电工电气技术实训指导书

第1章 用电安全与电工基础 实训1.1 电气事故认知与人体急救练习 一、实训目的 (1)介绍基础电气知识。 (2)介绍各类触电途径及电气事故的紧急处理方法。 (3)掌握心肺复苏模拟训练假人“ GD/CPR10180”的使用方法，并使用其进行急救操作练习。 二、实训原理及装置 (一)电工电气类常用基本知识概念名称 (1)什么是电？ 按电子学的观点，有些物质是直接由原子构成的，有些物质是由分子构成的，而分子又是由原子构成的。原子是由原子核和核外电子组成的。原子核带有正电荷，核外电子带有负电荷并环绕着原子核高速旋转，这就是我们所说的“电”(也是物质所具有的一种性质)。 (2)什么是导体、绝缘体、半导体？ 电阻率很小且易于传导电流的物质称为导体。各种金属都是导体，如铜、铝、铁等。常用的导线大都是用铜或铝做成的。有些液体也是导体，如日常用的水就能导电。从物质的内部结构看，导体往往是容易失去电子的物质，这是因为导体内原子核对部分电子的吸引力小，电子容易移动，这些能移动的电子称为自由电子。导体内拥有大量的自由电子，在电场力的作用下，很容易定向移动而形成电流。 不善于传导电流的物质称为绝缘体。如塑料、橡胶、胶木及干燥的木块、棉布等。绝缘体往往是不容易失去电子的物质。这是因为绝缘体的原子核对其外层电子束缚力很强，自由电子极少，故电阻率很大。 除了导体和绝缘体，还有一类物体的导电性能介于导体和绝缘体之间，这类物体称为半导体，如硅、锗等。常用的二极管、三极管和晶闸管等元件都是用半导体材料做成的。 (3)什么是绝缘击穿？ 我们所说的绝缘体，是指导电能力在一定条件下比导体相对差的物体。但是导体和绝缘体并没有绝对的界限。在通常情况下是很好的绝缘体，当条件改变(如电压、温度、湿度)时也可能变成导体。例如，常用的电线用塑料皮做绝缘，它的耐电压能力是500V，通常在380/220V电压情况下使用，有安全保护作用，但如果电压超过500V，电线用塑料皮做绝缘体，它的绝缘性能就变差，甚至会失去绝缘能力而导电，这就是日常提到的绝缘击穿。有些绝缘体遇到高温或者受潮湿，或者长久使用变老化，都有可能使绝缘能力下降，如常见的漏电现象，都是因绝缘损坏而发生的。所以要防止电气设备受潮，要监视电气设备的温度不能太高，电压不要超过设备的额定电压。 (4)什么是断路？什么是短路？短路有什么危险？ 电气设备在正常工作时，电路中电流是由电源的一端经过电气设备流回电源的另一端，形成回路。如果将电路的回路切断或发生断线，电路中电流不通，这一现象就称为断路。如果电流不经电气设备而由电源一端直接回到电源另一端，从而导致电路中的电流剧增，这一现象就称为短路。 短路会造成电气设备过热，甚至烧毁电气设备、引起火灾。同时，短路电流还会产生很大的电动力，造成电气设备损坏。严重的短路事故，甚至会破坏电力系统稳定性，并会浪费电能。 (5)什么是电气原理图？ 电气原理图是用来表明设备电气的工作原理，各电气元件的作用，以及相互之间的关系的一种表示方式。运用电气原理图的方法和技巧，对于分析电气线路、排除机床电路故障是十分有益的。电气原理图一般由主电路、控制电路、短路保护、配电电路等几部分组成。图1.1.1所示为某机床电气原理图。 图1.1.1 某机床电气原理图 (6)电的分类有哪些？为什么目前普遍应用交流电？直流电(direct current，DC)是电荷的单向流动或者移动，电流密度随着时间而变化，但是通常移动的方向在所有时间里都是一样的。 交流电(alternating current，AC)是指电流方向随时间呈周期性变化，在一个周期内的运行平均值为零。不同于直流电，它的方向是会随着时间发生改变的，而直流电没有周期性变化。 人们对于电能的应用，*早是从直流电开始的，但随着生产的发展和重工业的出现，交流电逐步得到广泛的应用。 交流电具有以下主要优点：可以通过变压器变换电压，在远距离输电时，通过升压变压器升高电压以减少线路损耗，获得*佳经济效益；而当使用时，又可以通过降压变压器把高压变为低压，这既有利于安全，又能降低对设备的绝缘要求。此外，对实际应用来说，交流电动机比直流电动机结构简单、造价低廉、坚固耐用、维修方便，也使交流电获得了广泛的应用。 (7)三相交流电和单相交流电相比较有何优点？ 目前工农业生产所用的动力电源，几乎全部采用三相交流电源。日常生活中所用的单相交流电，如电灯、单相用电设备等，也是由三相交流电源中的一相提供的。现在已经很少采用单独的单相交流电源了。 三相交流电较单相交流电有很多优点，它在发电、输配电以及电能转换为机械能方面，都有明显的优越性。例如，制造三相发电机、变压器都比制造单相发电机、变压器省材料，而且构造简单，性能优良。又如，用同样材料所制造的三相发电机，其容量比单相发电机大50%。在输送同样功率的情况下，三相输电线较单相输电线，可节省25%的有色金属，而且电能损失较单相输电时少。由于三相交流电具有上述优点，因此获得了广泛的应用。 图1.1.2 是三相交流电的波形示意图。 图1.1.2 三相交流电的波形示意图 (8)什么是电力系统？什么是电力网？ 由发电机生产电能，电力线路、变压器输送和分配电能，电动机、电炉、电灯和家用电器等用电设备消耗电能，在这些设备中，电能转化为机械能、热能、光能等。这些生产、输送、分配、消耗电能的发电机、电力线路、变压器、各种用电设备联系在一起组成的统一整体就是电力系统。 电力系统中，除发电机和用电设备以外的部分称为电力网，它是由各电压等级的输电线路和各种类型的变电所连接而成的网络。 (9)什么是火力发电？什么是水力发电？ 火力发电是在火力发电厂进行的。火力发电厂用煤、石油或者天然气把锅炉里的水烧成蒸汽。利用蒸汽的力量推动汽轮机，汽轮机带动发电机发电。这种用煤、石油或者天然气燃烧，把热能变为电能的过程，称为火力发电。目前，我国有70%以上的电厂属于火力发电。 水力发电一般是由拦河坝把水蓄起来，或者是把河流较高处的水引过来，利用水的压力和流速冲动水轮机，水轮机再带动发电机旋转发电。这种把水的位能和动能转变成电能的过程，称为水力发电。 (10)电力生产与其他行业生产比较有什么特点？电力系统中发电、供电及用户之间的关系如何？ 电力工业的生产与社会各生产企业的生产相比既有一致性，又有自己的特殊性。一致性，即生产、运输、销售三个环节，存在于一切生产企业。特殊性，也就是与其他工业生产有所区别，主要有： ①在现代技术条件下，电能还不能大量储存，发电、供电、用电必须同时进行，同时完成。生产过程中，任何一个环节发生故障，都将破坏和影响电力系统的正常生产。 ②电力系统的电磁过渡过程非常迅猛，会破坏电力系统的稳定性，一般在几秒甚至在不足1s的时间内完成。 ③电力是各生产企业的动力，与各经济部门有密切的联系。电力系统发生故障，将直接影响生产和人民生活用电。 ④因为电力生产和消费同时完成，所以一切用户可以同时获得产品。 上述的特点决定了电力系统中发、供、用三者是联合组成的一个整体。它们之间始终是保持平衡的，因此，发电厂需要按照电力系统的负荷需求制定、调整本身的生产计划。如果发电厂发出的有功功率不足，就会使得电力系统的频率降低，造成供电质量低劣，影响用户正常生产用电。如果发电厂发出的无功功率不足，就会使电网的电压下降，不能保持额定电压。如果电网的电压和频率继续降低，反过来又会使系统中发电厂的出力降低，严重时，还会造成整个电网的崩溃、瓦解。此外，用户的变配电所都是与电力系统相连接的，无论哪一个环节发生事故，都会给发生事故的单位造成严重的损失，甚至还要影响更多的用户正常用电。 (11)电工作业人员必须具备哪些条件？ 电工作业人员必须具备下列条件： ①年满18周岁，经医师鉴定，无妨碍工作的病症，如两眼视力各不低于0.7(包括纠 正视力)，不能有精神失常、色盲、癫痫、高血压、心脏病、眩晕及突发性昏厥等疾病(身体检查约两年一次)。 ②具备必要的电气知识，且按其职务和工作性质熟悉《电气安全工作规程》的有关内容，并经考试合格。一般要求电工作业人员有初中及以上的文化程度。 ③学会紧急救护法，首先要学会触电解救法和人工呼吸法。 (12)高压、低压和安全电压是怎样规定的？高压：凡对地电压在250V以上的称为高压。在直流系统中，550V即为高压。在交流系统中，3kV、6kV、10kV、35kV等都属于高压。低压：凡对地电压在250V及以下者为低压。交流系统中的220V、110V，三相四线制的380/220V均为低压。 安全电压：一般为36V及以下的电压，也就是对人身安全危害不大的电压。如36V、24V、12V均属安全电压。安全电压是相对于高压和低压而言的，对那些工作环境较差的场所来说，应将安全电压定为12V，所以12V电压又称为绝对安全电压。 (13)什么是触电？人为什么会触电？人体接触带电体，或者带电体与人体之间闪击放电，或者电弧波及人体时，电流通过人体进入大地或通过其他导体形成导电回路，这些都称为触电。由于人体组织60%以上是由含有导电物质的水分组成的，因此人体是良导体。当人体触碰带电体并形成电流通路时，电流就会通过人体，从而人触电。 电气类基本概念还包括静电、电场、超导体、静电屏蔽、尖端放电、电流、电压、电阻、欧姆定律、电功率、节点电流定律、回路电压定律、电磁感应、互感、涡流、集肤效应、交流电相序、交流电功率、功率因数、三相交流电供电、感抗、容抗等，在此不一一叙述，在后续的课程讲解中，会详细介绍相关的知识与概念。 (二)安全用电 1.安全用电常识 电气安全是安全领域中与电气相关的科学技术及管理工程，电气安全主要包括人身安全与设备安全两个方面。 在电气工程操作中，一个操作顺序的颠倒或漏掉其中一个操作项目，都可能导致人员伤亡、设备损毁、大面积停电等严重的事故，造成严重的不良后果，甚至是严重的社会影响。有统计资料显示，电力施工中的各种事故，绝大多数不是由施工者的技能水平低造成的，而是由于其没有足够的安全意识。 触电伤害的特点是事故的预兆性不直观、不明显，而事故的危害性非常大。电流伤害人体的因素包括： (1)流过人体的电流大小； (2)电流通过人体的时间长短； (3)电流通过人体的部位； (4)电流通过人体的频率，其中工频电流对人体伤害*为严重； (5)触电者的身体状况。身体水分越多，受到的伤害越大。女性比男性敏感，儿童比成人敏感，体重小的比体重大的敏感，患有心脏病的人触电后果更严重。 以工频电流为例，当流经人体的电流小于10mA时，人体不会产生危险的病理生理效应，但会产生麻刺等不舒服的感觉；当流经人体的电流在10～30mA时，人体会产生麻痹、剧痛、痉挛、血压升高、呼吸困难等症状，但通常不会致死；当电流大于50mA时，人体将会产生心室纤维性颤动，乃至人体窒息(“假死”)，在两三分钟内就会夺去人的生命；当电流大于100mA时，足以立刻置人于死地。我国规定应用于一般环境的安全电压为36V，安全电流一般为30mA。 人体触电方式分为直接触电与间接触电。直接触电又分为单相触电、两相触电与跨步触电。 单相触电：由于电线绝缘破损、导线金属部分外露、导线或电气设备受潮等，其绝缘部分的能力降低，导致站在地上的人体直接或间接地与火线接触，这时电流就通过人体流入大地而造成单