电力系统及电气防护.ppt

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1、第二章 电力系统及电气防护,第一节 工业企业供配电第二节 电气事故分类与规律第三节 人身触电事故与急救,1.电力系统 2.额定电压与电压等级 3电力负荷分级及供电要求4进线电压与企业规模5企业内部配电方式及原则,第一节 工业企业供配电,1.电力系统,电力系统：由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷等环节共同构成的整体。,电力系统图,1.电力系统,一次能源,非再生能源(原煤、原油、天然气等）,再生能源(太阳能、水能、风能、生物质能等）,二次能源,过程性能源(电能、蒸汽能等）,合能体能源(汽油、柴油、酒精、焦炭等）,核能是非常规能源。,2.额定电压与电压等级额定电压是保证电气设备正常运行并能

2、获得最佳经济效益的电压。电压等级是一个国家根据自己的情况确定的发电、送电、用电的一个电压系列。我国电网和用电设备的额定电压等级系列:220，380，660 V，3，6，10，35，63，110,220,330,500,750,1000kV 低压 中 高压 10 kV以上高压还可细分为高压（10330 kV）、超高压（3301000 kV）、特高压（1000 kV及以上）。我国最常用的工频低压是380V和220V电压；在井下及其他场合，常采用127V交流电压，金属矿井下使用36V电压作为照明电压。,2.额定电压与电压等级 对于直流电，我国也有一个电压等级系列。常用的有110V，220V，440V

3、三个电压等级，主要用于工业上的电解、电镀；用于电力牵引的还有250V，550V，750V，1500V，3000V等电压等级。电力系统的电压和频率是衡量电力系统电能质量的两个基本参数。全国供用电规则规定，一般交流电力设备的额定频率为50Hz，称其为“工频”。,3电力负荷分级及供电要求,电力负荷：是指用户的用电设备在某一时刻实际消耗的电功率，即对电力系统要求的功率。而电力负荷分级，是指用户的用电设备的重要性及对电力系统供电的可靠性的要求。我国将电力负荷分为三级。（1）一级负荷：一旦断电会产生重大的政治影响和经济损失。（两个电源供电）（2）二级负荷：一旦断电会产生较大的政治影响和经济损失。（两条回路

4、供电，可来自同一变电所的两个变压器。）（3）三级负荷：除一、二级负荷以外的其他负荷。（单回路供电）,4进线电压与企业规模 企业的进线电压一般与企业规模成正相关。（1）进线电压大于35kV（不含）。大型或特大型企业：有两级变电所，其中第一级相当于一个区域变电所。（2）进线电压为35kV或10kV。大中型或中型企业：进线电压引自区域变电所，经总高压配电所分配后再由各变电所变为用户电压。（3）进线电压多为10kV。中型或中小型企业：只有一个用户变电所或几个配电室。（4）进线电压低于0.4kV。小型企业：进线电压为用户电压，无需降压，只有一个配电所或配电室。380/220V。,变电室（所）和配电室（所

5、）的区别？一般来说变电室输入和输出的电压等级不同。配电室是输入和输出的电压等级相同，只是将同一电压等级的电分配到不同的地方。但划分不是很严格，如高压配电所都有所用电变压器，就是说本来该配电所主要是将高压电分配到各个地方去，但是加了一个所用变压器将高压电变为低压电供配电所和附近的低压用户使用。该配电所有配电、变电两种功能。,1、大型、特大 35kV以上（110kV、220kV）2、大型、大中 35kV或10kV3、中、中小 10kV4、中小型 0.4kV以下,5企业内部配电方式及原则 配电方式：是指配电线路和配电设备的布局和连接方式。（1）放射式：从配电所或主干线（母线）上直接引出连接用电设备的

6、分支线，没有中间环节，各分支线互不影响，可靠性高，但投资也高。（2）树干式：与供水管路类似；投资较少，可靠性较差。（3）环式：将树干式供电中的某一级接成环形，以增加供电可靠性。实际运行时采用开环方式。原则：经济、简单、安全、可靠。,（1）放射式：由一条母线分别给大型电动机、电炉变压器、电力变压器送电。优点：是各个线路上的故障不产生相互影响，因此可靠性较高；缺点：使用高压开关较多，投资高。,高压放射性电路,（2）树干式：由一条高压配电干线引出若干支 线，向用电负荷送电。优点：线路简化，采用高压开关少，减少投资；缺点:干线检修或出现故障，所有支线停电。,高压树干式电路,（3）环式：两端供电的树干式

7、接线，多数环形线路采用开环运行。,环式配电,电气事故分类 触电事故的规律,第二节 电气事故分类与规律,电气事故分类,（4）人身触电事故：电气事故分类中最重要的一类事故。人身触电事故是指在非正常（或防护不当）情况下，电能意外作用于人体而造成的人身伤害事故。,（1）电气系统与设备事故:电气系统发生故障主要是指电能在输送、分配、使用过程中产生的失控事故。,（2）静电和雷电事故:静电和雷电在放电时产生火花，成为火灾和爆炸事故的点火源。,（3）电磁场事故：人体因吸收辐射能量失受到不同程度的伤害，过量的辐射可引起中枢神经系统的机能障碍。严重的电磁场干扰能引发各种事故。,电气系统与设备事故,电气系统发生故障

8、主要是指电能在输送、分配、使用过程中产生的失控事故。主要是人为的原因造成的，如设计、制造、施工中的缺陷，设备选型不当，不合格或伪劣产品，使用中的误操作等，其中电流短路和电气设备发生爆炸和火灾更是常见的电气事故。电气系统和设备事故也会直接或间接地导致人员伤亡和重大财产损失。从分类上主要是指后果为：火灾和爆炸、异常带电和异常停电等。,静电和雷电事故,物体与物体相对运动和相互磨擦都会产生静电，静电的特点是能量不大，但电压很高，可达上万伏，在放电时产生火花，成为火灾和爆炸事故的点火源。据统计，在油库、输油管道、油料运输等场所发生的火灾和爆炸事故，大多是由静电引起的。生产过程中的静电由于能量不大，一般不

9、会对人造成直接伤害，但人体遭到静电刺激时的恐惧心理有时会导致二次事故，也属于静电事故。雷电的本质也是静电（前者是生产静电）。是自然界中的静电积聚到一定程度时的放电现象。是一种自然现象，当放电在云层和地面之间进行并造成地面设施损坏、人畜伤亡等事故时，称为雷击事故。电气安全中所说的雷电事故主要是指雷击通过电力系统继发出的各类事故。,电磁场事故,电磁场的影响和伤害是一个较为复杂也是有待于进一步研究的课题。一般属于卫生学的研究范畴。但强度很高的电磁场也有可能引发电气事故（电气设备失灵和产生误动作等），作为一种事故隐患不容忽视，也是电磁兼容的研究重点。如电磁干扰可意外启动自动灭火系统，造成损失。军事上用

10、电磁炸弹干扰对方电气设备，让其交通系统陷于瘫痪，使通信中断，计算机网络遭到毁坏等。,人身触电事故,人身触电事故是 电气事故分类中最重要的一类事故。人身触电事故是指在非正常（或防护不当）情况下，电能意外作用于人体而造成的人身伤害事故。安全，以人为本。,触电事故规律,（1）触电事故季节性明显，二三季度事故多；（2）低压设备触电事故多；（3）携带式设备和移动式设备触电事故多；（4）电气连接部位触电事故多；（5）错误操作和违章作业造成触电事故多，85以上；（6）不同行业触电事故不同；（7）不同年龄段人员触电事故不同；（8）不同地域触电事故不同。,第三节 人身触电事故与急救,1.触电类型和触电方式 触电

11、事故按伤害方式分为两种，一种是电击，另一种叫电伤。电流通过人体造成的伤害叫电击。除电击以外的由电引起的伤害叫电伤。如电弧烧伤、电流灼伤、皮肤金属化、电气机械性伤害等。,电烧伤案例,按人体触及带电体的方式，电击又可以分为三种情况。单相触电 当人体成为带电体和大地之间的一段导体时称单相触电。当带电体为正常带电体时称为直接电击，当带电体为意外带电体时称为间接电击。,两相触电,人体同时触及两个带电导体（相线）而引起的电击叫两相触电。由于两相触电时人体承受的是线电压，因此一旦触电比单相触电危险更大（220/380V），多为直接电击。,跨步电压触电 指站立或行走的人体，受到出现在人体两脚之间的电压，即跨步

12、电压作用所引起的电击。跨步电压是当带电体接地，电流自接地的带电体流入地下时，在接地点周围的土壤中产生的电压降形成的。跨步电压触电也可说是由于较大的接地电流引起的在接地体附近的地面上产生一个较高的电压梯度而导致的人身触电事故。,跨步电压示意图,2.触电伤害的影响因素（电流大小、持续时间、电流途径、电流种类、人体阻抗、身心健康等）（1）电流大小的影响 通过人体的电流越大，人的生理反应和病理反应越明显，引起心室颤动所用的时间越短，致命的危险性越大。按照人体呈现的状态，可将预期通过人体的电流分为三个级别。感知电流和感知阈值 在一定概率下，通过人体引起人有任何感觉的最小电流（有效值），称为该概率下的感知

13、电流，感知电流的最小值称为感知阈值。感知电流的概率曲线如图所示。,感知电流概率曲线,概率为 50%时，成年男性平均感知电流约为：1.1mA成年女性约为：0.7mA。,摆脱电流和摆脱阈值 当通过人体的电流超过感知电流时，肌肉收缩增加、刺痛感觉增强、感觉部位扩展。当电流增大到一定程度时，由于中枢神经反射和肌肉收缩、痉挛，触电人将不能自行摆脱带电体。在一定概率下，人触电后能自行摆脱带电体的最大电流，称为该概率下的摆脱电流，摆脱电流的最小值，称为摆脱阈值。摆脱电流与人体生理特征、电极形状、电极尺寸等因素有关。摆脱电流的概率曲线如图所示。,摆脱电流概率曲线,概率为 50%时，成年男性：16mA成年女性：

14、10.5mA概率为 99.5%时，成年男性：22.5mA成年女性：15mA。,室颤电流和室颤阈值 引起心室颤动的最小电流称为室颤电流，室颤电流的最小值称为室颤阈值。室颤电流受电流持续时间、电流途径、电流种类、人体生理特征等因素的影响。当电流持续时间超过心脏周期时，人的室颤电流约为50mA；当电流持续时间短于心脏搏动周期时，人的室颤电流约为数百毫安；当电流持续时间在 0.1s以下时，在电击发生在心脏易损期时，500mA 以上的电流可引起心室颤动。室颤电流与电流持续时间的关系大致如图示。,交流电流对人体作用的带域划分,（2）伤害程度与电流持续时间的关系通过人体的电流的持续时间愈长，愈容易引起心室颤

15、动，危险性就愈大。这主要因为：能量积聚。电流持续时间越长，能量积累愈多，室颤电流减小，危险性增加。当持续时间在0.015 s 范围内时，心室颤动电流和电流持续时间的关系可表示为：式中：I心室颤动电流，mA;t电流持续时间，s。或者，用下式表达，当t1s时：I=50 mA当t1s时：I.t=50 mA.s,与易损期重合的可能性增大。在心脏周期中，心脏收缩与舒张之间约0.2s的T波(特别是T波的前半部)，是对电流最为敏感的心脏易损期(易激期)。电击持续时间延长，必然重合心脏易损期，电击危险性增大。,人体电阻下降。电流持续时间愈长，人体电阻由于出汗、击穿、电解而下降，如接触电压不变，流经人体的电流必

16、然增加，电击危险性随之增大。中枢神经反射增强。电击持续时间越长，中枢神经反射越强烈，电击危险性越大。,（3）伤害程度与电流途径的关系电流通过心脏会引起心室颤动乃至心脏停止跳动而导致死亡；电流通过中枢神经及有关部位，会引起中枢神经强烈失调而导致死亡；电流通过头部，严重损伤大脑，亦可能使人昏迷不醒而死亡；电流通过脊髓会使人截瘫；电流通过人的局部肢体亦可能引起中枢神经强烈反射而导致严重后果。通过心脏的电流越多、电流路线越短的途径是电击危险性越大的途径。不能认为局部的触电是无危险的。最危险的是：左手到脚（前胸、左脚、右脚）。判断危险性，既要看电流值，又要看途径。,心脏电流因数：是某一路径的心脏内电场强

17、度与从左手到脚流过相同大小电流时的心脏内电场强度的比值。可用其粗略衡量不同电流途径的危险程度。,心脏电流因数,（4）伤害程度与电流种类的关系 直流电流的作用 直流平均感知电流约为2mA。(交流电 0.5mA）300mA以下的直流电流没有确定的摆脱电流值；300mA以上的直流电流将导致不能摆脱或数秒至数分钟以后才能摆脱带电体。电流持续时间超过心脏搏动周期时，直流室颤电流为交流的数倍；电流持续时间200ms以下时，直流室颤电流与交流大致相同。,工频电流对人体的作用,100Hz以上电流的作用 通常引进频率因数评价高频电流电击的危险性。频率因数是通过人体的某种频率电流与有相应生理效应的工频电流之比。1

18、00Hz以上电流的频率因数都大于1。当频率超过50Hz时，频率因数由慢至快，逐渐增大。,频率与死亡率的关系,频率对感知阀值和摆脱阀值的影响,频率与摆脱电流的关系,（5）人体电阻的影响人体电阻主要包括人体内部电阻和皮肤电阻。人体内部组织的电阻，虽然是不稳定的，但有一个共同的特点，就是电阻值与外加电压的大小基本上没有关系。一般人的平均电阻值是15002000。1）与皮肤状态有关，角质层损伤、皮肤表面潮湿、汗液和皮肤受到导电性物质污染等都将使人体阻抗下降；2）与电路参数有关，电流越大、电压越高、接触面积越大、电流持续时间越长等都将使人体阻抗下降；3）与周围环境有关，环境温度越高、环境中氧气分压越低等

19、都将使人体阻抗下降；4）与生理刺激有关，突然的疼痛、声音、光线的刺激，也将使人体阻抗下降。（6)身心健康 因人而异，健康情况、健壮程度、性别、年龄。,触电“死亡”者的特征：（1）呼吸、心跳停止；（2）瞳孔放大；（3）对外界刺激无反应；（4）血管硬化，身上出现尸斑或尸僵等。以上特征只要有一个未出现，均应将触电者视为假死，必须迅速进行现场救护。只要方法得当，有可能使假死者起死回生。救护过程有时需要几个小时（有经过4小时抢救过来的例子）。遇到触电事故时，关键是现场的有关人员要掌握触电急救的步骤和方法。,4.触电急救知识,触电的现场急救,无 法 切 断 电 源 时，可 使 用 绝 缘 工 具 或 干

20、燥 的 木 棒、木 板 等 不 导 电 物 体 使 触 电 者 脱 离 带 电 体。,触电的现场急救,触电的现场急救,若 触 电 者 呼 吸 困 难 或 心 跳 失 常，应 迅 速 进 行 人 工 呼 吸 或 胸 外 心 脏 挤 压 术。,触电的现场急救,3.心肺复苏,4.转送 医 院,触电的现场急救,在 送 往 医 院 途 中，也 应 继 续 急 救。,单元小结：本章简要介绍了工业企业供配电的一些基本知识,包括电力系统的组成、电气设备的额定电压和电压等级、工业企业供电系统的组成和企业高、低压配电的几种基本接线方式。电气事故概要,触电事故的类型及其规律。重点论述了电流对人体的作用,电流对人体伤

21、害的程度与通过人体电流的大小、时间、途径、种类等多种因素的关系。,单元练习,一、名词解释1 感知电流2 室颤电流 3 跨步电压二、选择题 1、成年男性的平均摆脱电流约为 _ 毫安。a.160;b.16;c.6;d.0.162、决定人体阻抗大小的主要因素是_。a.皮肤阻抗；b.体内阻抗；c.骨骼阻抗；d.肌肉阻抗3、人体电阻的平均值大致是 左右。a.15;b.150;c.1.5k;d.1.5M4、的工频电流即可使人遭到致命的电击。a.小于1毫安；b.数毫安；c.数百毫安；d.数十毫安,5、当有电流在接地点流入地下时，电流在接地点周围土壤中产生电压降。人在接地点周围，两脚之间出现的电压称为 a.跨

22、步电压；b.跨步电势；c.临界电压；d.故障电压6、工频电流与高频电流在电击危险性上相比，。a.高频危险性大；b.工频危险性大；c.危险性相同；d.无法确定谁的危险性大,三、是非判断题1.电流频率越高对人体伤害越严重。2.随着流过人体电流时间的增加，平均感知阈值也会随之增大。3.随着流过人体电流时间的增加，平均摆脱阈值也会随之减少。四、问答题 1.电流对人体的伤害程度同哪些因素有关？2.为什么工频交流电比直流电的危险性大？3.人体阻抗值与哪些因素有关？,一、名词解释1 感知电流2 室颤电流 3 跨步电压1.感知电流是指电流流过人体时可引起感觉的最小电流。2.是指引起心室颤动的最小电流。3.站立

23、或行走的人体，受到出现于人体两脚之间的电压，即跨步电压作用所引起的电击称为跨步电压触电。跨步电压是当带电体意外接地，电流自接地的带电体流入地下时，在接地点周围的土壤中产生的电压降形成的。二、选择题 1.成年男性的平均摆脱电流约为 _B_ 毫安。a.160;b.16;c.6;d.0.162.决定人体阻抗大小的主要因素是_a_。a.皮肤阻抗；b.体内阻抗；c.骨骼阻抗；d.肌肉阻抗 3.人体电阻的平均值大致是C 左右。a.15;b.150;c.1.5k;d.1.5M,参考答案,4.D 的工频电流即可使人遭到致命的电击。a.数安；b.数毫安；c.数百毫安；d.数十毫安5、当有电流在接地点流入地下时，

24、电流在接地点周围土壤中产生电压降。人在接地点周围，两脚之间出现的电压称为 A a.跨步电压；b.跨步电势；c.临界电压；d.故障电压6、工频电流与高频电流在电击危险性上相比，B。a.高频危险性大；b.工频危险性大；c.危险性相同；d.无法确定谁的危险性大,三、是非判断题1 电流频率越高对人体伤害越严重。错2 随着流过人体电流时间的增加，平均感知阈值也会随之增大。错3 随着流过人体电流时间的增加，平均摆脱阈值也会随之减少。错四、问答题1.电流对人体的伤害程度同哪些因素有关？答：电流的伤害程度与以下因素有关：1）通过人体电流的大小，电流越大伤害越严重；2）通电时间，通电时间越长伤害越严重；3）通过

25、人体电流的种类，交流比直流危险性大；4）通过人体电流的途经，流过心脏的电流分量越大越危险；5）与人体阻抗有关。阻抗越小触电时越危险。6）与人的个体特征有关。如人的生理和心理因素，身体越差触电时越危险。,2.为什么工频交流电比直流电的危险性大？答：由人体阻抗的等效电路可知，因为存在皮肤电容，人体的电阻高于交流阻抗，所以，对于同一人来说，工频交流电比直流电的危险性要大。3.人体阻抗值与哪些因素有关？答：人体阻抗值与以下因素有关：1）与皮肤状态有关，角质层损伤、皮肤表面潮湿、汗液和皮肤受到导电性物质污染等都将使人体阻抗下降；2）与电路参数有关，电流越大、电压越高、接触面积越大、电流持续时间越长等都将使人体阻抗下降；3）与周围环境有关，环境温度越高、环境中氧气分压越低等都将使人体阻抗下降。,返回,