想成为出色的电气工程师？这51个工程师必备基础知识掌握了吗？

电路有三种状态：通路、开路和短路。

a 通路↓

如图（a 通路）所示电路处于通路状态，电路处于通路状态的特点有：电路畅通，有正常的电流流过负载，负载正常工作，灯泡会发亮。整个电路处于正常工作状态。

b 开路↓

如图（b 开路）所示电路处于开路状态。电路处于开路状态的特点有：电路断开，无电流流过负载，负载不工作。整个电路处于非正常工作状态，灯不会亮。

c 短路↓

如图（c 短路）中的电路处于短路状态。电路处于短路状态的特点有：电路中有很大电流过，但电流不流过负载，负载不工作。由于电流很大，很容易烧坏电源和导线。这时候整个电路处于非正常的工作状态，灯不会发亮。

我们在工作中经常犯这些小的错误，有时候会漏接一根线，造成开路；或者有时候多接一根线，造成短路。这些小问题会造成大麻烦的，比如开路，有可能会造成缺相，烧坏用电设备。短路的话会烧坏电源和电源线。

变压器、开关设备和互感器(PT、CP)的金属外壳，配电柜、控制保护盘、金属构架、防雷设备、电缆头及金属遮栏等，对接地装置有下列要求：

（1）室内角钢基础及支架要用截面不小于25×4mm2的扁钢相连接做接地干线，然后引出户外，与户外接地装置连接；

（2）接地体应距离变（配）电所墙壁三米以外，接地体长度为2.5米，两根接地体间距离以5米为宜；

（3）接地网形式以闭合环路式为好，如接地电阻不能满足要求时，可以附加外引式接地体；

（4）整个接地网的接地电阻不应大于4欧。

一次系统主结线是由发电厂和变电所内的各种电器设备如发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线、电抗器和引出线等及其连线所组成的输送和分配电能连结系统。

对主结线的要求有以下五点：

（1）运行的可靠性

（2）运行、检修的灵活性

（3）运行操作的方便性

（4）运行的经济性

（5）主结线应具有扩建的可能性。

一次设备是直接用于电力生产和输配电能的设备，经由这些设备，电能从发电厂输送到各用户。

常用的一次设备如下：

（1）生产和变化电能的设备，如生产电能的发电机，变换电压用的变压器

（2）接通和断开电路的设备，如断路器、隔离开关、自动空气开关、接触器、闸刀开关等。

（3）限制故障电流或电压的设备，如限制故障电流的电抗器，限制过电压的避雷器，限制接地电流的消弧线圈等。

二次设备是对一次设备的工作进行监察、测量和操作控制及保护的辅助设备。

常用的二次设备包括如下设备：

（1）保护电器，用以反映故障，作用于开关电器的操作机构以切除各种故障或作用于信号

（2）测量和监察设备，用于监视和测量电路中的电流、电压和功率等参数。

连接不同金属，不同截面的电缆时，应使连接点的电阻小而稳定。相同金属截面的电缆相接，应选用与缆芯导体相同的金属材料，按照相接的两极芯线截面加工专用连接管，然后采用压接方法连接。

当不同金属的电缆需要连接时，如铜和铝相连接，由于两种金属标准电极位相差较大（铜为＋0.345伏，铝为-1.67伏）会产生接触电势差。

当有电解质存在时，将形成以铝为负极，铜为正极的原电池，使铝产生电化腐蚀，从而增大接触电阻，所以连接两种不同金属电缆时，除应满足接触电阻要求外，还应采取一定的防腐措施。一般方法是在铜质压接管内壁上刷一层锡后再进行压接。

防爆电气设备竣工验收时，必须注重以下几点：

（1）验明“防爆合格证号”；

（2）防爆电气设备应在类型、组别，符合设计；

（3）防爆电气设备在外壳应无裂纹、损伤、接线盒应紧固，且固定螺栓和防松装置应齐全；

（4）防爆充油电气设备，油箱等不应渗漏油，油面高度符合要求；

（5）电气设备多余的进线口，应按规定作好密封；

（6）电气线路的密封装置的安装应符合规定；

（7）安全火花型电气设备的配线工程，其线路走向标高应符合设计，线路应有天蓝色标志；

⑧电气装置的接地或接零，应符合规定，防静电接地，应符合设计要求。

应该符合以下规定：

（1）手车推拉灵活轻便，无卡阻碰撞现象；

（2）动静触头中心一致，接触紧密，手在推入工作位置，符合产品要求；

（3）二次回路辅助开关的切换接点应动作准确，接触可靠；

（4）机械闭锁装置应动作准确可靠；

（5）柜内照明齐全；

（6）安全隔板开关灵活，随手车柜的进出而相应动作；

（7）柜内控制电缆的位置不应妨碍手车进出，并牢牢固定；

（8）手车与柜体间的接地触头，应接触紧密，手车推入柜内时，其接地触头应比主触头早接通拉出时相反。

（1）配电盘的安装应在室内粉刷完毕，基础达到要求强度，清扫干净后进行；

（2）配电盘在安装前应进行检查验收，查核配电盘的型号，盘内的电器元件是否符合要求，有无机械损伤；

（3）基础型钢应配合土建下好埋件，基础型钢顶面应高出地平面10~20mm，同一场所同一水平面上的基础型钢的水平误差不应超过长度的1/1000最大水平误差不应超过5mm，小车式配电柜的基础型钢应与屋内地面相平。

（1）转弯曲：将转子取出并根据具体情况加以校正；

（2）轴的铁芯档磨损：则应在铁芯两端的轴上开一个环开槽，再放入两个弧形键并与轴焊在一起；

（3）轴颈磨损：一般可在轴颈处落花处理。如果磨损严重，也可在轴颈处用电焊堆积一层，再用车床加工至要求尺寸；

（4）轴裂纹：较严重应更换处理。

（1）一切新安装、改装与系统有联络关系的设备和线路；

（2）进线检修；

（3）变压器检修、折装电缆引线接头或调整分接开关；

（4）系统电缆重做接线盒、电缆头、移动电缆及其它可能变换相别的作业时；

（5）PT的二次回路接有同期回路，当检修 PT 或变动二次回路须做假同期试验。

电力系统的静态稳定性也称微变稳定性，它是指当正常运行的电力系统受到很小的扰动，将自动恢复到原来运行状态的能力。

电力系统运行的动态稳定性是指当正常运行的电力系统受到较大的扰动，它的功率平衡受到相当大的波动时，将过渡到一种新的运行状态或回到原来的运行状态，继续保持同步运行的能力。

是指发生短路故障时，能满足系统稳定及设备安全和基本要求，首先动作与跳闸，有选择地切除被保护设备和全线故障的保护。

是指保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。

是为补充主保护和后备保护的不足，而增设的简单保护。

PT正常运行时，由于二次负载是一些仪表和继电器的电压线圈阻抗大，基本上相当于变压器的空载状态，互感器本身通过的电流很小，它的大小决定于二次负载阻抗的大小，由于PT本身阻抗小，容量又不大，当互感器二次发生短路，二次电流很大，二次保险熔断影响到仪表的正确指示和保护的正常工作，当保险容量选择不当，二次发生短路保险不能熔断时，则PT极易被烧坏。

CT经常用于大电流条件下，同时由于CT二次回路所串联的仪表和继电装置等电流线圈阻抗很小，基本上呈短路状态，所以CT正常运行时，二次电压很低。

如果CT二次回路断线，则CT铁芯严重饱和磁通密度高达1500高斯以上，由于二次线圈的匝数比一次线圈的匝数多很多倍，于是在二次线圈的两端感应出比原来大很多倍的高电压，这种高电压对二次回路中所有的电气设备以及工作人员的安全将造成很大危险。

同时由于CT二次线圈开路后将使铁芯磁通饱和造成过热而有可能烧毁，再者铁芯中产生剩磁会增大互感器误差，所以CT二次不准开路。

当线路发生短路时，重要特征之一是线路中的电流急剧增大，当电流流过某一预定值时，反应于电流升高而动作的保护装置叫过电流保护，过电流保护的动作电流是按最大负荷电流来考虑的，其选择是靠阶梯形的时限来配合的。

过电流保护启动电流是按照大于最大负荷电流的原则整定的，为了保证选择性，采取了逐级增加的阶梯形时限的特征，这样以来靠近电源端的保护装置动作时限将很长，这在许多情况下是不允许的。

为了克服这一缺点也采用提高整定值，以限制动作范围的办法，这样就不必增加时限可以瞬时动作，其动作是按躲过最大运行方式下短路电流来考虑的，所以不能保护线路全长，它只能保护线路的一部分，系统运行方式的变化影响电流速断的保护范围。

在电力系统中，将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地。

将电气设备和用电装置的金属外壳与系统零线相接叫做接零。

接地和接零的目的，一是为了电气设备的正常工作，例如工作性接地；二是为了人身和设备安全，如保护性接地和接零。虽然就接地的性质来说，还有重复接地，防雷接地和静电屏蔽接地等，但其作用都不外是上述两种。

一般指示仪表的刻度盘上，都标有仪表的准确等级刻度，起始端附近的黑点，是指仪表的指计从该点到满刻度的测量范围，符合该表的标准等级。一般黑点的位置是以该表最大该度值的20%标法。例如，一只满该度为5安的电流表，则黑点标在1A上。

由此可见，在选用仪表时，若测量时指针指示在黑点以下部分，说明测量误差很大，低于仪表的准确度，遇有这种情况应更换仪表或互感器，使指针在 20%~100%。

（1）测量设备的绝缘电阻时，必须先切断电源。对具有较大电容的设备（如电容器、变压器、电机及电缆线路）必须先进行放电；

（2）兆欧表应放在水平位置，在未接线之前，先摇动兆欧表看指针是否在“∞”处，再将（L）和（E）两个接线柱短路，慢慢地摇动兆欧表看指针是否指在“零”处，对于半导体型兆欧表不宜用短路校检；

（3）兆欧表引线应用多股软线，而且应有良好的绝缘；

（4）不能全部停电的双回架空线路和母线，在被测回路的感应电压超过12伏时，或当雷雨发生时的架空线路及与架空线路相连接的电气设备，禁止进行测量；

（5）测量电容器，电缆、大容量变压器和电机时，要有一定的充电时间，电容量愈大，充电时间应愈长。一般以兆欧表转动一分钟后的读数为准；

（6）在摇测绝缘时，应使兆欧表保持额定转速。一般为 120 转 / 分，当测量物电容量较大时，为了避免指针摆动，可适当提高转速（如 130 转 / 分）；

（7）被测物表面应擦试清洁，不得有污物，以免漏电影响测量的准确度。

用兆欧表测量绝缘电阻时，一般规定以摇测一分钟后的读数为准。因为在绝缘体上加上直流电压后，流过绝缘体的电流（吸收电流）将随时间的增长而逐渐下降。

而绝缘的直流电阻率是根据稳态传导电流确定的，并且不同材料的绝缘体，其绝缘吸收电流的衰减时间也不同。但是试验证明，绝大多数材料其绝缘吸收电流经过一分钟已趋于稳定，所以规定以加压一分钟后的绝缘电阻值来确定绝缘性能的好坏。

兆欧表的选用，主要是选择其电压及测量范围，高压电气设备需使用电压高的兆欧表。低压电气设备需使用电压低的兆欧表。一般选择原则是：500伏以下的电气设备选用500~1000伏的兆欧表；瓷瓶、母线、刀闸应选用2500伏以上的兆欧表。

兆欧表测量范围的选择原则是：要使测量范围适应被测绝缘电阻的数值免读数时产生较大的误差。如有些兆欧表的读数不是从零开始，而是从 1 兆欧或 2 兆欧开始。

这种表就不适宜用于测定处在潮湿环境中的低压电气设备的绝缘电阻。因为这种设备的绝缘电阻有有可能小于 1兆欧，使仪表得不到读数，容易误认为绝缘电阻为零，而得出错误结论。

为了实现过电流保护的选择性，应将线路各段的保护动作时间按阶梯原则来整定，即离电源端越近时限越长。每段时限级差一般为0.5秒。继电器的动作时间和短路电流的大小无关。采用这种动作时限方式的称为定时限。定时限过流继电器为电磁式，配有时间继电器获得时限特性，其型号为DL型。

反时限是使动作时间与短路电流的大小无关，当动作电流大时，动作时间就短，反之则动作时间长，利用这一特性做成的继电器称为反时限过流继电器。它是感应式，型号为GL型。

它的动作电流和动作时间的关系可分为两部分：一部分为定时限，一部分为反时限。当短路电流超出一定倍数时，电流的增加不再使动作时间缩短，此时表现为定时限特性。

简单地讲交、直流回路是不能合用一条电缆的，其主要原因是：交、直回路都是独立的系统，当交、直流合用一条电缆时，交、直流发生互相干扰，降低对直流的绝缘电阻；同时，直流是绝缘系统，而交流则是接地系统，两者之间容易造成短路，故交、直流不能合用一条电缆。

中央信号装置有事故信号和预告信号两种。事故信号的用途是当断路器动作于跳闸时，能立即通过蜂鸣器发出音响，并使断路器指示灯闪光。而预告信号的用途是：在运行设备发生异常现象时，能使电铃瞬时或延时发出音响，并以光字牌显示异常现象的内容。

掉牌未复归信号一般用光字牌和警铃来反映，其特点是在全部控制回路中，任何一路信号未恢复，均能发出灯光信号，以便提醒值班人员或操作人员根据信号查找故障，不至于发生遗漏或误判。

直流母线电压过高时，对长期带电运行的电气元件，如仪表继电器，指示灯等容易因过热而损坏。而电压过低时，容易使保护装置误动或拒动。一般规定电压的允许变化范围为±10％。

（1）到现场检查若无明显故障时，可以送电；

（2）确定是人为误动，保护引起变压器开关跳闸或联系主控调度确定系统故障，引起该过流保护动作，而后变压器油开关跳闸则可不经检查立即投入。

当电站内部及系统发生异常和事故时，（如电流冲击电压突然下降系统振荡、过负荷，周波摆动。

接地及开关自动跳闸等）值班员须做下列工作：

（1）检查信号掉牌落下的情况；

（2）检查音响、灯光信号发出情况；

（3）检查开关自动跳闸，自动装置的动作的情况；

（4）监视电流、电压周波及有功功率变化情况，将上述情况详细记入记录本内，然后按规定复归信号。

对上述检查的结果应及时通知值长，系统调度及车间领导。

下列情况规定值班员可自行处理：

（1）更换灯泡和保险；

（2）选择直流接地。

当采用保护接地的用电设备一相碰壳时，由于大地的电阻比中线的电阻大的多，经过机壳搪地极和地形成了短路电源、往往不足以使自动开关和保险动作，而接地电源，又使电源中性点电位升高，使所有接零线的电设备外壳或柜架出现了对地电压，会造成更多的触电机会。

试电笔除能测量物体是否带电以外，还有以下几个用途：

（1）可以测量线路中任何导线之间是否同相或异相。其方法是：站在一个与大地绝缘的物体上，两手各持一支试电笔，然后在待测的两根导线上进行测试，如果两支试电笔发光很亮，则这两根导线是异相，否则即同相；

（2）可以辫别交流电和直流电。在测试时如果电笔氖管中的两个极（管的两端）都发光，则是交流电。如果两个极只有一个极发光，则是直流电；

（3）可判断直流电的正负极。接在直流电路上测试，氖管发亮的一极是负极，不发亮的一极是正极；

（4）能判断直流是否接地。在对地绝缘的直流系统中，可站在地上用试电笔接触直流系统中的正极或负极，如果试电笔氖管不亮，则没有接地现象。如果发亮，则说明接地存在。其发亮如在笔尖一端，这说明正极接地。如发亮在手指一端，则是负极接地。但带接地监察继电器者不在此限。

所谓“跳跃”是指当断路器合闸时，由于控制开关未复归或控制开关接点，自动装置接点卡住，致使跳闸控制回路仍然接通而动作跳闸，这样断路器将往复多次地“跳一合”，我们把这种现象称为“跳跃”。

防跳跃闭锁保护就是利用操作机构本身的机械闭锁或另在操作回路采取其它措施（如加装防跳继电器等）来防止跳跃现象发生。使断路器合闸于故障线路而跳闸后，不再合闸，即使操作人员仍将控制开关放在合闸位置，断路器也不会发生“跳跃”。

产生轴电压的原因如下：

（1）由于发电机的定子磁场不平衡，在发电机的转轴上产生了感应电势。磁场不平衡的原因一般是因为定子铁芯的局部磁组较大（例如定子铁芯锈蚀），以及定、转子之间的气隙不均匀所致；

（2）由于汽轮发电机的轴封不好，沿轴有高速蒸汽泄漏或蒸气缸内的高速喷射等原因而使转轴本身带静电荷。

这种轴电压有时很高，可以使人感到麻电。但在运行时已通过炭刷接地，所以实际上已被消除。轴电压一般不高，通常不超过 2~3 伏，为了消除轴电压经过轴承、机座与基础等处形成的电流回路，可以在励磁机侧轴承座下加垫绝缘板。

使电路断开，但当绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去作用时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电，久而久之，就会使润滑和冷却的油质逐渐劣化，严重者会使转轴和轴瓦烧坏，造成停机事故。

变压器在运行中要产生铁损和铜损，这两部分损耗将全部转换成热能，使绕组和铁芯发热，致使绝缘老化，缩短变压器的使用寿命。

国家规定变压器绕组温升为 65 ℃的依据是以A级绝缘为基础的。65 ℃ 40℃＝105℃是变压器绕组的极限温度，在油浸式变压器中一般都采用A级绝缘， A级绝缘的耐热性为105℃，由于环境温度一般都低于40℃，故变压器绕组的温度一般达不到极限工作温度，即使在短时间内达到105℃，由于时间很短，对绕组的绝缘并没有直接的危险。

造成异步电动机空载电流过大的原因有如下几种：

（1）电源电压太高：当电源电压太高时，电机铁芯会产生磁饱和现象，导致空载电流过大；

（2）电动机因修理后装配不当或空隙过大；

（3）定子绕组匝数不够或Ｙ型连接误接成△形接线；

（4）对于一些旧电动机，由于硅钢片腐蚀或老化，使磁场强度减弱或片间绝缘损坏而造成空载电流太大。对于小型电动机，空载电流只要不坡过额定电流的 50% 就可以继续使用。

机械方面原因：

（1）电机风叶损坏或紧固风叶的螺丝松动，造成风叶与风叶盖相碰，它所产生的声音随着碰击声的轻重时大时小；

（2）由于轴承磨损或轴不正，造成电动机转子偏心，严重时将使定、转子相擦，使电动机产生剧烈的振动和不均匀的碰擦声；

（3）电动机因长期使用致使地脚螺丝松动或基础不牢，因而电动机在电磁转矩的作用下产生不正常的振动；

（4）长期使用的电动机因轴承内缺乏润滑油形成干磨运行或轴承中钢珠损坏，因而使电动机轴承室内发生异常的丝丝声或咕噜声。

电磁方面原因：

（1）正常运行的电动机突然出现异常音响，在带负载运行时，转速明显下降，并发出低沉的吼声，可能是三相电流不平衡，负载过重或单相运行；

（2）正常运行的电动机，如果定子、转子绕组发生短路故障或鼠笼转子断条，则电动机会发出时高时低的嗡嗡声，机身也随之略为振动。

比重异常的现象是：

（1）充电的时间比较长，但比重上升很少或不变；

（2）浮充电时比重下降；

（3）充足电后，三小时内比重下降幅度很大；

（4）放电电流正常但电解液比重下降很快；

（5）长时间浮充电，电解液上下层的比重不一致。

造成电解液比重异常的主要原因和排除方法是：

（1）电解液中可能有杂质并出现混浊，应根据情况处理，必要时更换电解液；

（2）浮充电流过小，应加大浮充电源，进一步观察；

（3）自放电严重或已漏电，应清洗极板，更换隔板，加强绝缘；

（4）极板硫化严重，应采用有关方法处理；

（5）长期充电不足，由此造成比重异常，应均衡充电后，改进其运行方式；

（6）水分过多或添加硫酸后没有搅拌均匀，一般应在充电结束前二小时进行比重调整；

（7）电解液上下层比重不一致时，应用较大的电流进行充电。

仪表冒烟一般是过负荷，绝缘降低，电压过高，电阻变质，电流接头松动而造成虚接开路等原因，当发现后，应迅速将表计和回路短路，电压回路断开，在操作中应注意勿使电压线圈短路和电流线路开路，避免出现保护误动作及误碰接等人为事故。

直流正极接地有造成保护误动作的可能，因为一般跳闸线圈（如出口中间线圈和跳闸线圈等）均接负极电源，若这些回路再发生接地或绝缘不良就会引起保护误动作，直流负极接地与正极接地同一道理，因为两点接地将跳闸或合闸回路短路，这时可能烧坏继电器接点。

保护和仪表共用一套电流互感器，表计有工作时，必须在表计本身端子上短接，注意别开路和别把保护短路，现在一般电流互感器二次线接到保护后接至表计，所以表计有工作，在表计本身端子上短接后，不影响保护。

操作过电压易在下列情况下发生：

（1）开断空载变压器或电抗器（包括消弧线圈，变压器一电弧炉组，同步电动机，水银整流器等）；

（2）开断电容器组或空载长线路；

（3）在中性点不接地的电力网中，一相间歇性电弧接地。

润滑脂不合适，轴承室中润滑脂过多或过少，润滑脂中有杂物；轴承走内圈或走外圈，电机振动过大；轴承型号不对；联轴器不对中。

其主要作用为：

（1）能切断或闭合高压线路的空载电流。

（2）能切断与闭合高压线路的负荷电流。

（3）能切断与闭合高压线路的故障电流。

（4）与继电保护配合，可快速切除故障，保证系统安全运行。

（1）工作票制度；

（2）工作许可制度；

（3）工作监护制度；

（4）工作间断、转移制度；

（5）终结制度。

（1）检修设备停电，必须把各方面的电源完全断开；

（2）禁止在只经开关断开电源的设备上工作；

（3）必须拉开隔离开关，使各方向至少有一个明显的断开；

（4）与停电设备有关的变压器和电压互感器必须从高压两侧断开，防止向停电检修设备反送电。

（1）常用电工工具(钢丝钳、螺丝刀、电工刀、活动搬手、尖嘴钳)；

（2）公用工具(套扳手、管子钳、平口钳、电钻、电烙铁、砂轮、钳工工具和起重工具)；

（3）常用量具(钢板尺、水平尺、千分尺、游标卡尺)；

（4）仪表(万用表、兆欧表、电桥)；

（5）变电设备检修专用工具。

当直流电流通过导线时，电流在导线截面上分布是均匀的，导线通过交流电流时，电流在导线截面上的分布不均匀，中心处电流密度小，而靠近表面电流密度大，这种交流电流通过导线时趋于导线表面的现象叫趋表效应，也叫集肤效应。

任何一种电机都是可逆的，就是说既可以当作发电机运行，也可当作电动机运行，所以就发电机本身而言，变为电动机运行是完全允许的。

不过这时要考虑原动机的情况，因为发电机百年城电动机时，也就是说要关闭汽们，而有些汽机是不允许无蒸汽运行的。