时人体中就有电流通过。实际生活 中，此种情 况较少碰到 。2) 双相触电3）接触漏电设备的金属体触接触漏电设备的金属体触 电电双相触电 触电后果更为严重触电后果更为严重通过人体的电流：通过人体的电流：这时人体处于线电压下，Ib当电气设备内部绝缘损坏而与外壳接触，将使其 外壳带电。当人触及带电设备的外壳时，相当于单 相触电。 这是触电事故发生最多的情况 。4 4） 跨步电压触电跨步电压

14、触电U 电位分布接地点20m0.8m跨步电压在高压输电线断 线落地时，有强大 的电流流入大地， 在接地点周围产生 电压降。如图所示 。当人体接近接地点时，两脚之间承受跨步电压而 触电。跨步电压的大小与人和接地点距离，两脚之 间的跨距，接地电流大小等因素有关。双脚跨步10KV高压线落地，一般在半径20m之外为安全区。 380V火线落地，一般在半径5m之外为安全区。如果误 入危险区，应双脚并拢或单脚跳离危险区。5）感应触电6)剩余电荷触电带电设备，架空线的 电磁感应和静电感应 作用，在附近的停电 设备上会产生感应电 压，人体接触时可能 触电；直接在人体上 产生过高感应电压， 也会发生触电事故。人与

15、带电设备的安全距离用电设备对地的电容效应，使用电设备断电后 ，残存剩余电荷，或电容器充电后没有充分放 电，当人体接触时，会通过人体放电。带电带电 体电压电压 等级级（KV）最小安全距离 （m） 101.5 353 1104 2205二、二、 接地和接零接地和接零1、工作接 地为了人身安全和电力系统工作的需要，要求电气设 备采取接地措施。按接地目的的不同，主要分为工 作接地、保护接地和保护接零。R0即将中性点接地。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，一相接地后的电流较大 ，保护装置迅速动作，断开故障点。(3) 降低电气设备对地的绝缘水平2 2、 保护接地保护接地

16、 （1）问题的引 出RCIbIe当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带电 , 当人触及外壳,接地电流 Ie 将经过人体入地后, 再经其它两相 对地绝缘电阻R 及分布电容C 回到电源。当R 值较低、C 较大时，Ib 将达到或超过危险值。对地绝缘电阻分布电容电气设备外壳未装保护接地时，机壳带电的触电气设备外壳未装保护接地时，机壳带电的触 电危险：电危险：（2 2） 保护接地保护接地通过人体的电流：R Rb b与与R Ro o并联，且并联，且 R Rb b R Ro o通过人体的电流可减小到安全值以内通过人体的电流可减小到安全值以内 。RCR0IbIeI0利用接地 装置的分流 作用来减少 通过人体的 电流。保护接地：保护接地：将电气设备的金属外壳(正常情况下是 不带电的