电能的广泛使用给人们的生产和生活带来了极大的方便。只有懂得安全用电常识，才能做到安全、合理用电，避免触电事故及火灾的发生，保障人身和设备的安全。

1.电流对人体的作用

若不慎触及带电体，产生触电事故，会使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，使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断丝熔断时，对人体外部的伤害，如烧伤、金属溅伤等。

根据大量触电事故资料的分析和实验证实，电击所引起的伤害程度与下列各种因素有关：

（1）人体电阻的大小

人体的电阻愈大，通入的电流愈小，伤害程度也就愈轻。根据研究结果，当皮肤有完好的角质外层并且很干燥时，人体电阻大约为104～105 Ω，当角质外层被破坏时，则降到800～1000Ω。

（2）电流通过时间的长短

电流通过人体的时间愈长，则伤害愈严重。

（3）电流的大小

通过人体的电流在0.05A 以上时，人就有生命危险。一般来说，接触36V以下的电压时，通过人体的电流不超过0.05A，故将36V 电压作为安全电压。如果在潮湿的场所，安全电压还要规定得低一些，通常是24V 和12V。

此外，电击后的伤害程度还与电流通过人体的路径以及与带电体接触的面积和压力等有关。

2.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，如图3-19所示。这时人体处于相电压之下，危险性较大。如果人体与地面的绝缘较好，危险性可以大大减小。

图3-19　电源中性点接地的单相触电

2）电源中性点不接地的单相触电，如图3-20所示。这种触电也有危险。乍看起来，似乎电源中性点不接地时，不能构成电流通过人体的回路。其实不然，要考虑到导线与地面间的绝缘可能不良（对地绝缘电阻为R′），甚至有一相接地，在这种情况下人体中就有电流通过。在交流的情况下，导线与地面间存在的电容也可构成电流的通路。

图3-20　电源中性点不接地的单相触电

3）两相触电最为危险，因为人体处于线电压之下，但这种情况不常见。

（2）接触正常不带电的金属体

触电的另一种情形是接触正常不带电的部分。譬如，电机的外壳本来是不带电的，由于绕组绝缘损坏而与外壳相接触，使它也带电。人手触及带电的电机（或其他电气设备）外壳，相当于单相触电。大多数触电事故属于这一种。为了防止这种触电事故，对电气设备常采用保护接地和保护接零（接中性线）的保护装置。

3.接地和接零

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。按接地目的的不同，主要可分为工作接地、保护接地和保护接零三种。

（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（见图3-21），这种接地方式称为工作接地。工作接地有下列目的：

图3-21　工作接地、保护接地和保护接零

1）降低触电电压。在中性点不接地的系统中，当一相接地而人体触及另外两相之一时，触电电压将为相电压的倍，即为线电压。而在中性点接地的系统中，在上述情况下，触电电压就降低到等于或接近相电压。

2）迅速切断故障设备。在中性点不接地的系统中，当一相接地时，接地电流很小（因为导线和地面间存在电容和绝缘电阻，也可构成电流的通路），不足以使保护装置动作而切断电源，接地故障不易被发现，将长时间持续下去，对人身不安全。而在中性点接地的系统中，一相接地后的接地电流较大（接近单相短路），保护装置迅速动作，断开故障点。

3）降低电气设备对地的绝缘水平。在中性点不接地的系统中，一相接地时将使另外两相的对地电压升高到线电压。而在中性点接地的系统中，则接近于相电压，故可降低电气设备和输电线的绝缘水平，节省投资。

但是，中性点不接地也有好处。第一，一相接地往往是瞬时的，能自动消除，在中性点不接地的系统中，就不会跳闸而发生停电事故；第二，一相接地故障可以允许短时存在，这样，以便寻找故障和修复。

（2）保护接地

保护接地就是将电气设备的金属外壳（正常情况下是不带电的）接地，宜用于中性点不接地的低压系统中。

如图3-22a所示的是电动机的保护接地，可分两种情况来分析：

1）当电动机某一相绕组的绝缘损坏使外壳带电而外壳未接地的情况下，人体触及外壳，相当于单相触电。这时接地电流Ie（经过故障点流入地中的电流）的大小决定于人体电阻Rb 和绝缘电阻R′，当系统的绝缘性能下降时，就有触电的危险。

2）当电动机某一相绕组的绝缘损坏使外壳带电而外壳接地的情况下，人体触及外壳时，由于人体的电阻Rb 与接地电阻R0 并联，而通常Rb≫R0，所以通过人体的电流很小，不会有危险。这就是保护接地保证人身安全的作用。

（3）保护接零

保护接零就是将电气设备的金属外壳接到零线（或称中性线）上，宜用于中性点接地的低压系统中。

如图3-22b所示的是电动机的保护接零。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。即使在熔丝熔断前人体触及外壳时，也由于人体电阻远大于线路电阻，通过人体的电流也是极为微小的。

图3-22　电动机的保护

为什么在中性点接地的系统中不采用保护接地呢？ 因为采用保护接地时，当电气设备的绝缘损坏时，接地电流

式中，Up 为系统的相电压；R0 和R′0 分别为保护接地和工作接地的接地电阻。如果系统电压为380/220V，R0＝R′0＝4Ω，则接地电流

为了保护装置能可靠地动作，接地电流不应小于继电保护装置动作电流的1.5倍或熔丝额定电流的3倍。因此27.5A 的接地电流只能保证断开动作电流不超过27.5/1.5A＝18.3A 的继电保护装置或额定电流不超过27.5/3A＝9.2A的熔丝。如果电气设备容量较大，就得不到保护，接地电流长期存在，外壳也将长期带电，其对地电压为

如果UP＝220V，R0＝R′0＝4Ω，则Ue＝110V。此电压对人体是不安全的。

（4）保护接零与重复接地

在中性点接地系统中，除采用保护接零外，还要采用重复接地，就是将零线相隔一定距离，多处进行接地，如图3-23所示。这样，在图中当零线在×处断开而电动机一相碰壳时：

图3-23　工作接地、保护接地和重复接地(www.daowen.com)

1）如无重复接地，人体触及外壳，相当于单相触电，是有危险的（见图3-21）。

2）如有重复接地，多处重复接地的接地电阻并联，使外壳对地电压大大降低，减小了危险程度。

为了确保安全，零干线必须连接牢固，开关和熔断器不允许装在零干线上。但引入住宅和办公场所的一根相线和一根零线上一般都装有双极开关，并都装有熔断器，以增加短路时熔断的机会。

（5）工作零线与保护接零

在三相四线制系统中，由于负载往往不对称，零线中有电流，因而零线对地电压不为零，距电源越远，电压越高，但一般在安全值以下，无危险性。为了确保设备外壳对地电压为零，专设保护零线，如图3-24所示。工作零线在进建筑物入口处要接地，进户后再另设一保护零线。这样就成为三相五线制。所有的接零设备都要通过三孔插座接到保护零线上。在正常工作时，工作零线中有电流，保护零线中不应有电流。

图3-24　工作零线与保护零线

图3-24a是正确连接。当绝缘损坏、外壳带电时，短路电流经过保护零线，将熔断器熔断，切断电源，消除触电事故。图3-24b的连接是不正确的，因为如果在×处断开，绝缘损坏后外壳便带电，将会发生触电事故。有的用户在使用日常电器（如手电钻、电冰箱、洗衣机、台式电扇等）时，忽视外壳的接零保护，插上单相电源就用，如图3-24c所示，这是十分不安全的。一旦绝缘损坏，外壳也就带电。

[思考题]

1.有些家用电器用的是单相交流电，为什么电源插座是三孔的？ 试画出正确使用的电路图。

2.为什么电灯开关一定要接在相线（火线）上而不接在中性线上？

习 题

3-1　设三个理想电源如图3-25所示，它们的电压相量为，问这些电源如何连接以组成星形联结对称三相电源。

图3-25　题3-1图

3-2　已知对称三相电源中，A 相电压的瞬时值时uA＝311sin（314t＋30°）V，试写出其他各相电压的瞬时值表达式、相量表达式，并绘出相量图。

3-3　有一三相对称负载，其每相的电阻R＝8Ω，感抗XL＝6Ω。如果将负载连成星形接于线电压UL＝380V 的三相电源上，试求相电压、相电流及线电流相量。

3-4　已知星形联结的对称三相负载每相复阻抗为，对称三相电源的线电压为380V。求负载相电压，并画出电压、电流的相量图。若在此负载情况下，装有中性线，中性线的复阻抗为ZN＝（6＋j8）Ω，求此时的负载相电流又是多少？

3-5　某对称三相电路，负载作三角形联结，每相负载阻抗为，若将其接到线电压为127V 的三相电源上，求各负载相电流及线电流相量。

3-6　某住宅楼有30户居民，设计每户最大用电功率2.4kW，功率因数0.8，额定电压220V，采用三相电源供电，线电压UL＝380V。试将用户均匀分配组成对称三相负载，画出供电线路；计算线路总电流，每相负载阻抗、电阻及电抗，以及三相电源容量（视在功率）。

3-7　如图3-26所示的是三相四线制电路，电源线电压UL＝380V。三个电阻性负载连成星形，其电阻为RA＝11Ω，RB＝RC＝22Ω。（1）试求负载相电压、相电流及中性线电流，并作出它们的相量图；（2）如无中性线，求负载相电压及中性点电压；（3）如无中性线，当A 相短路时求各相电压和电流，并作出它们的相量图；（4）如无中性线，当C相断路时求另外两相的电压和电流；（5）在（3）、（4）中如有中性线，则又如何？

图3-26　题3-7图

3-8　在如图3-27所示电路中，R1＝3.9kΩ，R2＝5.5kΩ，C1＝0.47μF，C2＝1μF，电源对称，，f＝50Hz。试求电压。

图3-27　题3-8图

3-9　在线电压为380V 的三相电源上，接两组电阻性对称负载，如图3-28所示，试求线路电流。

图3-28　题3-9图

3-10　如图3-29所示电路是用来测定三相电源相序的仪器，称为相序指示仪。任意指定电源的一相为A 相，把电容C 接到A 相上，两只相同的白炽灯（电

图3-29　题3-10图

阻为R）分别接到另外两相上，若令＝R，试说明如何根据白炽灯的亮度来确定B、C相。

3-11　有一三相异步电动机，其绕组连成三角形，接在线电压UL＝380V 的电源上，从电源所取用的功率P＝11.43kW，功率因数cosφ＝0.87，试求电动机的相电流和线电流。

3-12　在如图3-30所示电路中，电源线电压UL＝380V，频率f＝50Hz，对称电感性负载的功率P＝10kW，功率因数cosφ1＝0.5。为了将线路功率因数提高到cosφ＝0.9，试问在两图中每相并联的补偿电容器的电容值各为多少？ 采用哪种联结（三角形或星形）方式较好？ （提示：每相电容C＝，式中P 为三相功率，U 为每相电容上所加电压）

图3-30　题3-12图

3-13　某三相对称负载阻抗Z1＝（＋j10）Ω，和另一单相负载阻抗Z2＝（8－j6）Ω 接在三相四线制电源上，电路如图3-31所示。已知电源相电压为Up＝220V。试求：（1）说明Z1 是什么接法；（2）求电流及；（3）求电源输出的总功率P、Q、S，电路总等效功率因数cosφ；（4）画相量图。

图3-31　题3-13图

3-14　在如图3-32所示电路中，感性负载阻抗Z＝（8＋j6）Ω，电源线电压UL＝380V。（1）计算线电流IL、有功功率P、无功功率Q 和功率因数cosφ1；（2）若要将功率因数提高到cosφ＝0.98，则可接通开关Q，试求电容C 及线路总电流I′L。（提示：可根据公式C＝（tanφ1－tanφ），先求C，再求

图3-32　题3-14图

3-15　如图3-33所示三相电路中，电源电压对称，负载为三角形联结。若已知各相负载中电流有效值均为5A，求图中电流的有效值。

图3-33　题3-15图

3-16　有一台星形联结的发电机，相电流为1380A，线电压为9300V，功率因数为0.8，求此发电机提供的有功功率、无功功率与视在功率。

3-17　有一台三相电动机，定子绕组为星形联结，从配电盘电压表读出线电压为380V，线电流为6.1A，已知它的总功率为3.3kW，试求电动机每相绕组的阻抗。

3-18　三相不对称负载以三角形连接到对称三相电源上，如图3-34所示。已知R＝5Ω，XL1＝10Ω，XL2＝5Ω，XC＝10Ω，电源线电压，求负载相电流和线电流。

图3-34　题3-18图

3-19　线电压为380V 的对称三相电源向两组对称负载供电。其中，一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻为10 Ω；另一组是感性负载，功率因数为0.866，消耗功率为5.69kW，求电源的有功功率、无功功率、视在功率及输出电流有效值。

3-20　在图3-35中，对称负载连接成三角形，已知电源线电压UL＝220V，电流表读数IL＝17.3A，三相功率P＝4.5kW，试求：（1）每相负载的电阻和感抗；（2）当AB相负载断开时，图中各电流表的读数和总功率P；（3）当A 线断开时，图中各电流表的读数和总功率P。

图3-35　题3-20图