电气消防基本知识 电工学 电气线路和设备防火全考点

电气消防基本知识电工学电气线路和设备防火全考点一、【电工学基础知识】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。常用的直流电源有干电池、蓄电池、直流发电机、整流电源等。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。电能力弱的或几乎不导电的材料称为绝缘材料，如橡胶、塑料、陶瓷等。在电气工程中能作为绝缘材料的。一般被测量电路的数据指示应落在仪表最大量程的1/2~2/3范围内，不能超过仪表的最大量程，否则测量误差较大。由于电感线圈两端电压与电流相位不同，电感具有阻碍交流电流通过的性质，称为感抗，用字母XL表示，单位是Ω。功率的单位为W（瓦）、kW（千瓦）、MW（兆瓦）。按照正弦规律变化的交流电称为正弦交流电，通常称为交流电，应用交流电的电路也叫交流电路。交流电基本物理量包括瞬时值、最大值、有效值、平均值、周期、频率等。正弦交流电在变化过程中，任一瞬时t所对应的交流量的数值称为交流电的瞬时值，用小写字母e、i、u等表示。正弦交流电变化一个周期中出现的最大瞬时值，称为最大值（也称极大值、峰值、振幅值），用字母Em，Um，Im等表示。正弦交流电在一个周期内的平均值等于零。我国电力系统供配电为正弦交流电，额定频率为50Hz（称为工频）。交流电的大小和方向是实时变化的，通常以热效应等效的直流电大小来表示交流电的大小，即交流电的有效值。例如，使交流电和直流电分别通过阻值相同的两个导体，如果在相同时间内产生的热量相同，那么这个直流电的大小就叫作交流电的有效值。电工仪表测出的交流电数值通常是指有效值，如交流220V生活用电即为有效值。正弦交流电在一个周期内的平均值等于零。通常情况下，平均值是指正弦交流电流或电压在半个周期内的平均值，用字母Eav，Uav，Iav等表示。交流电应用极为广泛，常用的电气设备如照明灯具、家用电器等都使用交流电。正弦交流电是以正弦波规律变化的，因此把交流电每重复变化一次所需的时间称为周期，单位是秒，用字母s表示。交流电在1秒内重复的次数称为频率，单位是赫兹，用字母Hz表示。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。理想电阻元件是指能够消耗电能的元件，用字母R表示。在一定的温度下，其电阻值与材料的长度成正比，与材料的电阻率成正比，与材料的截面积成反比。交流电路在任一瞬间，电压瞬时值u与电流瞬时值i的乘积，称为瞬时功率，用小写字母p表示。瞬时功率在一个周期内的平均值，称为平均功率，它表征了一个周期内电路消耗电能的平均速率，也称有功功率，用大写字母P表示。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。基尔霍夫电压定律用于确定回路中各段电压间的关系：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。用图形符号、文字符号、项目代号等表示电路各个电气元件之间的关系和工作原理的图称为电气原理图。电气技术文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两类。基本文字符号主要表示电气设备、装置和元器件的种类名称，分为单字母符号和双字母符号。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。供配电系统是由发电机、升压变电站、高压输电线路、枢纽/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。电力系统中电压等级可分为低压（1kV以下）、中压(3~35kV)、高压(66~220kV)、超高压(330~750kV)及特高压(交流1000kV以上，直流±800kV以上)。在低压供配电系统中，三相交流电多采用星形接法、三相四线制供电，三相分别称为U相、V相、W相。三相四线制的线电压为380V,相电压为220V。我国《户外严酷条件下的电气设施第2部分：一般防护要求》（GB/T9089.2）采用了国际电工委员会（IEC）的规定，将低压供配电系统按接地形式分为TT、TN和IT三种，其中TN又分为TN-C、TN-S和TN-C-S。TN系统中一旦设备岀现外壳带电，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。电力负荷分为三级，分别是一级负荷、二级负荷、三级负荷。在供配电系统中，用电设备被称为电力负荷，其大小以功率或电流表示。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。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，一类高层民用建筑，一级大型石油化工厂，大型钢铁联合企业，大型物资仓库等。二级负荷供电系统应尽可能采用两回路供电。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3000㎡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。按照仪表的工作原理，可分为磁电系仪表、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。常用电气仪表按照仪表的测量内容（即测量对象），可分为电压表、电流表、电能表、功率表、功率因数表等。按照被测电流的性质，可分为直流电表（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。按照仪表的安装方式，可分为安装式仪表和便携式仪表。按照仪表的使用方式，可分为垂直安装仪表和水平使用仪表。通电导体在磁场中会因受力而运动，而且电流越大，受力也越大。利用这样一种电磁现象制造的仪表称为磁电系仪表。与磁电系仪表相比，电磁系仪表的准确度和灵敏度都比较差，但它能够测量交流量，而且价格便宜。因此，在对于准确度要求不是很高的情况，电磁系仪表有着广泛的应用。电气仪表的准确度分成7个等级，数值越大，测量误差也越大，准确度就越低。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“A”的字样。测量交流电流时，用电磁系电流表。测量直流电流时，用磁电系电流表。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。在消防设施巡检工作中，常接触到的电压测量仪表是交流电压表。测量时，电压表直接并入被测电路中。用来测量电能的仪表称为电度表，又称电能表。电度表根据工作原理不同可分为感应式电度表和电子式电度表。电度表还能辅助排查电气线路故障原因。万用表使用注意事项：1）接线要正确。万用表配有红色和黑色两种颜色表笔，测量直流电压、电流时，要注意电路的正、负极性，红表笔接正极，黑表笔接负极。2）选挡要准确。若不能确认被测量参数的范围，量程挡的选择应遵循“由大到小”的原则，以免损坏万用表。3）不能在档位拨盘指向“Ω”位置时，测量电压值或电流值。4）使用万用表时，要注意插孔旁边注明的危险标记数据。接地电阻测量仪测量前应将被测量的电气设备断电，被测的接地装置应退出使用。3端钮的接地电阻测量仪，其E、P、C端分别与连接地体E＇（5m线）、电位电极P＇（20m线）、电流电极C＇（40m线）的连接线相接。红外测温仪采用非接触测量的方式。对任一种材料，导电是绝对的，绝缘是相对的。二、【电气线路和设备防火常识】电气火灾直接原因电气线路故障居首位，占总起数60.12%。电气线路故障细分为短路（59.33%）、断路、过载、接触不良、漏电、配电盘故障等。电气火灾的原因1.过载2.短路、电弧和火花3.接触不良4.烘烤5.摩擦。过载是指电气设备或导线的功率和电流超过了其额定值。造成过载的原因有以下几个方面：1）设计、安装时选型不正确，使电气设备的额定容量小于实际负载容量。2）设备或导线随意装接，增加负荷，造成超载运行。3）检修、维护不及时，使设备或导线长期处于带病运行状态。短路是电气设备最严重的一种故障状态，产生短路的主要原因有：1）电气设备的选用和安装与使用环境不符，致使其绝缘体在高温、潮湿、酸碱环境条件下受到破坏。2）电气设备使用时间过长，超过使用寿命，绝缘老化发脆。3）使用维护不当，长期带病运行，扩大了故障范围。4）过电压使绝缘击穿。5）错误操作或把电源投向故障线路。接触不良主要发生在导线连接处。接触不良的原因：1）电气接头表面污损，接触电阻增加。2）电气接头长期运行，产生导电不良的氧化膜未及时清除。3）电气接头因振动或由于热的作用，使连接处发生松动。4）铜铝连接处，因有约1.69V电位差的存在，潮湿时会发生电解作用，使铝腐蚀，造成接触不良。发电机和电动机等旋转型电气设备，轴承润滑不良，产生干摩擦发热，或虽润滑正常，但岀现高速旋转时，都会引起火灾。电线电缆是指用于电力、通信及相关传输用途的材料，由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线。通常将芯数少、产品直径小、结构简单的产品称为电线，其中没有绝缘的称为裸电线，其他的称为电缆。电线电缆根据用途主要分为裸线、电磁线、绝缘电缆、电力电缆、通信电缆、光缆。根据绝缘材料可分为普通电线电缆、阻燃电线电缆、耐火电线电缆。照明用灯头线：1）屋内：线芯最小截面积（mm2）：铜芯软线0.4；铜线1.0；铝线2.5。2）屋外：线芯最小截面积（mm2）：铜芯软线1.0；铜线1.0；铝线2.5。普通聚氯乙烯电线电缆在燃烧时会散放有毒烟气，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不具备阻燃性能，但燃烧时不会产生大量有毒烟气，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移动式电气设备的供电线路。根据燃烧时的烟气特性可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。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。耐火电线电缆。耐火指在火焰燃烧情况下能保持一定时间的运行，即保持电路的完整性，该类型电线电缆在火焰中具有一定时间的供电能力。耐火电线电缆在火灾发生时能持续工作（传送电流和信号），其本身延燃与否不在考核之列。我国国家标准将耐火试验分为A、B两种级别：A级火焰温度950~1000°C持续供火时间90min；B级火焰温度750~800°C；持续供火时间90min。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。常用的电缆敷设方式有电缆隧道、电缆沟、排管、壕沟（直埋）、竖井、拆架、吊架夹层等。交流回路中的单芯电缆应采用无钢铠的或非磁性材料护套的电缆。广播线与其他线分开。电缆头是影响电缆绝缘性能的关键部位，最容易成为引火源。电缆头在投入运行前要做耐压试验，测量出的绝缘电阻应与电缆头制作前后没有大的差别，其绝缘电阻值一般在50MQ以上。低压配电线路还应按照《低压配电设计规范》（GB50054）及《漏电保护器安装和运行》（GB/T139552）等相关标准要求设置短路保护、过负载保护和接地故障保护。防止电缆火灾发生与阻燃对策有：1）远离热源和火源；2）封堵电缆孔洞；3）防火分隔；4）防止电缆因故障而自燃；5）设置自动报警与灭火装置。封堵孔洞常用材料有防火堵料（有机或无机）、防火包和防火网三种。设置防火墙、阻火夹层及阻火段，将火灾控制在一定电缆区段，以缩小火灾范围。在电缆隧道、电缆沟及托架的下列部位应设置带门的防火墙：不同厂房或车间交界处，进入室内处，不同电压配电装置交界处，不同机组及主变压器的缆道连接处，隧道与主控、集控、网控室连接处。长距离缆道每隔100m处等，均应设置防火墙。电缆竖井可用阻火夹层分隔，对电缆中间接头处可设阻火段达到防火目的。油浸电力变压器内部充有大量绝缘油，同时还有一定数量的可燃物，如果遇到高温、火花和电弧，容易引起火灾和爆炸，从而导致变压器发生火灾。断路器是电力系统配电装置中的主要控制元件，正常时用以接通和切断负荷电流，短路时通过保护装置可自动切断短路电流。根据大量事故分析，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。1000V以上的电容器常安装在专用的电容器室，耐火等级为二级。电容器是用1~3mm厚的薄板作为外壳。芯子常用铝箔作极板，两极板之间用电容纸作介质，也有用聚丙烯、聚苯乙烯等塑料薄膜作介质的。芯子装入油箱内，并充以电容器油，起绝缘和散热作用。电容器油的闪点在130℃∽140℃。电容器运行中常见的故障有渗漏油、鼓肚和喷油等。其防火措施有：1）防止过电压。运行电压不超过1.1倍的额定电压，运行电流不宜超过1.3倍的额定电流。2）保持良好的通风条件，室内温度不宜超过40°C。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。电动机过载后会岀现如下现象：①电动机定子过电流。②电动机整机或局部过热。③电动机发出不正常的“嗡嗡”声。④电动机转速明显下降。⑤电动机及其所带的负载机械发生不应有的振动。⑥绕线式电动机电刷火花较大。异步电动机的功率低于7.5kW时允许直接启动，大于此功率通常选择降压启动，起动方式又可分为：a.电阻或电抗降压起动。b.自耦补偿起动。c.星形—三角形（丫—△）起动。d.延边三角形起动。照明灯具火灾危险性主要有三类：照明灯具线路故障、照明灯具温度过高以及照明灯具与可燃物距离过小引燃周围可燃物。照明灯具与可燃物之间的安全距离应符合下列规定：1）普通灯具不应小于0.3m。2）高温灯具（如聚光灯、碘钨灯等）不应小于0.5m。3）影剧院、礼堂用的面光灯、耳光灯不应小于0.5m。4）容量为100~500W的灯具不应小于0.5m。5）容量为500~2000W的灯具不应小于0.7m。6）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。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）。根据电热器具功率确定电热器具供电方式与设置位置。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、过载及接地故障保护电器，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。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、过载及接地故障保护电器，电热器具周围0.5m以内不应放置可燃物。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：(1)采用隔爆外壳：此方法多用于电机、电器等动力设备的防爆。隔爆设备外壳坚固，当设备内部爆炸时，产生的爆炸压力不会使外壳变形。当火焰从间隙逸出时，也能受到足够的冷却，不足以引燃壳外的爆炸性混合物。把爆炸限制在壳内，这就是隔爆作用。(2)采用本质安全电路：本质安全电路是在电气系统中采用一定措施，使外露的电火花能量不足以引燃爆炸性混合物。此电路的电压和电流都较小，只适用于测量仪表、遥控和自动控制系统。(3)采用超前切断电源：基本原理是在设备可能出现故障之前，自行把电源切除，使热源不与爆炸性混合物接触，从而达到防爆目的。(4)隔离法：其原理是使正常或故障时产生的危险因素，不与爆炸性混合物直接接触，从而达到防爆目的。如釆用普通照明灯具间接照明，将产生危险因素的部件密封在壳内或浸在油内，对壳内通风或充以惰性气体形成正压等。(5)限制正常工作的温度：通过加大导线截面积，降低使用容量，改善散热条件的方法把电气设备正常或故障时的运行温度控制在引燃温度以内。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几种类型：

(1)隔爆型(2)增安型(3)本质安全型(4)正压型(5)充油型(6)充砂型(7)无火花型(8)特殊型。静电引起爆炸和火灾的条件之一是有爆炸性混合物存在。为了防止静电的危害,可采取以下控制所在环境爆炸和火灾危险性的措施：1）更换易燃介质。2）降低爆炸性混合物的浓度。3）减少氧化剂含量。接地是消除静电危害最常见的方法，它主要是消除导体上的静电。静电中和器可分为感应式中和器、高压式中和器、放射线中和器和离子风式中和器。建筑物按其重要性、生产性质、遭受雷击的可能性和后果的严重性分为：第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物、第三类防雷建筑物。下列建筑物应划为第二类防雷建筑物：1）国家级重点文物保护的建筑物。2）国家级的会堂、办公楼、档案馆、大型展览馆、国际机场、大型火车站、国际港口客运站、国宾馆、大型旅游建筑和大型体育场等。3）国家级计算中心、通信枢纽，以及对国民经济有重要意义的装有大量电子设备的建筑物。4）制造、使用和储存爆炸危险物质，但电火花不易引起爆炸，或不致造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物。5）有爆炸危险的露天气罐和油罐。6）年预计雷击次数大于0.06次的部、省级办公楼及其他重要的或人员密集的公共建筑物。7）年预计雷击次数大于0.3次的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。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。独立避雷针是离开建筑物单独装设的。一般情况下，其接地装置应当单设，接地电阻一般不应超过10Ω。固定敷设的供电线路宜选用铜芯线缆。缆道尽可能远离热力管道及油管道，当现场实际距离小于表中数值时，应在接近交叉段前后1m处采取保护措施。防雷电。感应接地干线与接地装置的连接不得少于2处，距离不得超过24m。将电能转换为光能，从而提供光通量的设备、器具称为电光源。普通聚氯乙烯电线电缆适用温度范围为-15℃~60℃。本质安全型，即采用IEC76—3火花试验装置，在