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电工学论文2


电工学论文 2
请就供电、 配电及安全用电等做简单论述, 可外延拓展,不限论文形式,并回答{7 版第 12 章} 全部练习题。 一.供电: 首先, 我们所使用的电通常来自发电厂, 发电厂按所利用的能源分为水利、 火力、 风力、 核能、太阳能、沼气等几种。各种发电厂的发电机几乎都是三相同步发电机,它也分为定子 和转子两个部分。 同步发电机的转子是磁极,有显极和隐极两种。显极式同步发电机的结构简单,但机械 强度较低,宜于低速。隐极式同步发电机制造工艺较为复杂,但机械强度较高,宜于高速。 大中型发电厂多建在产煤地区或水力资源丰富的地方, 距用电地区较远。 发电厂产生的 电能要用高压输电线输送到用电地区, 然后降压分配给个用户。 电能从发电厂传输到用户要 通过导线系统,这系统成为电力网。 送电距离越远,要求输电线的电压越高。 二.配电: 从输电线末端的变电所将电能分配给各工业企业和城市。 工业企业中设有中央变电所和 车间变电所。中央变电所所接受送来的电能,然后分配到各车间,然后由车间变电所分配到 各用电设备。 从车间变电所或配电箱到用电设备的线路属于低压配电线路。 低压配电线路的连接方式 主要是放射式和树干式两种。 当负载点比较分散而各个负载点又具有相当大的集中负载时,采用放射式线路较合适。 在下述情况下采用树干式配电线路: (1) 负载集中,同时各个负载点位于变电所或配电箱的同一侧,其间距较短。 (2) 负载比较均匀地分布在一条线上。 采用放射式配电线路时, 各组用电设备常通过总配电箱联接。 用电设备既可独立地接到 配电箱上,也可联接成链状接到配电箱上。距电箱较远,但彼此距离很近的小型用电设备宜 接成链状,这样能节省导线。 放射式和树干式这两种配电线路现在都被采用。放射式供电可靠,但投资较高。树干式 可靠性较低,但灵活性较大。 三.安全用电: 由于不慎触及带电体,产生触电事故,是人体受到各种不同的伤害。根据伤害性质可分 为电击和电伤两种。电击是指电流通过人体,身内部器官组织受到损伤。如果受害者不能迅 速摆脱带电体,则最后会造成死亡事故。电伤是指在电弧作用下或熔丝熔断时,对人体外部 的伤害,如烧伤、金属溅伤等。点击所引起的伤害程度与人体电阻的大小、电流通过的时间 长短、电流的大小和电流的频率有关。、 触电方式分为:1.接触正常带电体:(1)电源中性点接地系统的单相触电;(2)电源 中性点不接地系统的单相触电;(3)两相触电最为危险,因为人体处在线电压之下,但这 种情况不常见。 2.解除正常不带电的金属体:如电机外壳通常不带电,由于绕组绝缘损坏 而与外壳接触,使它带点。 为了人身安全和电力系统工作的需要,要求电气设备采取接地措施:

1.

工作接地:电力系统由于运行和安全的需要,常将中性点接地,这种接地方式称 为工作接地,有如下目的:(1)降低出低电压;(2)迅速切断故障设备;(3) 降低电气设备对地的绝缘水平。

2. 3.

保护接地:将电气设备的金属外壳接地,宜用于中性点不接地的低压系统中。 保护接零:将电气设备的金属外壳接到零线上,宜用于中性点接地的低压系统中。 当电动机某一相绕组的绝缘损坏而与外壳相接时, 就形成单相短路, 迅速将这一 相中的熔丝熔断,因而外壳便不再带电。

4. 5.

保护接零和重复接地;将零线相隔一定距离多处进行接地。 工作零线与保护零线:为了确保设备外壳对地电压为零,专设保护零线 PE,工作 零线在进建筑物入口处都要接地, 进户后再设另一保护零线。 这样就成为三相五 线制。

四.习题 12.1.1 为何远距离输电采用高电压? 解:当电流通过导线时,会有一部分电能变为热能而损耗掉。在输电的功率相同的情 况下,高压输电的电流较小,而低压输电电流较大,因为功率 P = U*I,P 一定,则 U 升 高,I 就降低;U 降低,I 就升高。同时输电过程中,电流通过导线,而导线必然有电阻, 于是就在电线上产生一定的压降,该压降的大小 U' = IR,R 为传输导线的电阻,I 即为上 边提到的输电电流 I。 由于这部分压降以及电线的电阻, 就有一部分功率 P' = U'I = I?R 消 耗在传输导线上,而导线本身也是电阻,所以这一部分功率转变成了热量散发到空气中,也 就是说这一部分功率损失在导线上。由于导线的电阻 R 为一定值,输电电流 I 减小的话, 则导线上损失的功率 P' 也会降低。 输电线截面积 S 一定时,输电电压 U 愈高,损耗的电功率 P 耗就愈小;如果允许损耗的 电功率 P 耗一定时(一般不得超过输送功率的 10%),电压愈高,输电导线的截面积就愈 小,这可大大节省输电导线所用的材料。 在传输功率相同的情况下,为了减小在传输过程中损失的功率,提高输电电压,降低输 电电流能有效降低在传输过程中的损失,电压越大损失越小。所以,从减少输电线路上的电 功率损耗和节省输电导线所用材料两个方面来说,远距离输送电能要采用高电压或超高电 压。 但也不能盲目提高输电电压,同为输电电压愈高,输电架空线的建设,对所用各种材料 的要求愈严格,线路的造价就愈高。所以,要从具体的实际情况出发,做到输电线路既能减 少功率损耗,又能节约建设投资。 12.4.1 在同一供电系统中为何不能同时采用保护接地和保护接零? 解: 同一供电系统中在采用保护措施时, 必须注意不允许在同一系统上把一部分设备接 零,另一部分用电设备接地。因为当外壳接地的设备发生碰壳漏电,而引起的事故电流烧不 断熔丝时,设备外壳就带电 110V,并使整个零线对地电位升高到 110V,于是其他接零设备 的外壳对地都有 110V 电位,这是很危险的。所以,在同一个系统上不准采用部分设备接零、 部分设备接地的混合做法。即使熔丝符合能烧断的要求,也不允许混合接法。因为熔丝在使 用中经常调换,很难保证不出差错。 12.4.2 为什么中性点不接地的系统不采用保护接零? 解:如果采用保护接零,当系统发生一相碰地时,系统可照常运行,这时大地与碰地的

端线等电位,会使所有接在零线上的电气设备外壳呈现对地电压,相当于相电压,这是十分 危险的。也就是说此时大地为一相线,零线对地的电压不再是 0V,而是 220V。 12.4.3 区分工作接地、保护接地和保护接零。为什么在中性点接点系统中,除采用保护接 零外,还要重复接地? 解: 工作接地的作用是保持系统电位的稳定性, 即减轻低压系统由高压窜入低压的原因 所产生过电压的危险性。如没有工作接地则当 10kV 的高压窜入低压时,低压系统的对地电 压上升为 5800V 左右。当配电网一相故障接地时,工作接地也有抑制电压升高的作用。如没 有工作接地,发生一相接地故障时,中性点对地电压可上升到接近相电压,另两相对地电压 可上升到接近线电压。 如有工作接地, 由于接地故障电流经工作接地成回路, 对地电压的“漂 移”受到抑制,在线电压 0.4kV 的配电网中。中性点对地电压一般不超过 50V,另外两相对 地电压一般不超过 250V。 保护接地就是将正常情况下不带电, 而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器 金属部分 (即与带电部分相绝缘的金属结构部分) 用导线与接地体可靠连接起来的一种保护 接线方式。接地保护一般用于配电变压器中性点不直接接地(三相三线制)的供电系统中, 用以保证当电气设备因绝缘损坏而漏电时产生的对地电压不超过安全范围。 如果家用电器未 采用接地保护,当某一部分的绝缘损坏或某一相线碰及外壳时,家用电器的外壳将带电,人 体万一触及到该绝缘损坏的电器设备外壳(构架)时,就会有触电的危险。相反,若将电器 设备做了接地保护, 单相接地短路电流就会沿接地装置和人体这两条并联支路分别流过。 一 般地说,人体的电阻大于 1000 欧,接地体的电阻按规定不能大于 4 欧,所以流经人体的电 流就很小,而流经接地装置的电流很大。这样就减小了电器设备漏电后人体触电的危险。 保护接零(又称接零保护)就是在中性点接地的系统中,将电气设备在正常情况下不带 电的金属部分与零线作良好的金属连接。当某一相绝缘损坏使相线碰壳,外壳带电时,由于 外壳采用了保护接零措施,因此该相线和零线构成回路,单相短路电流很大,足以使线路上 的保护装置(如熔断器)迅速熔 断,从而将漏电设备与电源断开,从而避免人身触电的可 能性。 原因: (1)在有重复接地的低压供电系统中,当发生接地短路时,能降低零线的对地 电压。当发生接地短路时,短路电流大部分通过零线构成回路,小部分电流通过重复接地电 阻和工作接地电阻构成回路。 而后一部分电流在重复接地的接地电阻上的对地电压仅是零线 上电压的一部分,因此降低了零线的对地电压。 (2)当有重复接地的低压供电系统中发生 零线断线时, 能降低保护零线断线的危险性。 在没有重复接地的情况下, 当零线发生断线时, 在断线点后面只要有一台用电设备发生接地短路, 其他设备的外壳上都会存在着近似的对地 电压。


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