第一章 电气安全基础

电气安全工程城市建设与安全工程学院黄俊革[e-mail]电气安全概述电气安全是以安全为目标,以电气为领域的应用科学.这门科学是与电相关联的,而不是仅仅与用电或电器相关联的.因此,用电安全和电气安全都不等于电气安全,而是二者都包含在电气安全之中.电气安全虽然涉及很多其他科学,但其主线总是围绕着电.其基本理论是电磁理论.随着科学技术的发展，电能已成为工农业生产和人民生活不可缺少的重要能源之一，电气设备的应用也日益广泛，人们接触电气设备的机会随之增多。如果没有安全用电知识，就很容易发生触电、火灾、爆炸等电气事故，以至影响生产，危及生命。因此，研究和探讨触电事故的规律和预防措施是十分必要的。电气安全概述电气安全工作的任务研究各种电气事故及其发生的机理、原因、规律、特点和防护措施。研究运用电气方法，即电气监测、电气检查和电气控制等方法来评价电力系统的安全性和解决生产中用电的安全问题。电气安全工作的内容（1）研究并采取各种有效的安全技术措施。（2）研究并推广先进的电气安全技术，提高电气安全水平。（3）制定并贯彻安全技术标准和安全技术规程。（4）建立并执行各种安全管理制度。（5）开展有关电气安全思想和电气安全知识的教育工作。（6）分析事故实例，从中找出事故原因和规律。第一章电气安全基础工业企业供配电电气事故电流对人体的作用简介工业企业供配电是指工业企业所需电能的供应和分配。由于电能易于与其他形式的能量转换，并且在传输和分配上简单经济，便于控制，因此，电能成为现代工业生产的重要能源和动力。实际上，电能的生产、输送、分配和使用是在同一瞬间完成的，实现这个全过程的各个环节构成了一个有机联系的整体，这个整体就称为电力系统。一、电力系统1.电力系统的组成——电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷组成。又称发电站，是将其他形式的一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。发电厂根据一次能源的不同，分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂以及风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等一、电力系统1.电力系统的组成——电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷组成。送电线路是指电压为35kV及其以上的电力线路，分为架空线路和电缆线路。其作用是将电能输送到各地的区域变电所和大型企业的用户变电所。一、电力系统1.电力系统的组成——电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷组成。变电所是构成电力系统的中间环节，分为区域变电所(中心变电所)和用户变电所。其作用是汇集电源、升降电压和分配电力。一、电力系统1.电力系统的组成——电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷组成。配电网由电压为10kV及其以下的配电线路和相应电压等级的变电所组成，也有架空线路和电缆线路之分。其作用是将电能分配到各类用户。一、电力系统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。一般交流电力设备的额定频率为50Hz,一般称其为工频。一、电力系统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。额定电压——电气设备都是设计在额定电压下工作的。额定电压是保证设备正常运行并能够获得最佳经济效果的电压。我国工频低压最常用的额定电压是380V和220V；在井下及其他场合，常采用127V和660V；在安全要求高的场合，还采用50V以下的安全电压。对直流电，我国常用110V、220V和440V三个电压等级、用于电力牵引的还有250V、550V、750V、1500V、3000V等电压等级。我国三相交流电网和电力设备常用的额定电压如下表。我国三相交流电网和电力设备的额定电压kV分类电网和用电设备额定电压发电机额定电压电力变压器额定电压一次绕组二次绕组低压0.220.230.220.230.380.400.380.400.660.690.660.69高压33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及1113.8,15.75,18,2013.8,15.75,18,2035一3538.5636369110一110121220一220242330330363500一500550考虑用电设备运行时线路上要产生电压降，所以发电机额定电压要高于同级电网额定电压5%。变压器是通过电磁感应的方式传输电能，一次绕组为输入电能，二次绕组输出所需参数的电能，同时一次和二次将两端电压在电气上隔离。同样，变压器的二次绕组额定电压高于同级电网额定电压5%。当变压器直接与发电机相连时，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压的5%；当变压器接在电力网的末端，其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。用电设备的额定电压规定为与同级电网的额定电压相同。一、电力系统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。设备的端电压与其额定电压有偏差时，设备的工作性能和使用寿命将受到影响，总的经济效果将会下降。例如，当感应电动机的端电压比其额定电压低10%时，其实际转矩将只有额定转矩的81%，而负荷电流将增大5%～10%以上，温升将提高10%～15%以上，绝缘老化程度将比规定增加1倍以上，将明显缩短电动机的使用寿命。此外，由于转矩减小，使转速下降，不仅降低生产效率，减少产量，还会影响产品质量，增加废次品。当感应电动机的端电压偏高时，负荷电流一般也要增加，绝缘也要受损。用户供电电压允许变化范围线路额定电压(Ue)电压允许变化范围≥35kV≤10kV低压照明农业用户±5%Ue±7%Ue+5%Ue~-10%Ue+5%Ue~-10%Ue电力网频率允许偏差运行情况允许偏差/Hz允许标准时钟误差/s正常运行中、小容量系统大容量系统士0.5±0.26030事故运行≤30min≤15min绝不允许±1±1.5-4一一一、电力系统高低压的划分1000V以上的属高压1000V及以下属低压中压(1～10kV)超高压(330～1000KV)高压(10～330kV)特高压(1000KV)一、电力系统对地高低压的划分250V以上为高压250V及以下为低压所谓对地电压，即电气设备发生接地故障时，接地设备的外壳、接地线、接地体等与零电位点之间的电位差，称为电气设备接地时的对地电压二、工业企业供电系统及其组成工业企业或建筑物为了从电力系统获得电能,首先通过降压,然后再把电能分配到车间工段(楼层)和各用户设备上去。在工业企业内,按照企业负荷性质、工艺要求提出一个合理的供电系统。供电系统由高压配电电路、配电所、低压配电线路和用电设备组成。图中虚线部分则为这样的一个供电系统。二、工业企业供电系统及其组成工业企业供电系统中供电方式有四种（1）进线电压35kV，经总变电所变为10kV，再经车间变电所变为0.4kV，分送到各配电箱或用电设备。（2）进线电压10kV，经车间变电所变为0.4kV，分送到各配电箱或用电设备。（3）进线电压10kV，经变电所变为低压，分送到各配电箱或用电设备。（4）进线电压0.4kV，经配电室分送到各车间或直接到配电箱或用电设备。三、电力负荷分级及供电要求电力负荷是指国民经济各部门用电以及居民生活用电的各种负荷。电力负荷应根据其重要性和中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度进行分级。我国根据电力负荷的性质分为三个等级。1.一级负荷2.二级负荷3.三级负荷这类负荷如突然中断供电将造成人身伤亡事故，或造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大损失。凡符合下例条件之一的电力负荷属一级负荷。（1）中断供电将造成人身伤亡者。如：有爆炸、火灾危险或对人身有危害性气体的生产厂房及矿井的主通风机等；（2）中断供电将在政治、经济上造成重大损失者。如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等；（3）中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作者。如：重要铁路枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。三、电力负荷分级及供电要求电力负荷是指国民经济各部门用电以及居民生活用电的各种负荷。电力负荷应根据其重要性和中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度进行分级。我国根据电力负荷的性质分为三个等级。1.一级负荷2.二级负荷3.三级负荷这类负荷如突然断电，将造成大量废品，产量锐减，生产流程紊乱且不易恢复，企业内运输停顿等，因而在经济上造成较大损失。此类负荷数量很大，一般允许短时停电几分钟。凡符合下例条件之一者属于二级负荷。（1）中断供电将在政治、经济上造成较大损失者。如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复，重点企业大量减产等。矿井提升机、生产照明等就属于二级负荷；（2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作者。如：铁路枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等大量人员集中的重要的场所秩序混乱者。三、电力负荷分级及供电要求电力负荷是指国民经济各部门用电以及居民生活用电的各种负荷。电力负荷应根据其重要性和中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度进行分级。我国根据电力负荷的性质分为三个等级。1.一级负荷2.二级负荷3.三级负荷为一般的电力负荷，所有不属于一级和二级负荷者。不同等级的负荷对供电电源的要求是不同的。一级负荷应由两个独立电源供电，而且要求发生任何故障时，两个电源的任何部分应不致同时受到损坏。对于特别重要的一级负荷，还应增设专供应急使用的可靠电源。二级负荷应由两回路供电，该两回路应尽可能引自不同的变压器或母线段，在负荷较小或取得两回路困难时，二级负荷可由一回6千伏及以上专用架空线供电。三级负荷对供电电源无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回路供电。四、工业企业配电工业企业配电企业高压配电企业低压配电放射式树干式环式放射式环式树干式-链式​环式：这种接线方式表现为两端供电。为了避免环式线路发生故障时影响整个电网，以及便于实现线路保护的选择性，大多数环式线路采用开环方式运行，即环形线路中有一处开关是断开的。树干式：其特点是开关设备及有色金属消耗少，比较经济。特点是干线故障时，停电范围大，供电可靠性低；因此，一般很少单用树干式配电，往往采用混合式配电，以减少停电范围。6-10kV高压配电线220/380V车间变电所放射式：其特点是当引出线故障时，对其余出线互不影响，供配电可靠性高，适用于一级负荷配电、大容量设备配电、潮湿或腐蚀、有爆炸危险环境的配电。开关多、投资大；检修时增加联络线提高可靠性6-10kV高压配电所220/380V保证用电安全的基础要素（1）电气绝缘。保持配电线路和电气设备的绝缘良好，是保证人身安全和电气设备正常运行的最基本要素。电气绝缘的性能是否良好，可通过测量其绝缘电阻、耐压强度、泄漏电流和介质损耗等参数来衡量。（2）安全距离。电气安全距离，是指人体、物体等接近带电体而不发生危险的安全可靠距离。如带电体与地面之间、带电体与带电体之间、带电体与人体之间、带电体与其他设施和设备之间，均应保持一定距离。通常，在配电线路和变、配电装置附近工作时，应考虑线路安全距离，变、配电装置安全距离，检修安全距离和操作安全距离等。（3）安全载流量。导体的安全载流量，是指允许持续通过导体内部的电流量。持续通过导体的电流如果超过安全载流量，导体的发热将超过允许值，导致绝缘损坏，甚至引起漏电和发生火灾。因此，根据导体的安全载流量确定导体截面和选择设备是十分重要的。（4）标志。明显、准确、统一的标志是保证用电安全的重要因素。标志一般有颜色标志、标示牌标志和型号标志等。颜色标示表示不同性质、不同用途的导线；标示牌标志一般作为危险场所的标志；型号标志作为设备特殊结构的标志。电气事故主要研究和管理的对象特点分类电气事故特点危害严重类型多难以直观识别概念抽象防护研究综合性强短片电气事故危害严重2003年11月24日凌