页数：72页文件大小：2.32 MB来源： 建筑电工学ppt课件
本课件概述电力系统的构成与额定电压等级，介绍建筑高低压配电系统的接线方式与负荷计算，说明触电类型、人体电阻与安全电压等用电安全要点，并讲解建筑防雷分级与避雷装置的保护范围。
本页为建筑供电与用电安全章首页，列出本章主要小节与内容框架。
本章围绕上述小节依次展开讲解。
8.1电力系统概述8.1.1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。
1.电力系统是通过各级变压器的电力线路将发电厂、变电所和电力用户连接起来的发电、输电、变电、配电和用电的整体。
35kV35kV负荷变电所35kV~水力发电厂~火力发电厂10kV至用户配电所10kV升压变电所220kV地区枢纽所220kV220kV220kV220kV升压变电所10kV电力系统的示意图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。
指电力系统中各级电压的电力线路和与其相连的变电所，主要作用变换电压、传输电能，负责将发电厂电能经过传输线路送到用户。
2电网（电力网）3电力用户（用电设备）电力用户是消耗电能的场所，将电能通过用电设备转换为满足用户需求的其它形式的能量。
电力用户根据供电电压分为高压用户（1kV及以上）和低压用户（380/220V）
发电机组发出的电压一般为6 kV、10kV和13.8kV。
8.1.2电力系统组成1.发电发电是将水力、火力、风力、核能和太阳能等非电能转换成电能的过程。
我国以水力和火力发电为主，近几年也在发展核能发电。
电力系统由发电、输电和配电系统组成。
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。
3.配电配电是由10KV及以下的配电线路和配电(降压)变压器所组成。
它的作用是将3~10KV高压降为380/220V低压再分配到各个用户的用电设备。
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等。
市区一般输电电压为10kV左右，通常需要设置降压变电所，经配电变压器将电压降为380/220V，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。
输电线路一例工厂变电所变电所厂用电输电线电缆Y0YYY Y10 kV380/220 VYY Y输电线变电所变电所380/220 VY0Y220 kV35 kV10 kV Y Y
2.用电设备的额定电压用电设备的额定电压是按电网的额定电压UN来制造的。
因此用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。
3.发电机的额定电压发电机额定电压规定高于同级电网额定电压5%。
4.电力变压器的额定电压(1)一次绕组的额定电压：①当变压器直接与发电机相联时，其一次绕组额定电压应高于同级电网额定电压5%。
②当变压器不与发电机相联而是连接在线路上，则其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。
(2)二次绕组的额定电压②变压器二次侧供电线路不长时，其额定电压高于所联电网额定电压5%，补偿变压器满负荷运行时绕组内部5%的电压降。
①变压器二次侧供电线路较长时，额定电压应比相联电网额定电压高10%：5%用于补偿变压器运行时绕组产生的5%压降
满负荷时输出的二次电压还要高于所联电网额定电压5%，以补偿线路上的电压降。
电力变压器的额定电压说明
8.1.4供电质量要求供电质量包括电能质量和供电可靠性两方面。
1电能质量是指电压、频率和波形的质量。
主要指标有频率偏差、电压偏差、电压波动和闪变、谐波(电压波形畸变)及三相电压不平衡度等。
工频的频率偏差一般不得超过±0.5Hz，如果电力系统容量达3000MW或以上时，频率偏差不得超过±0.2Hz2供电可靠性可用供电企业对用户全年实际供电小时数与全年总小时数(8760h)的百分比来衡量，也可用全年的停电次数及停电持续时间来衡量。
8.1.5电力负荷的分级电力负荷按其使用性质和重要程度分为三级。
1.一级电力负荷当供电中断时，将造成人身伤亡、重大的政治影响、重大的经济损失或将造成公共场所秩序严重混乱的用电负荷。
一级负荷应有两个独立电源供电，以确保供电的可靠性和连续性。
对于一级电力负荷中特别重要的负荷，还必须增设应急备用电源,如快速自起动的柴油发电机组、不间断电源(UPS)等。
例如：国家级的大会堂、国际候机厅、医院手术室和分娩室等建筑的照明。
2.二级电力负荷当供电中断时，将造成较大的政治影响、较大的经济损失或将造成公共场所秩序混乱的用电负荷。
二级电力负荷宜采用两个电源供电，供电变压器亦宜选两台。
如：省市级体育馆、展览馆的照明，二类高层建筑的火灾应急照明、疏散指示标志灯及消防电梯、喷淋泵、消火栓等消防用电。
3.三级电力负荷供电中断仅对工作和生活产生一些影响,不属于一级或二级的电力负荷。
三级电力负荷只需一路电源供电即可。
如旅馆、住宅、小型工厂的照明。
1-上支架2-上接线端子3-静触头4-动触头5-外壳6-冷媒软管7-绝缘杆8-下接线端子9-下支架10-导向杆11-角杆12-绝缘耦合器13-触头弹力压簧真空断路器
(2)高压隔离开关高压隔离开关没有专门的灭弧装置，所以不允许带负荷断开和接入电路。
断路器一般与隔离开关配合使用操作原则是：断开电路时，先断断路器，后拉隔离开关
接通电路时，先合隔离开关，后合断路器。
按其安装位置分为户内式和户外式两大类。
1-上接线端子2-静触头3-闸刀4-套管绝缘子5-下接线端子6-框架7-转轴8-柺臂9-升降绝缘子10-支柱绝缘子高压隔离开关
(3)高压负荷开关高压负荷开关具有专门的灭弧装置，用于在高压装置中通断负荷电流。
注：它只能通断一定的负荷电流，断流能力不大，不能用来开断短路电流，必须和高压熔断器串联使用。
高压负荷开关分户内式和户外式两大类
1-主轴2-上绝缘子兼气缸3-连杆4-下绝缘子5-框架6-高压熔断器7-下触座8-闸刀9-弧动触头10-绝缘喷嘴11-主静触头12-上触头13-断路弹簧14-绝缘拉杆15-热脱扣器高压负荷开关
(4)高压熔断器6～1OKV系统中，户内广泛采用RN1、RN2型高压管式熔断器
户外通常采用RW4-10(G)型跌开式熔断器。
1-瓷熔管2-金属管帽3-弹性触座4-熔断指示器5-接线端子6-瓷绝缘子7-底座高压管式熔断器
1-上接线端子2-上静触头3-上动触头4-管帽（带薄膜）5-操作环6-熔管7-铜熔丝8-下动触头9-下静触头10-下接线端子11-绝缘瓷瓶12-固定安装板跌开式熔断器
图形符号名称图形符号名称熔断器断路器跌落式熔断器负荷开关避雷针隔离开关表8.2.1主要一次电气设备图形符号
(5)高压开关柜高压开关柜是一种柜式的成套配电设备。
按一定的接线方案将所需的一、二次设备（开关设备、监测仪表、保护电器及辅助设备）组装成一个总体，在变配电所中用于控制电力变压器和电力线路。
2.低压电气设备低压刀开关、低压负荷开关、低压断路器和低压熔断器等，通常组成低压配电盘，用于变压器低压侧的首级配电系统，用于动力、照明配电。
对于变压器容量在630kV·A及以下的露天变电所电源进线一般经过跌开式熔断器接入变压器
变压器容量在320kV·A及以下室内变电所变压器不经常进行投切操作时，高压侧采用隔离开关和户内式的高压熔断器
变压器需经常进行投切操作，或变压器容量在320kV·A以上时，高压侧采用负荷开关和高压熔断器。
混合式供电兼顾放射式和树干式两种配电方式的特点，是将两者进行组合的配电方式。
3.混合式如高层建筑中，当每层照明负荷都较小时，可以从低压配电盘放射式引出多条干线，将楼层照明配电箱分组接入干线，局部为树干式。
1.人体电阻人体电阻因人而异，通常为104~ 105 ，当角质外层破坏时，则降到800~1000 。
2.电流强度对人的伤害人体允许的安全工频电流: 30mA工频危险电流: 50mA电流频率在40Hz ~ 60Hz对人体的伤害最大。
实践证明，直流电对血液有分解作用，而高频电流不仅没有危害还可以用于医疗保健等。
3.电流频率对人体的伤害4.电流持续时间与路径对人体的伤害电流通过人体的时间愈长，则伤害愈大。
5.电压对人体的伤害电流的路径通过心脏会导致神经失常、心跳停止、血液循环中断，危险性最大。
其中电流的流经从右手到左脚的路径是最危险的。
触电电压越高，通过人体的电流越大就越危险。
因此，把36 V以下的电压定为安全电压。
工厂进行设备检修使用的手灯及机床照明都采用安全电压。
8.3.2触电的形式1.接触正常带电体(1)电源中性点接地的单相触电通过人体电流:式中:UP:电源相电压(220V)Ro:接地电阻 4 Rb:人体电阻1000 这时人体处于相电压下，危险较大。
(2)电源中性点不接地系统的单相触电R'对地绝缘电阻Ib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。
(3)双相触电双相触电触电后果更为严重通过人体的电流：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。
这时人体处于线电压下Ib
3.跨步电压触电U电位分布接地点20m0.8m跨步电压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。
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。
双脚跨步一般在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。
8.3.3漏电保护器1—检测元件（零序电流互感器）2—放大环节3—执行机构漏电保护器的工作原理作用：保护人身安全或防止用电设备漏电的一种安全保护电器。
8.3.4低压配电系统的接地1、接地的概念工作接地、保护接地和保护接零、防静电接地、防雷接地等（1）工作接地即将中性点接地。
目的：(1)保证电源正常运行(2)保证用电设备性能充分发挥(3)提高工作的可靠性R0
（2）保护接地当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带电,当人触及外壳,接地电流Ie将经过人体入地后,再经其它两相对地绝缘电阻R 及分布电容C 回到电源。
当R 值较低、C 较大时，Ib将达到或超过危险值。
电气设备外壳未装保护接地时R'C'IbIe对地绝缘电阻分布电容
(a)R0(b)保护接零将电气设备的外壳可靠地经过公共接地线地。
当电气设备绝缘损坏造成一相碰壳，该相电源短路，其短路电流使保护设备动作，将故障设备从电源切除，防止人身触电。
保护接地和保护接零同时使用时当A相绝缘损坏碰壳时，接地电流式中:R0:保护接地电阻4 R 0:工作接地电阻4 注:不准保护接地和保护接零同时使用。
此电流不足以使大容量的保护装置动作，而使设备外壳长期带电,其对地电压为110V。
(3)重复接地在三相电力变压器中性点直接接地的低压系统中，除在电源中性点进行工作接地外，还必须在保护接地线其他地方再进行必要的接地，称为重复接地
2.低压配电系统的接地类型(1)IT系统IT系统中，电源端不接地或通过消弧线圈接地，电气设备的金属外壳直接接地。
用电环境较差的场所（如井下、化工厂、纺织厂等）、对不间断供电要求较高的电气设备的供电。
特点：电源不设中性线。
一切电气设备金属外壳均采用保护接地。
(2)TT系统TT系统的电源端中性点直接接地，用电设备的金属外壳的接地与电源端的接地相互独立。
设备的金属外壳带电时，可减少触电危险。
但低压断路器未必跳闸，外壳对地电压可超过安全电压。
接地电阻降低到1Ω以下。
(3)TN系统TN系统中变压器中性点直接接地，一切电气设备正常不带电的金属外壳均采用保护接零。
1)TN-C系统中性线（N）与保护接地线（PE）共用一根导线，合并成PEN线，用电设备的外露可导电部分接到PEN线上。
2）TN-S系统TN-S系统是目前最提倡使用的三相五线制的供电系统。
其变压器中性点直接接地，将中性线(N）与保护接地线（PE）分别敷设
3)TN-C-S系统TN-C-S系统，即四线半系统，电源中性点直接接地，中性线与保护接地线部分合用，部分分开
总配电箱内分出的PE线
等电位联结示意图
8.4.2防雷等级1.第一类防雷建筑物1)具有特别重要用途的建筑物2)国家级重点文物的建、构筑物3)高度超过100m的建筑物2.第二类防雷建筑物1)重要的或人员密集的大型建筑物2)省级重点文物保护的建筑物和构筑物3)19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑
4)省级及以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。
8.4.3防雷措施不同防雷等级的建(构)筑物所采取的具体防雷措施有所不同，但防雷原理是相同的。
(1)防直接雷措施基本思想：给雷电流提供可靠的通路，一旦遭到雷击，雷电流可通过设置在其顶部的接闪器、防雷引下线和接地极泄入大地，从而达到保护建(构)筑物的目的。
(2)防间接雷措施将建筑物内的金属物(如设备、构架、电缆金属外皮、金属门、窗等)和突出屋面的金属物与接地装置相连接。
室内平行敷设的长金属物(如管道、构架、电缆金属外皮等)，当其净距小于100m时，应每隔30m用金属线跨接，防静电感应。
(3)防高电位侵入低压配电线路全长采用电缆直接埋地敷设，在入户端将电缆的金属外皮接到防雷电感应的接地装置上。
当低压配电线路采用架线引人时，在入户处应加装避雷器。
8.4.4防雷装置1.接闪器作用是引来雷电流通过引下线和接地极将雷电流导入地下，从而使接闪器下一定范围内的建筑物免遭直接雷击。
三种形式：独立避雷针、避雷带或避雷网。
(1)避雷针避雷针通常由圆钢或焊接钢管制成，其保护范围由滚球法确定，滚球半径按照建筑物防雷等级的不同取不同数值。
单支避雷针的保护范围示意图
避雷带应设置在沿屋面挑檐、屋脊、女儿墙等易受雷击的部位，当屋面面积较大时，应设置避雷网。
不同屋顶坡度建筑物的雷击部位
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