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想成高级专业的电气工程师,必须知晓的100条电气知识!
来源:   作者:   点击数:   日期:2025-04-22 16:33

在电气工程的广阔领域中,众多工程师皆是从懵懂的学徒工开启征程,凭借日复一日的积累与磨砺,逐步迈向专业高峰。恰如古语所云:“积跬步至千里,汇细流成江海”,每一寸进步皆为厚积薄发的见证。今特呈上这篇深度好文,助力电气工程师在成长之路上披荆斩棘,速来一睹为快!

一、电气仪表测量

(一)兆欧表接线奥义

兆欧表身为测量绝缘电阻的精良器械,其上 L、E、G 三个接线柱各司其职。L 为线路端,宛如电流输出的先锋;E 是接地端,稳稳锚定安全根基;G 则是屏蔽端,能将干扰尽数驱散。明晰此三者之责,方能精准测量绝缘电阻,洞悉电气设备的 “健康体质”。

(二)绝缘电阻测量规范

  • 针对 380V 以下交、直流低压厂用电动机,须选用 500V 摇表测量绝缘电阻,一旦测得值低于 0.5MΩ,便是警报拉响,设备隐患浮现,绝不可掉以轻心。

  • 而 6KV 电动机,因其电压等级较高,需动用 2500V 摇表。正常测得绝缘电阻应逾 6MΩ,此为设备安稳运行的绝缘底线。

  • 发电机转子绕组的检测也不容马虎,用 500V 摇表测量,绝缘值不得少于 0.5MΩ,这是保障发电机稳定发电、避免故障的关键防线。

  • 说到电压互感器,其二次额定电压通常定为 100V,电流互感器的二次额定电流则是 5A,这些参数看似平常,实则为电气计量与保护的精准基石。

  • 测量电气设备绝缘电阻时,吸收比的判定作用不容小觑。若吸收比大于 1.3,绝缘状态良好,设备可安心运行;若接近于 1,绝缘受潮概率剧增,后续故障风险陡升。

电动机篇

1、感应电动机原理就是三相定于绕组内流过三相对称交流电流时,产生旋转磁场,该磁场的磁力线切割转子上导线感应出电流,由于定子磁场与转子电流相互作用,产生电磁转矩而转动起来。

2、在正常情况下鼠笼式转子的电动机允许在冷态下启动2 次,且每次时间间隔不小于5分钟,允许在热态时启动1次,只有在事故处理或起动时间不超过2~3秒的电动机可以多启动一次。

3、交流电动机的三相不平衡电流不得超过额定值的10%,且任何一相电流不得超过额定值。

4、6KV高压厂用电动机的绝缘电阻,在相同的环境及温度下测量,如本次测量低于上一次测量值的1/3~1/5倍时,应检查原因,并必须测量吸收比″R60/R15″,此值应大于1.3。

5、电动机可以在额定电压下,电源频率±l%变化内运行,其额定出力不变。

6、定子三相电流不平衡时,就一定会产生负序电流。

发电机篇

1、发电机定子电压最高不得大于额定电压的110%,最低电压一般不应低于额定电压的90%,并应满足厂用电压的要求。

2、发电机正常运行频率应保持在50Hz,允许变化范围为±0.2Hz,可以按额定容量连续运行。频率变化时,定子电流、励磁电流及各部分温度不得超过额定值。

3、发电机定子电压允许在额定值范围±5%内变动,当功率因数为额定值时,其额定容量不变,即定子电压在该范围内变动时,定子电流可按比例相反变动。但当发电机电压低于额定值的95%时,定子电流长期允许的数值不得超过额定值105%。

4、发电机运行的氢气纯度不得低于96%,含氧量小于2%。

5、发电机额定功率因数为0.85。没有做过进相试验的发电机,在励磁调节器装置投自动时,功率因数允许在迟相0.95~1范围内长期运行;功率因数变动时,应该使该功率因数下的有、无功功率不超过在当时氢压下的P-Q出力曲线范围。

6、发电机并列后有功负荷增加速度决定于汽机,无功负荷增加速度不限,但是应监视定子电压变化。

7、发电机在升压过程中检查定子三相电压应平稳上升,转子电流不应超过空载值。

8、发电机定时限过负荷保护反映发电机定子电流的大小。

9、发电机定子绕组的过电压保护反映端电压的大小。

10、发电机定时限负序过流保护反映发电机定子负序电流的大小,防止发电机转子表面过热。

11、发电机的P-Q曲线上的四各限制因素是定子绕组发热、转子绕组发热、定子端部铁芯发热、稳定运行极限。

12、发电机逆功率保护,用于保护汽轮机。

13、发电机正常运行时,定子电流三相不平衡值一般不能超过定子额定值的10%。

14、水内冷发电机定子线棒层间最高和最低温度间的温度差达8℃或定子线棒引水管出水温差达8℃时应报警并查明原因,此时可降负荷处理。

15、水内冷发电机定子线棒温差达14℃或定子引水管出水温差达12℃,或任一定子槽内层间测温元件温度超过90℃或出水温度超过85℃时,在确认测温元件无误后,为避免发生重大事故,应立即停机,进行反冲洗及有关检查处理。

变压器篇

1、变压器是依据电磁感应原理,把一种交流电的电压和电流变为频率相同,但数值不同的电压和电流。

2、主变冷却器全停允许在额定负荷下限时运行,若负荷小,主变上层油温未达到规定值时,允许上升到规定值,但主变最长运行时间不得超过60分钟。

3、油浸自冷和油浸风冷方式的变压器,其上层油温的允许值最高不得超过95℃,一般不宜超过85℃。

4、瓦斯保护二次回路一点接地时,应将重瓦斯保护改投信号位置。

5、强迫油循环风冷的变压器上层油温一般不超过75℃,最高不超过85℃。

6、变压器外加一次电压,一般不得超过该分接头额定值的105%,此时变压器的二次侧可带额定电流。

7、六氟化硫(SF6)是一种无色、无臭、不燃气体,其性能非常稳定。

电气元器件篇

(一)6KV 开关柜 “五防” 揭秘

6KV 开关柜配备的 “五防” 机械闭锁装置,宛如坚固的防线。小车开关合闸时不能移动,接地刀闸合闸时小车开关不能推入工作位置,开关在工作位置时禁止合上接地刀闸,接地刀闸不合时不能打开开关柜后挡板,这些闭锁功能环环相扣,全力防止电气误操作,守护人员与设备安全。

(二)隔离开关操作要领

  • 隔离开关合上后,必须逐项检查三相触头是否接触紧密、到位,一处细节的疏忽都可能引发电气连接不良,发热故障。

  • 合上接地刀闸前,务必确认各侧电源开关处于断开状态,并经过验明无电压后才能操作,这是隔绝电源、保障作业安全的首要步骤。

  • 若发生带负荷拉刀闸,且未断弧前,应迅速合上;若已断弧,严禁重新合上,防止电弧灼伤设备与人员。带负荷合闸时,则严禁重新断开,避免引发短路事故。

  • 在回路未设开关时,隔离开关可用于拉合电压不超 10KV、电流在 70A 以下的环路均衡电流,但此操作需谨慎评估风险。

  • 当发现隔离开关发热,应逐步降低设备负荷至不发热状态,同时加强通风降温。若发热严重,果断停止设备运行后进行专业处理,切不可让设备 “带病坚持”。

(三)蓄电池性能与作用阐述

蓄电池于电厂而言,是控制和保护的直流电源 “中流砥柱”。它拥有电压稳定、供电可靠的卓越品质,无论是在日常操作还是故障时刻,都能为关键设备提供稳定电源。蓄电池正极板活性物质是二氧化铅,负极板为海绵状铅,这些物质在充放电过程中发生化学反应,实现电能与化学能的转换。一组蓄电池容量 1200AH,若以 100A 电流放电,可连续供电 12 小时,为电厂的安全运行保驾护航。

(四)断路器与高压隔离开关详解

  • 断路器集控制与保护功能于一身。正常时能接通或断开电路,故障时能自动切断故障电流,部分场景下还能自动重合,是电网安稳运行的 “守护者”。其内部的油主要用于灭弧与绝缘,借助油的冷却与绝缘特性,迅速熄灭电弧,隔绝带电部分。

  • 高压隔离开关的作用不容小觑,一是接通或断开允许的负荷电路,二是形成明显断开点,保障作业人员的人身安全,三是在与断路器配合时,灵活倒换运行方式,提升电网运行的灵活性。其绝缘主要包括对地绝缘与断口绝缘,确保设备在高电压环境下可靠运行。

  • 按灭弧介质分类,断路器可分为气体介质断路器、液体介质断路器、真空断路器等,不同介质适用于不同电压等级与应用场景,各有优劣。

(五)母线电流分布特性

为提升母线截面电流量,常见做法是增加并列母线条数。然而,并列条数越多,电流分布越不均匀,中间母线电流偏小,两边母线电流较大,这是电气设计中需权衡考量的因素,以保障母线运行的可靠性与经济性。

电气基础知识篇

(一)发电厂主接线与电压规范

  • 一般发电厂采用双母线接线,正常运行时,每条母线上确保有元件接地,主变通常经接地刀闸接地,启备变中性点多直接接地,这是维持发电厂接地系统稳定、保障运行安全的关键措施。

  • 电缆线路正常工作电压不可超出电缆额定电压 15%,超出将加速电缆绝缘老化,引发电缆故障,影响供电连续性。

  • 电气设备原则上不允许无保护运行,特殊情况下可短时停用部分保护,但主保护绝不能同时停用。运行中严禁打开保护装置柜门,也禁止在集控室继保小室内使用无线通讯设备,防止电磁干扰引发保护误动。

(二)接地线装设要点

装设接地线必须遵循先装接地端、后装导体端的顺序,这能确保接地的可靠性与操作的安全性,让设备在接地状态下安全泄放残余电荷。

(三)电工绝缘材料温度分级

电工绝缘材料依允许的最高工作温度进行分级,不同温度等级的绝缘材料适用于不同工作环境,选用合适材料能有效延长设备寿命,保障运行稳定。

(四)交流电参数与电路定律

  • 交流电流表指示的是电流的有效值,这是衡量交流电平均效应的关键参数,方便工程计算与设备选型。

  • 设备不停电时,不同电压等级对应的安全距离各异,6kV 为 0.7m,110KV 为 1.5m,500KV 高达 5m,这是保障人员在带电设备附近作业安全的 “生命线”。

  • 发电厂三相母线相序以固定颜色标识,黄、绿、红分别代表 A 相、B 相、C 相,清晰的颜色区分有助于运维人员快速识别相别,进行准确操作。

  • 相差动高频保护借助高频信号比较线路两端电流相位,精准判断线路故障,实现快速保护,是高压输电线路的可靠保护手段。

  • 视在功率是正弦交流电路中总电压有效值与电流有效值的乘积,涵盖有功与无功功率,反映电气设备的整体容量利用情况。

  • 基尔霍夫第一定律指出节点电流代数和为零,即流入节点电流等于流出电流;基尔霍夫第二定律表明回路电压升高等于电压降和,这些定律是分析复杂电路的基础,助力工程师破解电路谜题。

  • 支路电流法作为计算复杂电路的基本方法,通过设立电流变量,依据定律列方程求解,为电路分析提供系统思路。

  • 感性电路电压超前电流,容性电路电压滞后电流,这是交流电路相位特性的重要体现,影响电路的功率因数与能量传输效率。

  • 并联电抗器是电力系统调节无功、降低电压的常用手段,用于平衡过剩无功,稳定电网电压,提升电能质量。

  • 在三相交流电路中,三角形连接的电源或负载,线电压等于相电压,这有助于电气设备的选型与连接,优化三相系统运行。

(五)设备电压等级与功率特性

  • 设备对地电压低于 250 伏为低压设备,而 380V 厂用电系统虽电压值相对较高,但仍归为低压设备范畴,这是依据电气安全标准对设备的明确分类。

  • 对称三相交流电路总功率为单相功率三倍,中性点电压近乎为零,这些特性为三相系统的功率计算与平衡控制提供便利,保障三相设备的稳定运行。

(六)短路危害与设备强度

  • 短路多因电气设备载流部分绝缘损坏诱发,其危害具破坏性,电流热效应可烧毁设备、损坏绝缘;电动力则使设备变形毁坏。因此,电气设备必须具备足够的机械与热稳定性,抵御短路冲击,保障电网安全。

(七)材料导电性与连接技巧

  • 根据导电能力,自然界物质分为导体、半导体和绝缘体三类,了解材料导电属性有助于合理选材,设计电路与电气系统。

  • 带电体间作用力因电荷性质而异,同性电荷相斥,异性电荷相吸,这是电荷基本特性,影响静电现象与电场分布。

  • 同名端概念关乎线圈间磁通相互作用,流入或流出同名端的电流使磁通相互增强,对变压器与互感器的运行原理有关键影响。

  • 电容元件隔直通交,对高频电流容抗极小,对直流近似开路,凭借此特性实现信号滤波与电路耦合,优化电路性能。

  • 功率单位明确,有功功率用瓦特、无功功率用乏尔、视在功率用伏安,不同单位精准描述电能转换与传输各层面。

  • 单相电路视在功率即电压与电流有效值乘积,简洁表达电能传输规模,方便单相设备的容量评估。

(八)磁场与电磁感应现象

  • 线圈电流越大,磁场越强,磁力线越密集,这凸显电流与磁场的正相关性,是电磁设备设计与应用的理论根基。

  • 载流线圈磁场强度与电流大小成正比,遵循毕奥 - 萨伐尔定律,助力分析复杂磁场分布,优化电磁装置性能。

  • 线圈电流变化激发电磁感应,产生自感电动势,这是电路中电流不能突变的原因,对电感元件的特性描述至关重要。

(九)电磁力与电动势方向判定

导体在磁场中受电磁力方向由左手定则判定,而导体运动产生感应电动势方向由右手定则确定,这两个法则为电磁设备运动与发电原理提供清晰的方向指引,是电机、变压器等设备运行的物理依据。

(十)交流电参数与电路元件特性

  • 交流电频率反映周期性变化快慢,用 f 表示,单位赫兹(Hz),它决定交流电设备的工作节奏,影响电机转速与电能传输效率。

  • 正弦交流电最大值即幅值,体现电场强度极限,有效值则是最大值除以 √2,用于衡量交流电平均效应,是工程计算标准参数。

  • 电阻元件耗能,电感与电容元件仅进行能量交换不耗能,这是电路能量转换的基本规律,影响电路的功率因数与效率。

(十一)三相制与输电线路现象

  • 中性点不引出的星形连接为三相三线制,线电流等于相电流,这种连接方式简化线路,适用于特定三相负载供电场景。

  • 输电线路附近放置绝缘物会产生静电感应,形成感应电荷,这是输电线路对周边环境的电磁影响,需采取措施防护,避免干扰通信与电子设备。

(十二)过电压分类与主接线要求

  • 过电压分外部(大气)与内部过电压,前者含直接雷与感应雷过电压,后者按原因有操作、弧光接地、电磁谐振过电压,不同过电压类型需对应防护策略,保障设备与系统安全。

  • 发电厂一次主接线要满足安全可靠、方式灵活、检修方便要求,这是发电厂设计的核心原则,确保电能稳定生产与高效输送。

(十三)绝缘材料性能与物质导电分类

  • 绝缘材料具备优良介电性能,高绝缘电阻与耐压强度,为电气设备提供可靠绝缘保障,防止电能泄漏与短路事故。

  • 物质依导电能力分类,导体、半导体、绝缘体各司其职,在电路中发挥不同作用,构成丰富多彩的电气世界。

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