電氣基礎知識

一、常用基本概念

1.何謂有功功率、無功功率、全功率（視在功率）和功率因素

把電能轉換為其他形式的能量，如機械能。光能、聲能、熱能、化學能，並在用電裝置中真實消耗的功率稱為有功功率。如電能轉換為光能（電燈），電能轉換為熱能（電爐），電能轉換成化學能（蓄電池充電），電能轉換為機械能（電動機）等，用電裝置所消耗的功率稱為有功功率。

有些電氣裝置，例如電動機，為了使電動機旋轉，需要在定子中產生磁場，為產生磁場而消耗的功率稱為無功功率。變壓器必須產生磁場，才能在次級產生感應電壓，因此變壓器也要消耗無功功率。無功功率僅僅是完成電能與磁能之間的轉換，並不對外做功，也不消耗燃料或其他形式的能量，因此稱為無功功率。

但無功功率與有功功率同樣重要，沒有無功功率，電動機就不能旋轉，變壓器不能變壓，也就沒有有功功率。

有功功率、無功功率、全功率三者成一直角三角形關係。即（有功功率）2＋（無功功率）2＝（全功率）2。功率因素用cosφ表示也叫力率，是有功功率與視在功率的比值，即

在一定額定電壓和額定電流下，功率因數越高，有功功率所佔的比重越大，反之越低。

提高功率因數的意義分兩個方面：

在發電機的額定電壓、額定電流一定時，發電機的容量即是它的視在功率。如果發電機在額定容量下執行，輸出的有功功率的大小取決於負載的功率因數。功率因數越低，發電機輸出的功率越低，其容量得不到充分利用。

功率因數低，在輸電線路上引起較大的電壓降和功率損耗。故當輸電線輸出功率p一定時，線路中電流與功率因數成反比，即：

當cos越低時，電流i增大，在輸電線阻抗上壓降增大，使負載端電壓過低。嚴重時，影響裝置正常執行，使用者無法用電。此外，阻抗上消耗的功率與電流平方成正比，電流增大要引起線損增大。

提高功率因數的措施有：合理地選擇和使用電氣裝置，使用者的同步電動機可以提高功率因數，甚至可以使功率因數為負值，即進相執行。而感應電動機的功率因數很低，尤其是空載和輕載執行時，所以應該避免感應電動機空載和輕載執行。

發電機、電動機的功率因素在額定負荷下一般為0．8～0．85。

2.何謂短路

電力系統在執行中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發生非正常連線（即短路）時而流過非常大的電流。其電流值遠大於額定電流，並取決於短路點距電源的電氣距離。例如，在發電機端發生短路時，流過發電機的短路電流最大瞬時值可達額定電流的10～15倍。

大容量電力系統中，短路電流可達數萬安。這會對電力系統的正常執行造成嚴重影響和後果。

電氣線路上，由於種種原因相接或相碰，產生電流忽然增大的現象稱短路。相線之間相碰叫相同短路；相線與地線、與接地導體或與大地直接相碰叫對地短路。在短路電流忽然增大時，其瞬間放熱量很大，大大超過線路正常工作時的發熱量，不僅能使絕緣燒毀，而且能使金屬熔化，引起可燃物燃燒發生火災。

造成短路的主要原因有：

1).線路老化，絕緣破壞而造成短路；2).電源過電壓，造成絕緣擊穿；3).

小動物（如蛇、野兔、貓等）跨接在裸線上；4).人為的多種亂拉亂接造成；5).室外架空線的線路鬆弛，大風作用下碰撞；6).

線路安裝過低與各種運輸物品或金屬物品相碰造成短路。

3.何謂接地

將電氣裝置的某一部分通過接地裝置同大地緊密連線起來。接地可分為正常接地和非人為的故障接地兩類。

保護接地：為了保證人身安全，將電氣裝置在正常情況下不帶電的金屬部分，如電氣裝置的外殼或構架與大地連線。

工作接地：為了保證電氣裝置在正常與事故情況下可靠執行，將電力系統的某一點與大地連線，如電力系統的中性點直接接地或經消弧線圈接地等。

接地作用：防止人身遭受電擊、防止裝置和線路遭受損壞、預防火災和防止雷擊、防止靜電損害、保障電力系統正常執行

4.何謂「三相四線制」

引出中性線的星形接成，連同三根端線（火線）共四根電源線，這種接法稱為「三相四線制」。

5．何謂電氣的「四關」、「四對照」、「四禁止」時指什麼？

四關：受令複誦、複審簽字、核對模擬、操作監護

四對照：即對照裝置名稱、編號、位置、拉合方向

四禁止：禁止操作人和監護人一起動手操作，失去監護禁止有疑問盲目操作

解釋四關：（值班負責人）接受（工作命令）複誦（工作命令）關、（操作人、監護人、值班負責人）簽字審核（操作票）關、（操作人、監護人）模擬（盤）對照（操作票分項）關、（監護人唱票）（操作人複誦）的操作監護關。

解釋四對照：（按操作票操作人、監護人）對照裝置名稱、對照裝置編號、對照裝置位置（裝置地理位、工作位、試驗位、檢修位）、對照開關拉合方向（左分綠燈，右合紅燈）。

6．何謂倒閘操作

電氣裝置分為執行、備用（冷備用及熱備用）、檢修三種狀態。將裝置由一種狀態轉變為另一種狀態的過程叫倒閘，所進行的操作叫倒閘操作。通過操作隔離開關、斷路器以及掛、拆接地線將電氣裝置從一種狀態轉換為另一種狀態或使系統改變了執行方式。

這種操作就叫倒閘操作。倒閘操作必須執行操作票制和工作監護制。

7．何謂絕緣

所謂絕緣就是使用不導電的物質將帶電體隔離或包裹起來，以對觸電起保護作用的一種安全措施。良好的絕緣對於保證電氣裝置與線路的安全執行，防止人身觸電事故的發生是最基本的和最可靠的手段。

絕緣通常可分為氣體絕緣、液體絕緣和固體絕緣三類。在實際應用中，固體絕緣仍是最為廣泛使用，且最為可靠的一種絕緣物質。

有強電作用下，絕緣物質可能被擊穿而喪失其絕緣性能。在上述三種絕緣物質中，氣體絕緣物質被擊穿後，一旦去掉外界因素（強電場）後即可自行恢復其固有的電氣絕緣性能；而固體絕緣物質被擊穿以後，則不可逆地完全喪失了其電氣絕緣性能。因此，電氣線路與裝置的絕緣選擇必須與電壓等級相配合，而且須與使用環境及執行條件相適應，以保證絕緣的安全作用。

此外，由於腐蝕性氣體、蒸氣、潮氣、導電性粉塵以及機械操作等原因，均可能使絕緣物質的絕緣性能降低甚至破壞。而且，日光、風雨等環境因素的長期作用，也可以使絕緣物質老化而逐漸失去其絕緣性能。

8、何謂安全距離

為了防止人體觸及或接近帶電體，防止車輛或其它物體碰撞或接近帶電體等造成的危險，在其間所需保持的一定空間距離。

對於交流電壓的最小安全距離：

·10kv及以下—— 0.70公尺

·20、35kv ——1.00公尺

·110kv ——1.50公尺

·220kv ——3.00公尺

·330kv ——4.00公尺

·500kv ——5.00公尺

·750kv——8.0公尺

·1000kv ——7.00公尺

9. 何謂繼電器

繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統（又稱輸入迴路）和被控制系統（又稱輸出迴路）之間的互動關係。通常應用於自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種「自動開關」。

故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。當輸入量(如電壓、電流、溫度等)達到規定值時，繼電器使被控制的輸出電路導通或斷開。輸入量可分為電氣量(如電流、電壓、頻率、功率等)及非電氣量(如溫度、壓力、速度等)兩大類。

繼電器具有動作快、工作穩定、使用壽命長、體積小等優點。廣泛應用於電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通訊等裝置中。

10. 何謂熔斷器

熔斷器是根據電流超過規定值一段時間後，以其自身產生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開；運用這種原理製成的一種電流保護器。熔斷器廣泛應用於高低壓配電系統和控制系統以及用電裝置中，作為短路和過電流的保護器，是應用最普遍的保護器件之一。

熔斷器是一種過電流保護器。熔斷器主要由熔體和熔管以及外加填料等部分組成。使用時，將熔斷器串聯於被保護電路中，當被保護電路的電流超過規定值，並經過一定時間後，由熔體自身產生的熱量熔斷熔體，使電路斷開，從而起到保護的作用。

以金屬導體作為熔體而分斷電路的電器，串聯於電路中，當過載或短路電流通過熔體時，熔體自身將發熱而熔斷，從而對電力系統、各種電工裝置以及家用電器都起到了一定的保護作用。具有反時延特性，當過載電流小時，熔斷時間長；過載電流大時，熔斷時間短。因此，在一定過載電流範圍內至電流恢復正常，熔斷器不會熔斷，可以繼續使用。

熔斷器主要由熔體、外殼和支座3 部分組成，其中熔體是控制熔斷特性的關鍵元件。

二、常用電氣工器具

1.驗電筆

驗電筆是廣大電工經常使用的工具之一，用來判別物體是否帶電。它的內部構造是乙隻有兩個電極的燈泡，泡內充有氖氣，俗稱氖泡，它的一極接到筆尖，另一極串聯乙隻高電阻後接到筆的另一端。當氖泡的兩極間電壓達到一定值時，兩極間便產生輝光，輝光強弱與兩極間電壓成正比。

當帶電體對地電壓大於氖泡起始的輝光電壓，而將驗電筆的筆尖端接觸它時，另一端則通過人體接地，所以驗電筆會發光。驗電筆中電阻的作用是用來限制流過人體的電流，以免發生危險。

如何使用驗電筆：1)在測試電器和線路是否帶電前應該先在有電的地試一下，看看驗電筆是不是完好，以防判斷失誤而觸電。2)握筆時，用手指按住驗電筆的尾部，其餘手指握住筆身即可。

3)測電時，筆尖觸到測試體上，手接觸驗電筆的尾部。如果測試體帶電，則驗電筆的氖管會發光;若氖管不發光，則說明測試體不帶電。4)驗電筆的絕緣電陰小於1兆歐的不能使用。

（我廠配發的驗電筆電阻值約1.8-2.0兆歐）

2.兆歐表

手搖式兆歐表外部構造圖：

手搖式兆歐表電氣原理造圖：

使用搖表測量絕緣電阻時要注意：

（1）兆歐表一般有500、1000、2500伏幾種，應按裝置的電壓等級按規定選好哪一種兆歐表。

（2）測量裝置的絕緣電阻時，必須先切斷電源，對具有較大電容的裝置（如電容器、變壓器、電機及電纜線路），必須先進行放電。

（3）兆歐表應放在水平位置，在未接線之前先搖動兆歐表，看指標是否在「∞」處，再將「l」和「e」兩個接線柱短接，慢慢地搖動兆歐表，看指標是否指在「零」處。

（4）兆歐表引用線用多股軟線，且應有良好的絕緣。

（5）測量電容器、電纜、大容量變壓器和電機時，要有一定的充電時間。電容量愈大，充電時間應愈長。一般以兆歐表轉動一分鐘後的讀數為準。

（6）在搖測絕緣電阻時，應使兆歐表保持額定轉速，一般為120轉/分。當被測物電容量大時，為了避免指標擺動，可適當提高轉速（如130轉/分）。

（7）被測物表面應擦拭清潔，不得有汙物，以免漏電影響測量的準確度。

（8）兆歐表沒有停止轉動和裝置未放電之前，切勿用手觸及測量部分和兆歐表的接線柱，以免觸電。

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