高低压配电装置

高低压配电装置（精选11篇）

高低压配电装置 篇1

摘要：文章提出了一种采用新型单片机配电网的微机保护硬件设计方案,硬件设计采用C8051F020为主控CPU结构,充分发挥了其强大的数据处理能力和事件管理能力,可以满足配电网对保护装置的要求。该保护装置设计合理,能够满足低压配电网多种继电保护的技术要求,配备有高速通讯接口,适合在配网推广使用。

关键词：配电网,微机保护,MCU,设计

随着时代的不要断进步,电力逐渐成为当今世界使用最广泛、地位最重要的能源,因此有关电力配电网正常运行的安全性和可靠性对于人们的日常生活、企业的生产经营非常重要[1,2]。但由于电力系统的组成结构各不相同,运行情况也相当的复杂,覆盖的区域又非常广泛,因此会受到自然条件、电力设备以及人为因素的干扰,从而出现各种故障,需要采用装载保护装置来保证电力系统的正常运行。

微机保护是基于微型机、微控制器之类器件的继电保护。对于国内来说,微机保护方面的研究工作起步有点晚,但发展速度却是相当快[3,4]。在1984年,对微机距离保护样机进行了试运行,这在国内是第一次研究,并且在科技成果鉴定中也顺利通过了。在1986年,对于微机高压线路的保护装置的研制取得了成功,并且还对微机高压线路保护进行了一次试机验证,其结果显示出了微机继电保护的充分可靠性和快速性[5,6]。目前微机保护的产品主要应用在中、高压输变电系统中,随着电力系统自动化水平的提高,对低压配电网的保护和自动化研究日益重要。

1 低压配网保护元件

低压配电网在运行过程中可能发生各种故障和不正常运行状态。继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态,动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护在技术上应满足4个基本要求,即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。传统的继电保护装置,采用电压、电流互感器作为传感元件,根据不同的故障类型,使得相应的电磁型继电器动作,从而切除故障线路,实现继电保护功能。微机保护中借用了继电保护原理中的元件概念,利用程序来实现相应的保护功能,低压配电网的主要保护元件包括过流元件、过负荷元件、自重合元件、过压欠压元件、通讯元件等。

1.1 三相过流元件

低压配电网内发生相间短路故障时,其线电流会急剧异常增大。因此,把线路电流作为特征量,作为区分系统正常运行和故障之间的判别,如公式(1)所示。通过短路计算和设定保护定值,可以确定过流元件保护的范围。过流元件可以设定合适的动作延时,通常根据实际需要采用三段式保护中的瞬动和过流Ⅰ段、过流Ⅱ段进行搭配,以实现特别严重故障和末端短路情况下保护装置的启动。

1.2 零序过流元件

低压配电网普遍采用TN-C-S或TN-S等中性点直接接地的运行方式,设备出现相地故障并且配电电缆较长时,过流元件的设定值比较高,过流元件不一定启动,此时可以把零序电流作为接地故障的特征量,如公式(2)所示。需要注意的是,正常情况下的负载不对称,会有一定的零序电流,零序过流元件的设定值要躲过正常情况的不对称电流。

1.3 过负荷元件

低压配电网中的变压器、电动机等设备需要装过负荷保护,以防过载导致设备损坏或引起更大的事故。过长时间的过负荷运行会使设备发热,导致绝缘性能降低。过负荷元件通过告警提示或者调节负荷,非重要的负荷可以采用延时后作用于断路器跳闸,以达到保护供电安全可靠的目的。过负荷元件选取相电流作为特征量,其定值设定如公式(3)所示。过负荷元件也可和电机的热继电器相配合,实现后备保护功能。

1.4 自重合元件

低压配电网中的架空输电线路,经过短时故障情况后断路器跳闸,使故障点的绝缘材料性能得到恢复,此时在非金属性短路条件下,采用一次自动重合闸,恢复故障线路的供电,可以提高用户供电的可靠性。重合闸后如果断路器保护再次启动并发生跳闸,则说明故障点为金属性短路,闭锁断路器合闸回路。本方案中用软件实现自动重合闸功能。

1.5 过压欠压元件

低压配电网中的电压敏感器件,比如补偿电容,线路电压高于一定值时要切断电源以保护电容器,电压恢复后再投入。另外,如果电源电压过低,电动机在低电压下长期运行,会导致电机发热严重,绝缘损坏后引发次生故障,所以电压过低时应及时切断电机电源或报警。综合以上两种情况,电压异常的判定可以用公式(4)来表示。过压欠压元件根据测得的电压和整定值相比较,作用于信号或跳闸。

1.6 通讯元件

通讯接口是微机保护装置的重要组成部分,担负着和后台机通讯功能,可以依托通讯元件升级微机保护程序算法和功能,便于设备调试和易于实现电力系统自动化。低压配电网的保护装置位置分散,节点数量较多,工作所在的电磁环境复杂,所以设计时对比考虑了多种通讯方案,最后选定了隔离型RS485总线和隔离型CAN现场总线通讯进行通讯,以提供对上位机和电力系统自动化的支持。

2 微机保护装置硬件设计

微机保护是基于微型机、微控制器之类器件的继电保护。国内在1984年,对微机距离保护样机进行了试运行。在1986年,对于微机高压线路的保护装置的研制取得了成功,并且还对微机高压线路保护进行了试机验证,其结果显示出了微机继电保护的充分可靠性和快速性。经过30多年的发展取得了巨大进步,微机保护必将改变继电保护领域的传统模式,不断改进,方便与电子式互感器、光学互感器实现连接,充分利用计算机的特点,来获得更高的性能。本设计方案针对低压配电网对继电保护的要求和要实现的功能来确定整体设计方案和具体实现电路。

2.1 系统功能框图

微型机继电保护实际上是既具有一般微机系统的结构,又是采用单片机继电保护功能的系统。10kV配电网微机继电保护装置主要有数据采集模块、主控模块、外部指令及开关量输入/输出模块等主要模块组成,其每个模块的主要作用如下。

(1)数据采集模块由霍尔传感器、电压电流调理电路和A/D转换器来构成,对电压电流互感器的二次侧的输入量进行精确地采集,并且变换为数字量,使微型机能够接收,来进行计算、判断和处理。A/D转换器与单片机的接口比较简单且容易实现同时采样,抗干扰能力也较强,可以为保护装置提供较为准确的数据,以便快速实现保护功能。系统功能框图如图1所示。

(2)微型机保护主控模块是保护装置的处理核心。它包括微处理器、只读存储器或闪存内存单元、随机存取存储器、定时器,并串行接口等。根据事先编好的程序,对得到的输入量进行逻辑运算和判断,并输出对应的信号来解决问题。

(3)开关量输入/输出系统来完成各种保护的出口跳闸、人机对话及通讯功能。

2.2 传感器电路

在模拟量输入中,电压信号首先要经过传感器处理,在进行调理,而本方案设计的电压转换电路中,需要使用霍尔电压传感器来完成。设计所选择的是霍尔电压传感器CHV-50P,因为CHV-50P型电压传感器的输出端与原输入端是隔离的,它可以测量直流、交流或者脉动电压和小电流(如图2所示)。对于传感器CHV-50P,输入额定电流为10 mA,所测电压为100 V,故而可以得到R1的阻值。

输出额定电流为50 mA,在检测交流电压采样电路时,需要把输出电流转换为电压,所以在输出侧串联了电阻R2,并且采样电路的电压范围为-5 V～+5 V,故而得出R2的值。

2.3 信号调理电路

经过传感器后,电压信号和电流信号需要进行调理之后才能被A/D转换器接收。根据采集的交流电压信号,其电压调理电路如图3所示。经过传感器的电压信号首先需要由OPA2111运放构成的射极跟随器进行处理,其中电阻和电容的目的是为了抑制干扰;之后是需要经过电压偏移电路,它是由两个电阻和一个电压源组成的,经过传感器之后,交流电压信号的范围变为0～±5 V,由于中央处理模块和A/D转换器需要的范围是0～3.3 V,因此需要电压偏移电路来进行处理。接着是射极跟随器电路,最后是限幅电路,通过二极管的作用使得电压信号最后被处理为0～3.3 V,来满足后续信号的电平要求,仿真结果如图4所示。

3 保护软件设计

微机保护装置能够完成其各项保护功能,主要靠软件来实现。本方案中采用C8051F020单片机作为主控制器。C8051F020单片机属于完全集成的混合信号系统级MCU芯片,和8051系列兼容,在性能上得到了大幅度提高,其性能足以满足低压配电网微机保护装置各项功能的算法要求。经过初始化和全面的自检后,就说明了微型机的准备工作已经准备好了。此时,开放中断,就会将数据采集投入运行,然后根据采集得到的实时数据计算电压电流的有效值,依次判断各量是否越限,以判断是否发生故障。为了使流程和逻辑更清晰,图5中只画出了电流元件和时间元件的工作流程。软件系统整体流程图如图5所示。

4 结语

本次设计的低压配电网微机继电保护装置,是根据现有的继电保护技术的发展状况,利用微型机技术,为提高继电保护装置的性能进行设计。在设计的继电保护装置的硬件电路中,主要通过对各类型的单片机、AD转换器的性能比较,筛选出符合设计性能,满足要求的型号,并且通过所选元件的本身特有的性能,使得整体电路更加简单而高效。此外,为了确定电压电流调理电路中的元件参数,利用电路仿真软件对电路进行了仿真,对生产实际有一定的参考意义。

参考文献

[1]樊志中.10 kV电力变压器在供电系统中常见的故障及做好继电保护的措施[J].建材与装饰,2007(10).

[2]黄少锋,徐玉琴,张新国.提高电流保护灵敏度的方法[J].电力系统自动化,1997(7).

[3]何德智.剩余电流动作保护器分级保护方式及正确运用措施探讨[J].中国新技术新产品,2012(22).

[4]徐雪良.继电保护故障分析处理系统在电力系统的应用[J].中国新技术新产品,2010(11).

高低压配电装置 篇2

______________有限公司 二零零四年 月 日

前 附 表

项目名称

项目地点

联 系 人 联系电话

传 真

招标方式 议 标

招标范围 ————高低压配电工程

建筑面积 M2 结构类型 框架结构，五层

工程工期 确保 日前全部安装调试完毕，具备通电条件。工程质量 合 格

领取标书时间 2004年 月 日

投标有效时间 投标截止日后30日内有效 投标保证金 人民币20000元 投标文件份数 正本壹份，副本贰份 投标文件递交地点

投标答疑时间 2004年 月 日下午2时 投标截止时间 2004年 月 日下午5时前

一、投标须知 1.1投标单位资格要求

1.1.1 参加投标的单位必须为中华人民共和国境内注册、具有独立法人资格的经济实体，不接受任何形式的联合体参与竞争。

1.1.2 投标单位须具备承装10KV或/及以上电力设施施工资质；投标的项目经理须具备高压作业施工资质。

1.1.3具有良好的财务状况和商业信誉。1.1.4相关法律规定的其它条件。

1.2 投标单位收到该工程的招标文件、图纸及其它资料后应认真审阅，对不清楚或有疑问者，投标单位应以书面形式在投标答疑时向招标单位提出。

1.3 招标单位对招标文件和资料等所做的补充修正解答均视为招标文件的有效组成部分，并以书面形式通知各投标单位。

1.4 投标单位所提交投标文件，必须在充分理解招标单位提供的全部资料，包括招标文件、相关图纸及现场条件的基础上编写。一旦递交投标书将被视作投标单位已经充分理解招标文件、补充通知、现场情况和其它影响工程施工或费用的因素，并已在投标报价和施工方案中充分考虑。投标单位应严格遵守标书原始文本，任何非正式改动、补充或注释将不被认可。1.5投标单位在提交投标文件后，投标截止期前，可以修改和撤回其投标书，这种修改和撤回应以书面补充文件的方式，送达招标单位。但不论投标结果如何，与投标相关的所有文件及相关资料（除资质证书原件外）概不返还。

1.6 投标书封面、投标书及报价单需加盖法人公章，并须有法定代表人或法人委托代理人签字或盖章。

1.7 投标书正本壹份、副本贰份。投标书封面须注明正本或副本字样，正副本内容不一致时，以正本为准。投标文件的正本和副本应统一密封，封口处加盖法人公章，封面上注明工程名称、投标单位名称、投标单位联系方式。

1.8招标单位有权接受任何投标和拒绝任何投标或所有投标的权力。招标单位在授标前有权接受或拒绝任何投标，宣布投标程序无效或拒绝所有投标，并对此引起的对投标人的任何影响不承担任何责任，也无须向任何投标单位作任何解释。

1.9 投标单位应承担其编制投标文件以及递交投标文件所涉及的一切费用。不管中标与否，均由投标单位自理。

1.10本招标文件与合同具有同等法律效力。招标单位拥有本次招标的最终解释权。

二、招标范围内容

2.1 本项目整个高低压配电工程，包括： 2.1.1 高压柜、变压器、低压柜设备

2.1.2 低压柜出线端至各楼层各专业配电箱电缆及其配套工程 2.1.3 不包括高压柜进线端前进户电缆 2.1.4 用电申请报批手续

2.2 2.1条高低压配电工程设备供应、安装、调试、验收的免费保修。

三、投标报价要求

3.1投标报价包括招标文件所确定的招标范围内相应图纸的设备购置、设备管线安装及调试，以及为完成上述工程内容所必须的附属工程、临时工程、材料、劳务及所需的全部费用。若因投标单位少报、漏报部分工程，则由此引起的工程费用由投标单位自行承担。3.2 投标报价方式

本高低压配电工程采用固定总价方式报价。工程总价包括向总包单位交纳的管理费用以及政府有关部门按规定收取的由此高低压配电安装工程所产生的一切费用。在合同实施期间不因任何价格变动或国家政策、法律的调整而变动。3.3 投标报价计算方法

投标单位应根据招标单位提供的全套施工图纸及技术资料分系统分项计算工程量，分项报综合单价；综合单价应分别列明所含人、材、管理费。主要材料设备请投标单位自行选择中等或中等以上品牌报价。承包单位在主要材料设备采购前须得到招标单位对材料设备品牌的确认方可进行。

3.4发包方有权在合同执行期间自行采购高低压配电主要设备（如高压柜、变压器、低压柜设备等）；由发包方订购的设备运达现场时，承包方必须派代表与发包方一起验收设备，发包方、承包方和设备供应商三方共同签字确认后，设备正式移交承包方管理，承包方承担管理责任，并负责按设计图要求安装，配合设备供应商做好设备调试工作。上述设备运达现场卸货至地面后的二次搬运由承包方负责并承担费用，此费用应包含在承包金额内。3.5 工程承包方式：包工、包料、包安全、包工期、包质量、包验收。

3.6 现场办公室、生活、材料、半成品堆放场地、施工临时水电等由业主协助与总包单位协商解决，所产生的费用由承包单位自理。

3.7 施工过程中，如承包方需对原设计方案进行修改，须征得发包方同意。修改所需设计、施工等所有费用均由承包方承担，并不得影响工期。

3.8 合同签订后，若因设计变更，则变更部分工程按实结算，调整合同总价，其它不作调整。本工程最终结算金额以发包方指定的具有审核资质的第三方咨询公司审定的结算价格为准。

四、招标答疑会

4.1投标单位应对工程施工现场和周围环境自行进行勘察，勘察现场所发生的费用由投标单位承担。

4.2投标单位在收到招标文件后，如有疑问需澄清，应于2004年（）月 日前以书面形式传真至招标单位，招标单位以书面形式给予解答。投标单位在收到答疑后若仍有疑问应在两天内向招标单位提出。答疑截止日期为2004年（）月 日。

五、投标截止期

本次投标的截止时间见前附表。迟于截止时间所提交的标书或者非亲手提交的标书将不被接受。

六、投标文件组成

商务标：（非原件资料须加盖单位公章，否则视为无效文件）6.1 投标书（见附表）6.2 企业法人营业执照 6.3 企业资质、资格证书 6.4法人授权委托书（原件）6.5授权代表身份证复印件

6.6详细计价书、计价汇总表、最终报价书 6.7近两年安装实例 6.8其它有关证明文件 6.9最后通电时间的相关承诺 技术标：

6.10 总体进度计划方案 6.11 施工组织方案 6.12 主要机械设备表

6.13 售后服务年限及技术支持方案 6.14 其它有关文件

七、投标保证金

7.1 投标单位投标须按招标单位要求交纳投标保证金，投标保证金可采用现金、支票。7.2 对于未中标单位的投标保证金将在招标单位确定中标单位后一周内无息返还给未中标单位，但投标单位须将招标文件完整送还招标单位；中标单位的投标保证金将在签订施工合同进场施工一周内无息返还。

7.3若投标单位在投标有效期内撤回其投标书或中标单位未能在规定期限内签署合同或投标单位未按要求交回所有招标文件资料的，招标单位有权没收投标保证金。

八、付款方式

8.1合同生效后，发包方凭承包方在当地税务局开具的建筑安装专用发票按下列方式支付每期工程进度款：

8.1.1 合同签订进场施工14天后，甲方付合同总金额的20%作为工程备料款。

8.1.2 主要设备（高压柜、变压器、低压柜等）货到现场进行外观、型号、数量检验合格并开始安装后14天内，甲方付合同总金额的25%的工程进度款。8.1.3 工程安装完毕后14天内，甲方付合同总金额的25%的工程进度款

8.1.4 工程安装完毕经政府有关部门验收合格并通电正常运行14天后，甲方付合同总金额的10%的工程验收款。

8.1.5 甲方商场开业，设备正常运行10天后，甲方付合同金额15%的工程款。8.1.6 保修期满后，设备运行正常，甲方在10天内支付合同金额5%的保修尾款。

九、双方责任 9.1 发包方责任

9.1.1 发包方负责提供用电报批手续规定需发包方提供的资料。负责提供大厦内供施工用电源、水源接驳位置。9.1.2 因经营和使用的需要，发包方需变更设计时，应提前办理工程变更和修改设计手续。9.1.3 审核承包方编制的工程总进度计划、工程进度周报表，并按时向承包方支付工程进度款。

9.1.4 发包方应在现场组织工地施工管理机构，实施管理监督，检查工程质量、进度，负责设计图纸问题的处理、设计变更的签证、工程中间验收、工程进度拨款证和其他必须的签证。9.1.5 参加工程竣工验收，并按合同规定日期办理竣工结算。9.2 承包方责任

9.2.1 办理本工程中一切涉及政府有关部门及相关单位的对接、报建、报批、验收等事宜，完备与施工有关的所有合法手续，并承担由此产生的费用。

9.2.2 承包方必须确保发包方指定的日期通过供电主管部门的验收并通电。9.2.3 施工区域内临时设施、水电管线的修建安装。

9.2.4 承担供施工用电源、水源自接驳位置接至应用地所需水喉、电线等用具的材料人工费用，并承担施工期间所发生的水电费用。

9.2.5 编制施工组织设计或施工方案，施工总进度计划、材料、成品和半成品进场计划，并送发包方审核。

9.2.6 必须严格按经发包方确认的施工图纸、施工总说明、图纸交底会审纪要、设计变更通知单和国家现行的《施工及技术验收规范》进行施工，作好自检工作，确保工程质量，确保合同工期，未经发包方书面许可而擅自更改的工程，承包方必须返工，由此产生返工费用及延误工期的责任，由承包方承担，如承包方拒不返工的，发包方可停止支付工程进度款。9.2.7 按施工安全规范的规定采取预防事故的措施，确保施工安全和第三方的安全。9.2.8 做好施工组织、管理工作，保持现场清洁、器材堆放整齐和道路畅通，并及时清除垃圾和不用的临时设施。9.2.9 做好交界工程的管理，抓好交界工程的工作质量和工作进度。

9.2.10 劳工保险及其它保险由承包方自行购买，其费用已包含在承包总金额内，承包方不得向发包方另行收费，在施工期间有任何意外发生而导致罚款及不良后果等，承包方须自行负责，概与发包方无关。

9.2.11 工程竣工后清理现场（包括建筑物周围）内外的余土和堆积物，拆除生产和生活的临时设施，做到工完场清。若承包方未清理施工现场，发包方可安排清洁公司进行清理，所发生的费用将从承包方的工程款中扣回。

9.2.12 在施工中，由承包方本身造成的停工、返工、材料、物件的倒运、机械二次进场等损失，应由承包方自行负责。

9.2.13 在施工中，所涉及的现场财产管理、人员管理、安全管理及防火、防盗，包括与当地管理部门、消防部门、公安部门等一切衔接工作，全部由承包方自行负责。9.2.14 在本合同签订后，每周向发包方提供一周施工进度计划及工程完成情况。

9.2.15 承包方因需由地面运送材料、工具等至施工地点，在运输过程中，承包方须保护发包方及他人财物，如有破坏损失，由承包方负责赔偿。

9.2.16承包方已对该工程所有图纸及其它文件进行了审核，对现场实地进行了考察，确定该工程报价没有遗漏，如发现任何漏项均由承包方完成施工并承担费用。

十、其它事项

10.1 施工合同不允许转让，中标单位不得分包本工程整体或部分工程。10.2 投标单位应服从建设单位、监理单位的管理。

10.3 建设单位有权要求投标单位更换建设单位认为不能胜任工作或玩忽职守人员，投标单位应在一周内将上述人员撤离现场并补充胜任人员到岗。

10.4 工程质量如不能按建设单位要求及时通过当地有关政府部门的验收，则由此给建设单位造成的一切损失均由投标单位承担。

十一、技术要求

承包人应严格按照设计施工图纸的要求及国家、地方颁布的现行施工规范、规程、标准及安全操作规范施工，保证工程质量。

十二、电气设计图纸壹整套

投 标 书

致：——————有限公司

对贵司————高低压配电工程招标文件，我/我们经仔细研究后，现决定参加投标。

1、我/我们愿以人民币大写（RMB￥）承包贵司——————高低压配电工程。

2、我/我们愿遵照招标文件中的条款、技术要求，承担全部责任及义务。

3、我/我们愿遵照招标文件的规定，在投标有效期间，该投标文件将始终对我/我们具有约束力，并可随时被接受。若我/我们中标，至合同签订生效本投标文件将继续有效。

4、我/我们理解贵司无义务必须接受报价最低者为中标人，并有权拒绝所有的投标。

5、如果我们中标，我们将按照贵司要求的工期完成贵司————高低压配电工程。

高低压配电设备故障及其处理措施 篇3

摘要：作为电力系统中最基础和最重要的供电设施，高低压配电设备主要用于发电厂、变电站或企业生产中做为动力、配电和照明的成套设备，是确保整个电力系统运行正常和稳定的重要部分。在实际生产中，应重点关注对高低压配电设备的维护和保养，降低故障发生率。认真分析常见故障发生的原因，寻找有效的处理措施，避免故障的重复发生。本文通过分析高低压配电设备的种类和发生原因，提出有针对性的处理措施，望提高设备运行效率。

关键词：高低压；配电设备；故障；处理措施

在企业生产、居民生活过程中，会发生供电系统故障，造成大面积停电事故，使企业停产，居民无法正常生活。政府需要投入大量的人力、物力进行故障抢修，如果抢修不及时或因故障处理技术措施不到位，导致停电持续时间太久，不仅使事故影响程度加重，还会发生电力、电信网络中断、交通瘫痪等不良事件，给国家财产造成巨大损失。因此，应重视对高低压配电设备的日常维护保养工作，加强运行过程的监督管理，提高常见故障处理技术水平，制定事故应急预案。另外，及时总结故障处理经验，形成有价值的历史参考资料，收集完善设备运行及检修技术资料，强化检修维护人员技能培训，对提高设备故障处理、应对紧急停电事件的技术能力有明显帮助。

一、高低压配电设备运行原理简析

高低压配电设备是电力系统中的关键部分，是主要的供电设施，其供电原理为：通过电力变压器将电压为10KV的供电专线电压变为380/220V电压，经一系列供配电设施，分别向动力、照明等用电单元供电。

1、高低电压配电设备工作原理

高电压配电设备的供电电源分为双路，一路为主要供电电源，另一路为备用供电电源，双路供电设施之间通过电气和机械类型的联锁装置连接。当电压负荷量增大时，两路电源可以同时启动进行供电。

低压配电设备与高压配电设备一样也是采用双路供电，通常情况下单台变压器运行，当出现用电高峰期时，备用电源同时供电。

2、主要配电设备

一般接10KV供电的用户均设有高、低压配电房、发电房及负载端配电房。各配电房内配置的主要配电设备见表1所示：

二、高低压配电设备故障发生原因简析

高低压配电设备故障发生的主要原因除了因设备老化、运行故障等自身问题引起的故障，还包括检修人员操作不当以及对设备的维护管理不善造成设备故障的发生。针对这几方面的影响因素，对高低压配电设备运行过程中故障发生原因进行总结归纳，以采取有效对策予以解决。

1、设备老化，磨损严重及部分变形

高低压配电设备使用期限过长会出现老化现象，主要表现在设备磨损严重，机械结构产生扭曲和变形，线路断路或短路，影响设备的正常运行，从而引起设备故障。当高压配电设备出现这种情况时，会使部分开关或操作面板开关失灵，无法正常发出运行指令，使供电中止。由于高压配电设施的辅助性开关大多设置在负荷开关内，这给故障维修带来一定困难；当低压系统的供电线路发生老化，会出现操作控制板失去作用，弹簧变形无法复原、开关不能自动储能等问题，部分辅助性的开关也会出现问题，导致整个系统无法实现正常供电。

2、维修人员经验不足，判断失误

当高低压配电设备出现故障后，需要有经验的电气维修人员快速、准确地判断故障发生的原因和部位，采取正确的技术措施及时修复，把设备停机时间控制在最短的时间内，尽量减少停电造成的影响。然而，在实际维修过程中，由于部分维修人员缺乏经验，或因本身技术能力有限，不能及时判断故障的原因，或判断失误，采取了不恰当的处理措施，在故障还未真正解决的情况下盲目提前送电，导致停电时间过长、影响面扩大。

3、设备技术资料缺失，影响故障的正确判断

为方便维修保养，高低压配电设备在出厂前都配备有详细的电气维护技术资料，对电路系统运行原理及线路做出说明。故障处理过程中，维修人员可通过查阅电路图及相关技术资料，分析故障发生原因，以便做出正确判断和维修。电气设备技术资料应有专人管理，定期收集整理，对资料中的技术变更及时更新，确保技术资料完好与齐全，为设备的维修及日常维护保养提供技术上的依据。如果由于管理不善，使得一些重要的资料丢失，当设备进行更新改造后也未及时收集新增和变更后的资料，会给以后的故障维修工作带来困难。

三、提高高低压配电设备运行正常率的对策

1、强化设备日常监督维护制度

通过加强高低压配电设备日常监督及维护保养力度，能够较好地解决因设备老化引发的设备故障。制定设备巡视点检制度，采取日常点检与定期专检相结合的方式，明确检查内容；定期开展高压试验和继电保护试验，发现故障隐患及时处理；定期检查备品备件储备情况，做到能及时更换有故障的部件，提高故障处理效率。

2、加强电气维修人员的技术培训工作

电气维修人员的技术素质在很大程度上决定着设备故障的处理效率，他们应有过硬的专业技能，良好稳定的心理素质，在出现设备故障时，能沉着稳定，仔细观察和准确判断，敢于果断地采取应急措施。在实际工作中，应采取多种方式培养维修人员的综合素质，如“师带徒”、“一事一训”、“现场模拟演练”等培训形式，并定期考核，制定奖惩办法，激发学习热情，提高技能水平。

3、实行设备故障记录制度，纳入技术资料管理范畴

對实际工作中高低压配电设备故障的处理措施及经验进行总结归纳，有助于以后对类似故障的判断和处理。实行设备故障记录制度，制定规范的记录表格，对设备故障现象、原因、处理措施及注意事项进行如实记录，并定期收集整理，作为一种现场技术资料进行保管。比如：当故障发生时，确认各负荷开关可以正常到位，应进一步检查是否处于储能状态，如没有则应进行手动储能操作，首先将操作面板上的储能开关断开，使用储能棒储能，再重新打开电源开关送电。如果还未解决，则需采取另外的应急措施，将负荷开关内的电磁锁推入线圈后再按启动按钮。把这些故障处理过程详细记录下来，可较好地帮助其他维修人员在碰到类似故障后顺利查找原因，快速处理设备故障。对这些记录定期整理分析，还可以发现哪些部位重复故障率高，以决定是否需要实施技术改造，以彻底解决该类故障。

结语：

综上所述，高低压配电设备的正常运行与企业生产和居民生活息息相关，在日常管理中要加强设备巡视点检，完善监督管理体系，提高电器维护人员的专业技能，做好设备技术资料及故障处理记录的收集、保管及分析，消除人为因素及设备因素导致的设备故障。

参考文献：

[1]卢志伟.高低压配电设备故障及其应对措施[J].大众科技，2011，07：178-179.[2]封其彩.对高低压配电设备常见故障的分析与处置[J].科技传播，2011，21：112-127.

[3]蔡言斌.高低压配电设备故障及其处理措施[J].硅谷，2013，15：70-55.

[4]刘香桃.浅析高低压配电设备常见故障的分析与处理[J].城市地理，2014，12：160-161.

低压电气成套配电装置的配线规则 篇4

1.1 常用导线都有其应用的规格型号及载

流量, 例如BV、BVR聚氯乙稀绝缘导线在不同温度、不同截面时都有不同的载流量

在选择时一般环境温度按40℃考虑顾客要求时可按35℃选取。主回路绝缘导线的规格不允许小于2.5mm2。

1.2 对于导线的相色而言, 装置内绝缘导线

除顾客有特殊要求外一般选用黑色, 导线端头用不同颜色的绝缘端头或者套不同颜色的塑料套管区分相序

导线颜色应符合下述规定。

交流电路:A相-黄色、B相-绿色、C相-红色、零线-淡蓝色、安全接地线-黄绿双色;

直流电路:正-棕色、负-蓝色。

2 设备的检查及安装

2.1 电气设备的开箱检查

首先检查电气设备的包装及密封是否良好, 校对设备型号、规格是否与图纸中的设计型号一致, 所需的附件、备件是否齐全;产品的说明书、合格证、检验报告的技术资料是否齐全, 并统一放到纸箱中。

2.2 电器的安装应符合下列要求

首先要保证电器元件质量良好, 并符合“设备安装前的检查”中的规定;安装时排列整齐, 固定牢固, 排列便于走线;各电器元件应能单独拆装更换而不影响其它电器及导线束的固定;发热元件宜安装在散热良好的地方, 两个发热元件之间的连线应采用耐热导线或裸铜线套瓷管;熔断器的熔体规格、自动开关的整定值应符合设计要求;换压板应接触良好, 相邻压板间应有足够安全距离, 切换时不应碰及相邻的压板, 对于一端带电的切换压板, 应使在压板断开情况下, 活动端不带电。

2.3 端子排的安装的要求

端子排应无损坏, 固定牢固, 绝缘良好;端子应有序号, 端子排应便于更换且接线方便, 离地高度宜大于350mm;回路电压超过400V者, 端子板应有足够的绝缘并涂以红色标志;强、弱电端子宜分开布置, 当有困难时, 应有明显标志并设空端子隔开或设加强绝缘的隔板;正、负电源之间以及经常带电的正电源与合闸或跳闸回路之间, 宜以一个空端子隔开;电流回路应经过试验端子, 其它需断开的回路宜经特殊端子或试验端子, 试验端子应接触良好。

2.4 二次回路的电气间隙和爬电距离应符合下列要求

屏顶上小母线不同相或不同极的裸露载流部分之间, 裸露载流部分与未经绝缘的金属体之间, 电气间隙不得小于12mm;爬电距离不得小于20mm。

2.5 控制回路的连接件均应采用采用铜制制品, 绝缘件应采用自熄性阻燃材料

盘、柜的正面及背面各电器、端子牌等应标明编号、名称、用途及操作位置, 其标明的字迹应清晰、工整, 且不易脱色;盘柜上的小母线应采用直径不小于6mm的铜棒或铜管, 小母线两侧应有标明其代号或名称的绝缘标志牌, 字迹应清晰、工整且不易脱色。

3 电气盘箱的配线

3.1 主回路的配线要求

主回路的导线截面根据所在回路的电流容量选择;按图施工, 接线正确;导线与电气元件间采用螺栓连接, 且应牢固可靠盘柜内的导线不应有接头, 导线芯线无损伤;配线应整齐、清晰、美观, 导线绝缘应良好, 无损伤;单股铜芯线可直接打顺时针螺圈;多股芯线应压接线鼻子, 且套热缩管;热缩管应平整、严密、无破损, 长度以超过线鼻子10mm~20mm为准;每相线应留有一定余量在50mm~100mm之间;主回路与控制回路分开走线, 尽量不交叉、不平行、不捆在一起。

3.2 控制回路的配线要求

要做到按图施工, 接线正确;导线与电气元件间采用螺栓连接, 且应牢固可靠;盘柜内的导线不应有接头, 导线芯线无损伤配线应整齐、清晰、美观, 导线绝缘应良好, 无损伤;导线的端部均应标明其回路编号, 编号应正确, 字迹清晰且不易脱色;每个接线端子的每侧接线宜为一根, 不得超过两个。对于插接式端子, 不同截面的两根导线不得接在同一端子上;对于螺栓连接端子, 当接两根导线时, 中间应加平垫片;控制回路接地应设专用螺栓;根据行线方案量材下线, 下线的长度要留有一定余量, 成把走线时要长出40mm~50mm, 以防线经捆扎后长度不够;线束一般用尼龙线或螺旋管捆扎成圆形, 线束配置应横平竖直, 用吸盘与箱体固定, 水平时每300mm, 垂直时每400mm固定一次;线束过门时应留有充分的旋转余地, 保证门开启时导线不受损伤, 且门开启灵活。

4 成品检验

4.1 直观检查应符合

对照图纸进行外观检查, 元件型号规格与顾客要求一致, 连锁、锁扣安装与调整有效, 符合工艺规定;对一次配线的检查要求检查母线选择、制作和安装是否符合图纸和一次线加工工艺;控制回路走线应符合工艺要求, 整齐、美观、牢固;对紧固件检查要使螺栓紧固后露出1~8个螺距, 应有防松措施, 不接线的螺栓应拧紧;对铭牌的检查应使铭牌牢固、平整、端正, 内容符合标准要求;对电气间隙和爬电距离检查要求最小电气间隙为5.5mm (过电压类别III) , 最小爬电间隙为1 2.5 m m (额定绝缘电800V) ;完工后的外观检查要求喷涂层表面及元器件绝缘表面均应完好无损, 不得有明显旗袍、划痕、颜色不一及磕碰等现象。

4.2 仪器检查及通电试验检查的要求

首先要保护电路有效性验证, 产品内所装电气元件需接地的部件应保持良好的接地连续性, 接地电阻小于等于100毫欧 (检查部位: (1) 门锁与主接地点; (2) 覆板与主接地点; (3) 开关安装支架或螺钉与主接地点; (4) 操作手柄安装螺钉与主接地点; (5) 箱体结构与主接地点) , 总接地点应有明显牢固的接地标志;对操作及通电试验检查要求所有元件动作和指示应符合电气原理图的要求, 手动操作元件要进行5次操作试验, 试验结果应保证电器正常分合, 机构运动应灵活;对绝缘电阻的检查要求相间、相对地大于等于0.5兆欧 (1000欧/伏) ;对主电路与主电路连接的辅助电路要求电压6060V耐压2Ui+1000V但不低于1500V。泄漏电流设定0.1A, 历时1S, 无闪络击穿现象。

5 结语

低压电气成套的制作在电气系统中起着运行、保护设备的重要作用, 它的施工质量好坏直接影响着电气系统的正常运行, 所以在施工中应严格按规范施工。

摘要：低压电气成套制作工作是一项技术要求相对较高的专业, 它要求有更高的电气知识, 不但要对五花八门的设备性能有一定的了解, 而且要会读电气原理图。针对一块盘箱要全面考虑设备的安装方式以及主回路、控制回路的走向问题。本文从专业技术角度入手, 并结合多年的实践经验, 摸索出一套既简单又能保证质量的工作方法, 可以大大的提高工作效率。

关键词：载流量,主回路,控制回路

参考文献

[1]刘光源.实用维修电工手册[M].上海:上海科学技术出版社, 1993.

[2]刘介才.工厂供电[M].机械工来出版社, 2003.

高低压配电装置 篇5

现代社会的发展，各种电气设备不断涌现，给我们带来极大便利的同时也带来了一系列的事故和损失。我们经常看到一些生活社区、办公商务区、街区等场所发生较大面积的停电事故，更为严重的由此引发的交通、能源、通讯等一系列的连锁损失，这些都是高低压变配电设备安全管理不到位，维修措施不得法所造成。根据美国电气协会对电气事故统计分析表明：68％的故障事故都发生在变配电设备。为了防止和避免这种损失，必须加强对高低压变配电设备安全管理与维修，必须有预防措施，结合可能出现的意外情况采取有针对性的各种演练和安全检查，消除各种隐患，真正做到防范于未然。

二、高低压变配电系统的组成

变配电设备主要有以下四个部分组成：

1、变电设备：分段开关、进线电缆、导线和支架、电缆、高低压开关、母线、互感器、电容器、变压器、变配电控制回路、接地装置。

2、配电设备(低压开关柜)：开关(空气开关)、配电线路、电线和支架、低压电缆、接地。

3、动力照明配电设备：配电分柜、配电箱、分支开关、照明装置、漏电保护器、熔断器、配线电缆、接零接地。

4、备用电源和发电设备：内燃机和附属装置、发电机和励磁、开关和其他电气设备。

这些变配设备功能各异，互为联络、联锁，有时单台运行，有时多台并串联使用，控制操作要求规范严谨，每个环节都不允许失误。它们的正常运行是整个高层建筑平稳运作的根本保证。因此，我们要对变配电设备操作和使用过程中出现的各种现象要进行认真的分析，出现故障要及时修复，始终处于良好的可靠的运行状况。

三、变配电设备的运行管理与故障维修

高低压变配电设备的管理要求：无论是值班或值班与检修相结合，人员的配备必须满足和保证必须对变配电设备进行正常的检验操作和定时巡视，并按照规定的时间认真抄录各项用电负荷和运行维修所需的各项数据。定期通过对运行数据的总结处理(如绘制负荷曲线以及与上一年同期用电负荷相比较)，能够及时掌握整个供电系统运行状况，才能实现变配电系统的稳定、经济运行。对于发现的问题，及时采取应急措施，在最短的时间内排除故障，恢复供电。

高低压变配电设备可靠运行除了进行日常检查之外(良否检查)还要特别注意每天的用电高峰变配电设备的运行状态。因为只有在满负荷状态下，变配电设备发热、打火、闪烁、声响、气味等故障征兆才会较明显地表露出来。再结合值班记录对出现的异常从变配电设备到负荷的终端进行认真的测定检查，就能迅速准确判定出故障部位。由于各种不确定性因素的影响，变配电系统设计与实际使用和维修有某些脱节，因此，检修时不仅要考虑到配电设备各部件的功能，而且也要考虑电气设备的系统功能加以综合治理。从系统运行维修角度来看，尤其要考虑到将来更换零部件的要求。从不断增加的电器负荷来看，要考虑能满足今后增扩容改造的需求。

四、运行检查工作要点

为方便检查工作，提高检查效率，通过总结本人多年的实际工作经验，现将变配电设备的各种检查项目、工作内容、检查要点，以及注意事项列表如下：

五、结束语

高低压配电装置 篇6

随着非线性负荷的大量增加, 导致电网电压、电流波形发生畸变, 造成大量电能损失;同时, 冲击性负载及无功补偿不足常引起电网电压波动和闪变, 影响企业的正常生产和人民群众的日常生活, 并导致线路损耗增加, 使电能损失严重。

目前, 单一电力电子系统是解决电能质量问题的重要途径, 但单一电力电子系统由于存在功能的局限性, 难以满足对谐波、无功等电能质量问题的治理要求, 所以低压配电网电能质量需要综合治理。低压配电网电能质量综合治理装置由此而生。

1 总体设计思路

电能质量的补偿形式主要是按不同的电压等级进行分类。在配电网低压系统中主要是对电压波动和谐波进行治理。配电网高电压等级应用的谐波治理和无功补偿装置相对成熟, 而低压配电网的电能质量常被忽视, 本文描述的电能质量综合治理装置主要以380V配网为治理对象。

若以理想的电能质量控制为目标, 则主要努力方向为以下几个方面:

1) 电能质量控制系统在控制效果与功能上应该是对多种电能质量问题均具有较好的控制效果, 而不是仅对某一特定的电能质量问题起作用;

2) 电能质量控制系统具有较高的性价比, 在装置成本较低的情况下实现高性能的电能质量控制;

3) 电能质量控制体现在对现有电能质量控制器的合理利用上, 在已投运装置的基础上, 通过增加少量其它装备或改变控制算法、运行策略等提升整个电能质量控制系统的性能;

4) 电能质量控制是一个全局的概念, 对于特定的配电网而言, 电能质量控制装置配置的容量、位置等应从全局的角度考虑, 以较低的投资获得最优的控制效果。

笔者设计的低压配电网电能质量综合治理装置具备滤波、无功补偿、过电压保护等功能, 兼具监测的作用。

1) 基于曲折移相零序滤波器的设计思路, 在保留了无源滤波器投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点外, 还克服了其许多缺点, 能做到滤波特性不受电网参数影响、不对其他谐波产生放大作用、没有失谐问题等。和有源滤波器相比, 成本低廉、工作可靠、过载能力强。同时, 可以实现基波零序的低阻通道, 对单相负载造成的严重不平衡具有明显的负载平衡作用。

2) 无功补偿技术的发展趋势表明, 技术性能优越的智能型无触点无功动态补偿装置, 必将成为主流, 故采用之。

3) 低压配电网的绝缘水平较低, 低压配电网二次防雷技术能保护用户电源安全, 减少用电纠纷, 同时兼顾提高零序滤波器和无功补偿装置的过电压防护水平和可靠性。

4) 合理的治理方案必须依赖于对电能质量的监测与分析, 亦在装置中有所表现。

以下对低压配电网电能质量综合治理装置的各功能模块详细说明之。

2 谐波治理

谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性使所加的电压与电流不成线性关系而造成的波形畸变。使用滤波器可消除谐波。

2.1 零序滤波器

零序电流在系统中性线中流通, 包括负载不平衡的基波电流、3次、9次、15次等3倍频次谐波电流。和三相正序、负序电流在中性线互相抵消不同, 零序电流由于三相大小相等、相位相同在中性线上表现为叠加的效果。基于曲折移相的无电容拓扑零序滤波器, 就是根据零序电流的特点, 通过特殊磁路结构及绕组接线, 在电源和负载之间实现零序低阻通道, 将负载产生的基波不平衡电流、3倍频高次谐波电流等零序电流导入, 避免了零序电流主要成分通过系统形成回路, 从而达到滤波的效果。

滤波器为全铁心结构, 每相铁心上分布有匝数相同的两组绕组, 三相轮换曲折反极性连接。由于零序电流矢量总是大小相等、方向相同, 因此, 一个线圈在一个心柱内产生的零序磁通将被绕在同一个心柱上的另外一个线圈产生的零序磁通抵消, 这就使得装置呈现出的零序阻抗很小, 如果采用并绕工艺来制作电抗器, 则绕组间的漏磁可以忽略不计, 因此零序滤波电抗器的零序阻抗基本等于绕组的电阻 (非常小) , 因此零序滤波电抗器可引导负载的零序谐波电流就近形成回路以避免注入系统, 扩大影响范围。

零序滤波电抗器接入系统后电路拓扑如图1所示, 图中ZS为系统阻抗, ZSN为系统侧中线阻抗, ZLN为负载侧中性线阻抗, ZRN为滤波器零序阻抗。

2.2 设计要点

2.2.1 过载问题

由图2可见, 系统内的零序电流由两部分激励产生, 其一为不平衡或非线性负荷, 其二为三相不平衡的系统电源。流过滤波器的零序电流可通过分别考虑两部分激励的叠加原理进行分析。一般地, 滤波器的容量根据负载零序电流的大小进行设计, 不会出现过载长期过载现象。但若系统电压发生三相不对称, 出现较大零序电压分量时, 由于系统输出阻抗 (包括线路阻抗、中性线阻抗) 和滤波器阻抗均很小, 因此系统侧的零序电压将引起数值很高的零序电流通过滤波器流通, 极端情况下会导致滤波器、电源变压器及线路的过载烧毁, 酿成事故。

采用中性线串联限流电抗器是一种有效方法, 可以显著限制因系统电压三相不对称引起的过大的零序电流。但中性线串联电抗器可能引起中性线上压降过高导致三相不平衡, 甚至引起中性线的开路故障。另外, 我国规程规定中性线上不允许加装开关和熔断器等设备, 更不用说接入电抗器了。

为此, 针对输出阻抗小的大容量系统设计出了零序阻断电抗器。即在零序滤波器接入点的线路上串联对零序电流呈现高阻, 而对正序、负序为低阻的进线电抗器。这样就完美实现了负荷侧零序电流在负荷和零序滤波器间流动, 不进入系统, 而因电源不对称产生的零序电流因回路零序阻抗极大而被限制到极小数值。同时, 滤波器对系统正序、负序分量基本无影响。

2.2.2 高效的磁路结构设计

对阻零电抗器和滤波器的铁心进行一体化设计, 可以大大降低有效材料的消耗, 减小体积, 降低成本, 提高效率。但阻零电抗器为三相串联接入线路, 为零序励磁电抗;而滤波器为并联接线, 正序、负序分量为励磁电抗, 而零序分量为漏抗, 设计中要求两者磁通在铁心中互不干扰。

2.2.3 减小滤波器漏抗

漏抗数值会对滤波效果将产生显著影响, 因此必须尽量降低漏抗数值。其中绕组排列、铁心结构是重要影响因素。图3为一种降低漏抗的排列思路。

2.2.4 降低滤波器阻尼

阻尼存在使得滤波器的等效阻抗增大, 削弱了滤波效果。同时零序谐波电流长期通过滤波器流通, 阻尼过大会显著增加损耗, 降低效率。因此, 最大限度地降低阻尼是非常必要的。

从两个方面着手, 一是减小铁心损耗, 二是降低铜耗。两种措施都会使得有效材料消耗增加、体积增大。设计中兼顾滤波效果和制作成本的经济设计方法。

3 无功补偿

在配网线路安装无功补偿电容器是补偿无功功率的重要手段, 其中用接触器投切电力电容器以补偿用户无功功率为常用方法。但其响应速度较慢, 在用电设备无功变化较快且有冲击性负载的系统中, 不能实施有效地跟踪补偿;且存在电容器投入时会产生较大的涌流、电容器切除时会产生较高的过电压、电容器再次投入之前需要充分的放电、每次投切电容器容量有限制、切除后的电容器必须延时3分钟后方可再次投入等问题。故采用无触点开关取代之。

本模块设计中考量电容器投切开关及控制策略的选择, 以及高性能指标下的成本约束等。

本模块采用全数字紧凑型, 装在配电变压器低压侧, 根据无功电流的变化按权重 (可编码设定) 自动投切电容器, 对用户侧进行三相无功补偿, 补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.9。补偿容量最小5kvar, 最大65kvar, 以5kvar为基数加权。其原理接线图如图4所示。

本模块采用组合固体开关取代传统的机械开关, 如图5所示, 包括一个二极管D、一个可控硅S和一个控制器组成。二极管D与可控硅S反向并联, 在控制器发出触发脉冲前, 可控硅S关断, 电容C通过二极管D被预充电至系统电压, 造成可控硅S导通前两端电压差为0。当控制器跟踪无功电流决定进行补偿时, 触发脉冲的起点位于可控硅S两端电压差为0的时刻, 脉冲周期与电网电压一致, 并联电容投入电网, 输出无功。补偿完毕, 停止触发, 则在电流为0时, 可控硅S自然关断, 电容C重新充电, 准备下次补偿。故此开关具有以下特点:它直接采样无功电流, 而非功率因数, 故能做到实时跟踪无功电流以快速自动投切电容器;它在双零状态时投切电容器, 在投切电容器时做到响应快 (极短小过渡过程) , 可靠性高 (无涌流和过电压) , 消除了过载的可能。

此开关在得到开信号后, 接通的延时不会超过一个周波;关断时亦然, 也就是说本开关的开关速度小于20ms, 这一进步给无功补偿的测量和控制带来了极大的变化。有了这样的开关速度, 投入、切除电容器的数量也没有限制的条件, 其测量改为无功功率 (电流) 测量, 在知道线路所缺无功功率时, 采取一步 (最多两步) 到位的投入和切除方法, 在一个或几个周波的时间内跟上线路无功变化, 且输出采取加权重的分组方法, 减少输出组数。例如, 可以采取分组电容kvar的比为1:2:3:3的四组输出代替平均输出时的9组输出;用kvar为1:2:3:3:3的5组输出去代替平均的12组输出;用kvar为1:2:3:3:3:3的6组代替平均的15组输出。

4 二次防雷与过电压保护

根据《电力系统二次设备SPD防雷技术规范》标准, 采用多级分层次的对配电变压器、低压配电网电能质量治理装置和用户电源进行系统过电压和雷击过电压防护。

4.1 配电变压器的防护

用户系统通常由10kV/380V配电变压器供电, 雷电直接击到输电线路上, 或者输电线路旁边地方落雷时感应到线路上, 于是雷电从电源线路侵入用户系统。防护措施如图6所示。

4.2 低压配电网电能质量治理装置的防护

1) 配电线路和装置遭受雷击后, 雷电流会经避雷装置流入接地网, 如果接地网的接地电阻偏大或接地网的均压效果不好时, 在强大的雷电流作用下, 会使接地网的局部电位显著抬高, 并由此导致电地位对设备反击而损坏设备。

从安全及运行稳定等角度来考虑, 装置必须可靠接地, 如果雷击时, 设备的接地线路为高电位, 而装置的某处因某种原因为低电位, 则地线对装置上该点的电位差全部由设备承受, 这实际上是地线对装置某点的过电压, 该过电压也是轻则使设备加速老化, 重则直接将设备损坏。

所以, 为了改善冲击地电位分布限制局部电位升高, 设计中尽量从地电位分布均匀考虑, 防止局部电位升高, 对装置造成的不良影响。

2) 因雷电通过低压电源系统对控制和测量的危害较大, 因而低压电源系统的防雷保护也就特别重要。为防止低压电源系统的雷害事故, 在低压釆取如下防雷保护措施。

对装置的系统供电电源和控制系统、测量系统配置电源保护装置, 保护装置应符合国家和行业相关标准, 具备很高的电涌流泻放能力, 最大放电电流至少100kA或80kA (8/20μs) ;保护装置应具有失效检测指示、标准模块化安装等功能, 具备较大的电涌流泄放能力和零地保护模式。

对装置的控制信号和测量信号在前串接隔离变压器进行隔离, 并加装对地电容或电涌保护器 (SPD) 进行雷电波的吸收。

4.3 用户电源的防护

4.3.1 电源第一级

在向控制系统供电的配电系统 (交流配电柜和UPS) 的总配电柜出线端口分别配置电源第一级保护装置 (如电涌保护器) ;在UPS的主回路、蓄电池、旁路、输出电源等位置分别配置第一级保护装置。保护装置符合IEC和GB等相关标准, 适用于重要设备电源供电系统的第一级电源电涌保护, 具备很高的电涌流泻放能力, 最大放电电流至少100kA或80kA (8/20μs) , 选用带有雷击计数功能的SPD;各级SPD具有劣化指示功能。

4.3.2 电源第二级

在各控制系统的分配电柜输入前端分别设置低压配电系统保护装置。保护装置应具有失效检测指示、标准模块化安装、可插拔更换防雷模块等功能, 具备较大的电涌流泄放能力和零地保护模式, 适用于三相电源系统的第一、二级防雷。

4.3.3 电源第三级

在各控制系统的用电设备输出配电柜分别设置低压配电系统保护装置。该保护装置具有失效检测指示、标准模块化安装、可插拔更换防雷模块和零地保护模式等功能, 具备大的雷电流泄放能力, 适用于三相电源系统的第三级防雷。

4.3.4 电源设备前 (第四) 级

在操作台等位置安装插座式保护装置作为电源末级保护。保护装置符合IEC和GB等相关标准, 具有共模、差模防雷模式、RFI/EMI滤波电路及级间协调电感器、可吸收无线电电磁干扰等线路浪涌等功能。

5 分布式电源的接入与监测

配电网作为电力系统的最末端直接与用户 (尤其是居民用户) 相连, 本身的电能质量指标就比较落后。分布式发电引入配电系统后, 其电能质量水平直接影响到用户的日常生活和经济活动, 各种如电压跌落、闪变、短时供电中断、三相不平衡以及谐波等电能质量问题, 使得更易发生供电阻塞以及次生故障。

值得一提的是, 微网本身也可担当一定的电能质量调节任务, 与电能质量调节装置配合可起到扬长 (功率响应积极, 有功无功分别可调) 避短 (间歇、不稳定) 的作用, 同时可降低配电网中配置的用户电力装置的容量。

因此, 加强对电能质量各指标的监测, 可及时采取有效措施。本装置监测电压变化及谐波含量, 辅助分析。

6 结语

本文所述低压配电网电能质量综合治理装置足以解决380V配电网的各种电能质量问题。本装置在多个台区运行, 滤波、无功补偿及二次防雷效果显著。

参考文献

[1]罗安.电网谐波治理和无功补偿技术及装备.北京:中国电力出版社, 2006, 22-32.

[2]姜华.高耗能用户电能质量测试分析与治理措施研究.[硕士学位论文], 北京:华北电力大学, 2005, 6-13.

[3]肖湘宁, 尹忠东, 徐永海.现代电能质量问题综述.电气时代, 2004, 11 (11) :48-53.

[4]王群, 姚为正, 刘进军.谐波源与有源电力滤波器的补偿特性.中国电机工程学报, 2001, 21 (2) :16-20.

[5]纪飞峰, 周荔丹, 姚钢, 陈陈, 基于同步对称分量法的静止无功补偿装置.中国电机工程学报, 2005, 25 (6) :24-29.

[6]袁佳散, 陈柏超, 万黎, 等.一种低压系统无功补偿器的研究.电力自动化设备, 2004, 24 (3) :69-71.

[7]DL/T620—1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].北京:中国电力出版社, 1997.

[8]程浩忠.电能质量.北京, 清华大学出版社, 2007年.

高低压配电装置 篇7

电力企业为提高供电质量和服务水平,需要有一套完善的负荷侧电能管理系统,对与用户直接相关的低压电网运行状态进行实时监测,及时掌握低压配电网运行的情况,适时根据供电需求的增长调整电网负荷,及时发现和定位电网故障,发现异常供电和异常线损,杜绝供电隐患。低压配电监控装置是整套负荷侧电能管理系统中的最重要的一个环节,它一般以低压网中的配变为监测对象,使电力部门及时了解设备运行状况,为线损分析、负荷预测、电压合格率、配电规划等提供科学的依据。

1 配电监控装置在负荷侧电能管理中的应用

长期以来,低压配电网络一直是供电系统运行可靠性的薄弱环节之一,一些配电变压器和配电线路因过载发热、线损率高、电压质量合格率低等,既容易烧毁设备,也容易危及低压电网安全可靠运行,而这些故障却常常被人们忽视,为此,原能源部规定各基层单位要定期上报电压质量合格率和作配电网的可靠性统计,并在“用电管理信息技术规范”中明确提出要掌握配电网络负荷情况及重点用户的年、季、月、日各种负荷曲线等重要信息。但多年来,由于低压配电网络缺乏这方面的自动化检测手段,一般都在每年或每季的几个典型日,由工作人员用钳式电流表逐个测量配电装置负荷的简单方法,结果是费时费工,既不能反映真实情况,也不能解决实际问题。为此,研发、推广一系列低压配电网络的监控装置仪表是十分必要的。

1.1 配电监控装置硬件构成与工作原理

该类仪表的系统构成一般由电源模块、数据采集模块、数据处理及控制模块、显示模块、CPU模块和通信模块五大部分组成。模块化的设计使得该系统结构简单,便于维护与升级。仪表在工作时,对低压配电房内低压配电柜的三相电压、三相电流分别取样后,送到放大电路进行缓冲放大,再由A/D转换器变成数字信号,送到CPU进行处理,CPU将处理过的数据根据需要送至显示部分、通信部分等数据输出单元。

1.2 配电监控装置的功能描述

1.2.1 测量、显示及存储功能

在工作中,配电监控装置对低压配电柜内的各种电压、电流进行采样后,经过计算模块,将电流、电压、频率、有功和无功功率、功率因数、电能量、环境温度等各类数据传输给CPU或DSP,进行数据处理,最终得到的电网状态信息将会通过显示模块反映给工作人员进行数据的读取,对于需要存储的数据,系统会将其存储在大容量的存储器中。

1.2.2 数据的现场采集及远程通信功能

目前,这类仪表除了可以利用手抄机对测量所得数据进行手工抄表外,一般还可以扩展各种通信接口,支持RS232、RS485、ISDN等多种通信协议,从而实现了数据采集效率更高,操作更简单。随着USB技术的日渐成熟,利用电子盘进行数据的现场采集已经成为可能。这种方式具有传输误码率低、采集速度快、成本低廉等优点,比较适合于目前我国电力系统的需要。在实现数据的远程通信方面,可以利用监控装置的RS232、RS485通信接口与光端机联系,通过光纤实现数据的远程通信;还可以在监控装置内置一个modem通信模块,通过固定电话网络拨号连接的方式访问监控装置,进行远程数据采集;更新的技术是在监控装置内置GPRS通信模块,使监控装置成为一个GPRS终端,管理中心便可以利用移动通信的GPRS网络进行远程数据采集。

1.2.3 停电抄表和电路保护功能

在停电或设备电源模块发生故障时,工作人员仍然可能需要对测控仪数据存储器进行读取操作,因此监控装置应设有备用电源接口,从而实现测控仪存储的数据在任何时候都可以供读取。此外存储器还应具备静态存储功能,保证在停电时,数据可以有效的保存在内部存储单元,而不会丢失。测控仪应配置过流、过压保护元件,可以对短路、过载或过压状况进行自动保护。

1.2.4 动态无功补偿功能

在低压配电网中,尤其对公用配变台区,由于负荷的分散性和用电的不定期性等因素,决定了其三相电流及无功功率很难分配得完全平衡,在此方面,利用低压配电监控装置的动态无功补偿功能,可实现对电容器组的智能投切。监控系统的控制软件可以在配电网的多种接线方式下,通过中央处理器来控制电容器的投切开关,实现补偿功能。当需要进行无功补偿时,配变运行的三相无功电流及三相电压输入到无功补偿控制器的模块,无功补偿控制器根据配变当时需要补偿无功量,决定补偿电容的投入或切除。

1.2.5 数据综合处理功能

配电监控装置还应具备配套的后台管理软件,帮助用电管理中心的工作人员对采集到的数据进行处理和分析。目前此类管理软件的主要功能一般包括报表分析(日报表,月报表,年报表);采集记录数据的统计;电压、电流等参数曲线的绘制;无功补偿的电容器投切状态分析等。

通过后台管理软件对数据的统计与计算,工作人员可以根据软件分析结果,及时调整配电网的运行状态,保证电网的安全运行。

1.3 监控系统的控制软件设计

配电监控软件的设计包括两个部分:配电监控装置控制软件和后台管理软件。文中重点介绍配电监控装置控制软件的设计流程和实现功能。系统的软件设计部分遵循模块化设计方法,以便于调试。

系统复位以后,硬件电路便开始对电网数据进行采集,根据GB检验规范采集到的数据应该在规定范围以内,CPU根据此标准来判断数据是否达到规范,若采集数据不准确,程序返回到初始化部分重新开始。若这样循环一定的次数,那么系统便会发出报警信号来提示技术人员检修,否则,CPU便对得到的准确数据进行各种计算并存储。接下来显示程序便将准确的数据通过LCD或数码显示模块显示出来。系统监测到电网电压、电流的不平衡,便会通过程序进行自动补偿。这样,一次操作完成后,程序便返回到采集部分,进入循环状态,直到系统被重新复位。

2 配电综合监控装置在负荷侧电能管理系统中的作用

随着电力工业的飞速发展,电力供需矛盾发生了很大的变化,特别是随着电力企业改革的进一步加速,如何利用高新科技手段来适应市场经济,如何提高效率,降低成本,实现高效优质服务,已经成为实现用电营销现代化的重要任务。利用现代化的配电监控手段对用电网络进行实时监测与控制,可给用电管理提供直接的、便利的技术支持,为负荷预测、电网规划、电力调度、用电营销管理、营销服务水平、用电检查、电能计量管理等提供科学的分析依据。在此,把配电综合监控装置在电能负荷管理系统中的作用归纳为以下6点:(1)为及时了解电力市场需求,合理进行电力资源配置提供了有效的数据资料。(2)帮助电力企业更好地为客户服务,从而制定长远的营销策略,提高电力资源的配置效率。(3)利用远程通信功能,可以推动用户远程抄表的普及工作。(4)利用软件管理系统,为配网管理系统提供实时的用户用电信息,提高配网管理水平,为配网运行、维护和用户接入提供分析、决策依据。(5)配套使用的管理软件,可以强化计量装置的工况监视,防止窃电和因装置故障而漏抄电量。(6)提供真实线损,为电力企业商业化运营服务。

3 结语

利用监控装置形成完整的低压配电网信息采集系统,为供电企业的负荷侧电能管理提供科学的决策依据,其经济效益和社会效益是不言而喻的。同时,也应该注意到目前该类监控装置尚无统一的国家或行业标准,配套软件功能也有待提高。希望各生产企业与供电企业紧密协作,在实际运行中发现问题,及时改进,进一步完善和提高监控装置的各项功能,也希望有关部门加快该类监控装置国家或行业标准的制定工作,规范企业生产标准,使低压配电监控装置在负荷侧电能管理中切实发挥作用。

摘要：电力企业为提高供电质量和服务水平,需要一套负荷侧电能管理系统。介绍了低压配电监控装置在负荷侧电能管理中的应用;给出了装置的硬件构成与工作原理;对装置的各种功能进行了阐述,并归纳出该装置在电能负荷管理系统中的作用。利用监控装置对低压配电网实时监测与信息采集,为供电企业的负荷侧电能管理提供了科学可靠的决策依据。

高低压配电装置 篇8

随着分布式光伏发电大规模接入电网,对配电网的继电保护配置、系统短路电流水平、配电自动化系统功能应用、电能质量、现场作业安全等的影响将会突显[1-4]。由于分布式光伏发电大多属于用户侧并网,出力与负荷就近平衡,存在孤岛效应问题。

针对孤岛效应问题,国内外先后制定的并网技术标准,如CGC 004—2011,GB 19939—2005,UL 1741和IEEE Std. 1547等,均规定并网发电装置必须具备防孤岛保护功能,并设计出具体的防孤岛保护测试电路和测试方法。

对各类防孤岛保护策略进行比较和分析,逆变器的防孤岛保护策略有主动式和被动式两类[5-8],可统称为内部检测法。通过电力载波通信、断路器跳闸信号等方法实现的防孤岛保护称为外部检测法[9]。在应用电力载波通信技术的防孤岛保护策略中,通过判断电网与逆变器之间的载波信号异常, 实现防孤岛保护,但此种方法实现起来较复杂,还没有工程应用[10-11]。在使用传输断路器跳闸信号的孤岛检测方法中,通过检测所有能够使光伏系统并网点断路器跳闸的其他断路器状态,判定电网故障, 实现防孤岛保护功能,此种方法需要检测多点信息, 要求配电网的自动化水平极高,目前也无工程应用[12]。

综上分析,应用较多、技术较成熟的分布式光伏发电系统的防孤岛保护策略是内部检测法,通过与配电网调度相互配合实现防孤岛保护的外部检测法在实际中较少应用。当电力检修人员在维护接有分布式光伏发电系统网侧线路或设备时,一旦分布式光伏发电的防孤岛保护功能失效,将给电力检修人员的现场安全作业等工作带来隐患,亟待开发适用于电力检修人员操作的低压反孤岛装置。

1低压反孤岛装置设计原理

1. 1低压反孤岛装置的结构及应用

低压反孤岛装置是专门为电力检修或相关电力操作人员设计的一种用于破坏分布式光伏发电系统的非计划孤岛运行的设备,由操作开关和扰动负载组成,其结构如图1所示。低压反孤岛装置主要在220 V /380 V电网中使用,一般安装在分布式光伏发电系统送出线路电网侧,如配电变压器低压侧母线、箱式变压器低压母线、低压环网柜、380 V配电分支箱等处,在电力人员检修与分布式光伏发电相关的线路或设备时使用。

当电网失电且发生孤岛现象时,光伏系统电网侧将会带电。电力检修人员通过检测该点是否带电,来判断是否发生孤岛现象。如果发生孤岛现象, 即由现场检修人员手动投入低压反孤岛装置。

1. 2孤岛效应及逆变器防孤岛保护策略

Q / GDW 480—2010《分布式电源接入电网技术规定》对孤岛效应的定义为: 电网失压时,分布式电源系统仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态。当电网因事故或停电检修而失电时,如果分布式光伏发电系统的出力与本地负载相匹配, 就可能发生孤岛效应,给系统设备和相关人员带来安全隐患。

标准CGC 004—2011《并网光伏发电专用逆变器技术条件》要求,逆变器应具有防孤岛效应保护功能。若逆变器并入的电网供电中断,逆变器应在2 s内停止向电网供电,其具体要求如表1和表2所示。表中: Vnom为系统标称电压。

基于逆变器的防孤岛效应保护方案分为被动式和主动式两种。其中,被动式孤岛检测方法主要有过欠压和过欠频保护、电压相位突变检测、电压谐波检测等方法,这些方法均是通过检测逆变器交流输出端电压或频率的异常来检测孤岛效应。一般情况下,被动的孤岛检测方法在光伏输出和负荷匹配较好时会失效( 谐波检测是一个特例) ,因而,考虑对逆变器某些输出( 如频率、相位、电压等) 施加偏移, 提出主动式的孤岛效应检测方法。

主动式防孤岛效应保护方案主要有电流干扰法、 输出电能变动法、主动频率偏移法、自动相位偏移法等类型[13-15],虽然此类方法会影响输出功率因数,给电网注入谐波,影响供电的质量,但是其检测快速性、 准确性会相对提高,甚至有些方法在多台逆变器并联运行的系统中也能准确检测,适用于输出电压波形质量要求不高且检测速度要求较快的场合。

综合分布式光伏发电的孤岛运行机理与防孤岛保护策略分析,可得如下结论: 1分布式光伏发电孤岛运行的条件是输出功率与负载相匹配; 2处于孤岛运行中的分布式光伏发电系统,电压与有功负载有关,频率与无功负载和品质因数有关; 3分布式光伏发电防孤岛保护本质是通过检测逆变器输出端电压、频率异常实现; 4接入220 V/380 V配电网的分布式光伏发电发生孤岛效应可能性较大,给电力检修人员带来安全隐患。

值得注意的是,品质因数一般用Qf表示,表征一个储能器件( 如电感线圈、电容等) 在谐振电路中所储能量与每周期损耗能量p的比值,在并联谐振电路中(其中QC和QL分别为孤岛模拟负载容性和感性无功功率)。

1.3低压反孤岛装置的开断机理

根据1. 2节分析的结论,通过改变分布式光伏发电出力与负载之间的功率平衡,扰动其输出的电压与频率,引起过欠压或过欠频保护动作,能够破坏其孤岛运行。结合分布式光伏发电孤岛系统具有电压与负载有功功率有关、频率与无功功率有关的运行特性,低压反孤岛装置可由操作开关和电阻、电感或电容等扰动负载构成。以下是3类低压反孤岛装置的开断机理。1阻性低压反孤岛装置: 投入后引起分布式光伏发电系统过欠压保护动作,破坏其孤岛运行; 2感性低压反孤岛装置: 投入后引起分布式光伏发电系统过欠频保护动作,破坏其孤岛运行; 3容性低压反孤岛装置: 投入后引起分布式光伏发电系统过欠频保护动作,破坏其孤岛运行。

2扰动负载计算

2. 1阻性低压反孤岛装置投入后的等效模型

投入阻性低压反孤岛装置后的分布式光伏发电孤岛系统等效模型如图2所示。图中: PCC为公共耦合点; R为电阻; L为电感; C为电容; Rs为扰动负载; Iinv为光伏逆变器的输出电流; Iload为负载电流; Ploads和Qloads分别为电网正常时负载有功和无功功率; Pgrid和Qgrid分别为电网消纳的光伏发电有功和无功功率。

根据图2,当分布式光伏处于孤岛运行时,光伏逆变器的输出功率与负载匹配,RLC负载总阻抗以Z表示,假设此时的电压为U0,则有

投入阻性低压反孤岛装置Rs后,假设逆变器输出的电压为U,因Iinv在投入Rs前后瞬间不变,则有

联立式( 1) 至式( 3) 可得:

根据式( 4) ,阻性低压反孤岛装置的电阻值可以通过分布式光伏接入电压、接入容量、跌落后的电压计算得出,此外,投入阻性低压反孤岛装置后,将引起系统电压降落,即可使分布式光伏发电欠压保护。根据表1对逆变器电压保护动作的要求,投入阻性低压反孤岛装置后的跌落电压U至少应满足U < 85% Un,其中Un为接入配电网系统的标称电压。

阻性低压反孤岛装置的计算模型为:

从式( 5) 可知,当分布式光伏发电出力Pinv与跌落后电压U确定后,即可得到阻性低压反孤岛装置扰动电阻值,此外,U的跌落越深,需要配置的负载越大,电阻值越小。

2. 2感性低压反孤岛装置投入后的等效模型

投入感性低压反孤岛装置后的分布式光伏发电孤岛系统等效模型如图3所示。

根据图3,当分布式光伏处于孤岛运行时,光伏逆变器的输出功率与负载匹配,则有

式中: Qinv为光伏发电系统输出的无功功率; f0为孤岛运行时光伏发电系统输出的频率。

一般逆变器输出功率因数接近1,即Qinv近似为0,则有

投入感性低压反孤岛装置Ls后,假设逆变器输出的电压为U,电感的功率为Qloads,因感性扰动负载投入后,对电压影响较小,为简化计算,则有

联立式( 6) 至式( 8) 可得:

根据式( 9) ,感性低压反孤岛装置的电阻值可以通过分布式光伏接入电压、孤岛负载无功容量、投入后的频率计算得出,此外,投入感性低压反孤岛装置后,将引起系统频率增加,即可使分布式光伏发电过频保护。

根据表2对逆变器过频保护动作的要求,投入感性低压反孤岛装置后的频率f至少应满足f≥50. 5 Hz,则感性低压反孤岛装置的计算模型为:

从式( 10) 可知,当分布式光伏发电用电负荷无功功率与投入后频率确定后,即可得到感性低压反孤岛装置扰动电感值,此外,f变得越大,需要配置的电感负载越大,电感值越小。

2. 3容性低压反孤岛装置投入后的等效模型

投入容性低压反孤岛装置后的分布式光伏发电孤岛系统等效模型如图4所示。

根据图4,当分布式光伏处于孤岛运行时,光伏逆变器的输出功率与负载匹配,则有

一般逆变器输出功率因数接近1,即Qinv近似为0,则有

投入容性低压反孤岛装置Cs后,假设逆变器输出的电压为U,电容的功率为Qloads,因容性扰动负载投入后,对电压影响较小,为简化计算,则有

联立式( 11) 至式( 13) 可得:

根据式( 14) ,容性低压反孤岛装置的电阻值可以通过分布式光伏接入电压、孤岛负载无功容量、投入后的频率计算得出,此外,投入容性低压反孤岛装置后,将引起系统频率降低,即可使分布式光伏发电欠频保护。

根据表2对逆变器欠频保护动作的要求,投入容性低压反孤岛装置后的频率f至少应满足f < 48 Hz,则容性低压反孤岛装置的计算模型为:

从式( 15) 可知,当分布式光伏发电用电负荷无功功率与投入后频率确定后,即可得到容性低压反孤岛装置扰动电容值,此外,f变得越小,需要配置的电容负载越大,电容值越大。

2. 4选型

根据扰动负载的计算结果及低压反孤岛装置的接入电压等级( 220 V/380 V) ,得出系列化低压反孤岛装置的技术参数如表3至表5所示。根据表3至表5的计算结果,可以初步得出如下结论。

1) 随着低压断路器容量和分布式光伏发电容量的增大,需配置的低压反孤岛装置扰动负载容量越大,即电阻越小,电感越小,电容越大。

2) 按照低压断路器的容量确定低压反孤岛装置的扰动负载及操作开关技术参数,系列过多,不便于工程应用。

3) 与大容量低压断路器或分布式光伏发电相匹配的低压反孤岛装置,能够覆盖该容量以下的低压反孤岛装置,可根据覆盖特性,结合工程实际,考虑将系列减少。

表3至表5中参数的计算依据如下。

1) 在分布式光伏发电系统处于孤岛运行时,如果系统中还有其他电源运行,可能使得低压反孤岛装置无法破坏孤岛,故扰动负载承受电流按照设备投入前配电网系统的标称电压Vnom、频率f0计算。

2) 对允许接入分布式光伏的额定容量按照配电变压器或配电分支箱容量满配选取,考虑到选型方便,配电分支箱容量按配电变压器或配电分支箱用低压断路器容量进行计算( 为确保分布式光伏的接入不影响配电网稳定性和安全性,若考虑允许接入分布式光伏的额定容量按照配电变压器或配电分支箱容量20% 选取,亦可根据表3至表5参考选取) 。

3) 根据标准CGC 004—2011《并网光伏发电专用逆变器技术条件》要求,同时考虑到分布式光伏大部分时间工作在非额定容量下,投入阻性低压反孤岛装置后的跌落电压按U = 0. 8Vnom计算,投入感性低压反孤岛装置后的频率按f = 51. 5 Hz计算,投入容性低压反孤岛装置后的频率按f = 48 Hz计算。

3试验验证

3. 1试验条件、环境及边界要求

低压反孤岛装置用于破坏分布式光伏发电的孤岛运行,用光伏并网逆变器模拟分布式光伏发电时的孤岛效应,并用对应负载模拟低压反孤岛装置,测试原理如图5所示,试验设备参数见附录A表A1。

本验证试验计算条件取: 逆变器输出功率Pinv= Pn( Pn为逆变器额定功率) ,品质因数Qf= 1,孤岛模拟负载容性无功功率QC= QL。依据试验计算条件和设备,可以得到逆变器孤岛模拟系统内的电气参数为: Pinv= 15 k W,QC= QL= PinvQf= 15 kvar。

3. 2结果与分析

根据标准CGC 004—2011要求的低压反孤岛装置的开断机理进行电压跌落及过欠频试验。

投入阻性扰动负载的理论值与试验值对比如图6所示。测试数据见附录A表A2。

投入感性扰动负载的理论值与试验值对比如图7所示。测试数据见附录A表A3。

投入容性扰动负载的理论值与试验值对比如图8所示。试验数据见附录A表A4。

由图6至图8可以得出如下结论。

1) 投入阻性低压反孤岛装置能够改变逆变器孤岛系统的电压,破坏其孤岛运行的条件,并通过使其欠压实现反孤岛的功能,其动作时间在200 ~ 300 ms之间,满足逆变器电压异常响应要求。投入感性、容性低压反孤岛装置能够改变逆变器孤岛系统的频率,破坏其孤岛运行的条件,并通过使其过、 欠频实现反孤岛的功能,动作时间满足逆变器频率异常响应要求。

2) 投入阻性低压反孤岛装置后,跌落后的电压与理论设定的跌落电压误差在1. 6% 左右,投入感性、容性低压反孤岛装置后过、欠频值误差在0. 2% ~ 0. 42% 之间,证明了计算模型的正确性和可靠性。

3) 投入阻性低压反孤岛装置的扰动负载电阻越小,即投入扰动负载的功率越大,其引起的孤岛系统电压跌落越深。投入感性低压反孤岛装置的扰动负载电感越小,即投入扰动负载的功率越大,其引起的孤岛系统频率上升越大。投入容性低压反孤岛装置的扰动负载电容越大,即投入扰动负载的功率越大,其引起的孤岛系统频率下降越大。

4) 在逆变器因欠压保护停止输出电流后,负载上存储的能量在电阻上瞬间消耗,无操作过电压问题。在逆变器因过、欠频保护停止输出电流后,出现感应电压,大容量的容性、感性反孤岛装置投入时, 存在操作过电压的隐患。

4结语

本文分析了分布式光伏孤岛运行条件及光伏并网逆变器防孤岛保护策略,通过破坏分布式光伏发电孤岛运行的条件,研究阻性、感性、容性低压反孤岛装置的开断机理,完成了系列化低压反孤岛装置参数计算,并进行了试验验证。试验结果表明,3种低压反孤岛装置的设计理论和计算模型都符合要求,但是考虑到装置使用的安全性,低压反孤岛装置应优先选用电阻型扰动负载。同时,由于低压反孤岛装置具有向下覆盖特性,能满足实际容量小于计算容量的分布式光伏发电,可以根据典型分布式光伏容量,设计系列化低压反孤岛装置。

高低压配电装置 篇9

珠海市拱北水质净化厂三期工程是意大利政府贷款项目, 设计规模为8万m3/d, 采用A2O污水处理工艺, 该工期于2002年9月投入试运行。主要设备及低压配电系统 (马达控制中心以下简称MCC1、MCC2) 都为原装进口设备。MCC1装有2台变压器, 参数为500KVA, 10/0.4kV, Z=3.94%。MCC2装有2台变压器, 参数为630KVA, 10/0.4kV, Z=5.66%。在MCC1和MCC2的低压母线上并联安装有电容无功补偿装置进行功率因数的集中补偿, 以保证全厂总平均功率因数达到0.9以上, 满足供电要求, 采用接触器式自动投切。每台变压器无功补偿容量都为250kvar, 分5路投切, 每组容量为50kvar, 由COMAR品牌的15个额定容量为4.8kvar的单体电容采取一定的接线方式组成的三相电容器组。

2 故障现象

投运以来, 电容器曾多次发生爆炸, 导致变压器低压出线开关跳闸;无功补偿装置的元器件故障频繁, 如熔断器经常烧断、接触器触点熔化;位于MCC1附近的中控室控制系统主机经常无故死机;各PLC子站的UPS电源无故烧毁;运行中的设备无故跳停。到后期, 电容器5路全部投运, 都不能使补偿后的功率因数达到0.9, 被供电局罚款, 电容补偿装置已不能满足配电系统的运行要求。

3 原因分析

由于缺乏经验, 起初尚未发现装置故障原因, 误认为是设备质量问题, 或是元器件容量选择偏小而导致频繁烧坏。最初采取的措施是:更换烧断的熔断器, 增大其容量;更换接触器, 增大其容量。虽然运行效果有所好转, 但并没有从根本上解决问题, 仍然会经常烧坏上述元器件, 维修量居高不下。而已运行多年的一、二期国产设备却从未出现此类故障。为此, 先从对比一、二期和三期主要设备着手寻找原因, 通过比较发现, 一、二期和三期主要设备的控制方式完全不同 (如表1所示) , 三期工程为达到改善起动条件和节能降耗的目的, 主要设备都采用了变频器和软启动器控制。随着对变频器和软启动器工作原理的深入了解和对谐波危害的深刻认识, 知道由于这些非线性设备的存在, 产生了大量的谐波。大量谐波加在电容器两端时, 由于电容器对谐波阻抗很小, 谐波电流叠加在电容器的基波上, 使电容器电流变大, 温度升高, 寿命缩短, 引起电容器过负荷甚至爆炸, 并且烧坏元器件;其它设备故障都有可能是谐波干扰引起的。

注:Ithd为总谐波电流畸变率, Vthd为总谐波电压畸变率

3.1 变压器谐波参数对比分析

由于进水量不足, 负荷不大, 在前几年MCC1、MCC2都只投运一台变压器。我们采用数字式谐波分析仪分别对MCC1、MCC2两个低压配电系统的变压器进行了谐波测试, 经过测试发现其谐波含量大, 同时发现MCC1存在的问题较为严重。具体谐波测试情况对比分析如下。

1号变压器低压侧谐波测试数据 (主要负荷:进水泵、脱水机) , 其无功补偿装置投运前后的谐波情况比较如表2所示。从表1数据对比可发现:当电容器投运时, 系统总谐波电流畸变率被放大了将近5倍, 5次谐波电流被放大了将近4倍, 7次谐波电流被放大了将近6倍, 特别是11次谐波电流被放大了将近12倍。同时, 电容器对19次谐波电流起到了明显的吸收作用, 对19次谐波进行了滤波。

2号变压器低压侧谐波测试数据 (主要负荷:鼓风机) , 其无功补偿装置投运前后的谐波情况比较如表3所示。从表3数据对比可发现:当电容器投运时, 系统总谐波电流畸变率被放大了2倍以上, 5次谐波电流被放大了将近5倍, 7次谐波电流被放大了将近8倍, 特别是11次谐波电流被放大了将近10倍, 同1号变压器电容器一样, 对17次谐波起到了滤波作用。

3.2 原因分析结论

从以上测试结果分析来看, 这两个低压配电系统的谐波含量均较大, 无功补偿装置电容器投运后, 系统总谐波畸变率均有不同程度的放大, 其中5次、7次、11次谐波放大较为严重。通过对测试结果的分析, 得出如下结论。

在非线性负荷较多的配电系统中, 产生大量的谐波, 如使用常规的电容型无功补偿装置进行补偿, 容易使电容器与系统电感形成谐振回路, 从而放大系统的谐波。

谐波给低压配电系统带来了很大的危害, 使常规的电容型无功补偿装置中的电容器吸收了大量谐波, 导致电容器过电压和过电流, 引起熔断器熔断和接触器烧坏, 甚至烧坏电容器。

4 改进方案设计

通过对测试结果的分析, 弄清楚了三期工程电容无功补偿装置无法正常运行的真正原因, 解决问题时也就有的放矢, 我们决定对低压配电系统的无功补偿装置进行技术改造。由于配套进口的电容器柜空间狭小, 只能根据柜内空间定做抗谐波电力电容器, 在每组电容器回路中串联经过计算的合适百分比的电抗器, 用来抑制谐波, 选用专门的高性能防涌流接触器投切各电容器组。

无功补偿装置经过上述改进后, 有效地抑制了5次、7次、11次谐波电流, 没有再出现谐波放大现象。同时, 无功功率补偿装置运行情况良好, 没有再发生元器件的损坏, 其它设备误跳闸的情况不再出现, 自控系统也稳定。平均功率因数由投入前的0.7～0.8提高到投入后的0.95以上, 完全满足配电系统的运行要求。

5 结语

笔者通过对珠海市拱北水质净化厂三期工程的无功补偿装置故障和技术改进进行分析研究, 针对无功补偿装置故障原因, 提出有效的改进方案。通过对上述问题的解决, 积累了一些关于无功补偿装置改进的经验以供同行借鉴:凡是带有变频器、软启动器的低压配电系统, 其谐波含量较大;在这类配电系统中选用无功功率补偿装置时, 要根据实际负荷情况, 选用相应的抑制谐波型的无功功率补偿装置, 才能保证无功功率补偿装置的正常运行, 才能保证补偿后的功率因数达到系统的运行要求, 才能实现节能降耗的目的。

注:Ithd为总谐波电流畸变率, Vthd为总谐波电压畸变率

摘要：珠海市拱北水质净化厂三期工程投运以来, 电容器发生多次爆炸, 无功补偿装置的元器件故障频繁, 通过无功补偿装置投运前后的谐波测试数据分析无功补偿装置的故障原因, 并根据无功补偿装置故障原因的分析结果提出技术改进方案, 提出带有变频器、软启动器的低压配电系统应根据实际负荷情况选用相应的抑制谐波型的无功功率补偿装置, 可为低压配电系统无功功率补偿装置的改进提供参考。

关键词：功率补偿装置,变频器,电容器

参考文献

[1]张怀青.无功功率补偿装置和交流软启动装置在中型水泵中的应用[J].科技情报开发与经济, 2008 (9) :151～153.

[2]李中华, 褚洪志.应用具有谐波治理功能的动态无功功率补偿装置提高电网功率因数[J].世界有色金属, 2008 (3) :23～25.

船舶低压配电板设计 篇10

关键词：低压配电板电气设计；系统短路分析；选择性配合分析

中图分类号：U665 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）27-0003-02

配电板是船舶电力系统的中枢，是用来把船舶电源的电能经过集中控制再分配到各用电设备的装置，其主要功能是对电力系统实施保护、分配、转换，对系统运行参数（电压、电流、功率、频率等）进行监视、测量和调控。如果供电中断，船舶将失去动力来源，势必对船舶的正常运行和安全造成不可估量的严重后果，因此配电板的设计不仅要求能够可靠的对个负载用户供电，而且要保证电力系统的不间断性。

1 船舶配电板

船舶配电装置是用来接收和分配船舶电能，并对发电机和电网进行保护、测量和调整等工作的设备，它是由多种开关、保护电器、测量仪表、调节和信号装置等电器设备按照一定要求组合而成的，其功能有：

①根据需要接通或断开电路（手动或自动）；

②当电力系统发生故障时，保护装置能按要求动作，切除故障设备或网络，或发出报警信号；

③测量和显示运行中各电气参数，如电压、电流、功率、功率因数等；

④能对电站的电压、频率以及并联运行的各发电机组的有功、无功功率进行调整；

⑤能对电路状态、开关状态以及偏离正常工作状态进行信号显示和报警。

1.1 主配电板

主配电板是对船舶主发电机的工作以及船上所有用电设备的供电进行通断、监视、控制和保护的配电盘，主要实现本地、远程控制发电机、发电机进线开关、母联开关，负载均分及负载转移等功能。主配电板由各种不同功能的功能屏组成，主要有发电机控制屏、并车屏、负载屏：

①发电机控制屏：控制、调节、监视和保护发电机组用的。主要有发电机进线开关操作按钮及指示装置、测量仪表、电压和速度调节装置、发电机保护单元。

②并车屏：发电机进行并车同步操作。主要由母联分段开关、绝缘监测装置、手动和自动同步并车装置、配电板报警指示装置。

③负载屏：对各馈电线路进行控制、监视和保护。有重要动力负载屏（推进、操舵和船舶安全所必须的设备）、非重要动力负载屏（短时间不运转不会对船舶推进和操舵有损害，也不危及乘客、船员、货物、船舶以及机械安全的设备），照明负载屏及重要负载组合启动屏。

1.2 应急配电板

应急配电板包括应急发电机控制屏、联络屏以及负载屏。在正常工作情况下，应急配电板通过联络屏由主配电板供电，当主电源发生故障时，此联络开关自动切断，切换由应急发电机供电。根据SOLAS的要求，通常情况下，应急发电机应该处于自动待机的状态，使得一旦出现瘫船或者应急情况，应急发电机能在45 S之内启动并接通应急配电板向应急负荷供电。

当出现失电时，通常很难立即判断究竟是可恢复还是不可恢复，因此，主电源根据规范要求（备用发电机应尽快自动启动并连接至主配电板，最好在失电后30 s内完成，最长不超过45 s）立即启动自动恢复程序的同时，应急电源也会根据规范要求（主电源供电失效是应能自动起动和自动连接于应急配电板，最长不超过45 s）立即启动自动供电程序。失电自动恢复供电程序与应急电源自动起动程序是同时进行的。应急配电板的恢复供电，究竟是由主电源还是应急电源承担，取决于两者起动速度的快慢。如果主电源首先恢复，则应急配电板由主电源供电，而应急发电机则处于起动后空转的状态，直至被手动或者自动停机。如果应急电源首先向应急配电板供电，若主电源无法恢复，就进入应急电源供电的应急状态；若然后主电源恢复了供电，应急配电板会自动从应急电源切换到主电源供电。

2 系统短路计算

短路电流由两部分组成：一部分短路电流随时间按正弦规律变化，成为周期分量；另一部分因回路中存在电感而引起的自感电流，成为非周期分量。短路后第一个半周期内的短路全电流的瞬时值，同时也是短路过程中的最大短路电流瞬时值。如图1所示。

对于低压配电系统，最重要的两个短路参数就是冲击短路电流Is（短路后第一个周期的全电流有效值，是整个短路过程中的最大短路电流的有效值，也称为冲击短路电流有效值）和冲击短路电流峰值Ipk.。

目前很多公司采用采用SKM公司开发的Power Tools for Windows（PTW）软件作为短路计算的工具，在软件绘制出系统单线图，其中短路时无反馈电流的负载可以省略，然后列出各电气设备的参数，包括发电机、变压器、电动机、电缆等参数。

在进行船舶电力系统设计时，必须充分估计到系统可能发生的短路故障，以便选择合理的配电方式和保护装置，保证船舶主要电气设备能承受短路电流的冲击，能快速有效地切断短路故障，把短路故障的影响限制在最小范围。

在计算最大短路电流时，应考虑最恶劣情况，即对应于船舶电站最大负载工况下：

①所有可能并联连接于主汇流排的发电机（包括短时转移负载的发电机在内）所馈送的短路电流；

②所有可能投入运行的电动机所馈送的短路电流；

为了简化短路电流的计算，在实际计算中将运行中除大电动机以外的各台电动机综合成一台等效电动机，该等效电动机馈送的短路电流等效于上述各台电动机馈送的短路电流之和。

短路计算的结果可用作：

①校核所选用的保护电器的短路接通能力和短路分段能力。

②校核汇流排等原件的点动力稳定性和热稳定性。

③为电力系统保护的设计和整定提供依据。

④为在必要时选择适当的限流设备，以能将短路电流限制在保护电气的能力范围之内提供依据。

3 选择性保护配合

3.1 选择性保护配合的目的

①当船舶系统发生短路或者过载故障时，保护设备能将故障系统切除，尽可能的限制故障的范围，以保证非故障回路供电的连续性。

②当发生故障时，保护设备能及时切断故障回路，将电缆以及设备的损伤降低到最小程度。

3.2 选择性保护配合的原则

①当发生故障时，最接近故障点的保护装置切断故障电流

②当保护装置串联时，各个保护装置的脱扣时间要适当地进行协调

③因保护装置带了延时功能，在其分段之前，保护装置应能承受得住短路电流

3.3 选择性保护配合曲线

在做配合曲线时，需对发电机之间及其以下各级之间的短路选择性保护参数进行设定，如下为某个项目采用ABB DocWin软件绘制的发电机进线开关-联络开关-690MSB/440MSB变压器馈线开关的时间电流配合曲线。黑色曲线为发电机，绿色曲线为690VAC/440VA变压器，红色为690MSB的联络开关。并且通过之前短路计算，可以算出系统最小短路电流11.8 kA（蓝色曲线）和系统最大短路电流49 kA（粉红色曲线）。

通过设定，可以保证当变压器下游侧出现过载和短路故障时，690 V/440 VAC馈线保护开关都会先于发电机进线保护开关脱扣，限制了故障蔓延，保证非故障区域供电的连续性。如图2所示。

4 结 语

随着船舶电气化、自动化程度的日益提高，对船舶电力系统的供电可靠性和生命力提出了较高的要求。船舶电力系统在实际运行过程中，由于各种原因可能出现各种故障，它们会使船上电力系统的安全可靠运行受到威胁，影响船舶的安全航行。低压配电板作为船舶重要电气设备，它担负着电力系统实施保护、分配、转换，它的重要性不言而喻。因此要求配电板的设计安全可靠，才能确保海上更安全的航行。

参考文献：

[1] 李世臣，韩学胜.船舶电气与自动化[M].大连：大连海事学院出版社， 2013.

[2] 庞科旺.船舶电力系统设计[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3] 于强.船舶主配电板的虚拟现实研究与设计[D].大连：大连海事大学， 2010.

[4] 施永新.大型集装箱船主配电板设计中的几个问题[J].船舶设计通讯， 1999，（6）.

配电房高低压配电柜的选择 篇11

关键词：配电房,高压配电柜,低压配电柜,优化选择

随着时代的进步, 科学的发展, 电力早已成为人们所依赖的一种重要的能源形式。为了保证人们的日常用电, 必须努力提高供电的安全性、可靠性及稳定性, 只有这样, 才能不断的提高电能的质量, 从而也提高人们的生活水平。为了做到这一点, 必须对配电系统中的各个配电设备进行慎重的选择, 重视其科学性、合理性, 最重要的是对配电房中的高低压电柜的进行优化选择, 下面, 本文就从高低压配电的概述出发, 对配电房中的高压电柜的优化选择进行了详细的阐述。

1 高低压配电柜的概论

1) 低压配电柜简介:目前, 我国主流的低压配电柜主要有两大类别:第一类是由我国自主研发或者是仿制的通过3C认证的低压配电柜。主要的代表有GCS低压抽出式开关柜以及GCK低压抽出式开关柜等等。第二类主要是引进的国外较为先进的低压配电柜, 其主要代表是有德国西门子公司所研发生产的Sivcon以及由瑞士ABB电器公司所生产的MNS3低压配电柜等;

2) 高压配电柜:相较于低压配电柜, 高压配电柜的组成部分较为复杂, 主要包括了高压开关、保护装置、控制装置以及信号的传送装置等, 除了这些主要的装置, 还有与这些主要装置相关联的附件以及支持其工作的其他相应组件。我国的高压配电柜发展至今主要经历了三个重要阶段:第一个重要阶段是上世纪50年代到60年代, 也是我国高压配电柜发展的初期, 在这个起始阶段, 我国由于科技、经济等方面的客观因素, 还没有能力自主研发高压配电柜, 而主要是对前苏联的高压配电柜进行仿制。第二个阶段是上世纪60年代到70年代, 在这一发展时期, 我国正式开始了对高压配电柜的自主研发, 并成功的研制出了多种手车式的高压配电柜。第三个阶段则是从上世纪80年代至今, 随着改革开放的成功, 我国经济得到跨越式的发展, 由此引进了大量国外的先进电力技术, 并大力推动了我国对高压配电柜的发展。GN型箱式固定柜以及KGN型固定柜等都是我国最新研制出的高压配电柜。

2 对配电房高低压配电柜进行优化选择的主要方法

随着人们生活水平的不断提高, 对电力也有了新的要求, 高低压配电柜的优化选择已经成为了配电房设置过程中的重要内容。只有高低压配电柜的优化选择工作进行顺利, 才能保证配电房良好的工作, 在对高低压配电柜进行优化选择时应着重注意以下问题。

2.1 高压配电柜的优化选择

1) 保证并提高高低压配电柜运行的可靠性:在选择高压配电柜时, 首先应对其设备的基本情况以及工程的投资情况进行了解, 再仔细分析其供电方面是否具有较高的可靠性, 再综合全面的进行选择。供电可靠性主要是指, 从手车柜中所抽出的组合部件能够安装在完全移出的小车上, 并具有更换简单易操作以及维修方便且安全的优点。但是选用手车柜对土建地坪具有较高的施工要求, 为了方便小车能够顺利的进出开关柜, 柜体内的轨道顶面应该与柜外的地面乎齐, 并应综合考虑铺设绝缘橡胶垫, 以降低其出入时的震动频率。中置柜可以简单的形容为手车柜的改进型, 主要是将其抽出的组合部件安装和替换到柜体中部的小车上, 在移出时应该运用专业的运载设备。固定柜可以说是最早运用的一种柜型, 其柜体内部的元件都是固定安装的, 因此, 在元件发生故障时, 修改难度较大, 并需要停电的时间长, 大大降低了供电的可靠性和连续性;

2) 实际运行中的实用性:在我国目前的市场上, 国产的高压配电柜与进口的高压配电柜所占的比例几乎是一半一半, 从总体上来说, 这两种高压配电柜都具有各自的优点和缺点, 在对其进行选择时应根据实际情况而定。首先, 国产的高压配电柜普遍具有价格适中、可靠性能高以及售后维修工作方便等优点, 但很多体积都比较大, 需要占据较多的空间, 若遇到配电房的空间有限, 则最好不要选择国产的高压配电柜。相对来说, 进口的高压配电柜也具有较高的可靠性能, 且体积较小, 各组件元器的布置也很紧凑, 适应范围较广, 但其价格也较高, 并且不能保证售后维修方便快捷。由此可见, 这两种高压配电柜各有利弊, 因此, 在对其进行选择时, 一定要根据实际情况, 综合全面的进行考虑;

3) 使用操作的简化性:保护和维护量的简化是配电系统未来的重要发展方向。我国目前所应用的大部分高压配电柜中存在着原来的电气控制及保护器型, 这种复杂的保护和控制设置不仅提高了故障的发生率, 还大大增加了之后的维修量。因此, 最好选择最新研发的具有综合智能保护器型的高压配电柜, 这种配电柜对柜内的组件元器进行了简化, 在投入使用后发生故障的几率较小, 从而减少了维修量, 可以节省大量的人力和物力。因此, 在经济条件允许的情况下, 最好优先选择新型智能高压配电柜, 以此来简化工作, 同时提高工作效率。

2.2 低压配电柜的优化选择

1) 明确低压配电柜的主要技术, 并根据具体情况进行选择:在对低压配低柜进行优化选择时, 除了要明确基本的额定电压以及额定频率以外, 还必须对其主母线额定电流的最大数值以及额定短时受耐电流等方面的技术参数进行仔细的分析与了解, 必须选择符合相关参数标准的低压配电柜;

2) 明确低压配电柜对重要元件的要求:低压配电柜对其柜中的各类元件都有较高的要求。其基本要有包括:功能模块化、柜体小型化、安装尺寸模数化以及组装简洁化等等。其次, 要对断路器方面进行仔细的分析, 努力提高其耐高温的能力以及其可靠性。

3 结论

可靠、适用、安全和简化都是目前对高低压配电柜进行优化选择的基本原则, 因此, 在进行高低压配电柜的优化选择时, 必须在此基础上选择经济、科学且合理的高低压配电柜, 从实际情况出发, 选择性能好且适合的设备, 以提高其工作效率, 从而提高人们用电质量。

参考文献

[1]刘理.关于配电房高低压配电柜的优化选择[J].科技风, 2011 (19) :84-84.

[2]胡建.配电房高低压配电柜优化选择分析[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012 (13) .