電工技師資格培訓(xùn)教材前言本教材依據(jù)《電工技師國家職業(yè)標準》（2019版）編寫，旨在為電工技師資格考核提供系統(tǒng)的理論與實操指導(dǎo)。教材內(nèi)容涵蓋電路分析、電力系統(tǒng)、設(shè)備安裝、故障診斷、安全規(guī)范等核心模塊，注重專業(yè)嚴謹性與實用操作性，適用于企業(yè)培訓(xùn)、職業(yè)院校進階教學(xué)及考生自主備考。第一章電路分析與應(yīng)用基礎(chǔ)電路分析是電工技師的核心理論基礎(chǔ)，需掌握直流、交流及非線性電路的分析方法，為后續(xù)電力系統(tǒng)與設(shè)備操作提供理論支撐。1.1直流電路分析1.1.1基本定律與定理基爾霍夫定律：電流定律（KCL）：任一節(jié)點的流入電流之和等于流出電流之和（$\sumI_{in}=\sumI_{out}$）。電壓定律（KVL）：任一閉合回路的電壓代數(shù)和為零（$\sumU=0$）。疊加定理：多個電源作用時，某支路電流/電壓等于各電源單獨作用時的疊加（僅適用于線性電路）。戴維南定理：線性有源二端網(wǎng)絡(luò)可等效為一個電壓源（$U_{oc}$）與內(nèi)阻（$R_{eq}$）串聯(lián)的電路；諾頓定理則等效為電流源（$I_{sc}$）與內(nèi)阻并聯(lián)。1.1.2復(fù)雜電路計算支路電流法：以支路電流為未知數(shù)，列寫KCL與KVL方程求解（適用于支路數(shù)較少的電路）。節(jié)點電壓法：以節(jié)點電壓為未知數(shù)，列寫KCL方程求解（適用于節(jié)點數(shù)較少的電路）。實用案例：某工廠直流供電回路中，兩臺發(fā)電機并聯(lián)供電（$E_1=24V,R_1=0.5\Omega$；$E_2=22V,R_2=0.3\Omega$），負載電阻$R_L=10\Omega$。用戴維南定理計算負載電流$I_L$。解：1.斷開負載$R_L$，求開路電壓$U_{oc}$：$U_{oc}=\frac{E_1R_2+E_2R_1}{R_1+R_2}=\frac{24\times0.3+22\times0.5}{0.5+0.3}=22.75V$。2.求等效內(nèi)阻$R_{eq}$：$R_{eq}=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}=\frac{0.5\times0.3}{0.5+0.3}=0.1875\Omega$。3.計算負載電流：$I_L=\frac{U_{oc}}{R_{eq}+R_L}=\frac{22.75}{0.1875+10}\approx2.24A$。1.2交流電路分析1.2.1正弦交流電基礎(chǔ)三要素：幅值（最大值）、頻率（$f$，單位Hz）、初相（$\phi$，單位rad或度）。表示方法：三角函數(shù)式（$u=U_m\sin(\omegat+\phi)$）、相量式（$\dot{U}=U\angle\phi$，$U=U_m/\sqrt{2}$為有效值）。1.2.2三相交流電路連接方式：星形（Y）：線電壓$U_L=\sqrt{3}U_P$，線電流$I_L=I_P$（$U_P$為相電壓，$I_P$為相電流）。三角形（$\Delta$）：線電壓$U_L=U_P$，線電流$I_L=\sqrt{3}I_P$。功率計算：有功功率$P=\sqrt{3}U_LI_L\cos\phi$（$\cos\phi$為功率因數(shù)）；無功功率$Q=\sqrt{3}U_LI_L\sin\phi$；視在功率$S=\sqrt{3}U_LI_L=\sqrt{P^2+Q^2}$。實用技巧：工廠負載多為感性（如電機），需通過并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)（$\cos\phi$從0.7提高到0.9），計算公式為：$Q_C=P(\tan\phi_1-\tan\phi_2)$，其中$\phi_1$為原功率因數(shù)角，$\phi_2$為目標功率因數(shù)角。第二章電力系統(tǒng)與配電技術(shù)2.1電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：發(fā)電（火電廠、水電廠、風(fēng)電廠）→輸電（高壓線路，110kV及以上）→配電（中低壓線路，35kV及以下）→用電（工業(yè)、民用負載）。電壓等級：我國常用電壓等級為220V/380V（低壓）、10kV/35kV（中壓）、110kV/220kV（高壓）、500kV/750kV（超高壓）。2.2配電系統(tǒng)設(shè)計2.2.1配電接線方式放射式：可靠性高（某支路故障不影響其他支路），適用于重要負載（如醫(yī)院、工廠關(guān)鍵設(shè)備）。樹干式：經(jīng)濟性好（線路耗材少），適用于一般負載（如居民樓、普通車間）。環(huán)式：可靠性與經(jīng)濟性兼顧，適用于城市配電網(wǎng)絡(luò)。2.2.2負荷計算方法：需要系數(shù)法：$P_{js}=K_x\sumP_e$（$K_x$為需要系數(shù)，$\sumP_e$為設(shè)備總額定功率）。二項式法：$P_{js}=b\sumP_e+cP_{max}$（$b$為平均負荷系數(shù)，$c$為峰值負荷系數(shù)，$P_{max}$為最大設(shè)備功率）。案例：某車間有5臺電機（$P_e=10kW$，$K_x=0.8$，$\cos\phi=0.7$），計算計算負荷$P_{js}$、$Q_{js}$、$S_{js}$。解：$P_{js}=K_x\sumP_e=0.8\times5\times10=40kW$；$Q_{js}=P_{js}\tan\phi=40\times1.02=40.8kVar$（$\tan\phi=\sqrt{1/\cos^2\phi-1}=\sqrt{1/0.7^2-1}\approx1.02$）；$S_{js}=P_{js}/\cos\phi=40/0.7\approx57.1kVA$。2.3無功補償與諧波治理無功補償：通過并聯(lián)電容器組或靜止無功發(fā)生器（SVG），減少輸電線路損耗（$\DeltaP\proptoQ^2$），提高電壓質(zhì)量。諧波治理：非線性負載（如變頻器、整流器）產(chǎn)生諧波（5次、7次等），需安裝有源濾波器（APF）或無源濾波器（LC回路），抑制諧波污染。第三章電氣設(shè)備安裝與調(diào)試3.1變壓器安裝與調(diào)試3.1.1安裝流程1.基礎(chǔ)驗收：檢查基礎(chǔ)尺寸、水平度（誤差≤2mm/m）。2.器身檢查：吊罩后檢查繞組、鐵芯有無變形，絕緣層有無損壞（僅適用于10kV及以上變壓器）。3.附件安裝：安裝散熱器、油枕、瓦斯繼電器（方向正確，箭頭指向油枕）。4.注油與密封：注入合格變壓器油（耐壓≥35kV），密封試驗（壓力0.03MPa，保持24h無泄漏）。3.1.2調(diào)試項目絕緣電阻測試：用2500V兆歐表測量高壓側(cè)對低壓側(cè)、對地的絕緣電阻（≥1000MΩ·kV，如10kV變壓器≥____MΩ）。變比測試：用變比電橋測量高、低壓繞組的變比（誤差≤±0.5%）。耐壓試驗：用耐壓試驗機進行工頻耐壓試驗（10kV變壓器高壓側(cè)耐壓35kV，持續(xù)1min）。注意事項：變壓器安裝后需靜置24h，待油中氣泡排出后再通電。3.2高壓開關(guān)柜安裝與調(diào)試3.2.1安裝要求柜體水平度：誤差≤1mm/m，垂直度≤1.5mm/m。母線連接：母線對接處需搪錫，螺栓扭矩符合規(guī)范（M12螺栓扭矩≥44N·m）。五防聯(lián)鎖：確?！胺乐拐`分合斷路器、防止帶負荷拉合隔離開關(guān)、防止帶電掛接地線、防止帶接地線合閘、防止誤入帶電間隔”功能有效。3.2.2調(diào)試項目斷路器特性測試：測量分合閘時間（≤0.1s）、分合閘速度（10kV斷路器≥0.5m/s）。保護定值校驗：用繼保測試儀校驗過電流、速斷保護定值（誤差≤±5%）。3.3電機控制回路安裝星三角啟動回路：適用于7.5kW以上電機，降低啟動電流（啟動電流為直接啟動的1/3）。安裝步驟：1.敷設(shè)電纜：主回路用YJV-3×16+1×10電纜（15kW電機），控制回路用BV-1.5mm2導(dǎo)線。2.接線：主回路連接斷路器、接觸器（KM1、KM2、KM3）、熱繼電器（FR）；控制回路連接時間繼電器（KT）、按鈕（SB1停止、SB2啟動）。3.調(diào)試：檢查接線正確性，測試啟動時間（KT設(shè)定為10s，確保星型啟動后切換到三角運行）。第四章電氣故障診斷與維修4.1故障診斷基本方法感官法：通過看（火花、燒痕）、聽（異響）、摸（溫度）判斷故障。儀器法：用萬用表（測電壓、電阻）、示波器（測波形）、紅外熱像儀（測溫度分布）定位故障。4.2常見故障案例4.2.1電機過熱故障原因：負載過大、繞組短路、軸承損壞、通風(fēng)不良。診斷：1.用電流表測電機電流（超過額定電流10%以上為過載）。2.用萬用表測繞組電阻（相間電阻差異超過5%為短路）。3.用振動測試儀測軸承振動（超過4.5mm/s為損壞）。4.2.2斷路器跳閘故障原因：短路（電流突變，超過額定電流10倍以上）、過載（電流持續(xù)超過額定電流）、漏電（剩余電流超過30mA）。診斷：1.檢查線路有無短路點（用萬用表測線路絕緣電阻，≤0.5MΩ為短路）。2.測負載電流（超過斷路器額定電流為過載）。3.用漏電測試儀測剩余電流（超過30mA為漏電）。實用技巧：電機繞組短路故障可通過“壓降法”判斷：將低壓直流電（如12V）通入繞組，測量各相電壓，電壓低的一相為短路相。第五章電氣安全技術(shù)5.1觸電防護觸電類型：電擊：電流通過人體造成內(nèi)部器官損傷（致命電流≥50mA）。電傷：電流造成的外部損傷（如電弧燒傷、電烙印）。防護措施：絕緣：用絕緣材料（如橡膠、塑料）隔離帶電體（絕緣電阻≥1MΩ）。屏護：用圍欄、護罩隔離帶電體（屏護距離≥0.1m）。間距：帶電體與地面、建筑物的最小距離（10kV線路與地面間距≥6m）。5.2接地與接零系統(tǒng)TN-S系統(tǒng)：中性線（N）與保護線（PE）分開，安全性高，適用于工業(yè)與民用建筑。TT系統(tǒng)：中性點接地，設(shè)備外殼接地（接地電阻≤4Ω），適用于農(nóng)村電網(wǎng)。IT系統(tǒng)：中性點不接地，適用于煤礦、醫(yī)院等特殊場所（供電可靠性高）。注意事項：同一系統(tǒng)中不能同時采用TN-S與TT系統(tǒng)，避免雜散電流引發(fā)故障。5.3安全操作流程停電：斷開電源開關(guān)，掛“禁止合閘，有人工作”警示牌。驗電：用驗電器驗電（先驗已知帶電體，再驗未知帶電體）。掛接地線：先接接地端，再接帶電端（拆除時相反）。掛牌上鎖：用鎖具鎖定電源開關(guān)，防止誤操作。第六章法規(guī)與標準6.1主要法規(guī)《中華人民共和國電力法》：規(guī)定電力生產(chǎn)、供應(yīng)、使用的基本制度?！吨腥A人民共和國安全生產(chǎn)法》：要求企業(yè)落實安全生產(chǎn)主體責任，保障從業(yè)人員安全。《電力安全工作規(guī)程》（GB____）：明確電氣操作、檢修的安全要求。6.2主要標準《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB____）：規(guī)定供配電系統(tǒng)的設(shè)計原則（如電壓等級選擇、負荷計算）?！峨姎庋b置安裝工程電纜線路施工及驗收標準》（GB____）：規(guī)定電纜敷設(shè)、接線的施工要求（如電纜彎曲半徑≥10倍電纜外徑）?！督ㄖ姎夤こ淌┕べ|(zhì)量驗收標準》（GB____）：規(guī)定建筑電氣安裝工程的質(zhì)量驗收要求（如插座接線“左零右火上接地”）。第七章典型工程案例7.1工廠配電系統(tǒng)改造項目項目背景：某工廠原有10kV配電系統(tǒng)過載（變壓器負載率≥90%），需擴容改造。改造步驟：1.負荷計算：用需要系數(shù)法計算新增負載（2臺200kW電機），總計算負荷$S_{js}=800kVA$。2.變壓器選型：更換為1000kVA變壓器（負載率80%，經(jīng)濟運行）。3.線路改造：將原有YJV-3×50電纜更換為YJV-3×120電纜（滿足載流量要求）。4.無功補償：新增100kVar電容器組，將功率因數(shù)從0.75提高到0.9。效果：降低變壓器損耗（年節(jié)約電費約2萬元），提高供電可靠性（停電次數(shù)減少50%）。7.2高層建筑電氣安裝項目項目難點：高層住宅（30層）的配電系統(tǒng)設(shè)計（垂直干線敷設(shè)、應(yīng)急照明）。解決方案：垂直干線：采用母線槽（載流量大、安裝方便），每層設(shè)置分配電箱。應(yīng)急照明：采用EPS電源（備用時間≥90min），確?；馂?zāi)時照明正常。接地系統(tǒng)：采用TN-S系統(tǒng)，衛(wèi)生間等潮濕場所設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)（LEB）。驗收要點：檢查母線槽連接可靠性（螺栓扭矩≥60N·m）、應(yīng)急照明切換時間（≤5s）、接地電阻（≤1Ω）。第八章電工技師考核指南8.1考核內(nèi)容理論考試（占40%）：題型：選擇題（40題，40分）、簡答題（3題，30分）、計算題（2題，30分）。內(nèi)容：電路分析、電力系統(tǒng)、安全法規(guī)、設(shè)備原理。實操考試（占60%）：項目：變壓器安裝調(diào)試（20分）、電機故障診斷（20分）、高壓開關(guān)柜操作（20分）。要求：操作規(guī)范、安全意識強、結(jié)果準確。8.2備考技巧理論備考：1.重點復(fù)習(xí)《電工技師國家職業(yè)標準》中的核心知識點（如電路定理、電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、安全規(guī)范）。2.做歷年真題（熟悉題型、掌握答題技巧），關(guān)注計算類題目（如負荷計算、無功補償）。實操備考：1.加強實操練習(xí)（如變壓器接線、電機繞組測試），熟悉工具使用（萬用表、兆歐表、繼保測試儀）。2.模擬考試場景（如高壓開關(guān)柜操作，嚴格遵守五防聯(lián)鎖），提高操作熟練度。8.3注意事項考試時需攜帶身份證、準考證、操作工具（萬用表、螺絲刀、驗電器）。理論考試：遵守考場紀律，答題時字跡清晰、邏輯嚴密。實操考試：1.操作前檢查工具是否齊全（如驗電器是否正常）。2.嚴格遵守安全規(guī)程（如停電、驗電、掛接地線），避免誤操作。3.操作后整理工具，清理現(xiàn)場（保持考場整潔）。附錄常用公式與數(shù)據(jù)歐姆定律：$I=