供电.配电及安全用电

供电、配电及安全用电

一、供电1、发电

1.1、发电厂

发电厂按照所利用的能源种类可分为水力、火力、风力、核能、太阳能、沼气等。世界上建造最多的主要是水力发电厂、火力发电厂和核电站。发电场中的发电机几乎都是三项同步发电机，包括定子和转子两部分。1.2、定子——电枢

定子由机座、铁芯和三相绕组等组成。

1.3、转子

同步发电机的转子是磁极，有显极和隐极之分。

显极式转子具有凸出的磁极，励磁绕组绕在磁极上。显极式同步发电机机械强度较低，易用于低速（通常n=1000r/min）。

隐极式转子呈圆柱形，励磁绕组分布在大半个表面的槽中。隐极式同步发电机机械强度较高，易用于高速（n=3000或5000r/min）。

励磁电流经电刷和滑环流入励磁绕组。2、输电

2.1、电力网

发电站大多建在产煤地区或水力资源丰富的地区附近，距离用电地区一般很远。发电厂生产的电能需要通过导线系统——电力网用高压输电线输送到用电地区，再降压分配给各用户。

2.2、交流输电（如图）

没有逆变和整流过程，相对来说操作过程较简单，但能耗较大，无线电干扰较大，电路造价较高。

YY0

380/220V

发电厂

△Y

△Y输电线

10.5kV

变电所

220kV

YY

YY

变电所

输电线35kV

Y△

380/220V

Y△

变电所

Y0电缆

10kV

2.3、直流输电（如图）

直流输电的能耗较少，无线电干扰较少，输电线路造价较低。

整直流输电

发电

配电

二、配电1、变电所

输电线末端的变电所将电能分配给各工、企业和城市。工、企业设有中央变电所和车间变电所。中央变电所接受送来的电能，然后分配到各车间，再由车间变电所或配电箱（屏）将电能分配到各用电设备。配电线又有高压和低压之分。高压配电线的额定电压有3kV、6kV和10kV三种。低压配电线的额定电压是380/220V。低压配电线路的联接方式主要有放射式和树干式。

1.1、放射式联接

当负载点比较分散而各个负载点具有相当大的集中负载时，采用放射式联接（如图）。

变电所

配电箱

1.2、树干式联接（1）、负载集中，同时各个负载点位于变电所或配电箱的同一侧，其间距离较短（如图）。

（2）、负载比较均匀地分布在一条线上(如图)。

1.3、采用放射式或树干式配电线路时，各组用电设备通过总配电箱或分配电箱联接（如图）。

（不得超过三个）

1.4、放射式与树干式的比较

放射式供电可靠，但敷设投资较高；导线细，但总线路长。树干式供电可靠性低，但灵活性大；导线粗，但总线路短。三、安全用电

1、电流对人体的危害1.1、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。1.2、电击

电击是指电流通过人体，是内部组织器官受到损伤。

通过大量触电事故资料的分析和实验证实电击所引起的伤害程度与下列因素有关：（1）、人体电阻的大小

人体的电阻愈大，流入的电流就愈小，伤害程度就愈轻。

当皮肤有完好的角质外层并且很干燥时，人体电阻大约为1万—10万欧；当角质外层破坏时，则降到800—1000欧。

（2）、电流通过的时间长短

通过时间越长，则伤害越大。

（3）、电流的大小

通过的电流在0.05A以上时，人就有生命危险。一般接触36V以下的电压时，电流不会超过0.05A。在潮湿的地方，通常低于24V或12V。

（4）、电流的频率

直流或50Hz左右的交流对人体的伤害最大，而在20kHz以上的交流对人体无害，有些可以用来治病。2、触电方式

2.1、接触正常带电体

（1）、电源中性点接地系统的单相触电（如图），这是人体处于相电压之下，

危险性大。若人体与地面绝缘性好，则可以降低危险性。

（2）、电源系统不接地系统的单相触电

导线与地面间的绝缘可能不良（对地绝缘电阻为R’），在交流的情况下，导线与地面间存在的电容也可构成电流的回路。

R’

(3)、两相触电，人体处于线电压之下。

2.2、接触正常不带电的金属体

通常采取对电气设备保护接地和保护接零（接中性线）的保护装置。

3、接地和接零

3.1、工作接地——将中性点接地

目的：

（1）、降低触电电压

若不接地，触电电压将为线电压；接触后，则为相电压，甚至更低。（2）、迅速切断故障设备

若不接地，接地电流很小（因为导线和地面间存在电容和绝缘电阻，也可构成电流的通路），不足以使保护装置动作而切断电源，接地故障不易被发现。若接地，接地电流较大（接近单相短路），保护装置动作，断开故障点。（3）、降低电气设备对地的绝缘水平

若不接地，则一相接地后，另两相对低电压为线电压；若接地，则仍是相电压。

中性点不接地：

（1）、一相接地往往是瞬间的，能自动消除，若不接，就

不会跳闸而发生停电事故。

（2）、一相接地故障可以允许短时存在，以便寻找故障和

修复。

3.2、保护接地

保护接地就是将电气设备的金属外壳接地，宜用于中性点不接地的低压系统中。

分两种情况：

（1）、当电动机某一相绕组的绝缘损坏使外壳带电而外壳为接地的

情况下，人体触及外壳，相当于单相触电。这是有电流Ie（经过故障点流入地中的电流）的大小决定于人体电阻Rb和绝缘电阻R’。当系统的绝缘性能下降时，就有触电危险。（2）、当电动机某一项绕组的绝缘损坏使外壳带电而外壳接地的情

况下，人触及外壳时，由于人体的电阻Rb与接地电阻R0并联，而通常Rb》R0，所以通过人体的电流很小，就不会有危险。

Ie

R’

RbIb

I0

（保护接地）

3.3、保护接零——TN-C系统

保护接零就是将电气设备的金属外壳接到零线（中性线）上，宜用于

中性点接地的低压系统中。

R’0

（保护接零）

当电动机某一相绕组的绝缘损坏而与外壳相连时，形成单相短路，迅速将这一相中的熔丝熔断，外壳便不带电；即使在熔丝熔断前人体触及外壳，也由于人体电阻远大于线路电阻，通过人体的电流也很小。数值计算解释为什么在中性点接地的系统中不采用保护接地：

若采用，当电气设备的绝缘损坏时，接地电流

Ie=Up/（R0+R0’）

其中，Up为相电压，R0保护接地接地电阻，R0’为工作接地接地电阻。

若电压为380/220V，R0=R0’=4欧，则Ie=27.5A为了保证保护装置能可靠动作，接地电流不应小于继电保护装置电流的1.5倍或熔丝额定电流的3倍。故27.5A只能保证断开动作电

流不超过27.5/1.5=18.3A的继电保护装置或额定电流不超过27.5/3=9.2A的熔丝。接地电流长期存在，外壳也将长期带电，其对地电压为

Ue=UpR0（R0+R0’）=110V>>36V

4、保护接零与重复接地

重复接地：将零线相隔一定距离多处进行接地。

工作接地

重复接地

保护接零

重复接地

若零线在X处断开：

（1）、无重复接地，人体触及外壳，相当于单相触电。（2）、有重复接地，由于多处重复接地的接地电阻并联，外壳

对地电压大大降低。

5、工作零线与保护零线

在三相四线制系统中，由于负载往往不对称，零线中有电流，因而零线对

地电压不为零。为确保设备外壳对地电压为零，专设保护零线PE。

220V

L（相线）N（工作零线）PE（保护零线）

a

正

确

b

不正确

c

忽视接零

（TN-C-S系统）

习题

12.1.1、为什么远距离输电要采用高压？

答：由焦耳定律得，在输电线上损失的功率△P=I*I*R，当距离一定，导

线长度一定，则导线电阻R一定，故要想降低△P，只有减小I；当发电厂的输送功率P一定时，由I=P/U得，提高输送电压U，可以减小I，从而较小△P，减少资源浪费。12.4.1、在同一供电系统中为什么不能同时采用保护接地和保护接零？

答：若同时采用保护接地和保护接零，当系统绝缘性能下降后，零线与火

线通过系统直接联接在一起，不会流向大地，这样会把电源烧毁，损失更大。

12.4.2、为什么中性点不接地的系统中不采用保护接零？

答：因为中性点不接地，由于负载的不对称，领先中会带有电流，零线与

地面间有电势差。即使系统采用保护接零，依然是接在与地面有电势差的零线上，没有任何用处。

12.4.3、区别工作接地、保护接地和保护接零。为什么在中性点接地系统中，除

采用保护接零外，还要采用重复接地？答：工作接地：将中性点接地。

保护接地：将电气设备外壳接地。

保护接零：将电气设备的外壳接到零线上。

因为在一个系统中，一般不会只有一个电气设备，重复接地可以使更多设备处于安全状态；若只采用保护接零，若电气设备与接零线之间的零线断开了，若系统绝缘性能降低了，则设备与火线相连，危险性很大，重复接地可以防止这一点。