Elektryczność

 Spis treści
Wstęp ........................................................................................................................................... 11
1. ZARYS WIADOMOŚCI Z PODSTAW ELEKTROTECHNIKI ................................................... 13
1.1. Obwód elektryczny oraz podstawowe prawa .................................................................... 13
1.1.1. Obwód elektryczny ................................................................................................... 13
1.1.2. Prąd i napięcie ......................................................................................................... 13
1.1.3. Prawo Ohma ............................................................................................................ 15
1.1.4. Rezystancja i rezystywność. Łączenie rezystorów .................................................. 15
1.1.5. Źródła prądu elektrycznego ..................................................................................... 16
1.1.6. Prawa Kirchhoffa ...................................................................................................... 17
1.1.7. Moc i energia prądu stałego. Prawo Joule'a-Lenza ................................................. 18
1.1.8. Budowa i działanie akumulatorów............................................................................ 19
1.2. Zjawiska magnetyczne i elektromagnetyczne ................................................................... 22
1.2.1. Pole magnetyczne ................................................................................................... 22
1.2.2. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej .................................................................... 22
1.2.3. Zjawisko elektrodynamiczne .................................................................................... 24
1.2.4. Zasada działania prądnicy i silnika elektrycznego prądu stałego ............................. 24
1.3. Prąd przemienny jednofazowy .......................................................................................... 26
1.3.1. Wielkości charakterystyczne prądu sinusoidalnego ................................................. 26
1.3.2. Obwód elektryczny z rezystancją, reaktancją i impedancją .................................. 27
1.3.3. Kondensatory. Łączenie kondensatorów ................................................................. 30
1.3.4. Moc prądu przemiennego jednofazowego ............................................................... 32
1.4. Prąd przemienny trójfazowy .............................................................................................. 32
1.4.1. Układy połączeń ....................................................................................................... 32
1.4.2. Moc prądu trójfazowego........................................................................................... 33
1.5. Prądy niesinusoidalne ....................................................................................................... 33
1.5.1. Wyższe harmoniczne ............................................................................................... 34
1.5.2. Szkodliwe oddziaływanie wyższych harmonicznych ................................................ 35
2. OCHRONA PRZED PORAŻENIEM PRĄDEM ELEKTRYCZNYM W URZĄDZENIACH
ELEKTROENERGETYCZNYCH O NAPIĘCIU DO 1 kV ........................................................ 37
2.1. Wiadomości ogólne ........................................................................................................... 37
2.1.1. Oddziaływanie prądu elektrycznego na organizm człowieka .................................. 37
2.1.2. Warunki środowiskowe ............................................................................................ 38
2.1.3. Stopnie ochrony obudów urządzeń elektrycznych ................................................... 39
2.1.4. Klasy ochronności urządzeń elektrycznych i elektronicznych ................................. 40
2.1.5. Napięcia i układy sieciowe ....................................................................................... 41
2.1.6. Oznaczenia przewodów i zacisków ......................................................................... 48
2.1.7. Znakowanie urządzeń elektrycznych danymi znamionowymi
dotyczącymi zasilania elektrycznego...................................................................... 50
2.2. Środki ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach elektrycznych ......................... 51
2.2.1. Ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim) ........................................... 52
2.2.2. Ochrona przy uszkodzeniu (ochrona dodatkowa) ............................................... 53
2.2.2.1. Ochrona przez zastosowanie samoczynnego wyłączenia zasilania ........... 54
6
2.2.2.2. Ochrona przez zastosowanie izolacji ochronnej ........................................... 71
2.2.2.3. Ochrona przez zastosowanie separacji elektrycznej .................................. 73
2.2.2.4. Ochrona przez zastosowanie bardzo niskiego napięcia
zapewnionego przez SELV i PELV .............................................................. 74
2.2.2.5. Ochrona przez zastosowanie nieprzewodzących pomieszczeń ................. 76
2.2.3. Ochrona uzupełniająca ............................................................................................ 77
2.2.4. Połączenia wyrównawcze ochronne ........................................................................ 80
2.2.5. Przewody ochronne, ochronno-neutralne, wyrównawcze i uziemiające ........................ 82
2.2.6. Uziomy i przewody uziemiające ............................................................................... 85
2.2.7. Wymagania dodatkowe dotyczące ochrony przeciwporażeniowej
w zależności od warunków środowiskowych ........................................................... 90
2.2.7.1. Pomieszczenia wyposażone w wannę lub basen natryskowy (łazienki) ........ 90
2.2.7.2. Tereny budowy i rozbiórki ........................................................................... 93
2.2.7.3. Gospodarstwa rolnicze i ogrodnicze ........................................................... 96
2.2.8. Przyłączanie urządzeń elektrycznych ...................................................................... 96
2.3. Ochrona przed elektrycznością statyczną ......................................................................... 99
2.3.1. Elektryzowanie obiektów i wyładowania elektrostatyczne ....................................... 99
2.3.2. Rodzaje zagrożeń elektrycznością statyczną ........................................................ 103
2.3.3. Środki ochrony przed elektrycznością statyczną
(ochrona antyelektrostatyczna) .............................................................................. 107
3. OCHRONA PRZECIWPORAŻENIOWA W INSTALACJACH
ELEKTROENERGETYCZNYCH WYSOKIEGO NAPIĘCIA (POWYŻEJ 1 kV) .................... 113
3.1. Wiadomości podstawowe ................................................................................................ 113
3.2. Ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim) .................................................. 114
3.3. Środki ochrony ludzi przy uszkodzeniu ........................................................................... 117
4. BUDOWA I EKSPLOATACJA URZĄDZEŃ ELEKTROENERGETYCZNYCH ...................... 120
4.1. Ogólne zasady eksploatacji urządzeń elektroenergetycznych ....................................... 120
4.1.1. Wiadomości ogólne ................................................................................................ 120
4.1.2. Wymagania kwalifikacyjne dla osób zajmujących się eksploatacją
urządzeń elektroenergetycznych ........................................................................... 122
4.1.3. Prace eksploatacyjne ............................................................................................. 124
4.1.4. Przyjmowanie urządzeń do eksploatacji ................................................................ 125
4.2. Elektryczne urządzenia napędowe .................................................................................. 127
4.2.1. Rodzaje i budowa silników elektrycznych .............................................................. 127
4.2.1.1. Silniki indukcyjne ....................................................................................... 128
4.2.1.2. Silniki prądu stałego .................................................................................. 138
4.2.1.3. Silniki komutatorowe prądu przemiennego jednofazowe.......................... 143
4.2.1.4. Dobór silników w zależności od warunków środowiskowych .................... 144
4.2.1.5. Zabezpieczenia silników elektrycznych ..................................................... 145
4.2.2. Eksploatacja elektrycznych urządzeń napędowych ............................................... 148
4.2.2.1. Wiadomości ogólne ................................................................................... 148
4.2.2.2. Oględziny i przeglądy ................................................................................ 150
4.3. Transformatory energetyczne.......................................................................................... 153
4.3.1. Budowa i działanie transformatorów ...................................................................... 153
4.3.2. Eksploatacja transformatorów ................................................................................ 162
7
4.4. Stacje elektroenergetyczne ............................................................................................. 166
4.4.1. Budowa stacji elektroenergetycznych .................................................................... 166
4.4.2. Eksploatacja stacji elektroenergetycznych ............................................................ 172
4.4.2.1. Wiadomości ogólne i czynności łączeniowe ............................................. 172
4.4.2.2. Oględziny stacji elektroenergetycznych .................................................... 173
4.4.2.3. Przeglądy stacji elektroenergetycznych .................................................... 176
4.5. Elektroenergetyczne linie napowietrzne .......................................................................... 179
4.5.1. Elektroenergetyczne linie napowietrzne z przewodami roboczymi gołymi ................... 179
4.5.1.1. Budowa linii napowietrznych z przewodami roboczymi gołymi ................. 179
4.5.1.2. Ochrona od przepięć linii napowietrznych ................................................ 193
4.5.1.3. Eksploatacja elektroenergetycznych linii napowietrznych ........................ 195
4.5.2. Elektroenergetyczne linie napowietrzne niskiego napięcia z przewodami
izolowanymi ........................................................................................................... 198
4.5.2.1. Budowa linii napowietrznych nn z przewodami izolowanymi .................... 198
4.5.2.2. Eksploatacja linii napowietrznych nn z przewodami izolowanymi ............. 204
4.6. Elektroenergetyczne linie kablowe .................................................................................. 205
4.6.1. Kable elektroenergetyczne i sygnalizacyjne .......................................................... 205
4.6.2. Osprzęt kablowy .................................................................................................... 207
4.6.3. Układanie kabli ....................................................................................................... 208
4.6.3.1. Zasady układania kabli ............................................................................. 208
4.6.3.2. Układanie kabli w ziemi ............................................................................. 210
4.6.3.3. Układanie kabli w kanałach, tunelach i budynkach ................................... 216
4.6.4. Oznaczenia linii kablowych .................................................................................... 219
4.6.5. Przekazywanie linii kablowych do eksploatacji ...................................................... 220
4.6.6. Eksploatacja linii kablowych ................................................................................... 222
4.6.6.1. Oględziny i przeglądy linii kablowych ........................................................ 222
4.6.6.2. Czynności związane z załączaniem i wyłączaniem linii kablowych .......... 223
4.6.6.3. Postępowanie w razie awarii, pożaru lub innych
nienormalnych objawów pracy linii kablowych .......................................... 224
4.7. Instalacje elektryczne ...................................................................................................... 225
4.7.1. Zasilanie energią elektryczną budynków mieszkalnych ......................................... 225
4.7.2. Rozdział energii w budynkach mieszkalnych ......................................................... 226
4.7.3. Prowadzenie przewodów i rozmieszczenie urządzeń ............................................ 228
4.7.4. Przewody elektroenergetyczne i sprzęt instalacyjny .............................................. 232
4.7.5. Ochrona przewodów przed prądem przetężeniowym ............................................ 242
4.7.6. Ochrona przed przepięciami w instalacjach elektrycznych nn ............................... 244
4.7.7. Sprawdzenie odbiorcze instalacji elektrycznych .................................................... 248
4.7.8. Eksploatacja instalacji elektrycznych ..................................................................... 249
4.8. Baterie kondensatorów do kompensacji mocy biernej .................................................... 251
4.8.1. Budowa baterii kondensatorów .............................................................................. 251
4.8.2. Rodzaje kompensacji mocy biernej za pomocą kondensatorów ........................... 254
4.8.3. Dobór mocy baterii do kompensacji mocy biernej ................................................. 255
4.8.4. Eksploatacja baterii kondensatorów do kompensacji mocy biernej ............................. 256
4.8.4.1. Prowadzenie eksploatacji i programy pracy .............................................. 256
4.8.4.2. Oględziny i przeglądy baterii kondensatorów ........................................... 258
4.8.4.3. Pomiary eksploatacyjne ............................................................................ 259
8
4.9. Spawarki i zgrzewarki ...................................................................................................... 260
4.9.1. Rodzaje i budowa spawarek .................................................................................. 260
4.9.2. Rodzaje i budowa zgrzewarek ............................................................................... 264
4.9.3. Eksploatacja spawarek i zgrzewarek ..................................................................... 265
4.9.3.1. Zagadnienia ogólne ................................................................................... 265
4.9.3.2. Oględziny i przeglądy ................................................................................ 267
4.10. Urządzenia oświetlenia elektrycznego .......................................................................... 269
4.10.1. Zasady eksploatacji urządzeń oświetleniowych ............................................... 269
4.10.2. Oględziny, przeglądy i remonty urządzeń oświetlenia elektrycznego .............. 270
4.10.3. Użytkowanie urządzeń oświetlenia elektrycznego ........................................... 272
4.11. Urządzenia prostownikowe i akumulatorowe ................................................................ 272
4.11.1. Urządzenia prostownikowe............................................................................... 272
4.11.2. Urządzenia akumulatorowe .............................................................................. 275
4.11.2.1. Baterie akumulatorów ....................................................................... 275
4.11.2.2. Ładowanie akumulatorów ................................................................. 276
4.11.3. Zasady eksploatacji urządzeń prostownikowych i akumulatorowych ............... 280
4.11.4. Wymagania w zakresie wyników pomiarów urządzeń
prostownikowych i akumulatorowych .............................................................. 283
4.12. Zespoły prądotwórcze spalinowo-elektryczne ............................................................... 284
4.12.1. Rodzaje zespołów prądotwórczych spalinowo-elektrycznych .......................... 284
4.12.2. Ochrona przeciwporażeniowa w instalacjach zasilanych z zespołów
prądotwórczych ................................................................................................ 289
4.12.3. Eksploatacja zespołów prądotwórczych ........................................................... 291
4.12.3.1. Uruchomienie zespołu prądotwórczego i programy pracy ................ 291
4.12.3.2. Obsługa zespołów prądotwórczych .................................................. 294
4.13. Urządzenia elektrotermiczne ......................................................................................... 296
4.13.1. Rodzaje i budowa urządzeń elektrotermicznych .............................................. 296
4.13.2. Eksploatacja urządzeń elektrotermicznych ...................................................... 305
4.13.2.1. Warunki przyjęcia do eksploatacji i program pracy urządzeń
elektrotermicznych ............................................................................ 305
4.13.2.2. Oględziny, przeglądy i remonty urządzeń elektrotermicznych .......... 306
4.14. Urządzenia do elektrolizy .............................................................................................. 308
4.14.1. Zasada działania i budowa urządzeń do elektrolizy ......................................... 308
4.14.2. Eksploatacja urządzeń do elektrolizy ............................................................... 310
4.14.2.1. Podstawowe czynności eksploatacyjno-ruchowe ............................. 310
4.14.2.2. Oględziny, przeglądy i remonty urządzeń do elektrolizy ................... 312
4.14.3. Zakres badań technicznych urządzeń do elektrolizy [L18] ............................... 313
4.15. Sieci elektrycznego oświetlenia ulicznego ..................................................................... 314
4.15.1. Montaż .............................................................................................................. 314
4.15.2. Eksploatacja sieci elektrycznego oświetlenia ulicznego ............................. 317
4.15.3. Organizacja bezpiecznej pracy przy sieciach elektrycznego
oświetlenia ulicznego ....................................................................................... 319
4.16. Elektryczne urządzenia w wykonaniu przeciwwybuchowym ......................................... 320
4.16.1. Zagrożenia wybuchem ..................................................................................... 320
4.16.2. Urządzenia elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym ............................ 322
4.16.3. Instalacje elektryczne w strefach zagrożonych wybuchem .............................. 328
9
4.16.4. Eksploatacja urządzeń elektrycznych w strefach zagrożenia wybuchem ........ 331
4.17. Urządzenia piorunochronne .......................................................................................... 336
4.17.1. Budowa urządzeń piorunochronnych (LPS) ..................................................... 336
4.17.2. Wewnętrzna ochrona odgromowa.................................................................... 348
4.17.3. Badania urządzeń piorunochronnych ............................................................... 351
4.18. Urządzenia energoelektroniczne ................................................................................... 355
4.18.1. Budowa urządzeń energoelektronicznych........................................................ 355
4.18.2. Eksploatacja urządzeń energoelektronicznych ................................................ 364
4.19. Prądnice synchroniczne ................................................................................................ 371
4.19.1. Budowa i zasada działania prądnic synchronicznych ...................................... 371
4.19.2. Eksploatacja prądnic synchronicznych............................................................. 375
4.20. Systemy (instalacje) fotowoltaiczne (PV) ...................................................................... 383
4.20.1. Budowa systemów fotowoltaicznych (PV) ........................................................ 383
4.20.2. Prace eksploatacyjne przy urządzeniach fotowoltaicznych (PV) ..................... 391
4.21. Elektrownie wiatrowe ..................................................................................................... 394
4.21.1. Budowa elektrowni wiatrowej ........................................................................... 394
4.21.2. Eksploatacja elektrowni wiatrowych ................................................................. 403
4.22. Urządzenia umożliwiające magazynowanie energii elektrycznej
i jej wprowadzanie do sieci elektroenergetycznej ......................................................... 405
5. OGÓLNE ZASADY RACJONALNEJ GOSPODARKI ELEKTROENERGETYCZNEJ.......... 412
5.1. Straty energii ................................................................................................................... 412
5.2. Zasady oszczędzania energii w zakładach przemysłowych................................................. 415
5.3. Kompensowanie mocy biernej ........................................................................................ 416
6. BEZPIECZEŃSTWO I HIGIENA PRACY ............................................................................... 418
6.1. Wiadomości ogólne ......................................................................................................... 418
6.2. Podstawowe warunki bezpiecznej pracy przy urządzeniach elektroenergetycznych ...... 420