电气基础知识正式OSP.docx
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电气基础知识正式OSP
核电培训教材
课程代号：
PP/OJT-309
核电电气基础知识
前言
电气作为一门独立的专业，又分为高压、低压、继电保护等，对于非电气专业人员来说，若要弄懂实属不易。
但在安全监督、移交检查、缺陷处理中又时常会涉及电气，电气的看不到、摸不着，叫非电气专业人员感到无从下手。
本教材只从应用角度，对电气基础知识做个简单介绍，另外汇集了一些工程中常见的电气问题，以便给非电气专业人员在安全监督及移交检查借鉴。
第一章电气概念介绍
1.1引言
在移交接产检查、现场安全检查以及现场维修过程中，经常会遇到电气设备。
核电站由于存在放射性物质外泄的风险，为满足核电对环境保护的承诺，则对数以万计的阀门设备提出了“零泄漏”的严格要求，探讨阀门的动作机理和选择严格的检修控制，提高检修质量，保证各种阀门设计功能的实现，其意义对于那些在线运行中无法隔离检修的设备影响甚大。
1.2基本概念
电流——电流，是指电荷的定向移动。
电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流。
电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过1库仑的电量称为1「安培」（A）。
电压——电压,是在电场中单位正电荷在电场力下从a点移到b点,电场力所作的功称为a,b两点间的电压。
也称a,b两点间的电位差。
交、直流电概念：
电气设备根据电源种类划分为交流电气设备、直流电气设备。
交流电气设备用途最为广泛，以下主要介绍的是交流电气设备。
直流电（DirectCurrent，简称DC）——是指方向和时间不作周期性变化的电流，但电流大小可能不固定，而产生波形。
又称恒定电流。
交流电（alternatingcurrent，简称为AC）——交流电也称“交变电流”，简称“交流”。
一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。
它的最基本的形式是正弦电流。
我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹，日本等国家为60赫兹。
图1-2-1正弦交流电波形图
图1-2-2非正弦交流电波形图
1.3电气设备分类：
1.1.1按电压等级分类
1）高压设备
高压电气设备是指电压等级在1000V及以上者
2）低压设备
低压电气设备是指电压等级在1000V以下者。
1.1.2按用途分类
1）工业电气设备
2）家用电气设备
1.1.3按控制类型分类
1）传动类设备（如电机、变频器、直流调速装置等）
2）控制系统设备（如PLC）
3）电气仪表设备
4）供配电设备（变压器、高低压配电柜等）
1.4低压电气设备接线方式
1.2.1低压交流电气设备接线方式分类
单相双线----------1根火线1根零线
单相三线----------1根火线1根零线+1根地线
三相四线----------3根相线1根零线
三相五线----------3根相线1根零线+1根地线
1.2.2低压交流电气设备接线方式用途
图1-4-1单相三线接线图
图1-4-2三相五线接线图
图1-4-3单、三相设备接线图
三相就是工厂电路也可称工程电路，它根据场合需要有3线，4线和5线几种方式：
三线----------3根火线（没有零线N和接地线PE）
四线----------3根火线+1根零线N（TN-C系统）
五线----------3根火线+1根零线N+1根接地线PE（TN-S系统）
TN方式供电系统这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统，用TN表示。
它的特点如下：
（1）一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，是TT系统的5.3倍，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。
（2）TN系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用，可见比TT系统优点多。
TN方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为TN-C和TN-S等两种。
（3）TN-C方式供电系统它是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用NPE表示
（4）TN-S方式供电系统它是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统，称作TN-S供电系统，TN-S供电系统的特点如下。
1）系统正常运行时，专用保护线上不有电流，只是工作零线上有不平衡电流。
PE线对地没有电压，所
以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。
2）工作零线只用作单相照明负载回路。
3）专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。
4）干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而PE线有重复接地，但是不经过漏电保护器，
所以TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器。
5）TN-S方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。
在建筑工程工工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用TN-S方式供电系统。
1.5NDNP常用电电压等级和标志
厂用电各系统以三个字母表示。
第一个字母L表示电气系统，第二个字母的涵义以下表表示：
第二个字母
电压等级
意义
G
H
6.6kV
正常母线
应急母线
K
L
380V
正常母线
应急母线
M
N
220V
正常母线
不停电电源
A
220V
直流电源
B
110V
直流电源
C
48V
直流电源
D
24V
直流电源
复习思考题：
1、电气设备按电压等级分类可分为哪几类？
2、核电常用电电压等级和标志？
第二章电气设备防护等级
2.1防护等级IP□□符号的含义
2.1.1防外物等级
表2-1-1防外物等级表
特征数字
特征符号
简短说明
型号含义
×
未测试
省略不标该防护特征时
○
无防护
没有专门防护
1
能防止直径小于
50mm的固体异物
能防止直径大于50mm的固体物进入壳内能防止人体的某一大面积部分（如手）偶然或意外触及壳内带电部分或运动部件,不能防止有意识的接近
2
能防止直径不小于
12.5mm的固体异物
能防止直径大于12mm、长度不大于80mm的固体物进入壳内能防止手指触及壳内带电部分或运动部件
3
能防止直径不小于
2.5mm的固体异物
能防止直径大于2.5mm的固体物进入壳内能防止厚度（或直径）大于2.5mm的工具、金属线触及壳内带电部分或动动部件
4
防尘
不能安全防止尘埃进入壳内，但进尘量不足以影响电器的正常运行
5
尘密
无尘进入
2.1.2防水进入外壳的等级
表2-1-2防水进入外壳等级表：
特征数字
特征符号
简短说明
型号含义
×
未测试
省略不标该防护特征时
○
无防护
没有专门防护
1
防滴
垂直滴水无有害影响
2
15°防滴
当外壳从正常位置倾斜15°以内时，垂直滴水无有害影响
3
防淋水
以垂直60°范围内的淋水无有害影响
4
防溅水
任何方向溅水无有害影响
5
防喷水
任何方向喷水无有害影响
6
防海浪
猛烈海浪或强列喷水时，进入外壳水量不致达到有害程度
7
防浸水影响
浸入规定压力的水中经规定时间后进入外壳水量不致达到有害程度
8
防潜水影响
能按制造厂规定的条件长期潜水
2.2应用
Ø代号举例：
IP44此代号指外壳能防止大于1mm的固体进入内部，并且防止任何的方向溅水。
Ø电站常见的需注意防护等级的电气设备有：
配电箱、灯具、电动机、电焊机、变压器等。
Ø设备防护等级根据使用环境选取，防护等级过低容易进水或灰尘，防护等级过高不利于设备散热。
Ø电动机为例：
室外用一般要求大于IP54或IP55，潜水泵电机要求IP68。
第三章施工现场常用电气设备
3.1电源开关
3.1.1电源开关介绍
表3-1-1常见电气开关用途表
名称
用途
隔离开关（刀闸）
从线路中分离出来，形成明显断点，一般与断路器或保险配合使用
熔断器（保险）
主要进行短路保护或严重过载保护
断路器（油断路器、SF6断路器、真空断路器、空气断路器等）
用以切断或关合高压电路中工作电流或故障电流的电器。
可带过载、短路、漏电、欠压等保护
双电源自动转换开关
一路电源停电，二电源自动切入
小开关
控制较小容量电路开合
接触器（交流接触器、直流接触器）
可快速切断主回路和可频繁地接通与大电流控制电路的装置；利用主接点来开闭电路，用辅助接点来导通控制回路
3.1.2电源开关保护定值
常见开关保护定值（脱扣器）符号意义：
ØIn：
脱扣器额定电流，指脱扣器能长期通过的最大电流。
ØIr：
长延时过载脱扣器动作电流整定值。
固定式脱扣器其Ir=In，可调式脱扣器其Ir为脱扣器额定电流In的倍数，如Ir=0.4～1×1n。
ØTr:
长延时（过载）延时时间整定值
ØIsd：
是短延时过负荷脱扣器的整定电流。
如Isd=2～10×Ir。
ØTsd——短路短延时时间
注：
各开关整定值应由设计院给出定值清单，施工单位按清单整定。
经验表明：
如果发现各保护定值都整定在最大位置，很可能是开关出厂状态，没有整定保护定值。
3.2电动机
电动机检查注意事项
1、电动机外壳需接地。
2、电动机防护等级应与使用环境相匹配。
3、电动机的绝缘等级：
A、E、B、F、H级，对应的最高允许温度为：
105℃、120℃、130℃、155℃、180℃。
3、注意电动机使用的油脂要符合厂家要求（否则可引起轴承过热）。
为便于管理，一般统一油脂型号。
4、运行中的电机温度过高、有杂音、震动过大，可能预示着电机异常，或需要维护（换轴承、油脂等）。
3.3照明
3.3.1灯具
Ø潮湿、高温场所要有防止触电的安全措施或一般低于24V。
Ø车间内灯具高度2.2米以上。
3.3.2开关、插座
Ø在有爆炸、火灾危险的场所，不宜装设开关和插座，当需要装设时，应选用防爆型开关和插座。
Ø潮湿、多灰尘场所及屋外装设的开关和插座，应选用防水、防尘型。
Ø插座电源：
左零（L）右火（N）,中间地线（E）。
3.3.3配电箱
Ø有爆炸危险的场所不应装设照明配电箱，应将其装设在附近正常环境场所，该照明配电箱的出线回路，应装设双极开关。
Ø多灰尘和潮湿场所应装设外壳防护等级为IP54的照明配电箱。
Ø照明配电箱的安装高度，宜为箱底距地面1.5米
Ø照明配电箱应留有适当的备用出线回路。
3.3.4配电箱验收注意事项：
Ø防护等级符合现场使用条件；
Ø箱体及门轴连接黄绿色接地线
Ø接线整齐
Ø标识清楚
Ø按设计回路，有冗余
Ø内无杂物
3.3.5特殊场所一些照明要求
Ø制氢站有火灾爆炸危险场所，用防爆灯，导线穿钢管敷设，开关装在室外。
Ø蓄电池室有腐蚀性酸气、有爆炸性混合物，防爆、防腐蚀灯，导线穿管暗敷，开关装室外。
Ø加氯间有腐蚀气体，三防灯、防腐蚀灯，导线穿PVC阻燃管腐蚀。
Ø潮湿的场所以及有酸、碱、盐腐蚀的场所，照明线路应选用阻燃塑料管敷设。
Ø人多密集的场所（宿舍楼、办公楼楼梯）、食堂等应装设事故照明。
3.4漏电保护
漏电电流动作保护器，简称漏电保护器，又叫漏电保护开关，主要是用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电进行保护。
《漏电保护器安全监察规定》中，漏电保护使用范围：
第十条 触电、防火要求较高场所和新、改、扩建工程使用各类低压用电设备、插座，均应安装漏电保护器。
第十一条 对新制造的低压配电柜（箱、屏）、动力柜（箱）、开关箱（柜）、操作台、试验台，以及机床、起重机械、各种传动机械等机电设备的动力配电箱，在考虑设备的过载、短路、失压、断相等保护的同时，必须考虑漏电保护。
用户在使用以上设备时，应优先采用带漏电保护的电器设备。
第十二条 建筑施工场所、临时线路的用电设备，必须安装漏电保护器。
第十三条 手持式电动工具（除Ⅲ类外）、移动式生活日用电器（除Ⅲ类外）、其他移动式机电设备，以及触电危险性大的用电设备，必须安装漏电保护器。
第十四条 潮湿、高温、金属占有系数大的场所及其它导电良好的场所，如机械加工、冶金、化工、船舶制造、纺织、电子、食品加工、酿造等行业的生产作业场所，以及锅炉房、水泵房、食堂、浴室、医院等辅助场所，必须安装漏电保护器。
漏电保护选用原则：
第十五条 应采用安全电压的场所，不得用漏电保护器代替。
如使用安全电压确有困难，须经企业安全管理部门批准，方可用漏电保护器作为补充保护。
第十六条 额定漏电动作电流不超过３０ｍＡ的漏电保护器，在其他保护措施失效时，可作为直接接触的补充保护，但不能作为唯一的直接接触保护。
第十七条 选用漏电保护器，应根据保护范围、人身设备安全和环境要求确定。
一般应选用电流动作型的漏电保护器。
第十八条 当漏电保护器作分级保护时，应满足上下级动作的选择性。
一般上一级漏电保护器的额定漏电动作电流应不小于下一级漏电保护器的额定漏电动作电流，或是所保护线路设备正常漏电电流的２倍。
第十九条 在不影响线路、设备正常运行（即不误动作）的条件下，应选用漏电动作电流和动作时间较小的漏电保护器。
第二十条 选用漏电保护器，应满足使用电源电压、频率、工作电流和短路分断能力的要求。
第二十一条 选用漏电保护器，应满足保护范围内线路、用电设备相（线）数要求。
保护单相线路和设备时，应选用单级二线或二极产品；保护三相线路和设备时，可选用三极产品；保护既有三相又有单相的线路和设备时，可选用三极四线或四极产品。
第二十二条 在需要考虑过载保护或有防火要求时，应选用具有过电流保护功能的漏电保护器。
第二十三条 在爆炸危险场所，应选用防爆型漏电保护器；在潮湿、水汽较大场所，应选用密闭型漏电保护器；在粉尘浓度较高场所，应选用防尘型或密闭型漏电保护器。
第二十四条 固定线路的用电设备和正常生产作业场所，应选用带漏电保护器的动力配电箱；建筑施工与临时作业场所用电设备应选用移动式带漏电保护器的配电箱；临时使用的小型电器设备，应选用漏电保护插头（座）或带漏电保护器的插座箱。
3.5常见电气设备
3.5.1互感器
互感器分电流互感器CT（TA）和电压互感器PT（TV），用于量测或保护系统。
电流互感器是将大电流变成小电流。
电流互感器不能开路。
电压互感器是将高电压变成低电压。
电压互感器不能短路。
3.5.2变频器
是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。
3.5.3软启动器
采用软启动器，可以控制电动机电压，使其在启动过程中逐渐升高，很自然地控制启动电流，使电动机可以平稳启动，机械和电应力降至最小。
3.5.4避雷器
能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。
避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护设备并联。
当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。
第四章电气施工工具
4.1电动工器具
表4-1-1电动工器具
项目
0类
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
设备主要特征
没有保护接地
有保护接地
有附加绝缘不需要保护接地。
带有标志“回”
设计成由安全特低电压供电
安全措施
使用环境要与地绝缘
接地线与固定布线中的保护（接地）线连接（装漏电保护器）
双重绝缘或加强绝缘
安全特低电压供电
电源插头
三脚插头
二脚插头
适用场所
与地绝缘
一般操作场所
潮湿场所或金属构架
狭窄场所
4.2电焊机
4.2.1电焊机二次线致人死亡案例
某造船厂有一位年轻的女电焊工，正在船舱进行电焊，因船舱内温度高而且通风不好，身上大量出汗，帆布工作服和皮手套已湿透。
在更换焊条时触及焊钳口,因痉挛后仰跌倒,焊钳落在颈部未能摆脱，造成电击，经抢救无效而死亡。
原因分析：
电焊机空载电压一般在50Ｖ――90Ｖ左右，而安全电压最高等级为42V,空载电压高于安全电压，这是二次线最主要的不安全因素；另外，一般电焊机电弧引燃后，要维持电弧所需的工作电压为16Ｖ――35Ｖ，虽然在安全电压范围内，但在不良的焊接环境下如在金属结构上、金属容器、管道内或水下。
潮湿地点进行焊接，若焊工身体状况较差，人体电阻很低，也可能造成触电。
4.2.2电焊机的一些规定
施工现场常用电焊机有交流弧焊机、直流弧焊机、氩弧焊机。
下面主要针对交流弧焊机说明现场安全注意事项。
Ø禁止多台电焊机共用一个电源开关。
Ø焊机的一次电源线，长度一般不宜超过2~3m，当有临时任务需要较长的电源线时，应沿墙或立柱用瓷瓶隔离布设，其高度必须距地面2.5m以上，不允许将电源线拖在地面上。
二次线一般不超过20-30米。
Ø电焊机外露的带电部分应设有完好的防护（隔离）装置，电焊机裸露接线柱必须设有防护罩。
Ø多次事故表明，电焊机在潮湿或周围是金属环境使用，绝缘手套及绝缘鞋等劳动防护不足，可能引起触电事故。
Ø禁止利用厂房的金属结构、轨道、管道、暖气设施或其它金属物体搭接起来作电焊导线电缆。
Ø工作完毕或临时离开工作场地时，必须及时切断焊机电源。
各种电焊机（交流、直流）设备或外壳、电气控制箱等，都应按要求接地，防止触电事故。
Ø禁止利用厂房的金属结构、轨道、管道、暖气设施或其它金属物体搭接起来作电焊导线电缆。
Ø电焊机一次、二次电缆线必须绝缘良好，不能有裸露现象。
Ø电焊机的一次端、二次端接线端子必须完好。
Ø在气温过低或过高、湿度过大、气压过低以及在腐蚀性或爆炸性等特殊环境中作业，应使用适合特殊环境条件性能的电焊机，或采取防护措施。
第五章电缆
5.1电力电缆各型号中符号含义
用字母及数字表示：
例：
35KV交联聚乙烯绝缘低卤及无卤阻燃
NH——耐火；
ZR——阻燃；
B——低卤（型号末位）；
C——无卤低烟（型号末位）；
YJ——交联聚乙烯绝缘；
V——低卤阻燃聚氯乙烯护套或衬层；
S——无卤阻燃热塑性聚烯烃护套或衬层；
22——钢带铠装低卤阻燃聚氯乙烯外护套；
24——钢带铠装无卤阻燃热塑性聚烯烃外护套。
选择电缆要注意的地方很多，如：
绝缘水平等级、载流量、芯数、耐火性能、是否铠装、是否防腐等。
电力电缆敷设方式有电缆室、隧道、沟、浅槽、架空、夹层、竖井、穿管、排管、直埋、水下敷设等。
5.2电缆敷设过程注意事项
电缆敷设时，电缆应从盘的上端引出，一定要注意不能使电缆在支架上及地面摩擦拖拉。
电缆上不得有铠装压扁、电缆绞拧、护层折裂等未消除的机械损伤。
电缆的最小弯曲半径应符合下表的规定
表5-2-1电缆最小弯曲半径
电缆型式
多芯
单芯
控制电缆
10D
橡皮绝缘电力电缆
无铅包、钢铠护套
10D
裸铅包护套
15D
钢铠护套
20D
聚氯乙烯绝缘电力电缆
10D
交联聚乙烯绝缘电力电缆
15D
20D
油浸纸绝缘电力电缆
铅包
30D
铅包
有铠装
15D
20D
无铠装
20D
自容式充油（铅包）电缆
20D
Ø高低压电力电缆，强电、弱电、弱电控制电缆应由上而下分层敷设，动力电缆与控制电缆不能敷设在同一层支架上。
交直流电缆不能同管。
电缆要按要求固定。
Ø直埋时电缆在穿越道路部分，应穿钢管保护。
Ø电缆管的埋设深度不应小于0.7m；在人行道下面敷设时，不应小于0.5m。
Ø电缆管的弯曲半径不应小于所穿入电缆的最小允许弯曲半径。
电缆管两端管口应做成喇叭形，管内壁应光滑无毛刺，以免划伤电缆。
Ø三相四线制系统中应采用四芯电力电缆，不应采用三芯电缆另加一根单芯电缆或以导线、电缆金属护套作中性线。
Ø电力电缆在终端头与接头附近宜留有备用长度。
Ø金属电缆管连接应牢固，密封应良好，两管口应对准。
套接的短套管或带螺纹的管接头的长度，不应小于电缆管外径的2.2倍。
金属电缆管不宜直接对焊。
Ø电缆与热力管道、热力设备之间的净距，平行时应不小于1m，交叉时应不小于0.5m，当受条件限制时，应采取隔热保护措施。
电缆不宜平行敷设于热力设备和热力管道的上部。
5.3电缆敷设后的验收
Ø检查防火材料封堵是否严密、防火隔离措施是否得当，特别是在穿过竖井、墙壁、楼板或进入电气盘、柜的孔洞处，应用防火堵料密实封堵。
Ø电缆竖井和电缆沟应分段做防火隔离，对敷设在隧道和厂房内构架上的电缆要采取分段阻燃措施。
Ø消防设施应该完善，如感烟报警、感温电缆、气体灭火、灭火弹等都是电缆密集场所常用的消防报警灭火设施。
Ø电缆沟应清洁，不积水。
带通道的电缆沟安全电压的照明要充足，
Ø电缆敷设完毕，电缆沟盖板要盖好，若在化学等腐蚀性强的场所应选用耐腐蚀沟盖板。
Ø在电缆终端头、电缆接头、拐弯处、夹层内、隧道及竖井的两端、人井内等地方，电缆应装设标志牌。
Ø资料和技术文件应齐全。
5.4电缆敷设常见问题
Ø电缆管口未处理，易损伤电缆绝缘；
Ø电缆敷设过程中拖地，引起绝缘破损
Ø电缆在过横梁处没有保护措施，也没留余量，一旦地基下沉，难免电缆受损；
Ø进入照明灯杆接线箱的电缆端头，制作没有起到防水功能，进水容易引起绝缘降低；
Ø电缆在转弯部分没有用槽盒引导；
Ø电缆在槽盒中或桥架上敷设没有将电力线与信号线分开，也没有绑扎整齐，电缆沟内存有垃圾。
第六章其它电气相关
6.1接地
Ø对地电压在127V及以上的下列电气设备及设施，均应装设接地或接零保护：
Øa）发电机、电动机、电焊机及变压器的金属外壳。
Øb）开关及其传动装置的金属底座或外壳。
Øc）电流互感器的二次绕组。
Ød）配电盘、控制盘的外壳。
Øe）配电装置的金属构架、带电设备周围的金属栅栏。
Øf）高压绝缘子及套管的金属底座。
Øg）电缆接头盒的外壳及电缆的金属外皮。
Øh）吊车的轨道及焊工等的工作平台。
Øi）架空线路的杆塔（木杆除外）。
Øj）室内外配线的金属管道。
6.2带电设备安全距离
在靠近带电部分工作时，工作人员的正常活动范围与带电设备的安全距离应大于下表的规定。
表6-2-1工作人员工作中正常活动范围与带电设备的安全距离
设备电压kV
距离m
设备电压kV
距离m
10及以下（13.8）
0.35
154
2.0
20～35
0.6
220
3.0
44
0.9
330
4.0
60～110
1.5
500
5.0
6.3常用电气工器具试验周期
表6-3-1常用电气工器具试验周期表
序号
名称
试验周期
序号
名称
试验周期
1
绝缘棒
一年
7
携带型短路接地线
1年
2
绝缘夹
升级会员 