供用电技术管理课件

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1、供用电技术管理1第6章 供用电技术管理供用电技术管理2一、一、电力生产技术管理电力生产技术管理 意义：电力系统特点 任务 主要内容：建立合理的组织机构、建立和健全经济责任制、管好设备、加强基础工作等供用电技术管理3电力系统稳定概述1、供电网络的安全可靠性、供电网络的安全可靠性供用电技术管理4美加美加03年年8月月14日大仃电日大仃电 人类历史上最大美国八个卅.加拿大一个省,多个经济重镇,纽约,底特律,多伦多损失40-100亿,影响500万人,24087平方公里供用电技术管理5事故发生及扩大事故发生及扩大 供用电技术管理6事故分析及探讨事故分析及探讨-11.是电压稳定或功角稳定?安大略至密歇根有

2、功,无功,及电压克利福兰地区345kv线路切除是因导线碰树而非低电压功率形成逆时针输送后,安省与密歇根之失去暂稳.功率正负之间变化供用电技术管理7事故分析及探讨事故分析及探讨-22.为什么大量线路及发电机切除?过去没人注重失步后系统行为,这次报告指出最后8分钟,400条线路,531台发电机切除,且大多数是最后12秒切除的。线路保护,低压、低频减载,发电机的各种保护应该协调配合,不应发生越俎代庖或误动。1)系统摇摆中,阻抗保护三段误动,应介决选择性问题2)分析表明克利福兰阿克荣区装设了1500mw的低压减载,事故可避免3)531台切除的发电机,原因复杂,有些根本无法搞清,但知17台是过励保护,1

3、4 台是失磁保护,18台是过电流,其中有多少台是误动,或整定不合理,报告未说明,它们的切除减少了对系统电压及频率支持供用电技术管理8经验教训经验教训-11.先天不足先天不足:美国联合电力系统的运行营理机构像美国联合电力系统的运行营理机构像WECC是各个电力公司自愿组成的的公会是各个电力公司自愿组成的的公会,各公司都只各公司都只从本公司的利益出发从本公司的利益出发,很难作全盘长远的统一规划很难作全盘长远的统一规划,多年多年的积累形成了系统不合理的网架结构。的积累形成了系统不合理的网架结构。2.系统的调度管理缺乏权威，效率系统的调度管理缺乏权威，效率,NERC关于关于2003年年8月月14日的事故

4、调查报告中，提到有日的事故调查报告中，提到有7项稳定导则没有被项稳定导则没有被遵守，包括俄亥俄卅未设置足够的低压减载。遵守，包括俄亥俄卅未设置足够的低压减载。96年年8月月10日的故障是因两台机未投入日的故障是因两台机未投入PSS,这不是技术问题，这不是技术问题，而是管理没权威。而是管理没权威。3.事故前的保护控制固然重要，但事故后的保护配合事故前的保护控制固然重要，但事故后的保护配合及控制暴露许多问题，在最后的及控制暴露许多问题，在最后的8分仲内切除了分仲内切除了531台台发电机，发电机，400条输电线，许多是不应该切除的条输电线，许多是不应该切除的.事故后的事故后的控制主要指的是再同期及解

5、列。西方是不赞成再同期控制主要指的是再同期及解列。西方是不赞成再同期的，可是的，可是8-14大仃电的录波图说明当时是有可能再同大仃电的录波图说明当时是有可能再同期的，因为出现了功率的双峰曲线。期的，因为出现了功率的双峰曲线。供用电技术管理9经验教训-22003-8-14 大仃电示波图-美加间功率振荡4.励磁控制在过程中起了重要作用，8-10大仃电直接原因是两台PSS未投入，而压倒骆驼的最后一根稻草是McNary电厂励磁过电压保护越过励限制将13台机切断。励磁在事故中利用它的过载能力，提供系统无功支持是极端重要的。供用电技术管理10经验教训-35.目前调度中心的显示是把系统当成准稳态来设计的，大

6、量采用数字式仪表，对于系统的动态过程完全没有可观牲,系统发生事故或有动态过程时，调度员要么处于眼花缭乱,要么处于完全盲目状态，更严重的是调度中心断电。目前技术水平，应该可以有更好的介决办法。6.在线安全稳定监控，是防止这类事故的最有希望的技术措施。供用电技术管理11 提高电网安全可靠性措施 电网结构合理、电源合理接入、重视受端系统建设等1、供电网络的安全可靠性、供电网络的安全可靠性供用电技术管理12 电网调度是分为国家级电网调度、大区级电网调度、省级电网调度、地(市)级电网调度和县级电网调度五级 2、电网调度、电网调度供用电技术管理13(一一)国家申网调度国家申网调度(国调国调)国家调度中心通

7、过计算机数据通信网与各大区电网调度中心相连，协调和确定大区电网间的联络线潮流和运行方式，监视、统计和分析全国电网运行情况。国调具体的任务包括：1)在线收集各大区电网和有关省网的信息，监视大区电网的重要测点工况及全国电网运行概况，并作统计分析和生产报表。2)进行大区互联系统的潮流、稳定、短路电流及经济运行计算，通过计算机数据通信校核计算结果的正确性，并向下传送。3)处理有关信息，作中、长期安全经济运行分析，并提出对策。供用电技术管理14(二二)大区电网调度大区电网调度(网调网调)大区网调按统一调度分级管理的原则，负责超高压电网的安全运行并按规定的发用电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和经济运

8、行水平。网调的具体任务包括：1)实现电网的数据收集和监控，经济调度以及有实用效益的安全分析。2)进行负荷预计，制定开停机计划和水火电经济调度的日分配计划，进行闭环(或开环指导)自动发电控制，保持系统的频率稳定。3)省(市)间和有关大区电网间供受电量的计算编制和分析。4)进行潮流、稳定、短路电流及离线或在线的经济运行分析计算，通过计算机数据通信校核各种分析计算的正确性，并上报、下传。5)进行大区电网继电保护定值计算及其调整试验。6)大区电网中系统性事故的处理。7)大区电网系统性的检修计划安排。8)统计、报表及其它业务。供用电技术管理15（三）省级电网调度（三）省级电网调度(省调省调)省级电网调度

9、按统一调度，分级管理的原则，负责省网的安全运行并按照规定的发电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和经济运行水平。省调的具体任务包括：1)实现电网的数据收集和监控，经济调度以及有实用效益的安全分析。2)进行负荷预计，制定开停机计划和水火电经济调度的日分配计划，进行闭环(或开环指导)自动发电控制，保持系统的频率稳定。3)地区间和有关省网间供受电量计划的编制和分析。4)进行潮流、稳定、短路电流及离线或在线的经济运行分析计算，通过计算机数据通信校核各种分析计算的正确性，并上报、下传。5)进行省网内继电保护定值计算及其调整试验。6)省网内重大事故的处理。7)省网内的设备检修计划安排。8)统计、报表及其

10、它业务。供用电技术管理16(四四)地地(市市)级电网调度级电网调度(地调地调)对容量大、地域广、站点多且分散的地区电网调度，除少量站点可直接监控外，宜采用由若干个集控站将周围站点信息汇集、处理后再送地区调度的方式，避免信息过于集中和处理困难，并有利于节省通道，简化远动制式，促进无人站的实施。地调的具体任务包括：1)实现对所辖地区电网的数据采集和安全监控。2)实施所辖有关站点(直接站点和集控站点)开关远方操作，按用户或电网自身需要调控潮流分布；调节有载调压变压器分接头、控制补偿电容器投切，保持所辖站点电压的合格和稳定。3)对所辖地区的用电进行负荷管理及负荷控制等。供用电技术管理17(五五)县级电

11、网调度县级电网调度(县调县调)县级电网调度主要监控110kV及以下农村电网的运行，其工作任务与上述的几级调度相比似乎简单些，但又增加了电压控制和负荷控制等新的内容。以上各级调度之间要逐步联成网络实现计算机数据通信，构成对电力系统的运行实行实时分层控制的电网调度自动化系统。我国正在实行厂、网分开，竞价上网和市场化取向的电力体制改革，相应地，电网调度的体制和各级调度的具体任务也将会发生新的变化。供用电技术管理18 电气设备的运行维护、检修、试验等一、电力生产技术管理一、电力生产技术管理供用电技术管理19 电力安全生产管理任务 电力生产中确保人身和设备安全；建立各种规章制度（安规）；建立安全基础资料

12、；做好事故调查分析和统计报告；安全用电管理任务 定期或不定期检查；安全用电宣传；培训；推广安全用电的技术和经验二、电力安全生产和安全用电二、电力安全生产和安全用电供用电技术管理20安全用电安全用电 众所周知，电能的开发和应用给人类的生产和生活带来了巨大的变革，大大促进了社会的进步和文明。然而，在用电的同时，如果对电能可能产生的危害认识不足,控制和管理不当，防护措施不利，在电能的传递和转换的过程中，将会发生异常情况，造成电气事故。供用电技术管理212.1 电气事故的类型 根据电能的不同作用形式，可将电气事故分为触电事故、静电危害事故、雷电灾害事故、电磁场危害和电气系统故障危害事故等。1.触电事故

13、 (1)电击 电击是指电流通过人体，刺激机体组织，使肌肉非自主地发生痉挛性收缩而造成的伤害，严重时会破坏人的心脏、肺部、神经系统的正常工作，形成危及生命的伤害。按照人体触及带电体的方式,电击可分为以下几种情况：供用电技术管理22单相触电。是指人体接触到地面或其他接地导体的同时，人体另一部位触及某一相带电体所引起的电击。根据国内外的统计资料，单相触电事故占全部触电事故的70%以上。因此，防止触电事故的技术措施应将单相触电作为重点。两相触电。是指人体的两个部位同时触及两相带电体所引起的电击。两相触电的危险性一般比较大。跨步电压触电。是指站立或行走的人体，受到出现于人体两脚之间的电压，即跨步电压作用

14、所引起的电击。跨步电压直接电击的危险性一般不大，这是由于跨步电压本身不大而且通过人体重要组织的电流分量小，但可能造成二次伤害。供用电技术管理23 下列情况和部位可能发生跨步电压触电。1)带电导体特别是高压导体故障接地或接地装置流过故障电流时，流散电流在附近地面各点产生的电位差可造成跨步电压触电。2)正常时有较大工作电流流过的接地装置附近，流散电流在地面各点产生的电位差可造成跨步电压触电。3)防雷装量遭受雷击、或高大设施、高大树木遭 受雷击时极大的流散电流在其接地装置或接地点附近地面产生的电位差可造成跨步电压触电。供用电技术管理24(2)电伤这是电流的热效应、化学效应、机械效应等对人体所造成的伤

15、害。它表现为局部伤害。电伤包括电烧伤、电烙印、皮肤金属化、机械损伤、电光眼等多种伤害。2.静电危害事故静电危害事故是由静电电荷或静电场能量引起的。由于静电能量不大，不会直接使人致命。但是，其电压可能高达数十千伏乃至数百千伏，发生放电，产生放电火花。静电危害事故主要有以下几个方面：供用电技术管理25(1)在有爆炸和火灾危险的场所，静电放电火花会成为可燃性物质的点火源，造成爆炸和火灾事故。(2)人体因受到静电电击的刺激，可能引发二次事故，如坠落、跌伤等。此外对静电电击的恐惧心理还对工作效率产生不利影响。(3)某些生产过程中，静电的物理现象会对生产产生妨碍，导致产品质量不良，电子设备损坏，造成生产故

16、障，乃至停工。供用电技术管理26 3.雷电灾害事故 雷电是大气中的一种放电现象。雷电放电具有电流大、电压高的特点。其能量释放出来可能形成极大的破坏力。其破坏作用主要有以下几个方面:(1)直击雷放电、二次放电、雷电流的热量会引起火灾和爆炸。(2)雷电的直接击中、金属导体的二次放电、跨步电压的作用及火灾与爆炸的间接作用，均会造成人员的伤亡。(3)强大的雷电流、高电压可导致电气设备击穿或烧毁。发电机、变压器、电力线路等遭受雷击，可导致大规模停电事故。雷击可直接毁坏建筑物、构筑物供用电技术管理27 4.射频电磁场危害 射频指无线电波的频率或者相应的电磁振荡频率，泛指100kHz以上的频率。射频伤害是由

17、电磁场的能量造成的。射频电磁场的危害主要有：(1)在射频电磁场作用下，人体因吸收辐射能量会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，出现神经衰弱症候群等临床症状；可造成植物神经紊乱，出现心率或血压异常；可引起眼睛损伤，造成晶体浑浊，严重时导致白内障；可造成皮肤表层灼伤或深度灼伤等。(2)在高强度的射频电磁场作用下，可能产生感应放电，会造成电引爆器件发生意外引爆。供用电技术管理28 5.电气系统故障危害 电气系统故障危害是由于电能在输送、分配、转换过程中失去控制而产生的。断线、短路、异常接地、漏电、误合闸、误掉闸、电气设备或电气元件损环、电子设备受电磁干扰而发生误动作等都属于电

18、路故障。电气系统故障危害主要体现在以下几方面：(1)引起火灾和爆炸。线路、开关、熔断器、插座、照明器具、电热器具、电动机等均可能引起火灾和爆炸；电力变压器、多油断路器等电气设备不仅有较大的火灾危险，还有爆炸的危险。(2)异常带电。电气系统中，原本不带电的部分因电路故障而异常带电，可导致触电事故发生。例如:电气设备因绝缘不良产生漏电，使其金属外壳带电；高压电路故障接地时，在接地处附近呈现出较高的跨步电压，形成触电的危险条件。(3)异常停电。在某些特定场合，异常停电会造成设备损坏和人身伤亡。如正在浇注钢水的吊车，因骤然停电而失控，导致钢水洒出，引起人身伤亡事故；医院手术室可能因异常停电而被迫停止手

19、术，无法正常施救而危及病人生命等。供用电技术管理292.2 触电事故的分布规律触电事故的分布规律1.触电事故季节性明显一年之中，二、三季度是事故多发期，尤其在69月份最为集中约占全年触电事故的75%以上。主要原因是这个期间雷雨多，空气湿度大、降低了电气设备的绝缘性能，并且人体多汗，皮肤电阻下降，易导电，衣着单薄身体裸露部分铰多，增加了触电的机会2.低压设备触电事故多 由于低压设备远多于高压设备，而且，缺乏电气安全知识的人员多是与低压设备接触，低压触电事故远高于高压触电事故，因此，应当将低压方面作为防止触电事故的重点。3.携带式设备和移动式设备触电事故多 这主要是因为这些设备经常移动，工作条件较

20、差，容易发生故障。另外在使用时需用手紧握进行操作。供用电技术管理304.电气连接部位触电事故多 在电气连接部位机械牢固性较差，电气可靠性也较低，是电气系统的薄弱环节，较易出现故障。5.农村触电事故多 这主要是因为农村用电条件较差，设备简陋，技术水平低，管理不严，电气安全知识缺乏等。6.冶金、矿业、建筑、机械行业触电事故多这些行业存在工作现场环境复杂，潮湿、高温，移动式设备和携带式设备多，现场金属设备多等不利因素，使触电事故相对较多。7.青年、中年人以及非电工人员触电事故多这些人员是设备操作人员的主体，他们直接接触电气设备，部分人还缺乏电气安全的知识。8.误操作事故多人为失误造成的触电事故约占整

21、个触电事故的70%以上。触电事故的分布规律并不是一成不变的，在一定的条件下，也会发生变化。例如，对电气操作人员来说，高压触电事故反而比低压触电事故多。上述规律对于电气安全检查、电气安全工作计划、实施电气安全措施以及电气设备的设计、安装和管理等工作提供了重要的依据。供用电技术管理312.3 电流对人体的作用电流对人体的作用电流通过人体，会引起人体的生理反应及机体的损坏。有关电流人体效应的理论和数据对于制定防触电技术的标准，鉴定安全型电气设备，设计安全措施，分析电气事故，评价安全水平等是必不可少的。电流对人体伤害的程度与通过人体电流的大小、电流通过人体的持续时间、电流通过人体的途径、电流的种类等多

22、种因素有关。而且，上述各个影响因素相互之间也存在一定的联系。电流对人体的作用1.伤害程度与电流大小的关系 通过人体的电流愈大，人体的生理反应愈明显，感觉越强烈，引起心室颤动所需时间越短，伤害愈严重。对于工频交流电，按通过人体的电流强度的不同以及人体呈现的反应不同，将作用于人体的电流划分为三级：(1)感知电流和感知阈值 感知电流是指电流流过人体时可引起感觉的最小电流。感知电流的最小值称为感知阈值。成年男性平均感知电流约为1.1mA(有效值，下同)；成年女性约为0.7mA。对于正常人体，感知阈值平均为0.5mA，并与时间因素无关。感知电流一般不会对人体造成伤害，但可能因不自主反应而导致由高处跌落等

23、二次事故。供用电技术管理32(2)摆脱电流和摆脱阈值 摆脱电流是指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流。摆脱电流的最小值称为摆脱阈值。对于正常人体；摆脱阈值平均为10mA,与时间无关。成年男性平均摆脱电流约为16mA；成年女性平均摆脱电流约为 10.5mA；儿童的摆脱电流较成人要小。(3)室颤电流和室颤阈值 室颤电流是指引起心室颤动的最小电流，其最小电流即室颤阈值。由于心室颤动几乎终将导致死亡，因此，可以认为，室颤电流即致命电流。室颤电流与电流持续时间关系密切。当电流持续时间超过心脏周期时，室颤电流仅为50mA左右；当电流持续时间短于心脏周期时，室颤电流为数百毫安。当电流持续时间小于0.1S

24、时，只有电击发生在心脏易损期，500mA以上乃至数安的电流才能够引起心室颤动。供用电技术管理33无生无生理反理反应无应无感觉感觉带域带域有感觉无生理反应带域有感觉无生理反应带域没有机体损伤、不发生心室颤动、但可能引起肌肉收缩和呼吸困难、可能引起心脏组织和心脏脉冲传导障碍、还可能引起心房颤动、以及转变为心脏停止跳动等可复性病理效应的带域AC4区是除AC3区各项效应外、还有心室颤动危险的带域。区内的电流和时间，还可能引起呼吸中止、心脏停止跳动、严重烧伤等病理效应C2线相应于心室颤动的概率为5C3线相应于心室颤动的概率为50C1线相应于心室颤动的概率为0.14供用电技术管理342.伤害程度与电流持续

25、时间的关系 通过人体电流的持续时间愈长，愈容易引起心室颤动，危险性就愈大。这主要是因为：(1)能量积累。电流持续时间愈长，能量积累愈多，心室颤动电流减小，使危险性增加。(2)与易损期重合的可能性增大。在心脏周期中，相应于心电图上约0.2S的T波这一特定时间对电流最为敏感，被称为易损期，电流持续时间愈长，与易损期重合的可能性就愈大，电击的危险性就愈大。(3)人体电阻下降。电流持续时间愈长，人体电阻因出汗等原因而降低，使通过人体的电流进一步增加，危险性也随之增加。人体阻抗包括皮肤阻抗和体内阻抗。皮肤阻抗在人体阻抗中占有较大的比例。人体的阻抗不是固定不变的而与下面几个因素有关：(1)皮肤状况 皮肤潮

26、湿和出汗时以及带有导电的化学物质和导电的金属尘埃，特别是皮肤破坏后，人体阻抗急剧下降。因此，人们不应当用潮湿的、或有汗、有沾污的手去操作电气装置。(2)接触电压 接触电压增加人体阻抗明显下降。(3)电源的频率 (4)接触面积 人体阻抗与人体接触带电体的接触面积有关。供用电技术管理353.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，电流较大时会使心脏停止跳动，从而导致血液循环中断而死亡。电流通过中枢神经或有关部位，会引起中枢神经严重失调而导致死亡。电流通过头部会使人昏迷，或对脑组织产生严重损坏而导致死亡。电流通过脊髓，会使人瘫痪等。上述伤害中，以心脏伤害的危险性为最大。因此，流经心脏的

27、电流多、电流路线短的途径是危险性最大的途径。4.伤害程度与电流种类的关系 100Hz以上交流电流、直流电流、特殊波形电流都对人体具有伤害作用，其伤害程度一般较工频电流为轻。(1)100Hz以上交流电流的效应。某些电气设备和设施的供电频率是高于50/60Hz的。如100Hz以上的频率在飞机(400Hz)、电动工具及电焊(可达450Hz)、电疗(45kHz)、开关方式供电(2OkHz1MHz)等方面被使用。高频电流的危险性可以用频率因数来评价。频率因数是指某频率与工频有相应生理效应时的电流阈值之比。某频率下的感知、摆脱、室颤频率因数是各不相同的。供用电技术管理36(2)直流电流的效应。直流电流的作

28、用 在接通和断开瞬间，直流感知阈值约为2mA。300mA以下的直流电流没有确定的摆脱阈值，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服搏动周期时，直流室颤电流为交流的数倍；电流持续时间在200ms以下时，直流室颤电流与交流大致相同。(3)特殊波形电流的效应。特殊波形电流最常见的有带直流成分的正弦电流、相控电流和多周期控制正弦电流等。特殊波形电流的室颤阈值是按其具有相同电击危险性的等效正弦电流有效值Iev考虑。(4)电容放电电流的效应。这里讨论的电容放电电流指持续时间(即电容放电时间常数的3倍)小于10ms的短持续时间脉冲电流。由于作用时间短暂，不

29、存在摆脱阈值问题，但有一个疼痛阈值。电容放电电流的感觉阈值和疼痛阈值决定于电极形状、冲击电量和电流峰值。供用电技术管理372.4 直接触电分析（直接触电分析（1）电网种类很多。按照电压可分为1000伏以上的高压电网和1000伏及1000伏以下的低压电网；按电流种类可分为交流电网和直流电网；按相数可分为三相电网和单相电网；按用途可分为动力电网、照明电网和专用电网等；按运行方式可分为直接接地电网、经阻抗接地电网和不接地电网等。接地电网和不接地电网对出现的各种电气故障防护能力是不相同的。供用电技术管理381.单相触电的危险性单相触电的危险性电网的中性点直接接地系统。当人体单相触电时，电流经人体、鞋、

30、大地以及电网的工作接地构成回路，人体承受的接触电压和流过人体的电流分别为：U电网相电压R0工作接地电阻Rd人脚下的土壤流散电阻Rs鞋的电阻Rr人体的电阻 由于R0、Rd都很小，Rr又有一定的范围，触电的危险性主要决定于Rs的大小.例如，在U=220V、R0、Rd 很小、Rr=2000、Rs=20000的情况下，人体承受的电压和流过的电流约分别为20V和10mA。在同样条件下，如果人没有穿鞋或鞋的绝缘完全被破坏，则人体承受的电压接近220V、流过的电流接近110mA。由此可见，在接地电网中，单相触电的危险性是比较大的。结论：接地电网的单相触电的危险性较大.考虑到线路的绝缘阻抗和重复接地(Rc),

31、情况也差不多.rsdRRRRUI0供用电技术管理392.抑制过电压的能力抑制过电压的能力 过电压是指一切对电气设备或电气线路绝缘有危害的电压升高。电网中出现过电压的原因很多，根据造成过电压的原因，过电压分可为外部过电压和内部过电压。外部过电压主要有雷击过电压、雷电感应过电压、电磁感应过电压和静电感应过电压等；内部过电压主要有操作过电压、谐振过电压以及变压器高压侵入低压等。下面以变压器高压侵入低压为例来分析接地电网的安全性。设高压10kV，低压0.4kV，尽管高压相线对地电压将近为5800V，但当高压侧意外与低压侧发生短路时(是与低压中性点短路)，由于10kV是不接地电网，单相接地电流Iad不超

32、过2030A，如能控制RN4，即可限制低压中性点对地电压UN不超过80120V。结论：由于接地电阻小（一般RN4），接地电网可大大地抑制过电压，减轻了触电的危险性，同时由于控制了各导体间产生过大的电位差，也减轻了由放电火花所造成的火灾的危险性。但是，该故障还是会影响到电气设备的正常运行应及时排除。供用电技术管理403.系统间的影响系统间的影响 有些设备或供电线路系统采用了自然接地体，或者由于两系统的接地装置相距过近，当一个系统发生接地故障，可能另一个系统的中性线意外带电。原因：（1）两系统间的接地装置相距过近，接地电流的流散产生影响。（2）两系统共用接地装置或两接地装置间存在某些电气联接产生影

33、响。措施：施工中采取适当的间距和隔离措施，外系统的影响是可以控制或消除的。供用电技术管理414.一相接地的危险性一相接地的危险性 一相接地是电网最常见的故障之一。一相故障接地不仅破坏了电网的运行方式，破坏了电气设备的安全运行，甚至损坏电气设备本身，还有可能危及人身安全。接地电网一相故障接地时，接地电流Id经故障接地电阻Rd和工作接地电阻RN成回路。在一般低压电网中，接地电流有时可达数十安。在工作接地电阻符合规定的条件下(一般要求RN 4)，可以把中性线对地电压Ud限制在50V以下；相应地，没有接地的两相对地电压虽有所升高，但一般不会超过250V。50V是安全电压的限值、250V是带电体对地电压

34、高、低压划分的限值。由此可见，在接地电网中，只要保持良好的工作接地，即可抑制各相对地电压过分的波动。供用电技术管理42 结论：（1）只要保证工作接地RN4，中性点对地电压Ud将被抑制；（2）由于故障接地电流Id较大，一相接地故障易被检测出来；（3）虽然触电的危险性增加不大，但也将危及到电气设备的正常运行，应及时排除故障。供用电技术管理432.5 间接触电分析间接触电分析间接接触电击即电气设备出现故障（如漏电故障）时发生的电击。保护接地，保护接零、加强绝缘、电气隔离、不导电环境、等电位联结、安全电压和漏电保护都是防间接接触电击的技术措施。其中，保护接地和保护接零是防止间接接触电击的基本技术。(1

35、)接地体 又称接地极，指埋入地下直接与土壤接触的金属导体和金属导体组，是接地电流流向土壤的散流件。(2)接地线 连接电气设备接地部分与接地体的金属导线称为接地线，是接地电流由接地部位传导至大地的途径。(3)接地装置 接地体和接地线的组合称为接地装置(4)接地电流和接地短路电流供用电技术管理44(5)工作接地 根据电力系统运行需要而进行的接地。如变压器中性点接地称为工作接地。(6)保护接地 将电气设备正常运行情况下不带电的金属外壳和架构通过接地装置与大地土壤的连接，它是用来防护间接触电的，因此称作保护接地。(7)保护接零 将电气设备正常运行情况下不带电的金属外壳和架构与配电系统的零线直接进行电气

36、连接，它也是用来防护间接触电的，因此，称作保护接零。(8)重复接地 在低压三相四线制采用保护接零的系统中，为了加强接零的安全性，在零线的一处或多处通过接地装置与大地再次连接，称为重复接地供用电技术管理45 三相四线制中性点直接接地系统中的电气设备，如不采取保护接地或接零的措施，一旦电气设备漏电、人体误触及漏电设备外壳时，加在人体的接触电压为相电压(220v)，接地短路电流通过人体电阻Rr与变压器工作接地电阻RN组成串联电路，通过人体的接地电流为 Ir=U/（RrRn）式中 Ir流经人体的电流；U漏电设备外壳对地电压 Rr人体电阻，Rn变压器中性点接地电阻变压器中性点的工作接地电阻，一般规定在4

37、，如人体电阻取800，则通过人体的电流为供用电技术管理46 若漏电设备已采用保护接地时则人体电阻和保护接地电阻并联，由于人体电阻比保护接地电阻大很多，接地短路电流绝大部分从接地电阻上通过，减轻了对人体触电伤害程度。现假设工作接地电阻及Rn和保护接地电阻Rt都为4，电气设备一相绝缘损坏，接地短路电流为通过人体的电流为供用电技术管理47一、接地和接零一、接地和接零1、文字代号的含义(1)第一个字母表示电力系统的对地关系 T直接接地 I所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地。(2)第二个字母表示装置的外露可导电部分的对地关系 T外露可导电部分对地直接做电气连接此接地点与电力系统的 接地点无直接关系；

38、N外露可导电部分通过保护线PE与电力系统的接地点直接做电气连接。在TN系统中，为了表示中性导体和保护导体的组合关系，有时在TN代号 后面还附加以下字母：s 中性线N和保护线PE是分开的；c中性线N和保护线PE是合一的。2分类 (1)TN系统 电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线PE与该接地点相连接。TN系统可分为：1)TNS系统。整个系统的中性钱N与保护线PE是分开的，通常称之为三相五线制系统。供用电技术管理482)TNC系统。整个系统的中性线N与保护线PE是合一的，即PEN线，通常称之为三相四线制系统。3)TNCS系统。系统中有一部分线路的中性线与保护线合一；另一部分中

39、性线与保护线是分开的供电系统。(2)TT系统 电力系统有一点直接接地，电气设备的外露可导电部分通过保护接地线PE接至与电力系统接地点无关的接地极。供用电技术管理49(3)IT系统 电力系统与大地间不直接连接，电气装置的外露可导电部分通过保护接地线PE与接地体连接。3IT系统安全条件 IT系统除应满足接地电阻要求和接地装置的其他要求外，还应符合过电压防护、绝缘监视、等电位联结等条件。(1)过电压防护 不接地配电网本身没有抑制过电压的功能。为了减轻过电压的危险，可将中性点经击穿熔断器接地。jB0型击穿熔断器的击穿电压(单位：V)。供用电技术管理50正常时，两只电压表的读数各为相电压的I2；击穿熔断

40、器间隙短接后，一只电压表的读数降低至零，而另一只电压表的读数上升至相电压。(2）绝缘监视 低压电网的绝缘监视可用三只规格相同的高内阻电压表来实现。电网对地绝缘正常时，三只电压表指示均为相电压，当某相故障接地时，该相电压表指示急剧降低，另两相电压表指示显著升高；即使电网没有故障接地，而是一相或两相对地绝缘严重恶化，三只电压表也会给出不同的指示。高压电网的绝缘监视线路中电压互感器有两组低压线圈，一组接成星形，供绝缘监视仪表和其他仪表及一般继电保护用；另一组接成开口三角形，开口处接信号继电器。对地绝缘正常时，三只电压表指示相同，三角形开口处电压为零，信号继电器不动作；当某相故障接地，或一相、两相对地

41、绝缘严重恶化时，三只电压表给出不同指示，同时，三角形开口处出现电压，信号继电器动作并发出信号。为减轻电压互感器一、二次短接的危险互感器二次绕组必须接地；为保证绝缘监视的灵敏性，互感器一次绕组中性点和三只电压表的中性点也必须接地。供用电技术管理51二、保护接地的应用范围二、保护接地的应用范围1 各种不接地配电网 保护接地适用于各种不接地配电网。在这类配电网中，凡由于绝缘损坏或其他原因而可能呈现危险电压的金属部分，除另有规定外均应接地。它们主要包括：(1)电机、变压器、电器、携带式或移动式用电器具的金属底座和外壳；(2)电气设备的传动装置；(3)屋内外配电装置的金属或钢筋混凝土构架，以及靠近带电部

42、分的金属遮栏和金属门；(4)配电、控制、保护用的屏(柜、箱)及操作台等的金属框架和底座；(5)交、直流电力电缆的金属接头盒、终端头和膨胀器的金属外壳和电缆的金属护层，可触及的金属保护管和穿线的钢管；(6)装有避雷线的电力线路杆塔；(7)装在配电线路杆上的电力设备；(8)在非沥青地面的居民区内，无避雷线的小接地短路电流架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔等。供用电技术管理522.电气设备的某些金属部分电气设备下列金属部分，除另有规定外，可不接地：(1)在木质、沥青等不良导电地面，无裸露接地导体的干燥的房间内，交流额定电压380V及以下，直流额定电压440V及以下的电气设备的金属外壳；但当有可能

43、同时触及上述电气设备外壳和已接地的其他物体时，则仍应接地；(2)在干燥场所，交流额定电压127V及其以下，直流额定电压110V及其以下的电气设备的外壳；(3)安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电气测量仪表、继电器和其他低压电器等的外壳，以及当发生绝缘损坏时不会在支持物上引起危险电压的绝缘子的金属底座等；(4)安装在已接地金属框架上的设备，如穿墙套管等(但应保证设备底座与金属框架接触良好)；(5)额定电压220V及其以下的蓄电池室内的金属支架；(6)由发电厂、变电所和工业企业区域内引出的铁路轨道；(7)与已接地的机床、机座之间有可靠电气接触的电动机和电器的外壳。此外，木结构或术杆塔上方的电气设备

44、的金属外壳一般也不必接地。供用电技术管理532.6 TT 系统的原理系统的原理一、TT系统：我国绝大部分地面企业的低压配电网都采用星形接法的低压中性点直接接地的三相四线配电网，如图 所示。这不仅是因为这种配电网能提供一组线电压和一组相电压，便于动力和照明由同一台变压器供电，而且还在于这种配电网具有较好的过电压防护性能，且一相故障接地时单相电击的危险性较小，故障接地点比较容易检测等优点。低压中性点的接地常叫做工作接地，中性点引出的导线叫做中性线。由于中性线是通过工作接地与大地连在一起的，因而中性线也叫做零线。这种配电网的额定供电电压为 0.23/0.4kV(相电压为 0.23kV,线电压为0.4

45、kV),额定用电电压为 220/380V(相电压为 220V,线电压为 380V)。220V 用于照明设备和单相设备，380V 用于动力设备。供用电技术管理54 接地的配电网中发生单相电击时，人体承受的电压接近相电压。也就是说，在接地的配电网中，如果电气设备没有采取任何防止间接接触电击的措施，则漏电时触及该设备的人所承受的接触电压可能接近相电压，其危险性大于不接地的配电网中单相电击的危险性。图 为设备外壳采取接地措施的情况。这种做法类似不接地配电网中的保护接地，但由于电源中性点是直接接地的，而与 IT 系统有本质区别。这种配电防护系统称为 TT 系统。第一个字母 T 表示电源是直接接地的。这时

46、，如有一相漏电，则故障电流主要经接地电阻R E 和工作接地电阻 R N 构成回路。漏电设备对地电压和零线对地电压分别为供用电技术管理55 URRRRRRRRUpEpNENpEEURRRRRRRRRRUpEpNENENpNN式中:U 配电网相电压;Rp 人体电阻。一般情况下，RNRp，RERp。可简化为 URRRUENEEURRRUENNN 显然，U E+U N=U,且 UE/UN=RE/RN。与没有接地相比较，漏电设备上对地电压有所降低，但零线上却产生了对地电压。而且，由于RE和RN同在一个数量级。二者都可能远远超过安全电压，人触及漏电设备或触及零线都可能受到致命的电击。另一方面，由于故障电流

47、主要经RE和RN构成回路，如不计及带电体与外壳之间的过渡电阻，供用电技术管理56由于RE和RN都是欧姆级的电阻，因此，IE 不可能太大。这种情况下，一般的过电流保护装置不起作用，不能及时切断电源，使故障长时间延续下去。例如，当 RE=RN=4 时，故障电流只有27.5A，能与之相适应的过电流保护装置是十分有限的。结论：1、同没有接地相比，TT系统漏电设备上对地电压有所降低，但仍超过安全电压，可能会使人身受到致命的电击。2、零线上却产生了超过安全电压的对地电压，可能发生电击事故。3、故障接地电流不大，一般的过流保护装置难以起作用，使得故障状态长时间存在。二、TT 系统的应用采用TT系统时，被保护

48、设备的所有外露导电部分均应同接向接地体的保护导体连接起来；采用TT系统应当保证在允许故障持续时间内漏电设备的故障对地电压不超过某一限值，即 UE=IEREUL 供用电技术管理57 在第一种状态下，即在环境干燥或略微潮湿、皮肤干燥、地面电阻率高的状态下，UL 不得超 过 50V；在第二种状态下，即在环境潮湿、皮肤潮湿、地面电阻率低的状态下，UL 不得超过 25V。故障最大持续时间原则上不得超过 5s。为实现上述要求，可在 TT 系统中装设剩余电流保护装置(漏电保护装置)或过电流保护装置，并优先采用前者。TT 系统主要用于低压共用用户，即用于未装备配电变压器从外面引进低压电源的小型用户。供用电技术

49、管理582.7 TN系统系统本节知识点：1.TN系统的安全原理及类别 2.TN系统速断和限压的要求 3.保护接零的应用范围 4.重复接地 5.速断保护元件一、TN系统的安全原理及类别 TN系统即保护接零系统。由于保护接零和保护接地都是防止间接接触电击的安全措施，做法上又存在一些相似之处，因此，有些人没有严格区分这两种措施,不能鉴别某些不妥当的说法和做法。“保护接零”一词在我国已经得到普及。这一名词有利于明确区分不接地配电网中的保护接地，还有利于区分中性线和零线，有利于区分工作零线和保护零线，有其独特的科学性。TN系统中的字母N表示电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点之间金属性的连

50、接，亦即与配电网保护零线(保护导体)的紧密连接。这种做法就是保护接零。或者说TN系统就是配电网低压中性点直接接地,供用电技术管理59 保护接零原理（a）原理图（b）等效电路 保护接零的原理如图 所示。当某相带电部分碰连设备外壳(即外露导电部分)时，通过设备外壳形成该相对零线的单相短路，短路电流 ISS能促使线路上的短路保护元件迅速动作，从而把故障部分设备断开电源，消除电击危险。在三相四线配电网中，应当区别工作零线和保护零线。前者即中性线，用 N 表示；后者即保护导体，用 PE 表示。如果一根线既是工作零线又是保护零线，则用 PEN 表示。供用电技术管理60TN 系统分为 TN-S,TN-C-S

51、,TN-C 三种方式,如图 所示。TN-S 系统的保护零线是与工作零线完全分开的；TN-C-S 系统干线部分的前一部分保护零线是与工作零线共用的；TN-C 系统的干线部分保护零线是与工作零线完全共用的。TN 系统（a）TN-S 系统（b）TN-C-S 系统（c）TN-C 系统 供用电技术管理61二、TN 系统速断和限压的要求在接零系统中，单相短电流越大，保护元件动作越快；反之，动作越慢。单相短路电流决定于配电网电压和相零线回路阻抗。稳态单相短路电流 ISS按下式计算:ZUZZZZUITEPELss式中:U 配电网相电压；ZL 相线阻抗；ZPE 保护零线阻抗；ZE 回路中电器元件阻抗；ZT 变压

52、器计算阻抗；Z 相零线回路阻扰，Z=ZL+ZPE+ZE+ZT。显然，相零线回路阻抗不能太大，以保证发生漏电时有足够的单相短路电流，迫使线路上的保护元件迅速动作。就电流对人体的作用而言，电流通过人体的持续时间越长，致命的危险性越大，引起心室颤动所需要的电流越小。因此，确定速断保护的动作时间应当同时考虑可能的接触电压。供用电技术管理62 认为保护接零只起过电流速断保护作用，而不能降低漏电设备对地电压也是不对的。由接零等值电路可以求出保护装置动作前漏电设备对地电压为UZZZZZRRRUZzZRRRZIRRRUPELETPENppPENppPESSNppE如线路截面较小，保护零线与相线紧邻敷设。由于电

53、抗比较小，其范围也比较容易确定，对地电压可按下式简化计算:PELPEcERRRUKU式中：RL相线电阻；RpE保护线电阻；Kc计算系数，0.61 如令LPERRm ，则上式可简化为：UmmCUuE1如导体材质相同，则 m 即为相线截面与保护线截面之比。对于电缆和绝缘导线,m13。供用电技术管理63 应当指出，与不接地配电网不同，在这里欲将漏电设备对地电压限制在某一安全范围内是困难的。例如，在相电压 U=220V 的条件下，当 m=1.6667 时，UE=110V；当 m=1.0465 时，UE=90V；当 m=0.7426 时，UE=75V 等。这些数值都远远超过安全电压值。但是，如果过电流保

54、护元件能保证上面三种电压分别不得超过 0.2s,0.5S 和 1s内动作，则应当认为保护是有效的。供用电技术管理64 由于地面对地电压曲线分布规律随接地体特征及其施工方式而异，发生触电的位置受工艺过程等因素的影响，最大接触电压可能难以确定。为此，国家标准以额定电压为依据作了一个比较简明的规定:对于相线对地电压 220V的TN 系统，手持式电气设备和移动式电气设备末端线路或插座回路的短路保护元件应保证相、零线短路持续时间不超过 0.4s；配电线路或固定式电气设备的末端线路应保证短路持续时间不超过 5s。后者之所以放宽规定是因为这些线路不常发生故障，而且接触的可能性较小，即使触电也比较容易摆脱的缘

55、故。如配电箱引出的线路中，除固定设备的线路外，还有手持式、移动式设备或插座线路，短路持续时间也不应超过 0.4S。否则。应采取能将故障电压限制在许可范围之内的等电位联结措施。这里，5s的时限主要是从热稳定的要求考虑的，只是个时间限值，而并非人为延时，这些规定与国际标准基本符合。为了实现保护接零要求，可以采用一般过电流保护装置或剩余电流保护装置 供用电技术管理65三、保护接零的应用范围保护接零用于中性点直接接地的 220/380V 三相四线配电网。在这种配电网中，接地保护方式(TT系统)难以保证安全,不能轻易采用。在这种系统中，凡因绝缘损坏而可现危险对地电压的金属部分均应接零。要求接零和不要求接

56、零的设备和部位与保护接地的要求大致相同。TN-S 系统可用于有爆炸危险、火灾危险性较大或安全要求较高的场所，宜用于独立附设变电站的车间。TN-C-S 系统宜用于厂内设有总变电站，厂内低压配电的场所及民用楼房。TN-C 系统可用于无爆炸危险、火灾危险性不大、用电设备较少、用电线路简单且安全条件较好的场所。供用电技术管理66 在接地的三相四线配电网中，应当采取接零保护。但在现实中往往会发现接零系统中个别设备只接地、不接零的情况，即在 TN 系统中个别设备构成TT系统的情况。这种情况是不安全的。在这种情况下，当接地的设备漏电时，该设备和保护零线(包括所有接零设备)对地电 压分别为UE=URE/（RN

57、RE）UN=UUE=URN/（RNRE）供用电技术管理67 RE 为该设备的接地电阻；RN 为工作接地与零线上所有其他接地电阻的并联值。这时的故障电流不太大，不一定能促使短路保护元件动作而切断电源，危险状态将在大范围内持续存在。因此,除非接地的设备或区段装有快速切断故障的保护装置,否则，不得在TN系统中混用 TT 方式。如果将接地设备的外露金属部分再同保护零线连接起来,构成 TN 系统，其接面将要介绍的重复接地，这对安全是有益无害的。在同一建筑物内，如有中性点接地和中性点不接地的两种配电方式，则应分别采用接零措施和保护接地措施。在这种情况下，允许二者共用一套接地装置。供用电技术管理681.4 防人身触电的技术措施防人身触电的技术措施 保护接地和保护接零 装低压触电保护装置供用电技术管理69供用电技术管理701.5 触电急救触电急救 解脱电源 迅速诊断 心肺复苏 外伤处理