电工与电子综合实践

图 1 电 力 的 产 生 及 传 输 分 配供 配 电 系 统 的 基 础 知 识 1、 电 力 系 统 ： 由 发 电 、 送 电 、 变 电 、 配 电 和 用 电 组 成 的 “ 整 体 ” 。2、 电 力 网 ： 输 送 、 变 换 和 分 配 电 能 的 网 络 。 由 输 电 线 路 和 变 配 电所 组 成 ， 分 为 输 电 网 和 配 电 网 。 （ 1） 输 电 网 ： 由 35KV以 上 的 输 电 线 路 和 与 其 连 接 的 变 电 所 组 成 ，其 作 用 是 将 电 能 输 送 到 各 个 地 区 的 配 电 网 或 直 接 送 给 大 型 企 业 用 户 。 （ 2） 配 电 网 ： 由 10KV及 以 下 的 配 电 线 路 和 配 电 变 压 器 组 成 ， 其作 用 是 将 电 能 送 给 各 类 用 户 。 一 般 将 3KV、 6KV、 10KV的 电 压 称 为 配电 电 压 。3、 电 力 网 的 电 压 等 级 ： 低 压 ： 1KV以 下 ； 中 压 ： （ 1-10） KV； 高 压 ： （ 10-330） KV； 超 高压 ： （ 330-1000） KV； 特 高 压 1000KV以 上 五 种 电 网 。一 、 电 力 系 统 概 述 用 电 负 荷 分 类 ：根 据 供 电 的 可 靠 性 及 终 止 供 电 在 政 治 、 经 济 等 方 面 造 成 的 影 响 及 损 失的 程 度 来 分 级 ， 用 电 负 荷 可 以 分 为 三 个 级 别 ， 且 各 级 别 的 负 荷 分 别 采用 相 应 的 供 电 方 式 供 电 。 （ 1） 一 类 负 荷 ： 指 若 中 断 供 电 将 造 成 人 身 伤 亡 、 重 大 政 治 影 响 、经 济 损 失 或 公 共 场 所 秩 序 严 重 混 乱 的 负 荷 。 故 应 有 两 个 或 两 个 以上 独 立 电 源 供 电 ， 同 时 必 须 增 设 应 急 电 源 。 （ 2） 二 类 负 荷 ： 指 中 断 供 电 将 造 成 较 大 的 政 治 影 响 、 较 大 的 经济 损 失 的 负 荷 。 要 求 尽 可 能 有 两 个 独 立 电 源 供 电 ， 若 地 区 供 电 条件 困 难 ， 可 由 一 路 6KV以 上 专 用 架 空 线 供 电 。 （ 3） 三 类 负 荷 ： 不 属 于 一 类 、 二 类 的 负 荷 。 可 非 连 续 性 供电 。 安 全 用 电 随 着 电 能 应 用 的 不 断 拓 展 ,以 电 能 为 介 质 的 各 种 电 气 设 备广 泛 进 入 企 业 、 社 会 和 家 庭 生 活 中 ， 与 此 同 时 ， 使 用 电 气 所 带来 的 不 安 全 事 故 也 不 断 发 生 。 为 了 实 现 电 气 安 全 ， 对 电 网 本 身的 安 全 进 行 保 护 的 同 时 ， 更 要 重 视 用 电 的 安 全 问 题 。 因 此 ， 学习 安 全 用 电 基 本 知 识 ， 掌 握 常 规 触 电 防 护 技 术 ， 这 是 保 证 用 电安 全 的 有 效 途 径 。 电 气 危 害 有 两 个 方 面 ： 一 方 面 是 对 系 统 自 身 的 危 害 ， 如 短路 、 过 电 压 、 绝 缘 老 化 等 ； 另 一 方 面 是 对 用 电 设 备 、 环 境 和 人员 的 危 害 ， 如 触 电 、 电 气 火 灾 、 电 压 异 常 升 高 造 成 用 电 设 备 损坏 等 ， 其 中 尤 以 触 电 和 电 气 火 灾 危 害 最 为 严 重 。 触 电 它 可 直 接导 致 人 员 伤 残 、 死 亡 。 另 外 ， 静 电 产 生 的 危 害 也 不 能 忽 视 ， 它是 电 气 火 灾 的 原 因 之 一 ， 对 电 子 设 备 的 危 害 也 很 大 。 1.1 人 身 安 全1.触 电 危 害 触 电 是 指 人 体 触 及 带 电 体 后 ， 电 流 对 人 体造 成 的 伤 害 。 它 有 两 种 类 型 ， 即 电 击 和 电 伤 。 1) 电 伤 非 致 命 的 电 伤 是 指 电 流 的 热 效 应 、 化 学 效 应 、 机 械 效 应 及 电 流本 身 作 用 造 成 的 人 体 伤 害 。 电 伤 会 在 人 体 皮 肤 表 面 留 下 明 显的 伤 痕 ， 常 见 的 有 灼 伤 、 电 烙 伤 和 皮 肤 金 属 化 等 现 象 。 2)电 击 电 击 是 指 电 流 通 过 人 体 内 部 ， 破 坏 人 体 内 部 组 织 ， 影 响呼 吸 系 统 、 心 脏 及 神 经 系 统 的 正 常 功 能 ， 甚 至 危 及 生 命 。 在触 电 事 故 中 ， 电 击 和 电 伤 常 会 同 时 发 生 。 3） 影 响 触 电 危 险 程 度 的 因 素 （ 1） 电 流 大 小 对 人 体 的 影 响 通 过 人 体 的 电 流 越 大 ， 人 体 的 生 理 反 应 就 越 明 显 ， 感应 就 越 强 烈 ， 引 起 心 室 颤 动 所 需 的 时 间 就 越 短 ， 致 命 的 危害 就 越 大 。 按 照 通 过 人 体 电 流 的 大 小 和 人 体 所 呈 现 的 不 同 状态 ， 工 频 交 流 电 大 致 分 为 下 列 三 种 ： 感 觉 电 流 : 指 引 起 人 的 感 觉 的 最 小 电 流 (1-3mA) 。 摆 脱 电 流 : 指 人 体 触 电 后 能 自 主 摆 脱 电 源 的 最 大 电 流(10mA) 。 致 命 电 流 : 指 在 较 短 的 时 间 内 危 及 生 命 的 最 小 电 流(50mA)。 （ 2） 电 流 的 类 型 工 频 交 流 电 的 危 害 性 大 于 直 流 电 ，因 为 交 流 电 主 要 是 麻 痹 破 坏 神 经 系 统 ，往 往 难 以 自 主 摆 脱 。 一 般 认 为 4060 Hz的 交 流 电 对 人 最 危 险 。 随 着 频 率 的 增 加 ，危 险 性 将 降 低 。 当 电 源 频 率 大 于 2000 Hz时 ， 所 产 生 的 损 害 明 显 减 小 ， 但 高 压 高频 电 流 对 人 体 仍 然 是 十 分 危 险 的 。 （ 3） 电 流 的 作 用 时 间 人 体 触 电 ， 当 通 过 电 流 的 时 间 越 长 ， 愈 易 造 成 心 室 颤动 ， 生 命 危 险 性 就 愈 大 。 据 统 计 ， 触 电 1 5min内 急 救 ，90%有 良 好 的 效 果 ， 10分 钟 内 60%救 生 率 ， 超 过 15分 钟 希望 甚 微 。 漏 电 保 护 器 的 一 个 主 要 指 标 就 是 额 定 断 开 时 间 与 电 流乘 积 小 于 30mA.s。 实 际 产 品 一 般 额 定 动 作 电 流 30 mA， 动作 时 间 0.1s， 故 小 于 30 mA.s可 有 效 防 止 触 电 事 故 。 （ 4） 电 流 路 径 电 流 通 过 头 部 可 使 人 昏 迷 ； 通 过 脊 髓 可 能导 致 瘫 痪 ； 通 过 心 脏 会 造 成 心 跳 停 止 ， 血 液 循 环 中断 ； 通 过 呼 吸 系 统 会 造 成 窒 息 。 因 此 ， 从 左 手 到胸 部 是 最 危 险 的 电 流 路 径 ； 从 手 到 手 、 从 手 到 脚 也是 很 危 险 的 电 流 路 径 ； 从 脚 到 脚 是 危 险 性 较 小 的 电流 路 径 。 （ 5） 人 体 电 阻 人 体 电 阻 是 不 确 定 的 电 阻 ， 皮 肤 干 燥 时 一 般为 100 K左 右 ， 而 一 旦 潮 湿 可 降 到 1 K 。 人 体 不同 ， 对 电 流 的 敏 感 程 度 也 不 一 样 ， 一 般 地 说 ， 儿 童较 成 年 人 敏 感 ,女 性 较 男 性 敏 感 。 患 有 心 脏 病 者 ， 触电 后 的 死 亡 可 能 性 就 更 大 。 (6) 安 全 电 压 安 全 电 压 是 指 人 体 不 戴 任 何 防 护 设 备 时 ,触 及带 电 体 不 受 电 击 或 电 伤 。 人 体 触 电 的 本 质 是 电 流 通 过人 体 产 生 了 有 害 效 应 ， 然 而 触 电 的 形 式 通 常 都 是 人 体的 两 部 分 同 时 触 及 了 带 电 体 ， 而 且 这 两 个 带 电 体 之 间存 在 着 电 位 差 。 因 此 在 电 击 防 护 措 施 中 ， 要 将 流 过 人体 的 电 流 限 制 在 无 危 险 范 围 内 ， 也 即 将 人 体 能 触 及 的电 压 限 制 在 安 全 的 范 围 内 。 国 家 标 准 制 定 了 安 全 电 压系 列 ， 称 为 安 全 电 压 等 级 或 额 定 值 ， 这 些 额 定 值 指 的是 交 流 有 效 值 ， 分 别 为 ： 42V、 36V、 24V、 12V、 6V等 几 种 。 2. 常 见 的 触 电 原 因 人 体 触 电 主 要 原 因 有 两 种 ： 直 接 或 间 接 接 触 带 电 体 以及 跨 步 电 压 。 直 接 接 触 又 可 分 为 单 极 接 触 和 双 极 接 触 。 1） 单 相 触 电 当 人 站 在 地 面 上 或 其 他 接 地 体 上 ， 人 体 的 某 一 部 位 触及 一 相 带 电 体 时 ， 电 流 通 过 人 体 流 入 大 地 (或 中 性 线 )， 称为 单 相 触 电 ， 如 图 1. 所 示 。 图 1.1-1（ a） 为 电 源 中 性 点接 地 运 行 方 式 时 ,单 相 的 触 电 电 流 途 径 。 图 1.1-1（ b） 为 中性 点 不 接 地 的 单 相 触 电 情 况 。 要避免单相触电，操作时必须穿上胶鞋或站在干燥的木凳上。 （ a） 中 性 点 直 接 接 地 （ b） 中 性 点 不 直 接 接 地 图 1.1-1 单 相 触 电 2） 两 相 触 电 两 相 触 电 是 指 人 体 两 处 同 时 触 及 同 一 电 源 的两 相 带 电 体 ， 以 及 在 高 压 系 统 中 ， 人 体 距 离 高 压 带电 体 小 于 规 定 的 安 全 距 离 ， 造 成 电 弧 放 电 时 ， 电 流从 一 相 导 体 流 入 另 一 相 导 体 的 触 电 方 式 ， 如 图 1.1- 所 示 。 两 相 触 电 加 在 人 体 上 的 电 压 为 线 电 压 ， 因此 不 论 电 网 的 中 性 点 接 地 与 否 ， 其 触 电 的 危 险 性 都最 大 。 为救他，立即断开电源！ 图 1.1-2 两 相 触 电 3） 跨 步 电 压 触 电 当 带 电 体 接 地 时 有 电 流 向 大 地 流 散 ， 在 以接 地 点 为 圆 心 ， 半 径 20 m的 圆 面 积 内 形 成 分 布 电位 。 人 站 在 接 地 点 周 围 ， 两 脚 之 间 (以 0.8 m计 算 )的 电 位 差 称 为 跨 步 电 压 Uk， 如 图 1.1-3所 示 ， 由此 引 起 的 触 电 事 故 称 为 跨 步 电 压 触 电 。 高 压 故 障 接地 处 ， 或 有 大 电 流 流 过 的 接 地 装 置 附 近 都 可 能 出 现较 高 的 跨 步 电 压 。 离 接 地 点 越 近 、 两 脚 距 离 越 大 ，跨 步 电 压 值 就 越 大 。 一 般 10米 以 外 就 没 有 危 险 。 高 压 线 图 1.1-3 跨 步 电 压 接地电流电位分布曲线 Uj UdUk0.8 m 0.8 m20 m 20 m 4） 剩 余 电 荷 触 电 剩 余 电 荷 触 电 是 指 当 人 触 及 带 有剩 余 电 荷 的 设 备 时 ， 带 有 电 荷 的 设 备 对人 体 放 电 造 成 的 触 电 事 故 。 设 备 带 有 剩余 电 荷 ， 通 常 是 由 于 检 修 人 员 在 检 修 中摇 表 测 量 停 电 后 的 并 联 电 容 器 、 电 力 电缆 、 电 力 变 压 器 及 大 容 量 电 动 机 等 设 备时 ， 检 修 前 、 后 没 有 对 其 充 分 放 电 所 造成 的 。 3. 防 止 触 电 产 生 触 电 事 故 有 以 下 原 因 ： （ 1） 缺 乏 用 电 常 识 ， 触 及 带 电 的 导 线 。 （ 2） 没 有 遵 守 操 作 规 程 ， 人 体 直 接 与 带 电 体 部 分接 触 。 （ 3） 由 于 用 电 设 备 管 理 不 当 ， 使 绝 缘 损 坏 ， 发 生漏 电 ， 人 体 碰 触 漏 电 设 备 外 壳 。 （ 4） 高 压 线 路 落 地 ， 造 成 跨 步 电 压 引 起 对 人 体 的伤 害 。 （ 5） 检 修 中 ， 安 全 组 织 措 施 和 安 全 技 术 措 施 不 完善 ， 接 线 错 误 ， 造 成 触 电 事 故 。 （ 6） 其 他 偶 然 因 素 ， 如 人 体 受 雷 击 等 。 1) 安 全 制 度 (1) 在 电 气 设 备 的 设 计 、 制 造 、 安 装 、 运 行 、 使 用 和 维 护 以 及 专 用 保 护装 置 的 配 置 等 环 节 中 ， 要 严 格 遵 守 国 家规 定 的 标 准 和 法 规 。 (2) 加 强 安 全 教 育 ， 普 及 安 全 用电 知 识 。 (3) 建 立 健 全 安 全 规 章 制 度 ， 如安 全 操 作 规 程 、 电 气 安 装 规 程 、 运 行 管理 规 程 、 维 护 检 修 制 度 等 ， 并 在 实 际 工作 中 严 格 执 行 。