第十二章：工業(yè)企業(yè)供電與安全用電

第12章工業(yè)企業(yè)供電與安全用電12.1發(fā)電和輸電概述12.2工業(yè)企業(yè)配電12.3安全用電12.3節(jié)約用電(略)發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電壓一般為6~10kV。12.1發(fā)電和輸電概述電力系統(tǒng)概述

電力是現(xiàn)代工業(yè)的主要?jiǎng)恿?，在各行各業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。電力系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站、配電所直到各個(gè)用戶等環(huán)節(jié)所組成的電能生產(chǎn)消費(fèi)系統(tǒng)。

1.發(fā)電發(fā)電是將水力、火力、風(fēng)力、核能和沼氣等非電能轉(zhuǎn)換成電能的過程。我國(guó)以水利和火力發(fā)電為主，近年來也在發(fā)展風(fēng)力發(fā)電、核能發(fā)電等。電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電和配電系統(tǒng)組成。2.輸電

輸電就是將電能輸送到用電地區(qū)或直接輸送到大型用電戶。輸電網(wǎng)由35kV及以上的輸電線路和與其相連接的變電所組成，它是電力系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)。輸電是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。輸電過程中,一般將發(fā)電機(jī)組發(fā)出的6~10kV

電壓經(jīng)升壓變壓器變?yōu)?5~500kV高壓，通過輸電線可遠(yuǎn)距離將電能傳送到各用戶，再利用降壓變壓器將35kV高壓變?yōu)?~10kV高壓。3.配電

配電由10kV及以下的配電線路和配電(降壓)變壓器所組成。它的作用是將電能降為380/220V低壓再分配到各個(gè)用戶的用電設(shè)備。電力網(wǎng)的電壓等級(jí)高壓：1kV及以上的電壓稱為高壓。有1kV,3kV,6kV,10kV,35kV,110kV,330kV，550kV等。低壓：1kV及以下的電壓稱為低壓。有220V，380V。安全電壓：36V以下的電壓稱為安全電壓。我國(guó)規(guī)定的安全電壓等級(jí)有：12V、24V、36V等。利用輸電線路把一個(gè)個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的分散在各地的發(fā)電廠連接成一個(gè)整體電網(wǎng)，然后由電網(wǎng)向所覆蓋的地區(qū)范圍內(nèi)所有用戶供電，就構(gòu)成了具有現(xiàn)代意義的電力系統(tǒng)。我國(guó)目前已有華東、華北、華中、東北、西北、南方等地區(qū)性電網(wǎng)。4.電力系統(tǒng)與交流輸電跳轉(zhuǎn)送電距離愈遠(yuǎn)，要求輸電線的電壓愈高。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定輸電線的額定電壓為35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV

。交流輸電線路一例市區(qū)一般輸電電壓為10kV左右，通常需要設(shè)置降壓變電所，經(jīng)配電變壓器將電壓降為380/220V，再引出若干條供電線到各用電點(diǎn)的配電箱上，配電箱將電能分配給各用電設(shè)備。5.直流輸電直流輸電能耗小，無線電干擾小，輸電線路造價(jià)較低，但逆變和整流部分較復(fù)雜。從三峽到華東地區(qū)和華南地區(qū)已建有50104V的直流輸電線路。除交流輸電外，還有直流輸電。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示。12.2工業(yè)企業(yè)配電低壓配電線路由配電室(配電箱)、低壓線路、用電線路組成。通常一個(gè)低壓配電線路的容量在幾十千伏安到幾百千伏安的范圍,負(fù)責(zé)幾十個(gè)用戶的供電。為了合理地分配電能，有效地管理線路，提高線路的可靠性，一般都采用分級(jí)供電的方式。即按照用戶地域或空間的分布，將用戶劃分成供電區(qū)和片，通過干線、支線向片、區(qū)供電。整個(gè)供電線路形成一個(gè)分級(jí)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。12.2工業(yè)企業(yè)配電從車間變電所或配電箱到用電設(shè)備的線路屬于低壓配電線路。其連接方式主要是放射式和樹干式兩種。1.放射式配電線路特點(diǎn):

供電可靠性高，便于操作和維護(hù)。但配電導(dǎo)線用量大，投資高。適用場(chǎng)合：

負(fù)載點(diǎn)比較分散，而每個(gè)點(diǎn)的用電量又較大，變電所又居于各負(fù)載點(diǎn)的中央。12.2工業(yè)企業(yè)配電

適用場(chǎng)合:

負(fù)載比較集中，各負(fù)載點(diǎn)位于變電所或配電箱的同一側(cè),如圖(a)所示。負(fù)載比較均勻地分布在一條線上,如圖(b)所示。2.樹干式配電線路

特點(diǎn):供電可靠性差。但配電導(dǎo)線用量小，投資費(fèi)用低，接線靈活性大。某校實(shí)驗(yàn)樓樹干式配供電線路示意圖12.3安全用電在生產(chǎn)中，不僅要提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕繁重的體力勞動(dòng)，而且要盡一切可能保護(hù)勞動(dòng)者的人身安全。以下介紹安全用電的幾個(gè)問題。12.3.1電流對(duì)人體的危害人體觸電時(shí)，電流對(duì)人體會(huì)造成兩種傷害。電擊：是指電流通過人體，影響呼吸系統(tǒng)、心臟和神經(jīng)系統(tǒng)，造成人體內(nèi)部組織的破壞乃至死亡。電傷：是指在電弧作用下或熔絲熔斷時(shí)，對(duì)人體外部的傷害，如燒傷、金屬濺傷等。電擊所引起的傷害程度與下列因素有關(guān)。1.人體電阻的大小人體電阻因人而異，通常為104~105

，當(dāng)角質(zhì)外層破壞時(shí)，則降到800~1000。3.電流的大小人體允許的安全工頻電流:30mA工頻危險(xiǎn)電流:50mA2.電流通過時(shí)間的長(zhǎng)短電流通過人體的時(shí)間愈長(zhǎng)，則傷害愈大。觸電電壓越高，通過人體的電流越大就越危險(xiǎn)。因此，把36V的電壓定為安全電壓。工廠進(jìn)行設(shè)備檢修使用的手燈及機(jī)床照明都采用安全電壓。電流的路徑通過心臟會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)失常、心跳停止、血液循環(huán)中斷，危險(xiǎn)性最大。其中電流的路經(jīng)從左手(或右手)到胸部的危險(xiǎn)性最大。直流電和頻率在50Hz左右的交流電對(duì)人體的傷害最大。實(shí)踐證明，直流電對(duì)血液有分解作用，而高頻電流不僅沒有危害還可以用于醫(yī)療保健等。4.電流頻率12.3.2觸電方式1.接觸正常帶電體(1)電源中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的單相觸電通過人體電流式中:

UP電源相電壓(220V)R0接地電阻≤4Rb人體電阻1000這時(shí)人體處于相電壓下，危險(xiǎn)較大。(2)電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相觸電R'對(duì)地絕緣電阻Ib人體接觸某一相時(shí)，通過人體的電流取決于人體電阻Rb與輸電線對(duì)地絕緣電阻R'

的大小。若輸電線絕緣良好，絕緣電阻R'

較大,對(duì)人體的危害性就小。但導(dǎo)線與地面間的絕緣可能不良(R'

較小),甚至有一相接地，這時(shí)人體中就有電流通過。(3)兩相觸電兩相觸電觸電后果更為嚴(yán)重。通過人體的電流2.接觸正常不帶電的金屬體當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞而與外殼接觸，將使其外殼帶電。當(dāng)人觸及帶電設(shè)備的外殼時(shí)，相當(dāng)于單相觸電。大多數(shù)觸電事故屬于這一種。這時(shí)人體處于線電壓下。Ib3.跨步電壓觸電U電位分布接地點(diǎn)20m0.8m跨步電壓在高壓輸電線斷線落地時(shí)，有強(qiáng)大的電流流入大地，在接地點(diǎn)周圍產(chǎn)生電壓降,如圖所示。當(dāng)人體接近接地點(diǎn)時(shí)，兩腳之間承受跨步電壓而觸電?？绮诫妷旱拇笮∨c人和接地點(diǎn)距離，兩腳之間的跨距，接地電流大小等因素有關(guān)。雙腳跨步一般在20m之外，跨步電壓就降為零。如果誤入接地點(diǎn)附近，應(yīng)雙腳并攏或單腳跳出危險(xiǎn)區(qū)。12.3.3接地和接零為了人身安全和電力系統(tǒng)工作的需要，要求電氣設(shè)備采取接地措施。按接地目的的不同，主要分為工作接地、保護(hù)接地和保護(hù)接零。1.工作接地即將中性點(diǎn)接地。目的：(1)降低觸電電壓(2)迅速切斷故障設(shè)備在中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中，一相接地后的電流較大，保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，斷開故障點(diǎn)。(3)降低電氣設(shè)備對(duì)地的絕緣水平2.保護(hù)接地當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞發(fā)生一相碰殼時(shí)：由于外殼帶電,當(dāng)人觸及外殼,接地電流Ie

將經(jīng)過人體入地后,再經(jīng)其它兩相對(duì)地絕緣電阻R及分布電容C回到電源。當(dāng)R值較低、C較大時(shí)，Ib

將達(dá)到或超過危險(xiǎn)值。電氣設(shè)備金屬外殼未裝保護(hù)接地。電氣設(shè)備外殼有保護(hù)接地時(shí)，通過人體的電流Rb與R0并聯(lián)，且Rb

>>

R0。所以通過人體的電流可減小到安全值以內(nèi)。利用接地裝置的分流作用來減少通過人體的電流。保護(hù)接地：將電氣設(shè)備的金屬外殼(正常情況下是不帶電的)接地。用于中性點(diǎn)不接地的低壓系統(tǒng)分布電容R0IbIeI0

3.保護(hù)接零（用于380/220V三相四線制系統(tǒng)）將電氣設(shè)備的外殼可靠地接到零線上。當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞造成一相碰殼，該相電源短路，其短路電流使保護(hù)設(shè)備動(dòng)作，將故障設(shè)備從電源切除，防止人身觸電。把電源碰殼，變成單相短路，使保護(hù)設(shè)備能迅速可靠地動(dòng)作，切斷電源。保護(hù)接地和保護(hù)接零同時(shí)使用時(shí)當(dāng)A相絕緣損壞碰殼時(shí)，接地電流注:在中性點(diǎn)接地