电工技术

1. 电工技术 咸阳职业技术学院精品课件 主讲:李锁牢

2. 任务（一）：电力系统 【学习目标】 1．了解电力系统组成； 2．了解低压配电系统的结构； 3． 能够进行低压供电系统简单设计。 【重点难点】 1．电力系统组成； 2．低压供电系统简单设计。

3. 电力系统 一、电力系统概述 电力是现代工业的主要动力，在各行各业中都得到了广泛的应用。电力系统是发电厂、输电线、变电所及用电设备的总称。 电力系统由发电、输电和配电系统组成。 1. 发电 发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电能转换成电能的过程。我国以水利和火力发电为主，近几年也在发展核能发电。 发电机组发出的电压一般为 6 ~ 10 KV。

4. 2. 输电 输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大型用电户。输电网是由35KV及以上的输电线路与其相连接的变电所组成，它是电力系统的主要网络。输电是联系发电厂和用户的中间环节。 输电过程中, 一般将发电机组发出的 6~10KV电压经升压变压器变为 35~500KV 高压，通过输电线可远距离将电能传送到各用户，再利用降压变压器将35KV高压变为 6~10KV 高压。

5. 3. 配电 配电是由 10KV 级以下的配电线路和配电(降压)变压器所组成。它的作用是将电能降为 380/220V 低压再分配到各个用户的用电设备。 电力网的电压等级 高压：1KV及以上的电压称为高压。 有1, 3, 6, 10, 35, 110, 330, 550KV等。 低压：1KV及以下的电压称为低压。 有220，380V。 安全电压：36V以下的电压称为低压。 我国规定的安全电压等级有：12V、24V、36V等。

6. ~ ~ 火力 发电厂 水力 发电厂 35kV 负荷 变电所 35kV 35kV 电力系统的示意图 升压变电所 10kV 10kV 输电线路 220kV 升压 变电所 10kV 10kV 配电所 至用户 为保证供电的可靠性和安全连续性，电力系统将各地区、各种类型的发电机变压器、输电线、配电和用电设备等连成一个环形整体。 220kV 地区枢纽所 220kV 220kV 220kV

7. 降压 升压 配 电 逆 变 发电 整 流 直流输电 直流输电结构原理图 我国国家标准规定的电力网额定电压有 35 kV、 110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。 市区一般输电电压为 10 kV 左右，通常需要设置降压变电所， 经配电变压器将电压降为 380/ 220 V，再引出若干条供电线到各用电点的配电箱上， 配电箱将电能分配给各用电设备。 输电线路一例 直流输电能耗小，无线电干扰小，输电线路造价 较低，但逆变和整流部分较复杂。 直流输电

8.   10.5 kV  变电所 Y  Y0 Y Y 380/220 V 输电线 厂用电 220 kV Y Y 变电所 Y Y 输电线 35 kV Y Y 变电所   380/220 V 电缆 Y Y0 10 kV 工厂变电所 输电线路一例

9. 工业企业配电 一、 低压配电线路的结构 低压配电线路是由配电室(配电箱)、低压线路、 用电线路组成。 通常一个低压配电线路的容量在几十千伏安到几百千伏安的范围，负责几十个用户的供电。为了合理地分配电能，有效的管理线路，提高线路的可靠性，一般都采用分级供电的方式。 即按照用户地域或空间的分布，将用户划分成供电区和片，通过干线、支线向片、区供电。整个供电线路形成一个分级的网状结构。

10. 变电所 配电箱 放射式配电线路 1. 低压配电线路的结构 从车间变电所或配电箱到用电设备线路属于低压 配电线路。其联接方式主要是放射式和树干式两种。 低压供电系统的两种接线方式 (1)放射式供电线路 特点: 供电可靠性高，便于 操作和维护。但配电导线 用量大，投资高。 适用场合： 负载点比较分散，而每个点的用电量又较大，变电所又居于各负载点的中央。

11. 变电所 配电箱 树干式配电线路 (2)树干式供电线路 适用场合: 负载比较集中，各负载点位于变电所或配电箱的同一侧时, 如图(a)所示。 负载比较均匀地分布 在一条线上, 如图(b)所示。 特点: 供电可靠性差。但配电导线用量小，投资 费用低，接线灵活性大。

12. 分支线 1 # 教学区 配电柜 干线 10kV 1 # 主配 电柜 分支线 2 # 生活区 配电柜 干线 分支线 …… X房间 配电箱 X房间 配电箱 3 # 实验区 配电柜 干线 实验楼总 配电箱 某校实验楼树形供电线路示意图 11层配电箱 去教学楼 2层配电箱 配电变压器 1层配电箱 去宿舍 食堂 去报告厅 实验楼 配电柜

13. 安全用电 一、 触电事故 1. 电气事故的原因 1) 违章操作 (1) 违反“停电检修安全工作制度”，因误合闸造成 维修人员触电。 (2) 违反“带电检修安全操作规程”，使操作人员触 及电器的带电部分。 (3) 带电移动电器设备。 (4) 用水冲洗或用湿布擦拭电气设备。 (5) 违章救护他人触电，造成救护者一起触电。 (6) 对有高压电容的线路检修时未进行放电处理导 致触电。

14. 任务（二）：安全用电 【学习目标】 1．了解触电事故，了解电流对人体的伤害，触电类型； 2．理解安全技术措施； 3．理解低压配电系统的五种类型； 4. 急救措施。 【重点难点】 1．家庭如何安全用电； 2．接地和接零； 3. 漏电保护器的安装使用。

15. 安全用电 —人类三大需求之一 • 生存 安全 精神 人类面临安全新问题 • 电的双重性 • 安全用电是现代人的基本素养

16. 安全用电三项基本要求和三个要素 • 三项基本要求 • 人身安全 • 设备安全 • 电气灾害---火灾 • 安全三要素 观念 制度 技术

17. 安全要素1、安全观念电气火灾 案例 学生宿舍 电热器 电路过载 违章接电

20. 2) 施工不规范 (1) 误将电源保护接地与零线相接，且插座火线、 零线位置接反使机壳带电。 (2) 插头接线不合理，造成电源线外露，导致触电。 (3) 照明电路的中线接触不良或安装保险，造成 中线断开，导致家电损坏。 (4) 照明线路敷射不合规范造成搭接物带电。 (5) 随意加大保险丝的规格，失去短路保护作用， 导致电器损坏。 (6) 施工中未对电气设备进行接地保护处理。

21. 3) 产品质量不合格 (1) 电气设备缺少保护设施造成电器在正常情况下 损坏和触电。 (2) 带电作业时，使用不合理的工具或绝缘设施造 成维修人员触电。 (3) 产品使用劣质材料，使绝缘等级、抗老化能力 很低，容易造成触电。 (4) 生产工艺粗制滥造。 (5) 电热器具使用塑料电源线。 4) 偶然条件 电力线突然断裂使行人触电；狂风吹断树枝将电线砸断；雨水进入家用电器使机壳漏电等偶然事件均会造成触电事故。

22. 二、 电流对人体的作用 人体触电时，电流对人体会造成两种伤害： 电击和电伤。 电击是指电流通过人体，影响呼吸系统、心脏和神经系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡。 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。 电击所引起的伤害程度与下列因素有关：

23. 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： ① 感觉电流: 指引起人的感觉的最小电流(1-3mA) 。 ②摆脱电流: 指人体触电后能自主摆脱电源的最大电流(10mA) 。 ③致命电流: 指在较短的时间内危及生命的最小电流(30mA)。 参考表9－1

24. 表9-1 人体被伤害程度与通过电流大小的关系 感知电流——能引起人类感觉的最小电流。 摆脱电流——正常人触电后能自主摆脱电流的最大电流。 致命电流——在短时间内危及生命的最小电流。

25. （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40~60 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。

26. （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。 触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。

27. （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 KΩ左右，而一旦潮湿可降到1 KΩ 。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。

28. (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。

29. R0 三、 触电方式 1. 接触正常带电体 (1) 电源中性点接地的单相触电 这时人体处于相电压下，危险较大。 通过人体电流: 式中: UP: 电源相电压 (220V) Ro: 接地电阻  4 Rb: 人体电阻 1000

30. (2) 电源中性点不接地系统的单相触电 Ib R' 对地绝 缘电阻 人体接触某一相时，通过人体的电流取决于人体电阻Rb与输电线对地绝缘电阻R' 的大小。 若输电线绝缘良好，绝缘电阻R' 较大，对人体的危害性就减小。 但导线与地面间的绝缘可能不良(R'较小)，甚至有一相接地，这时人体中就有电流通过。

31. 要避免单线触，操作时 必须穿上胶鞋或站在干 燥的木凳上。 一般情况下，接地电网里的单相触电 比不接地电网里的危险性大。

32. (3) 双相触电 这时人体处于线电压下 通过人体的电流： Ib 双相触电 触电后果更为严重 2. 接触正常不带电的金属体 当电气设备内部绝缘损坏而与外壳接触，将使其外壳带电。当人触及带电设备的外壳时，相当于单相触电。大多数触电事故属于这一种。

33. U 0.8m 20m 3. 跨步电压触电 电位分布 在高压输电线断线落地时，有强大的电流流入大地，在接地点周围产生电压降。如图所示。 跨步电压 双脚跨步 接地点 当人体接近接地点时，两脚之间承受跨步电压而触电。跨步电压的大小与人和接地点距离，两脚之间的跨距，接地电流大小等因素有关。 一般在20m之外，跨步电压就降为零。如果误入接地点附近，应双脚并拢或单脚跳出危险区。

34. U 高压触电的两种形式 高压电弧触电 高压跨步触电

35. 触电方式

36. 用电安全技术简介 • 低压配电系统是电力系统的末端，分布广泛，几乎遍及建筑的每一角落，平常使用最多的是380／220V的低压配电系统。从安全用电等方面考虑，低压配电系统有三种接地形式，IT系统、TT系统、TN系统。TN系统又分为TN—S系统、TN—C系统、TN—C—S系统三种形式。 • 1）IT系统 • IT系统就是电源中性点不接地、用电设备外壳直接接地的系统，如图1所示。IT系统中，连接设备外壳可导电部分和接地体的导线，就是PE线。

37. 图1 IT接地

38. 2）TT系统 • TT系统就是电源中性点直接接地、用电设备外壳也直接接地的系统，如图2所示。通常将电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外壳接地叫做保护接地。TT系统中，这两个接地必须是相互独立的。设备接地可以是每一设备都有各自独立的接地装置，也可以若干设备共用一个接地装置，图2中单相设备和单相插座就是共用接地装置的。

39. 图2 TT系统接地

40. 3）TN 系统 • TN系统即电源中性点直接接地、设备外壳等可导电部分与电源中性点有直接电气连接的系统，它有三种形式，分述如下。 • (1)TN—S系统 • TN—S系统如图3所示。图中中性线N与TT系统相同，在电源中性点工作接地，而用电设备外壳等可导电部分通过专门设置的保护线PE连接到电源中性点上。在这种系统中，中性线N和保护线PE是分开的。TN—S系统的最大特征是N线与PE线在系统中性点分开后，不能再有任何电气连接。TN—S系统是我国现在应用最为广泛的一种系统(又称三相五线制）。新楼宇大多采用此系统。

41. 图3 TN-S系统接地

42. 实际上就是 三相五线制供电系统

43. （2）TN-C系统 • TN-C系统如图4所示，它将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为保护中性线PEN，同时承担保护和中性线两者的功能。在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外壳等可导电部分。此时注意火线（L)与零线(N)要接对，否则外壳要带电。TN-C现在已很少采用，尤其是在民用配电中已基本上不允许采用TN—C系统。

44. 图4 TN-C系统接地（这种接法有问题，现在不允许）

45. （3）TN-C-S系统TN-C-S系统是TN-C系统和TN—S系统的结合形式，如图5所示。TN-C-S系统中，从电源出来的那一段采用TN-C系统只起能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将PEN线分开成单独的N线和PE线，从这一点开始，系统相当于TN-S系统。TN-C-S系统也是现在应用比较广泛的一种系统。这里采用了重复接地这一技术。此系统在旧楼改造适用。（3）TN-C-S系统TN-C-S系统是TN-C系统和TN—S系统的结合形式，如图5所示。TN-C-S系统中，从电源出来的那一段采用TN-C系统只起能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将PEN线分开成单独的N线和PE线，从这一点开始，系统相当于TN-S系统。TN-C-S系统也是现在应用比较广泛的一种系统。这里采用了重复接地这一技术。此系统在旧楼改造适用。

46. 图5 TN-C-S系统接地

47. 一、能力目标 • 二、主要使用材料和工具 • 通用电工实验台、小电机1台、交流调压器1台、电压表1只、电阻几个（100Ω）、毫安表1只。 • 三、项目及工艺要求 • 1. 熟悉实训电路(为安全考虑相电压调至36V，电阻R模拟人体电阻)。 • 2. 分别按实验图1 、2，连接电路。接地线可利用电工实验室公共地线。 • 工作任务：接地

49. 四、学习形式 • 五、考核标准 • 六、原理说明 • （一）工作接地 • 电力系统中为了安全运行的需要而设置的接地为工作接地，如发电机中性点的接地。发电机、变压器中性点除接地外，与中性点连接的引出线为工作零线，将工作零线上的一点或多点再次与地可靠的电气连接为重复接地（如图3所示），工作零线为单相设备提供回路。从中性点引出的专供保护接零的PE线为保护零线，注意：低压供电系统中工作零线与保护零线应严格分开。

50. （二）保护接地 • 电气设备的金属外壳、金属杆塔、构件由于绝缘损坏可能带电，为了防止触电而设置的（如图4所示）接地为保护接地。电气设备金属外壳等与零线连接为保护接零，接零是接地的一种特殊方式。 • （三）接地装置的设置 • 接地装置包括接地体和地线。接地体分自然接地体与人工接地体，保护接地线是与接地体可靠连接的导线。