工廠供電與安全用電課件.ppt

第 6 章 工廠供電與安全用電 6.1 電力系統(tǒng)的基本知識 6.2 工廠供電概述 6.3 觸電 6.4 安全用電 6.5 節(jié)約用電,返回主目錄,第 6 章工廠供電與安全用電,6.1電力系統(tǒng)的基本知識 電能是由發(fā)電廠生產的。發(fā)電廠一般建在燃料、水力豐富的地方，而和電能用戶的距離一般又很遠。為了降低輸電線路的電能損耗和提高傳輸效率，由發(fā)電廠發(fā)出的電能，要經過升壓變壓器升壓后，再經輸電線路傳輸，這就是所謂的高壓輸電。電能經高壓輸電線路送到距用戶較近的降壓變電所，經降壓后分配給用戶應用。這樣，就完成一個發(fā)電、變電輸電、配電和用電的全過程。我們把連接發(fā)電廠和用戶之間的環(huán)節(jié)稱為電力網。把發(fā)電廠、電力網和用戶組成的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)，如圖 6 - 1 所示。,圖 6 -1電力系統(tǒng)示意圖,1. 發(fā)電廠 發(fā)電廠是生產電能的工廠，它把非電形式的能量轉換成電能，它是電力系統(tǒng)的核心。根據所利用能源的不同， 發(fā)電廠分為水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、風力發(fā)電廠、 地熱發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等類型。,水力發(fā)電廠，簡稱水電站，它是利用水流的位能來生產電能的。當控制水流的閘門打開時，強大的水流沖擊水輪機， 使水輪機轉動，水輪機帶動發(fā)電機旋轉發(fā)電。其能量轉換過程是：水流位能機械能電能。 火力發(fā)電廠， 簡稱火電廠，它是利用燃料的化學能來生產電能的。通常的燃料是煤。在火電廠，煤被粉碎成煤粉，煤粉在鍋爐的爐膛內充分燃燒，將鍋爐內的水加熱成高溫高壓的蒸汽，蒸汽推動汽輪機轉動，汽輪機帶動發(fā)電機旋轉發(fā)電。其能量的轉換過程是：煤的化學能熱能機械能電能。,核能發(fā)電廠，通常稱核電站，它是利用原子核的裂變能來生產電能的。其生產過程與火電廠基本相同，只是以核反應堆代替了燃煤鍋爐，以少量的核燃料代替大量的煤炭。其能量轉換過程是：核裂變能熱能機械能電能。由于核能是巨大的能源，而且核電站的建設具有重要的經濟和科研價值，所以世界上很多國家都很重視核電建設，核電在整個發(fā)電量中的比重正逐年增長。 風力發(fā)電廠，就是利用風力的動能來生產電能的，它建在有豐富風力資源的地方。地熱發(fā)電廠，就是利用地球內部蘊藏的大量地熱來生產電能的，它建在有足夠地熱資源的地方。 太陽能發(fā)電廠, 就是利用太陽光的熱能來生產電能的。太陽能發(fā)電廠建在常年日照時間長的地方。 ,2. 電力網 電力網是聯(lián)接發(fā)電廠和電能用戶的中間環(huán)節(jié)， 由變電所和各種不同電壓等級的電力線路組成。如圖 6 - 2 所示，它的任務是將發(fā)電廠生產的電能輸送、變換和分配到電能用戶。其中， 電力線路是輸送電能的通道，是電力系統(tǒng)中實施電能遠距離傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)，是將發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的紐帶； 變電所是接受電能、變換電壓和分配電能的場所， 一般可分為升壓變電所和降壓變電所兩大類。升壓變電所是將低電壓變換為高電壓，一般建在發(fā)電廠；降壓變電所是將高電壓變換為一個合理、 規(guī)范的低電壓，一般建在靠近負荷中心的地點。 ,圖 6 -2電網示意圖,電力網按電壓高低和供電范圍大小分為區(qū)域電網和地方電網。區(qū)域電網的范圍大， 電壓一般在220 kV以上。地方電網的范圍小，最高電壓不超過110 kV。 電力網按其結構方式可分為開式電網和閉式電網。用戶從單方向得到電能的電網稱為開式電網；用戶從兩個及兩個以上方向得到電能的電網稱為閉式電網。 3. 電力用戶 電力用戶是指電力系統(tǒng)中的用電負荷，電能的生產和傳輸最終是為了供用戶使用。不同的用戶，對供電可靠性的要求不一樣。根據用戶對供電可靠性的要求及中斷供電造成的危害或影響的程度， 我們把用電負荷分為三級：,（1） 一級負荷。 一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡并在政治、 經濟上造成重大損失的用電負荷。 （2） 二級負荷。 二級負荷為中斷供電將造成主要設備損壞，大量產品被廢，連續(xù)生產過程被打亂，需較長時間才能恢復從而在政治、經濟上造成較大損失的負荷。 （3） 三級負荷。 不屬于一級和二級負荷的一般負荷， 即為三級負荷。 在上述三類負荷中，一級負荷一般應采用兩個獨立電源供電，其中，一個系統(tǒng)為備用電源。,對特別重要的一級負荷， 除采用兩個獨力電源外，還應增設應急電源。對于二極負荷，一般由兩個回路供電, 兩個回路的電源線應盡量引自不同的變壓器或兩段母線。對于三級負荷無特殊要求，采用單電源供電即可。 4. 電力系統(tǒng)的運行特點 電力系統(tǒng)的運行具有如下特點： (1) 電能的生產、 輸送、 分配和消費是同時進行的。 (2) 系統(tǒng)中發(fā)電機、變壓器、電力線路和用電設備等的投入和撤除都是在一瞬間完成的，所以，系統(tǒng)的暫態(tài)過程非常短暫。,6.2工廠供電概述,一、工廠供電的意義和要求 工廠是電力用戶，它接受從電力系統(tǒng)送來的電能。工廠供電就是指工廠把接受的電能進行降壓，然后再進行供應和分配。 工廠供電是企業(yè)內部的供電系統(tǒng)。 工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，這就需要有合理的工廠供電系統(tǒng)。 合理的供電系統(tǒng)需達到以下基本要求：,（1） 安全： 在電能的供應分配和使用中， 不應發(fā)生人身和設備事故; （2） 可靠： 應滿足電能用戶對供電的可靠性要求; （3） 優(yōu)質： 應滿足電能用戶對電壓和頻率的質量要求; （4） 經濟： 供電系統(tǒng)投資要少， 運行費用要低， 并盡可能地節(jié)約電能和材料。 此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全部、當前和長遠的關系，既要照顧局部和當前利益，又要顧全大局，以適應發(fā)展要求。,二、工廠供電系統(tǒng)組成 工廠供電系統(tǒng)由高壓及低壓兩種配電線路、變電所（包括配電所）和用電設備組成。 一般大、中型工廠均設有總降壓變電所，把35110 kV電壓降為610 kV電壓，向車間變電所或高壓電動機和其他高壓用電設備供電，總降壓變電所通常設有一兩臺降壓變壓器。 在一個生產車間內，根據生產規(guī)模、用電設備的布局和用電量的大小等情況，可設立一個或幾個車間變電所（包括配電所），也可以幾個相鄰且用電量不大的車間共用一個車間變電所。車間變電所一般設置一兩臺變壓器（最多不超過三臺）， 其單臺容量一般為 ,1000 kVA或1000 kVA以下（最大不超過1800 kVA）， 將610 kV電壓降為220 V/380 V電壓，對低壓用電設備供電。 一般大、 中型工廠的供電系統(tǒng)如圖 6 - 3 所示。 小型工廠， 所需容量一般為 1000 kVA或稍多，因此， 只需設一個降壓變電所，由電力網以610 kV電壓供電，其供電系統(tǒng)如圖 6 - 4 所示。 變電所中的主要電氣設備是降壓變壓器和受電、配電設備及裝置。用來接受和分配電能的電氣裝置稱為配電裝置， 其中包括開關設備、母線、保護電器、測量儀表及其他電氣設備等。對于 10 kV及10 kV以下系統(tǒng)，為了安裝和維護方便， 總是將受電、配電設備及裝置做成成套的開關柜。,圖 6-3大、 中型工廠供電系統(tǒng)圖,圖 - 小型工廠供電系統(tǒng)圖 (a) 裝有一臺變壓器； (b) 裝有兩臺變壓器,工業(yè)企業(yè)高壓配電線路主要作為廠區(qū)內輸送、分配電能之用。 高壓配電線路應盡可能采用架空線路，因為架空線路建設投資少且便于檢修維護。但在廠區(qū)內，由于對建筑物距離的要求和管線交叉、腐蝕性氣體等因素的限制，不便于架設架空線路時，可以敷設地下電纜線路。 工業(yè)企業(yè)低壓配電線路主要作為向低壓用電設備輸送、 分配電能之用。戶外低壓配電線路一般采用架空線路，因為架空線路與電纜相比有較多優(yōu)點， 如成本低、 投資少、安裝容易、維護和維修方便、易于發(fā)現(xiàn)和排除故障。,電纜線路與架空線路相比，雖具有成本高，投資大、維修不便等缺點，但是它具有運行可靠、不易受外界影響、不需架設電桿、不占地面空間、不礙觀瞻等優(yōu)點，特別是在有腐蝕性氣體和易燃、易爆場所，不宜采用架空線路時，則只有敷設電纜線路， 隨著經濟發(fā)展，在現(xiàn)代化工廠中，電纜線路得到了越來越廣泛的應用。在車間內部則應根據具體情況， 或用明敷配電線路或用暗敷配電線路。 在工廠內，照明線路與電力線路一般是分開的，可采用220 V/380 V三相四線制，盡量由一臺變壓器供電。 ,6.3 觸電,當人體觸及帶電體承受過高的電壓而導致死亡或局部受傷的現(xiàn)象稱為觸電。觸電依傷害程度不同可分為電擊和電傷兩種。 電擊是指電流觸及人體而使內部器官受到損害，它是最危險的觸電事故。當電流通過人體時， 輕者使人體肌肉痙攣，產生麻電感覺，重者會造成呼吸困難，心臟麻痹，甚至導致死亡。 電擊多發(fā)生在對地電壓為220 V的低壓線路或帶電設備上，因為這些帶電體是人們日常工作和生活中易接觸到的。,電傷是由于電流的熱效應、化學效應、機械效應以及在電流的作用下使熔化或蒸發(fā)的金屬微粒等侵入人體皮膚，使皮膚局部發(fā)紅、起泡、燒焦或組織破壞，嚴重時也可危及人命。電傷多發(fā)生在1000 V及1000 V以上的高壓帶電體上， 它的危險雖不像電擊那樣嚴重，但也不容忽視。人體觸電傷害程度主要取決于流過人體電流的大小和電擊時間長短等因素我們把人體觸電后最大的擺脫電流，稱為安全電流。我國規(guī)定安全電流為30 mAs，即觸電時間在 1 s內，通過人體的最大允許電流為 30 mA。人體觸電時，如果接觸電壓在36V以下，通過人體的電流就不致超過30 mA，故安全電壓通常規(guī)定為36 V，但在潮濕地面和能導電的廠房，安全電壓則規(guī)定為 24 V或 12 V。,1. 單相觸電 在人體與大地之間互不絕緣情況下，人體的某一部位觸及到三相電源線中的任意一根導線，電流從帶電導線經過人體流入大地而造成的觸電傷害。單相觸電又可分為中性線接地和中性線不接地兩種情況。 1) 中性點接地電網的單相觸電 在中性點接地的電網中，發(fā)生單相觸電的情形如圖6-5（a）所示。這時，人體所觸及的電壓是相電壓，在低壓動力和照明線路中為220 V。電流經相線、人體、大地和中性點接地裝置而形成通路，觸電的后果往往很嚴重。,圖 6- 5單相觸點示意圖 (a) 中性點接地系統(tǒng)的單相觸電； (b) 中性點不接地系統(tǒng)的單相觸電,2） 中性點不接地電網的單相觸電 在中性點不接地的電網中，發(fā)生單相觸電的情形如圖6 - 5（b）所示。當站立在地面的人手觸及某相導線時, 由于相線與大地間存在電容, 所以, 有對地的電容電流從另外兩相流入大地， 并全部經人體流入到人手觸及的相線。一般說來，導線越長， 對地的電容電流越大，其危險性越大。 2. 兩相觸電 兩相觸電，也叫相間觸電，這是指在人體與大地絕緣的情況下， 同時接觸到兩根不同的相線，或者人體同時觸及到電氣設備的兩個不同相的帶電部位時，電流由一根相線經過人體到另一根相線，形成閉合回路， 如圖 6 - 6 所示。 兩相觸電比單相觸電更危險，因為此時加在人體上的是線電壓。,圖 6- 6兩相觸電示意圖,3. 跨步電壓觸電 當電氣設備的絕緣損壞或線路的一相斷線落地時，落地點的電位就是導線的電位，電流就會從落地點（或絕緣損壞處）流入地中。離落地點越遠，電位越低。根據實際測量，在離導線落地點20 m以外的地方，由于入地電流非常小，地面的電位近似等于零。如果有人走近導線落地點附近，由于人的兩腳電位不同，則在兩腳之間出現(xiàn)電位差，這個電位差叫作跨步電壓。 離電流入地點越近，則跨步電壓越大；離電流入地點越遠， 則跨步電壓越小; 在20 m以外，跨步電壓很小，可以看作為零。 跨步電壓觸電情況， 如圖 6 - 7 所示。當發(fā)現(xiàn)跨步電壓威脅時應趕快把雙腳并在一起，或趕快用一條腿跳著離開危險區(qū)， 否則，因觸電時間長，也會導致觸電死亡。 ,圖 6 - 7跨步電壓觸電示意圖,4. 接觸電壓觸電 導線接地后，不但會產生跨步電壓觸電，還會產生另一種形式的觸電，即接觸電壓觸電，如圖 6 - 8 所示。 由于接地裝置布置不合理，接地設備發(fā)生碰殼時造成電位分布不均勻而形成一個電位分布區(qū)域。在此區(qū)域內，人體與帶電設備外殼相接觸時，便會發(fā)生接觸電壓觸電。接觸電壓等于相電壓減去人體站立地面點的電壓。人體站立離接地點越近， 則接觸電壓越小, 反之就越大。當站立點距離接地點20 m以外時， 地面電壓趨近于零， 接觸電壓為最大，約為電氣設備的對地電壓，即220 V。 觸電事故雖然總是突然發(fā)生的，但觸電者一般不會立即死亡，往往是“假死”，現(xiàn)場人員應該當機立斷， 迅速使觸電者脫離電源， 立即運用正確的救護方法加以搶救。,圖 6- 8 接觸電壓觸電示意圖,6.4 安全用電, 一、安全用電的意義 但在使用電能的過程中， 如果不注意用電安全，可能造成人身觸電傷亡事故或電氣設備的損壞，甚至影響到電力系統(tǒng)的安全運行，造成大面積的停電事故，使國家財產遭受損失， 給生產和生活造成很大的影響。因此，我們在使用電能時，必須注意安全用電，以保證人身、設備、電力系統(tǒng)三方面的安全， 防止發(fā)生事故。 二、安全用電措施 安全用電是指在保證人身及設備安全的條件下，應采取的科學措施和手段。通常從以下兩方面著手。 ,1. 建立健全各種操作規(guī)程和安全管理制度 (1) 安全用電，節(jié)約用電，自覺遵守供電部門制定的有關安全用電規(guī)定，做到安全、經濟、不出事故。 (2) 禁止私拉電網， 禁用“一線一地”接照明燈。 (3) 屋內配線，禁止使用裸導線或絕緣破損、老化的導線， 對絕緣破損部分，要及時用絕緣膠皮纏好。發(fā)生電氣故障和漏電起火事故時，要立即拉斷電源開關。在未切斷電源以前，不要用水或酸、堿泡沫滅火器滅火。 (4) 電線斷線落地時，不要靠近，對于610 kV的高壓線路， 應離開落地點10 m遠。更不能用手去撿電線，應派人看守，并趕快找電工停電修理。,(4) 電線斷線落地時，不要靠近，對于610 kV的高壓線路，應離開落地點10 m遠。更不能用手去撿電線，應派人看守，并趕快找電工停電修理。 (5) 電氣設備的金屬外殼要接地；在未判明電氣設備是否有電之前，應視為有電；移動和搶修電氣設備時，均應停電進行；燈頭、插座或其他家用電器破損后，應及時找電工更換， 不能“帶病”運行。 (6) 用電要申請，安裝、修理找電工。停電要有可靠聯(lián)系方法和警告標志。 2. 技術防護措施 為了防止人身觸電事故，通常采用的技術防護措施有電氣設備的接地和接零、 安裝低壓觸電保護器兩種方式。,三、保護接地和保護接零 電氣設備在使用中， 若設備絕緣損壞或擊穿而造成外殼帶電， 人體觸及外殼時有觸電的可能。為此，電氣設備必須與大地進行可靠的電氣連接， 即接地保護，使人體免受觸電的危害。 1. 保護接地的概念及原理 1） 保護接地的概念 按功能分，接地可分為工作接地和保護接地。工作接地是指電氣設備（如變壓器中性點）為保證其正常工作而進行的接地；保護接地是指為保證人身安全，防止人體接觸設備外露部分而觸電的一種接地形式。在中性點不接地系統(tǒng)中， 設備外露部分（金屬外殼或金屬構架），必須與大地進行可靠電氣連接，即保護接地。 ,接地裝置由接地體和接地線組成，埋入地下直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，連接接地體和電氣設備接地螺栓的金屬導體稱為接地線。接地體的對地電阻和接地線電阻的總和，稱為接地裝置的接地電阻。 2） 保護接地的原理 在中性點不接地系統(tǒng)中，設備外殼不接地且意外帶電，外殼與大地間存在電壓，人體觸及外殼，人體將有電容電流流過， 如圖 6 - 9（a）所示, 這樣，人體就遭受觸電危害。如果將外殼接地，人體與接地體相當于電阻并聯(lián)，流過每一通路的電流值將與其電阻的大小成反比。人體電阻比接地體電阻大得多，人體電阻通常為6001000 ，接地電阻通常小于4，流過人體的電流很小， 這樣就完全能保證人體的安全， 如圖6 - 9（b）所示。,圖 6 - 9保護接地原理圖 (a) 無接地； (b) 有接地,保護接地適用于中性點不接地的低壓電網。在不接地電網中，由于單相對地電流較小，利用保護接地可使人體避免發(fā)生觸電事故。但在中性點接地電網中，由于單相對地電流較大， 保護接地就不能完全避免人體觸電的危險，而要采用保護接零 2. 保護接零的概念及原理 1) 保護接零的概念 保護接零是指在電源中性點接地的系統(tǒng)中，將設備需要接地的外露部分與電源中性線直接連接，相當于設備外露部分與大地進行了電氣連接。,2) 保護接零的工作原理 當設備正常工作時，外露部分不帶電，人體觸及外殼相當于觸及零線，無危險，如圖 6 - 10 所示。采用保護接零時，應注意不宜將保護接地和保護接零混用，而且中性點工作接地必須可靠。 3) 重復接地 在電源中性線做了工作接地的系統(tǒng)中，為確保保護接零的可靠，還需相隔一定距離將中性線或接地線重新接地， 稱為重復接地。 從圖 6 - 11（a）可以看出，一旦中性線斷線，設備外露部分帶電，人體觸及同樣會有觸電的可能。而在重復接地的系統(tǒng)中，如圖 6 - 11（b）所示，即使出現(xiàn)中性線斷線，但外露部分因重復接地而使其對地電壓大大下降，對人體的危害也大大下降。不過應盡量避免中性線或接地線出現(xiàn)斷線的現(xiàn)象。,圖 6-10保護接零原理圖,圖 6 - 11重復接地作用,3. 漏電保護 漏電保護為近年來推廣采用的一種新的防止觸電的保護裝置。在電氣設備中發(fā)生漏電或接地故障而人體尚末觸及時， 漏電保護裝置已切斷電源； 或者在人體已觸及帶電體時，漏電保護器能在非常短的時間內切斷電源，減輕對人體的危害漏電保護器的種類很多，這里介紹目前應用較多的晶體管放大式漏電保護器。,晶體管漏電保護器的組成及工作原理如圖 6 - 12所示，由零序電流互感器、輸入電路、放大電路、執(zhí)行電路、整流電源等構成。當人體觸電或線路漏電時，零序電流互感器原邊中有零序電流流過，在其副邊產生感應電動勢，加在輸入電路上，放大管V1得到輸入電壓后，進入動態(tài)放大工作區(qū)，V1管的集電極電流在R6上產壓降，使執(zhí)行管V2的基極電流下降，V2管輸入端正偏，V2管導通，繼電器KA流過電流啟動，其常閉觸頭斷開，接觸器KM線圈失電，切斷電源。 ,圖 6 - 12晶體管放大式漏電保護器原理圖,6.5 節(jié) 約 用 電, 1. 提高電動機的運行水平 電動機是工廠用得最多的設備，電動機的容量應合理選擇。要避免用大功率電動機去拖動小功率設備（俗稱大馬拉小車）的不合理用電情況，要使電動機工作在高效率的范圍內。 當電動機的負載經常低于額定負載的40%時，要合理更換， 以避免電動機經常處于輕載狀態(tài)運行，或把正常運行時規(guī)定作接法的電動機改為Y接法，以提高電動機的效率和功率因素。 對工作過程中經常出現(xiàn)空載狀態(tài)的電氣設備（例如拖動機床的電動機， 電焊機等），可安裝空載自動斷電裝置，以避免空載損耗。 ,2. 更新用電設備， 選用節(jié)能型新產品 目前，我國工礦企業(yè)中有很多設備（如變壓器、電動機、 風機、水泵等）的效率低，耗電多，對這些設備進行更新，換上節(jié)能型機電產品，對提高生產和降低產品的