一、电工学基础知识
1.电路的概念与组成
电路即电流的通路,它是为了某种需要由不同的电气元件按一定的顺序用导线依
次连接而成的。根据电流性质的不同,电路有直流电路和交流电路之分。电路的基本
组成部分是电源、负载和连接电源与负载的中间环节。
(1)电源。电源是将其他形式的能量(如化学能、机械能等)转换为电能的设
备。
(2)负载。负载是取用电能的设备,能将电能转换为其他形式的能量(如光能、
热能、机械能等)基本的理想电路元件有电阻元件、电感元件、电容元件。
3)中间环节。中间环节是连接电源与负载的环节,由导线、开关和实现控制
测量、保护等功能的元件构成。其中,用来传输和分配电能的导线是必不可少的,导
线一般用包着绝缘层的铜线或铝线制成。
2.电路模型与基本定律
(1)电路模型。由一些理想电路元件所组成的电路,就是实际电路的电路模型。
在理想电路元件中主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。
(2)电路参考方向。电流的实际方向定义为正电荷运动的方向;电压的实际方向
定义为高电位指向低电位的方向;电动势的实际方向定义为电源内部电位升高的方向,
即从电源“-”极指向“ ”极,而电源的端电压是从“ ”极指向“-”极
极,与电动势方向相反。
(3)支路。电路中每一条分支称为支路,支路中流过的电流称为支路电流。通常
约定支路中必须含有至少一个电路元件,不含电路元件的支路(仅由导线构成)称为
广义支路
(4)节点。三条或三条以上支路的汇交点称为节点。
(5)回路。电路中任一闭合路径称为回路,回路是由一条或多条支路组成的。
(6)网孔。网孔是一种特殊回路,在这些回路内不含有其他支路或回路。对于平
面电路,网孔一定是独立回路。
(7)基尔霍夫定律。分析与计算电路的基本定律,除了欧姆定律外,还有基尔霍
夫电流定律和基尔霍夫电压定律。基尔霍夫电流定律应用于节点,基尔霍夫电压定律
应用于回路
基尔霍夫电流定律(KCL):在任一时刻,流入某一节点的电流之和等于从该节
点流出的电流之和。基尔霍夫电压定律(KVL):在任一时刻,沿任一闭合回路循环
一周,回路中各段电压的代数和恒等于零,即对回路有∑U=0。
3.电气图与常用电气符号
(1)电气图的分类。常用的电气图包括电气原理图、电气元件布置图、电气安装
接线图
4.供配电系统的组成
供配电系统是由电源系统和输配电系统组成的产生电能并供应和输送给用电设备
的系统。供配电系统由发电机、升压变电站、高压输电线路、枢组/区域降压变电站、
终端变(配)电站、高压及低压配电线路和用电设备组成。
5.变电站系统的分类
变电站依据其在电力系统中的地位和作用可划分为系统枢纽变电站、地区一次变
电站、地区二次变电站和终端变电站四类。
6.低压供配电方式
中性点和设备端接地形式的组合构成了低压供配电系统方式。低压供配电系统按
接地形式分为TT、TN和T三种,其中TN又分为TN-C、TN-S和TN-CS。
7.电力负荷等级
根据用电设备重要性及中断供电在政治、经济、人身安全上可能造成的损失或影
响程度,电力负荷分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。
(1)一级负荷。用电情況符合下列情况之一时,应视为一级负荷:中断供电将造
成人身伤害;中断供电将在经济上造成重大损失;中断供电将影响重要用电单位的正
常工作。
一级负荷供电系统应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应
同时受到破坏。在一级负荷中,对于当中断供电将造成人员伤亡或重大设备损坏或发
生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所中不允许中断供电的负荷,除
由两个电源供电外,还应增设应急电源,并严禁将其他负荷接入应急供电系统。
一级负荷适用场所:建筑高度大于50m的乙、丙类生产厂房和丙类物品库房,
类高层民用建筑,一级大型石油化工厂,大型钢铁联合企业,大型物资仓库等。
(2)二级负荷。中断供电将在经济上造成较大损失,或将影响较重要用电单位的
正常工作的负荷为二级负荷。
二级负荷供电系统应尽可能采用两回路供电。在负荷较小或地区供电条件较困难
的情况下,允许由一回路6kV及以上专用的架空线路供电。当采用非架空线路供电
时,由于电缆的故障恢复时间和故障排查时间长,应采用两根电缆线路供电,且每根
电缆线路均应能承受100%的二级负荷
二级负荷适用场所:室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆场,可燃气体储罐
(区)和甲、乙类液体储罐(区),粮食仓库及粮食筒仓,二类高层民用建筑,座位数
超过1500个的电影院、剧场,座位数超过3000个的体育馆,任一楼层建筑面积大于
3000M2的商店和展览建筑,省(市)级以上的广播电视、电信和财贸金融建筑,室
外消防用水量大于25L/s的其他公共建筑。
(3)三级负荷。三级负荷用电设备采用单回路电源供电,其配电设备上有明显标
志。其配电线路和控制回路的布置应满足防火分区的要求。
8.常用电气仪表
(1)常用电气仪表的分类
1)按照仪表的工作原理,分为磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表、整流系
仪表、感应系仪表、数字系仪表等。
2)按照仪表的测量内容,分为电压表、电流表、电能表、功率表、功率因数表
等
3)按照被测电流的性质,分为直流电表(简称直流表)和交流电表(简称交流
表)。除了直流表和交流表以外,还有一种交流直流两用表。
4)按照仪表的安装方式,分为安装式仪表和便携式仪表。
5)按照仪表的使用方式,分为垂直安装仪表和水平使用仪表。
9.常用电气计量仪表
(1)电流表。用于测量电路中电流的仪表称为电流表。电流表表盘上注有符号
的字样,电流表有直流和交流的区别。
(2)电压表。用于测量电路中电压的仪表称为电压表,电压表表盘上注有符号
V”的字样,电压表也有直流和交流的区别。
(3)电度表。用来测量电能的仪表称为电度表,又称电能表。
消防设施操作员害试指导(基础知识)
查电气线路故障原因。
10.常用电气检修仪表
(1)万用表。万用表是一种具有多用途、多量程的测量仪表。万用表从显示方式
来分,可分为指针式万用表和数字式万用表。
使用万用表测量电流/电压时应注意:一是接线要正确;二是选挡要准确;三是
不能在挡位拨盘指向“Ω”位置时,测量电压值或电流值;四是要注意插孔旁边注明
的危险标记数据。
(2)错形电流表。钳形电流表主要用于测量正在运行的电气线路电流。电磁式电
流互感器的钳形电流表能测量交流电流,霍尔电流传感器的钳形电流表可以测量交流
电流和直流电流。
使用钳形电流表测量电流时应注意:一是合理选择钳形电流表量程;二是尽量远
离强磁场;三是应使被测导线处在钳口的中央,并使钳口闭合紧密。
(3)兆欧表
1)兆欧表使用前的检查。包括外观检查、开路试验、短路试验。
2)兆欧表测量三相异步电动机的绝缘电阻的步骤:一选用兆欧表;二测量三相
异步电动机相对地的绝缘电阻;三测量三相异步电动机的相间绝缘电阻。
3)兆欧表测量三相异步电动机的绝缘合格的判定标准。额定电压在500V以下的
电动机绝缘电阻最低合格值均为0.5MΩ。新安装的电动机绝缘电阻合格值不得低于
1MΩ。测量的电动机绝缘电阻值大于最低合格值,该电动机的绝缘电阻满足运行要
求,可以使用。
(4)接地电阻测量仪。接地电阻测量仪使用前做短路试验。用接地电阻测量仪测
量接地装置的电阻值的方法和步骤:一是进行测量前的准备工作;二是正确接线;三
是正确测量;四是正确读取数据。
(5)红外测温仪。通过红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号,经
过仪器内部算法和校正后得出被测目标的温度值的仪器称为红外测温仪。
1)红外测温仪温度参数测量。将红外测温仪镜头正对被测物体,按住开关将进
行测量,屏幕上显示的是被测物体温度。在视线不清或者黑暗的环境中使用该仪器,
先松开电源开关按钮,然后按一下镭射/背光灯按键,屏幕上将显示镭射/背光灯符
号,这时按下开关测量,将会看到被测物体上出现红色小点,表明正在对该区域进行
测温,使用完毕,盖上镜头盖,放入携带箱内保存。
2)红外测温仪使用注意事项:一是在选择红外测温仪时,一定要考虑测温范围
既不要过窄,也不要过宽;二是在进行测温时,被测目标面积应充满测温仪视场;三
是如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处,而又要测量小的目标,就
应选择高光学分辨率的测温仪;四是如果测温仪突然暴露在环境温差为20℃或更高的
情况下,需要对红外测温仪进行温度平衡后再取其测量的温度值;五是当环境温度过
高,存在灰尘、烟雾和蒸汽时,可选用厂商提供的保护套、水冷却系统、空气冷却系
统、空气吹扫器等附件。
二、 电气线路和设备防火常识
1.电气火灾的原因
电气火灾的原因具体表现为以下方面:一是过载;二是短路、电弧和火花;三是
接触不良;四是烘烤;五是摩擦。
2.电线电的分类
电线电缆根据用途不同,分为裸线、电磁线、绝缘电缆、电力电缆、通信电缆、
光缆;根据电缆绝缘材料的不同,分为普通电线电缆、阻燃电线电缆、耐火电线电缆。
3.电线电缆的选择
(1)电线电缆选择的一般要求。根据使用场所的潮湿、化学腐蚀、高温等环境因
素及额定电压要求,选择适宜的电线电缆。
(2)电线电缆导体材料的选择。固定敷设的供电线路宜选用铜芯线缆。对铜有腐
蚀而对铝腐蚀相对较轻的环境、氨压缩机房等场所应选用铝芯线缆。除了线芯截面积
为6mm2及以下的线缆外,下列场所也不应选用铝芯而应选用铜芯线统
1)重要电源、重要的操作回路及二次回路、电机的励磁回路等需要确保长期运
行、连接可靠的回路。
2)移动设备的线路及振动场所的线路。
3)对铝有腐蚀的环境
4)高温环境、潮湿环境、爆炸及火灾危险环境
5)工业及市政工程等。
6)非熟练人员容易接触的线路,如公共建筑与居住建筑。
(3)电线电缆绝缘材料及护套的选择
1)普通电线电缆。普通聚氯乙烯电线电缆适用温度范围为-15~60℃,使用场
所的环境温度超出该范围时,应采用特种聚氯乙烯电线电缆;普通聚氯乙烯电线电缆
不适用于地下客运设施、地下商业区、高层建筑和重要公共设施等人员密集场所:交
联聚氯乙烯电线电缆适用于有清洁要求的工业与民用建筑;橡皮电线电缆适用于水平
高差大和垂直敷设的场所,以及移动式电气设备的供电线路
2)阻燃电线电缆。根据燃烧时的烟气特性,阻燃电线电缆分为一般阻燃电线电
缆、低烟低卤阻燃电线电缆、无卤阻燃电线电缆三大类。电线电缆成束敷设时,应采
用阻燃电线电缆。电线在槽盒内敷设时,也宜选择阻燃电线。同一通道中敷设的电缆,
应选用同一阻燃等级的电缆。阻燃和非阻燃电缆不宜在同一通道内敷设。
3)耐火电线电缆。耐火电线电缆广泛应用于高层建筑、地铁、地下空间、大型电
站及重要工矿企业的消防系统、应急照明系统、救生系统、报警及重要的监测回路等。
4.电缆的敷设方式与要求
(1)敷设方式。电缆敷设方式有电缆隧道、电缆沟、排管、壕沟(直埋)、竖井、
桥架、吊架夹层等。
(2)敷设方式选择。工业企业的车间,不易受机械损伤的场所,当不允许开挖电
缆沟时,可沿墙或楼板明设;在允许开电缆沟的地方,当电缆数量大于四根时,可敷
在电缆沟内;少于三根且不太长,又无腐蚀性液体时,可穿管埋地敷设。
5.电气线路的保护描施
为有效预防由于电气线路故障引发的火灾,低压配电线路应按照相关标准要求设
置短路保护、过负载保护和接地故障保护。
(1)短路保护。短路保护装置应保证短路电流在导体和连接件产生的热效应和机
械力造成危害之前分断该短路电流,分断能力不应小于保护电器安装的预期短路电流。
但在上级已装有所需分断能力的保护电器时,下级保护电路的分断能力允许小于预期
短路电流。此时该上下级保护电器的动作特性必须配合,使得通过下级保护电器的能
量不超过其能够承受的能量,应在短路电流使导体达到允许的极限温度之前分断该短
路电流。
(2)过负载保护。保护电器应在过负载电流引起的导体升温对导体的绝缘、接
头、端子或导体周围的物质造成损害之前分断过负载电流。对于突然断电比过负载造
成的损失更大的线路,如消防水泵之类的负荷,其过负载保护应作为报警信号,不应
作为直接切断电路的触发信号
过负载保护电器的动作特性应同时满足以下两个条件:一是线路计算电流小于等
于熔断器熔体额定电流,后者应小于等于导体允许持续载流量;二是保证保护电器可
靠动作的电流小于等于1.45倍熔断器熔体额定电流。
(3)接地故障保护。当发生带电导体与外露可导电部分、装置外可导电部分、
PE线、PEN线、大地等之间的接地故障时,保护电器必须切断该故障电路。
6.电缆防火、阻燃对策
防止电缆火灾发生与阻燃对策有:一是远离热源和火源;二是封堵电缆孔洞;三
是防火分隔;四是防止电缆因故障而自燃;五是设置自动报警与灭火装置。
7.油浸电力变压器防火
(1)导致变压器火灾的原因
1)由于变压器产品制造质量不良、检修失当、长期过负荷运行等,使内部线圈
绝缘损坏,发生短路,电流剧增,从而使绝缘材料和变压器油过热。
2)线圈间、线圈与分接头间、端部接线处等,由于连接不好,产生接触不良
造成局部接触电阻过大,从而导致局部高温。
3)铁芯绝缘损坏后,涡流加大,温度升高。
4)当变压器冷却油油质劣化后,雷击或操作过电压会使油中产生电弧闪络。油
箱漏油后,冷却散热能力下降,变压器会过热。
5)用电设备过负荷、故障短路、外力使瓷瓶损坏。在此情况发生时,如果变压
器保护装置设置不当,会引起变压器的过热。
(2)变压器防火措施。一是设计选型时,要注意选用优质产品,并进行严格的检
查试验;二是设置完善的变压器保护装置;三是注意运行、维护工作。
8.断路器防火
油断路器通常采用的防火措施是
(1)断路器的断流容量必须大于电力系统在其装设处的短路容量。
(2)安装前应严格检查,使其符合制造技术条件。
(3)经常检修进行操作试验,确保机件灵活好用。定期试验绝缘性能,及时发现
和消除缺陷。
(4)防止油箱和充油套管渗油、漏油。
(5)发现油温过高时应采取措施,取出油样进行化验。如油色变黑、闪点降低
有可燃气体逸出,应换新油。这些现象也同时说明触头有故障,应及时检修。
(6)切断故障电流之后,应检查触头是否有烧损现象。
9.电容器室防火
电容器防火措施有:
(1)防止过电压。运行电压不超过额定电压的1.1倍,运行电流不宜超过额定
(2)保持良好的通风条件,室内温度不宜超过40℃。
(3)加强维护,做到无鼓肚、渗漏油、套管松动和裂损、火花放电等不良现象。
(4)接地线要连接良好。
(5)设置可靠的保护装置。用熔断器保护时,熔断器的额定电流不应大于电容器
额定电流的1.3倍。
(6)设置适于扑灭电气火灾的固定灭火装置。
10.电动机防火
(1)电动机发生火灾的原因。一是过载;二是单相起动和运行;三是电源电压波
动;四是内部绕组短路;五是其他原因,如接触不良、选型不当、机械摩擦、铁损过
大等。
(2)电动机的火灾预防措施。一是正确选择电动机的容量和型式;二是正确选择
电动机的起动方式。
(3)电动机的保护方式。不同类型的电动机应采用适合的保护装置,电动机的保
护方式:一是短路保护;二是低压保护;三是过载保护;四是断相运行保护。
11.照明灯具的防火
照明灯具的防火设置要求如下。
(1)照明灯具与可燃物之间的安全距离应符合下列规定:普通灯具不应小于
0.3m;高温灯具不应小于0.5m;影剧院、礼堂用的面光灯、耳光灯不应小于0.5m;
不
容量为100~500W的灯具不应小于0.5m;容量为500~2000W的灯具不应小于
0.7m;容量为2000w以上的灯具不应小于1.2m。当安全距离不够时,应采取隔热、
散热措施。
(2)超过60W的白炽灯、鹵钨灯、荧光高压汞灯等照明灯具(含镇流器)不应
直接安装在可燃(装饰)材料或可燃构件上,聚光灯的聚光点不应落在可燃物上。灯
饰所用材料的燃烧性能等级不应低于B1级。
(3)当灯具的高温部位靠近除A级以外的装修材料时,应采取隔热、散热防火保
护措施
4)聚光灯、回光灯、炭精灯不应安装在可燃基座上，灯头的尾线应用高温线或
瓷套管保护,配线接点必须设在金属接线盒内。
(5)对于嵌入顶棚内的灯具,灯头引线应用金属软管保护,其保护长度不宜超过
1m。嵌入式灯具、贴顶灯具以及光檐(槽灯)照明,当采用卤钨灯以及单灯功率超过
100W的白炽灯时,灯具(或灯)引入线应选用105~250℃耐高温绝缘电线,或采
用瓷管、石棉等非燃材料作隔热保护,再经接线柱与灯具连接(演播室内必须用接线
盒引出)
(6)在有尘埃的场所,应按防尘的保护等级分类选择合适的灯具;产生腐蚀性气
体的蓄电池室等场所应采用密闭型灯具;潮湿场所应采用防潮灯具;施工场地户外灯
具的外壳防护等级不应低于IP33
12.电热器具的防火
电热器具的防火设置要求如下
(1)检査导线和热元件的接线处是否紧固,引出线处是否采用耐高温的绝缘材料
予以保护。
(2)超过3kW的固定式电热器具应采用单独回路供电,电源线应装设短路、过载
接地故障保护电器,电热器具周围0.5m以内不应放置可燃物。低于3kW的可移动
式电热器具应放在不燃材料制作的工作台上,与周围可燃物应保持0.3m以上的距离。
13.电气防爆
(1)爆炸区域类别及区城等级。根据爆炸性环境易燃易爆物质在生产、储存、输
送和使用过程中出现的物理和化学现象的不同,爆炸区域分为爆炸性气体环境危险区
域和爆炸性粉尘环境危险区域两类。根据爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间的
不同,又将爆炸危险区域分成六个不同危险程度的区。
(2)电气设备的防爆途径。为了消除和控制电气设备产生的火花、电弧和高温危
险因素,一般通过以下途径达到电气防爆的目的:一是采用隔爆外壳;二是采用本质
安全电路;三是采用超前切断电源;四是采用隔离法,不与爆炸性混合物直接接触;
五是限制正常工作的温度。
(3)防爆电气设备的类型。防爆电气设备,按其使用环境的不同分为两类:1类
为煤矿井下用电气设备;Ⅱ类为工厂用电气设备。
根据电气设备产生火花、电弧和危险温度的特点,为防止其点燃爆炸性混合物而
采用的防爆结构分为下列类型:一是隔爆型;二是增安型;三是本质安全型;四是正
压型;五是充油型;六是充砂型;七是无火花型;八是特殊型。
14.防静电起火
(1)静电的危害。工艺过程中产生的静电可能引起爆炸和火灾,也可能给人以电
击,还可能妨碍生产。其中,爆炸或火灾是最大的危害和危险。
(2)静电防护措施。静电安全防护主要是对爆炸和火灾的防护。静电防护可采取
以下措施:一是环境危险程度的控制;二是工艺控制;三是接地和屏蔽;四是增湿;
五是采用静电中和器。
15.防雷电起火
(1)建筑的防雷分类。建筑物的防雷按其重要性、生产性质、遭受雷击的可能性和
后果的严重性分为三类:第一类防雷建筑物;第二类防雷建筑物;第三类防雷建筑物。
(2)防雷装置。防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置等。
(3)防雷技术。根据建筑物和构筑物、电力设备以及其他保护对象的类别和特
征,分别对直击雷、雷电感应、雷电侵入波等采取适当的防雷措施。
