机电培训教材.doc

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一、电力系统简介

电力系统：

电力系统是动力系统的一部分，它由发电厂的发电机及配电装置，升压及降压变电所、输配电线路及用户的用电设备所组成。

一次设备：

直接与生产电能和输配电有关的设备称为一次设备。

包括各种高压断路器、隔离开关、母线、电力电缆、电压互感器、电流互感器、电抗器、避雷器、消弧线圈、并联电容器及高压熔断器等。

二次设备：

对一次设备进行监视、测量、操纵控制和保护作用的辅助设备。

如各种继电器、信号装置、测量仪表、录波记录装置以及遥测、遥信装置和各种控制电缆、小母线等。

（一）自备发电厂

1、火力发电厂

2、燃气轮机电站

燃气轮机发电机组是燃料直接在机器内燃烧，产生高温气推动产生功率、带动发电机发电的机组。

原料：

天然气、轻油（柴油）、重油（原油）。

特点：

体积小、重量轻、安装快、投资少、建设周期短。

机组启动时间短、可一天之内多次开机，特别适合事故应急；启动操作自动化程度高，操作简单、操作人员少，经济可靠。

（二）变压器

变压器的作用

电力变压器是用来改变电压大小的电气设备。

它根据电磁感应的原理，把某一等级的交流电压变换成另一等级的交流电压以满足不同负荷的需要。

输电线路将几万伏或几十万伏高电压的电能输送到负荷区后，必须经过降压变压器将高电压降低到适合于用电设备使用的低电压。

变压器分为电力变压器和特种变压器。

电力变压器又分为油浸式和干式。

变压器的允许运行方式

允许温度和温升

变压器的允许温度主要取决于绕组的绝缘材料，我国电力变压器大部分采用A级绝缘，对于A级绝缘的变压器的正常运行中，当周围空气温度最高为40℃时，变压器绕组的极限温度为105℃。

变压器温度和周围空气温度的差值叫做变压器的温升。

变压器的过负荷能力

变压器的过负荷能力是指它在较短的时间内在不损害变压器的绝缘和降低变压器额定容量的情况下，所能输出的最大容量。

三相变压器的运行

变压器允许运行方式，对Y，yno接线的变压器，还要控制二次侧三相负荷的对称。

变压器的允许电压波动

变压器的电源电压一般不得超过额定值的±5%。

变压器并列运行

将两台或多台变压器的一次侧以及二次侧同极性的端子之间，通过同一母线分别互相连接运行方式。

１、三相交流电：

由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统，叫三相交流电。

２、一次设备：

直接与生产电能和输配电有关的设备称为一次设备。

包括各种高压断路器、隔离开关、母线、电力电缆、电压互感器、电流互感器、电抗器、避雷器、消弧线圈、并联电容器及高压熔断器等。

３、二次设备：

对一次设备进行监视、测量、操纵控制和保护作用的辅助设备。

如各种继电器、信号装置、测量仪表、录波记录装置以及遥测、遥信装置和各种控制电缆、小母线等。

４、高压断路器：

又称高压开关，它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时，通过继电保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流。

它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。

５、负荷开关：

负荷开关的构造秘隔离开关相似，只是加装了简单的灭弧装置。

它也是有一个明显的断开点，有一定的断流能力，可以带负荷操作，但不能直接断开短路电流，如果需要，要依靠与它串接的高压熔断器来实现。

６、空气断路器（自动开关）：

是用手动（或电动）合闸，用锁扣保持合闸位置，由脱扣机构作用于跳闸并具有灭弧装置的低压开关，目前被广泛用于500V以下的交、直流装置中，当电路内发生过负荷、短路、电压降低或消失时，能自动切断电路。

９、电流互感器：

又称仪用变流器，是一种将大电流变成小电流的仪器。

10、变压器：

一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压变成频率相同

（三）互感器

互感器是电力系统中供测量及保护用的重要设备。

分为电压互感器和电流互感器两大类。

电压互感器能将系统中的高电压变成标准的低电压（100V）。

电流互感器能将高压系统中的电流或低压系统中的大电流变成低的标准电流（5A/1A）用以给仪表测量和继电保护供电。

互感器的作用

量仪表和继电器同高压线路隔离，以保证操作人员和设备的安全。

来扩大仪表和继电器的使用范围，与测量仪表配合，可对电压、电流、电能进行测量，与继电器配合，可对电力系统和设备进行各种继电保护。

使测量仪表和继电器电流和电压规格统一，以利于仪表和继电器的标准化。

1、电压互感器（PT）

*电压互感器二次侧工作时不能短路。

*高压电压互感器（PT）：

电压互感器的一次绕组额定电压与电路的电压相符，二次侧额定电压为100V。

电流互感器（CT）

*电流互感器二次侧必须有一端接地；

*电流互感器二次侧工作时不能开路；

（四）高压断路器

高压断路器是变电所中的主要电力控制设备，在正常运行时，它能切断和控制线路及各种电气设备的空载和负荷电流，当系统发生故障时，它和继电保护配合能迅速的切断故障电流，以防止故事的扩大。

高压断路器按安装地点的不同分户内式和户外式两种。

按灭弧原理分为油断路器和气吹断路器、真空断路器和磁吹断路器

对高压断路器的基本要求

可靠性

有足够的断路能力，

当电力系统发生故障时，要求具有尽可能短的切断时间

实现自动重合闸

（六）隔离开关

1隔离开关的用途和类型

隔离开关是高压开关的一种，因为它没有专门的灭弧装置，所以不能用它来接通和断开负荷电流和短路电流。

隔离开关的用途：

1、隔离电源

2、倒闸操作

3、用于接通和切断小电流的电路

（七）电容器

1、并联电容器在电力系统中的作用

（1）补偿无功功率，提高功率因数；

（2）提高设备效率

（3）降低功率损耗和电能损失；

（4）改善电压质量；

2、容器在电力系统中的补偿方式

（1）并联电容器在电力网的并联，电容器与电力网的额定电压应相符，

（2）并联电容器的补偿，电容器的补偿形式应以无功就地平衡为原则，可采用集中、分散和个别补偿。

（八）母线、电缆及绝缘子

1母线的作用：

在发电厂和变电所的各级电压配电装置中，将发电机、变压器与各种电器连接的导线称为母线。

母线是各级电压、配电装置的中间环节，它的作用是汇集、分配和传输电能。

母线分软母线和硬母线。

2、母线的着色涂色的作用：

1）可以增加热辐射能力，有利于母线散热，提高母线允许负荷电流12%-15%。

2）于识别交流的相别和直流的极性。

直流：

正极---------红色负极------------兰色

交流：

U（A）相--------黄色V（B）--------绿色W（C）--------红色

中性线：

不接地的中性线-------白色

接地的中性线----------紫色

电缆：

由芯线（导电部分）、外加绝缘层和保护层三部分组成的电线称为电缆。

二、三相异步电动机

利用电磁原理进行机械能与电能互换的装置，称为电机。

把机械能转换成电能的电机，称为发电机；反之，把电能转换成机械能的电机，称为电动机。

分类：

按照它所耗用的电能种类不同，电动机分为交流电动机和直流电动机。

而交流电动机又分为异步电动机和同步电动机。

特点：

异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是一种应用最广泛的交流电动机。

现代各种生产机械都广泛应用电动机来驱动。

其优点很多，如：

简化生产机械的结构；提高生产率和产品质量；能实现自动控制和远距离操纵；减轻繁重的体力劳动等等。

生产上应用的电动机主要是交流电动机，特别是三相异步电动机。

它被广泛用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。

单相异步电动机常用于功率不大的电动工具和某些家用电器中。

同步电动机主要应用于功率较大、不需调速、长期工作的各种生产机械，如压缩机、水泵、通风机等。

电动机主要包含两部分：

机座

（１）定子（静止不动的部分）定子铁心

定子绕组

转轴

（２）转子（旋转的部分）转子铁心

转子绕组

步电动机的结构

按结构的不同可分为绕线型转子绕组和笼型转子绕组两种。

异步电动机因此分为两大类：

具有绕线型转子绕组的称为绕线型异步电动机具有笼型转子绕组的称为笼型异步电动机。

其中，笼型转子绕组是由铜条通过铜环组成的闭合导体，形似鼠笼。

1、三相异步电动机铭牌

定义：

电机制造厂按照国家标准，根据电机的设计和试验数据而规定的每台电机的正常运行状态和条件，称为电机的额定运行情况。

表征电机额定运行情况的各种数值，如电压、电流、功率等称为电动机的额定值。

额定值一般标记在电机的铭牌或产品说明书上，常用下标"N"标记。

1型号；

2．接法；指定子三相绕组的接法，有星形联结（）和三角形联结（△）。

若电动机铭牌上标有220/380V两种额定电压，接法标明△/，则表明：

=220V,△接；=380V,接

3．额定功率（）:

在额定运行情况下，电动机轴上所输出的机械功率为电动机的额定功率。

4．额定电压（）:

电动机在额定运行情况下的线电压为电动机的额定电压。

一般规定电动机的电压不应高于或低于额定值的5%。

如三相定子绕组可有两种接法时，就标有两种相应的额定电压值。

电动机的额定电压有380V，3000V及6000V等多种。

5．额定电流（）；电动机在额定情况下运行时定子绕组的线电流值为电动机的额定电流，也称满载电流。

如三相定子绕组可有两种接法时，就标有两种相应的额定电流值。

6．额定频率（）；电动机在额定运行情况下的交流电源频率为电动机的额定频率。

我国发电厂所生产的交流电，频率为50Hz。

7．额定转速（）；电动机在额定运行情况下的转速为电动机的额定频转速，也称满载转速。

8．额定功率因数（）；电动机在额定运行情况下的定子电路功率因数为电动机的额定功率因数。

约为0.70～0.90。

9．额定效率（）；对电动机而言，输入功率与输出功率不等，其差值等于电动机本身损耗功率，包括铜损、铁损和机械损耗等。

效率是指输出功率与输入功率的比值，即:

其中，即三相定子绕组从电源所取用的功率。

通常约为（75～92）%。

10．定额；定额是指异步电动机的运行方式。

电动机运行情况，根据发热条件可分为三种基本运行方式：

连续运行、短时运行和断续运行。

（返回）

11．绝缘等级绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时所容许的极限温度来分级的。

所谓极限温度，是指电机绝缘结构中最热点的最高容许温度。

绝缘等级

A

E

B

极限温度（℃）

105

120

130

三、电动机的润滑

   电动机的品种与规格大小众多，一般电动机的润滑剂选用取决于轴承类型、转数和温度、负荷等。

   小型电动机常用滑动轴承，在轴承座内设有储油槽或油池采用甩油环和油链、甩油圈在轴套内使用润滑油循环润滑，也有用油绳润滑的，保持润滑油的耐用寿命为20000-4000H。

   中型电动机多用滚动轴承（Ф内径25mm以上），使用润滑脂润滑，通常一次性装填润滑脂（轴承内装填约1/2脂，使用1年后再清洗更换）。

   大型电机中可能使用滚动轴承或滑动轴承，两种润滑剂都可能使用，一般滑动轴承用油润滑，滚动轴承用脂润滑。

   电动机的轴承温度一般应控制在65-80之间，合金滑动轴承最好低于65。

下表为电动机用油。

表电动机用油

容量/工作条件

容量/KW

100以下

100-1000

1000以上

高速1500-3000r/min

2号锂基脂、2号钙基脂，2号钙钠基脂

2号锂基脂、2号钠基脂

2号锂基脂、2号复合钙基脂

中速1000-1500r/min

2号锂基脂、3号钙基脂、2号钙钠基脂

3号锂基脂、3号钠基脂

2号锂基脂、3号复合钙基脂

低速1000r/min

3号锂基脂、3号钙基脂、3号钙钠基脂

3号锂基脂、3号钠基脂

3号锂基脂、3号复合钙基脂

高速1500-3000r/min

L-HL32液压油

L-HL32液压油

L-HL46液压油

中速1000-1500r/min

L-HL32液压油

L-HL46液压油

L-HL46液压油

低速1000r/min以下

L-HL46液压油

L-HL68液压油

L-HL68液压油

四、爆电气设备选型

将工厂或矿区的爆炸危险介质，按其引燃能量，最小点燃温度以及现场爆炸性危险气体存在的时间周期进行科学分类分级，以确定现场防爆设备的防爆标志和防爆形式。

1、区域类别选择防爆电气设备型式

ICC60079-15

美国电气法NEC500

GB50058-92

GB3836.15-2000

0区

ia本质安全型电气设备和电路

1区

隔暴型，能承受2个故

d，p，e，（慎用）

d,p,e（仅限于接线盒、

d，p，e，i，q，o，m

障的本安型，通风型

i，q，o，m

箱，单插脚荧光灯等）

i，q，o，m

2区

（1）1区用设备

（1）1区用设备

（1）区用设备

（1）1区用设备

（2）“n”型

（2）“n”型

（2）“e”型

（2）“n”型

（3）正常工作中不产

（3）正常工作中不产

生火花设备

生火花设备

注1：

对于标有“S”的特殊型设备，应按照设备上表明的区域类型选用，并注意安装和使用的特殊

条件。

注2：

根据我国实际情况，允许在1区中使用的“e”型设备仅限于：

a）在正常运行中不产生火花、电弧或危险温度的接线盒和接线箱，包括主体为“d”或“m”

型、接线部分为“e”型的电气产品。

b）配置有合适热保护装置（GB3836.4附录D）的“e”型低压异步电动机（启动频繁和环境条

件恶劣者除外）。

c）单插头“e”型荧光灯

0区：

爆炸性气体环境连续出现和长时间存在的场所。

1区：

在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。

2区：

在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。

2、根据气体或蒸气的引燃温度选取防爆电气设备型式

防爆电气设备应按其最高表面温度不超过可能出现的任何气体或蒸气的引燃温度选型。

防爆电气设备和环境温度-20℃～+40℃（如果电气设备标志了温度范围，设备只能在这个范围内使用）。

温度组别、表面温度和引燃温度之间的关系

电气设备的温度组别

电气设备的最高表面温度

气体或蒸气的引燃温度

T1

450℃

＞450℃

T2

300℃

＞300℃

T3

200℃

＞200℃

T4

135℃

＞135℃

T5

100℃

＞100℃

T6

85℃

＞85℃

电气设备的最高表面温度指在爆炸性

气体或蒸气的引燃温度指在爆炸性气

气体环境中使用的防爆电气设备最高

体环境中出现的气体或蒸气的引起燃

表面温度,且该温度须低于该危险场

烧的温度,是气体和蒸气本身的特性,

所出现的气体或蒸气的引燃温度。

根据GB3836.1-2000。

3、场所中气体/蒸气分类/分级与允许使用设备类别/关系

场所中气体/蒸气分类/分级

允许使用设备类别/关系

ⅡA（例如：

丙烷、戊烷、苯，汽油、乙醇、乙醛、丙酮、甲胺）

ⅡA、ⅡB或ⅡC

ⅡB（例如：

乙烯、二架醚、焦炉煤气等）

ⅡA、ⅡB

ⅡC（例如：

氢气、乙炔和二硫化碳）

ⅡC

防爆性能符合GB3836.1、GB3836.2和GB3836.3《爆炸性气体环境用电气设备 通用要求、隔爆型“d”和增安型“e”》的规定，其防爆标志为ExeⅡT4，适用于可能具有温度组别为T1~T4组爆炸性气体混合物的二区场所。

在外壳明显部位有清晰的永久性凸纹标志“EX”。

附件防爆标志为“ExeⅡT4”，其含义为Ex e ⅡB T4

防爆标志格式：

Ex:

防爆标记

（ia）:

防爆等级

ⅡB:

 气体组别

T4:

温度组别

·防爆等级说明：

ia等级：

在正常工作、一个故障和二个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。

正常工作时，安全系数为2.0；

一个故障时，安全系数为1.5；

二个故障时，安全系数为1.0。

正常工作时，有火花的触点须加隔爆外壳、气密外壳或加倍提高安全系数。

ib等级：

在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。

正常工作时，安全系数为2.0；

一个故障时，安全系数为1.5。

正常工作时，有火花的触点须加隔爆外壳或气密外壳保护，并且有故障自显示的措施，一个

故障时安全系数为1.0。

五、安全用电的基本知识

1、现场电气工作人员必须具备的条件

（1）经医师鉴定无妨碍从事电气工作的病症。

（2）熟悉本规程，具备必要的电气知识，且按其工种、岗位熟悉有关电气设备知识，并经考试取得合格证。

（3）掌握紧急救护法，必须学会触电急救法和人工呼吸法。

（4）在用户受送电装置上作业的工作人员还须经电力管理部门审核合格，取得电力管理部门颁发的《电工进网作业许可证》。

第一节电流对人体的伤害

一、电流对人体的伤害

1、电击是指人体内部器官受伤害，是由电流流过人体而引起的。

实践证明电击伤人的程度，由流过人体电流的频率、电流强度；流过人体的途径；作用于人体的电压，持续时间的长短以及触电者本人的健康状况来决定。

2、电伤电伤是指人体外部受伤，如电弧灼伤，与带电体接触后皮肤红肿以及在大电流下熔化的金属并飞溅到皮肤面而烧伤。

二、触电对人体危害程度的有关因素

1、电流强度

（讲述低压触电事故例事例一）

通过人体的工频电流1mA就会使人有麻木的感觉,10mA为摆脱电流,50mA为致命电流。

在有高度触电危险场所，安全电流取10mA；在空中或水中则应取5mA作为安全电流。

2、持续时间

在通电电流50mA的情况下，若通电时间在1S以内，尚不致有生命危险，若时间延长就会生命危险，若时间延长就会有生命危险，但是触电正好开始于心脏周期的易损伤期，虽然在通电时间1S以内则仍会发生心室颤动。

3、电流频率

频率为25HZ至300HZ的电流最危险，随着频率的升高危险性将越小。

常见的工频电流50HZ至60HZ的危险性最小。

4、作用于人体的电压

规定将对地电压在1100V以上者称为高压；对地电压在1100V以下者称为低压。

一般情况下，对地电压低于40V则为安全电压。

5、人体状况

（讲述低压触电事故事例二）

触电者的性别、年龄、健康状态和人体电阻都会对触电后而造成影响。

在电气安全工程计算中，通常取人体电阻为1700Ω。

6、电流通过人体的途径

电流从任何途径通过人体都可以致人死亡。

第二节人体触电的方式

一、直接接触触电

（讲述低压触电事故事例三）

1、单相触电

当人体触及带电设备及线路的一相导体时，电流通过人体而发生的触电现象称之为单相触电。

2、两相触电

人体同时触及带电设备或线路中的两相导体而发生的触电方式称为两相触电。

二、间接触电

1、跨步电压触电当高压电线断裂落地时，在周围就形成一个由中心逐渐向外减弱的强电场。

当人或其他动物进入断线着地点8m以内的电场时，由于前后脚之间有较高的电位差就会引起触电，这种触电称为跨步触电。

2、高压电场触电

三、经常发生触电的原因

1、人们在某种场合没有遵守安全工作规程，直接接触或过分靠近电气设备的带电部分。

2、电气设备安装不合乎规程的要求，带电体的对地距离不够。

3、人体触及到因绝缘损坏而带电的电气设备外壳和与之相联结的金属结构。

4、不懂电气技术和一知半解的人，到处乱拉电线，、电灯所造成的触电。

第三节触电急救

一、使触电者脱离电源的方法

1、使触电者脱离低压电源的方法，具体做法可用以下五个字来概括：

1）“拉”。

指就近拉开电源开关，拨出插销或瓷插保险。

2）“切”。

指用带绝缘的利器切断电源线。

3）“挑”。

如果导线搭落在触电者身上或身下时，可用干燥的木棍、竹竿等挑开导线或用干燥的绝缘绳，套拉导线或触电者，使之脱离电源。

4）“拽”。

救护人可戴上手套或在手上包缠干燥的衣服、围巾、帽子等绝缘物品拖拽触电者，使之脱离电源。

5）“垫”。

如果导线缠绕在触电者身上，救护人员可先用干燥的木板塞进触电者身下，使其与地绝缘来隔断电源通路，然后再采取其他办法把电源切断。

2、触电者脱离高压电源的方法，具体做法如下：

1）立即采用通讯工具向有关部门报警，以便尽快停电。

2）如果电源开关离现场较近，可戴上绝缘手套及穿上绝缘鞋拉开高压断路器，或用绝缘棒拉开高压跌落保险以切断电源。

二、现场救护

1、触电者未失去知觉的救护措施

如果触电者伤害不很严重，神志尚清醒，或有一度昏迷，但未失去知觉，则应让触电者在温度适宜通风良好的处所静卧休息，并派人严密观察，同时请医生来或送往医院诊治。

2、触电者有心跳无呼吸的救护措施

需进行“口对口”人工呼吸。

首先清理口鼻腔，然后松扣解衣裳，捏鼻吹气要适量，排气应让口鼻畅，吹两秒停三秒，共计五秒最恰当。

3、触电者有呼吸无心跳的救护措施

采用胸外挤压法进行救护，病人仰卧平地上，松开领口解衣裳。

当胸放掌不鲁莽，中指应该对凹膛。

掌根用力向下按，下压一寸至半寸。

压力轻重要适当，过分用力会压伤。

慢慢压下突然放，一秒一次最恰当。

4、触电者既无呼吸、又无心跳的救护措施

5、应采用人工呼吸和胸外挤压法同时进行。

第四节防止触电措施

1、安全电压的选用现场选用安全电压的依据是：

我国制订颁发的安全电压国家标准（GB3805-83）等级标准。

机床昭明、移动行灯、手持电动工具以及潮湿场所的电气设备，使用安全36V，特别场所应采用12V为安全电压。

2、全距离、屏护的意义

3、认清安全标志

4、谨慎接触电器以防止误触电

5、保护与及时更换已损电器

6、电气设备的保护接地和保护接零

1）保护接地接地电阻不得大于4Ω。

保护接地适用于1000V以上的电气设备以及电源中线不直接接地的1000V以下的电气设备。

（现场画保护接地示意图）

2）保护接零将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳或构架，与供电系统中的零线联结，叫保护接零。

适用于三相四线制中线直接接地系统中的电气设备。

（现场画保护接零示意图）

重复接地，将零线上的一点或多点与大地再次作金属联结。

（现场画重复接地示意图）

7、合理使用照明电压一般照明在250V以下，在无安全保护措施情况下，应采用额定电压为36V及更低的照明灯具。

8、动用带绝缘的电器要防止误触电有些电器虽有绝缘部分保护，但绝缘万籁能受多方面因素的影响。

9、正确使用移动式及手持电动工具。

六、电气设备的操作和巡视、维护

运行中的电气设备有：

运行、热备用、冷备用和检修四种不同的运行状态。

要将电气设备由一种状态转换到