过负荷能力（精选7篇）
过负荷能力 篇1
0 引言
目前, 世界上除中国、美国及俄罗斯等少数国家的军队配置有大吨位以及拥有远海航行能力的医院船外, 其他诸如巴西、英国、秘鲁、玻利维亚等国配置的都是小吨位医院船, 只可执行近中海医疗任务。
“和平方舟”号医院船是我国自主设计的第一艘大型专业医院船, 长178 m、宽24 m, 满载排水量14 220 t, 拥有300 张床位 (其中ICU床位20 张) 、8间手术室, 硬件设施相当于三级甲等医院水平[1,2]。
美军的“仁慈”号和“舒适”号2 艘“仁慈”级医院船均是由超级油轮改装而成, 长272.6 m、宽32.2 m, 满载排水量69 360 t, 拥有1 000 张床位 (其中ICU床位30 张、创伤急救床位50 张、复苏床位20 张、普通床位400 张、轻伤床位500 张) 、12 间手术室。船上编制人员逾千人, 包括73 名非军人船员、820名海军医疗人员、372 名海军保障人员、15 名海军联络人员[3,4]。
俄罗斯“叶尼塞河”号、“斯维尔”号和“伊尔蒂什”号等3 艘医院船均为“斯维尔”级医院船。该级医院船长152.3 m、宽19.4 m, 满载排水量11 570 t, 拥有400~500 张床位、3 间手术室, 人员编制包括124名船员和83 名医务人员[4]。
1 医院船在灾害救援中的应用
医院船在设计之初, 其首要任务被界定为战争类军事行动的卫勤保障, 次要任务是根据需要进行世界范围内的灾害救援及人道主义援助[5]。但事实上, 这些次要任务已逐步成为现阶段医院船的主要任务, 甚至是每年例行的常规行动。2000 年至今, 美国医院船在全球范围共执行了近10 次的灾害救援和人道主义援助任务;中国医院船也执行了多次非战争军事行动, 如“海疆万里行”、“和谐使命”等。在一些大型灾害救援中, 美国医院船发挥了重大作用, 也积累了丰富的经验。
1.1 美军医院船在灾害救援中的应用
1.1.1 主要任务
早在1933 年, 美军“安抚”号医院船就参与了长滩地震救援[6]。美国现有的2 艘“仁慈”号及“舒适”号医院船也多次被派遣参加国内外灾害救援, 以提高当地的过负荷能力。2001 年“9·11”恐怖袭击发生后, 美国“舒适”号医院船在5 h内便集结完毕, 驶往纽约港参与救援。由于幸存者较少, “舒适”号主要作为为救援人员提供食物、住所、心理咨询及医疗服务的后勤保障中心[5]。“仁慈”号和“舒适”号还分别参与了2004 年印度洋海啸、2005 年卡特里娜飓风和2010 年海地地震的救援行动。在灾害救援中, 医院船的主要任务有岸基治疗、船上门诊治疗、外科手术、接收来自受灾地区医院或灾区其他救援机构不能处理的危重患者, 以缓解这些医疗机构的压力, 提高其过负荷能力。2004 年底, 印度洋海啸救援是美军医院船首次参与的国际灾害救援行动, 船上治疗19 582 例, 实施手术418 例;2010 年海地地震救援, 医院船施行手术843 例, 住院患者871 人, 住院最高峰时达到411 人, 手术量及住院患者数均超过以往的援助任务[7,8]。
1.1.2 人员配置
在灾害救援时, 美军医院船一般采取减负荷运行的方式, 只开放部分病床及手术室。如:2004 年底, “仁慈”号在参与印度洋海啸救援时启用了50 张住院床位、10 张ICU床位、4 间手术室[9]。执行灾害救援任务时, 船上医护人员一般由2 个部分组成:政府和非政府医护人员。政府医护人员主要来自军队, 例如“舒适”号医院船上1/3 的医护人员来自于贝塞斯达海军医学中心, 而“仁慈”号医院船上2/3 的医护人员来自圣迭戈海军医学中心, 其余缺额人员由其他海军医院增补[10];非政府医护人员主要来自世界健康基金会 (Project HOPE) 的志愿者。这2 组人员以海军医护人员占主导地位, 共同合作完成医疗援助任务。2010 年“舒适”号参与海地地震救援时, 比2005 年“仁慈”号参加救援时在学科配备上更加精细、更加全面。主要体现在:为儿科配备了不同专科的医生 (包括心脏、危重症、急诊、发育、神经外科等专科) 、危重症科医生、伤口治疗师、精神科医生、心理咨询师等[9，11]。
1.1.3 工作模式
在灾害救援时, 医院船的工作人员通常24 h均在船上工作和生活。但2004 年“仁慈”号在执行海啸救援任务时, 由于印尼亚齐市是穆斯林地区, 地方政府不允许“仁慈”号靠岸, 所以“仁慈”号只能在距码头1 mile的海域抛锚, 并且附加了许多限制条件, 包括不能使用小型船只靠岸、全体人员不能在岸上过夜。由于这2 条限制, “仁慈”号在灾害救援时医务人员的交通及患者的转运只能通过直升机来实现, 并且需要每天组织一支约50 人的医疗小分队早上乘直升机上岸进行医疗活动, 傍晚再回到“仁慈”号。危重患者会使用直升机转运至医院船做进一步治疗, 加上印尼的习俗, 每位患者一定要有家属陪护, 而大部分家属或多或少患有慢性疾病, 也要求在医院船治疗, 这些都在无形中加重了医院船的医疗负担[9，12]。
1.2 其他军队医院船在灾害救援中的应用
其他外军医院船主要以本国军队医疗保障为主, 尚未见用于灾害救援的报道。我国“和平方舟”号医院船在“和谐使命-2010”、“和谐使命-2011”任务中分别对亚非5 国、拉美4 国进行了人道主义援助, 并且通过“医疗服务万里海疆行”、“亚丁湾护航”及多次演习保障为我国海军官兵提供医疗保障服务, 但未遂行过灾害救援任务。
2 医院船在灾害救援中面临的挑战
2.1 疾病结构的不确定性
灾害救援不同于人道主义援助, 人道主义援助会事先进行实地勘察, 以评估当地疾病的流行情况及与地方政府、医疗机构建立良好的合作关系[13]。而灾害救援由于时间紧迫, 受灾地区的疾病的发生情况不甚明晰, 将会给医疗救援带来一定的困难, 如学科结构、医务人员数量、医疗物资的库存量。
2.2 医疗需求的复杂性
美军医院船参与的2 次国际灾害救援均有医疗需求庞大的报道。2004 年, 由于当地医疗条件的落后, 导致一些慢性的、常规的疾病得不到及时的治疗, 所以当医院船到达后进行了大量的非灾害引起的疾病的治疗[14]。2010 年, “舒适”号医院船在海地地震救援时诊治了大量皮肤病患者, 一间6 张床位大小的诊室, 高峰时同时有120 人就诊[3]。
2.3 医疗合作的欠默契性
美军及我军医院船的医务人员都是依托于军队医院, 只有在执行任务时人员才会集中在一起;并且美军医院船还有来自非政府机构的志愿者, 我军医院船也有非现役文职人员参加人道主义救援的报道[15]。这些人员怎样在短时间内互相信任、配合默契, 整合成一个高效率的医疗团队, 是面临的最大挑战。
2.4 伤员换乘的局限性
2010 年海地地震时, 太子港码头被毁坏, 导致医院船不能靠岸, 只能远距离抛锚, 靠直升机和小型船舶转运伤员, 因此, 对担架及担架员的需求量增大[3];2005 年印度洋海啸期间, 由于政府的限制, “仁慈”号只能使用直升机转运伤员。
3 思考与启示
医院船具有强大的医疗救治能力, 在所有过负荷医院中, 医院船的容量最大, 设备最先进齐全, 且可移动性好, 适合在灾害中提供医疗救援。近年来, 医院船参与灾害救援和人道主义援助的报道日趋增多, 而战争救援极少。事实上, 美国医院船在进入21世纪后只参加过一次战争行动, 即2003 年“自由伊拉克”行动。因此, 如何做好医院船参与灾害救援的准备工作, 显得十分重要。
3.1 加强数据的管理
Negus T L等[16]通过对医院船执行前期任务时“工作量”及“人员配给”数据的记录和分析, 为未来医院船执行任务时人员的配置及管理提出了合理的建议, 并认为通过数据的分析还能对物资的供给进行管理。我国已经建立医院船电子病历系统[17], 将为数据的收集提供有力的平台, 为健全医院船科学管理提供合理的指导。
3.2 规范的管理及合理的流程
灾害时医疗资源与医疗需求极度不平衡, 因此, 想要将有限的资源发挥最大的作用, 应对伤员进行有效的管理及合理的筛选, 优化流程, 缩短伤员等候时间[13，15]。
3.3 重视与当地政府及医疗机构的沟通协作
2005 年, “仁慈”号在印尼由于没有得到当地政府的支持, 救援的难度增大。Bina W F[18]指出, 在救援过程中不应过度地展示当地政府不可能达到的医疗条件, 以免引起公民对当地政府的不满, 造成潜在的不稳定因素。在救援中应充分与当地政府沟通, 获得政府及当地医疗机构的支持, 并遵从当地政府的决策。
斜槽风机过负荷回路改造措施 篇2
1 事故的发生
生产线从原料制备到水泥出厂共安装了18台斜槽风机。所配电动机全部为Y系列380V交流异步电动机, 2极, 功率0.75～7.5kW不等。风机与电动机采用A型传动方式, 即风机无轴承, 风机叶轮直接装在电动机出轴上, 风机进口没有安装调节阀门。斜槽风机的控制电路采用设计院通用图纸 (30kW以下小电动机控制原理图) , 全压带负载启动。
试生产期间启动斜槽风机时, 电动机启动过程中热继电器就动作, 使得电动机跳停。将热继电器整定电流由电动机额定电流的1.05倍适当调大后, 冷态下启动电动机成功。但正常生产期间, 时有斜槽风机电动机烧毁现象。
2 原因分析
排除机械卡阻原因后, 即对控制回路进行了分析。风机为全压带重负载启动, 且风机叶轮宽度小直径大, 使得风机转动惯量GD2大。2极电动机的启动力矩小, 启动电流大, 转速高, 所以风机启动时间过长, 启动电流大。现场观察风机启动过程近11s。热继电器在长时间大的启动电流作用下过热动作, 有些电动机尚未完成启动过程即跳停。将热继电器的整定值调高以后, 虽然电动机能顺利完成启动过程, 但调高整定值使电动机过负荷保护灵敏度降低。而且斜槽风机工作环境灰尘多, 风机叶轮直接装在电动机出轴上, 在长期运行中叶轮粘灰结皮严重, 增加电动机负荷。叶轮粘灰不均匀使风机震动加剧, 加速轴承损坏, 使电动机过负荷。由于整定值调高, 虽然过负荷, 但热继电器不动作, 过载保护失灵, 过载引起的温升过高, 除危及绝缘外, 还使定子和转子电阻增加, 发热严重, 甚至引起转子“扫膛”, 造成电动机烧毁。
3 电路改进
GB 50055—93《通用用电设备配电设计规范》第2.4.8条规定, “电动机的启动时间太长而导致过载误动时, 宜在启动过程中短接过载保护器件, 不能采取提高整定电流的方法, 以免运行中过载保护失灵”。于是2008年大修期间, 我们对斜槽风机的抽屉柜进行了改造。在控制电路中增加型号为JS-20的时间继电器KT和CJ10系列的交流接触器KM2 (和原电路中KM1同型号同规格) , 实现在启动过程中短接过载保护器件的功能。见图1中虚线框。整定启动时间为5～6s。接到DCS系统开机命令, KM1线圈得电, KM1主触点接通, KT线圈通电, 通过KT的延时断开点使KM2线圈得电, KM2主触点短接热继电器KH, 电动机启动电流大部分通过KM2, 只有小部分通过KH, KH不会因电流过大而发热动作。经延时后KT的延时断开点断开, KM2线圈失电, KM2主触点断开, KH接通正常工作。如在启动过程中确有堵转现象, 经6s延时后KH正常工作, 启动10s内依然能因电流过大使KH动作, 仍然能起到保护电动机的作用。
4 结束语
改造后, 没有出现过斜槽风机电动机烧毁的故障。我们也应吸取教训, 今后工作中要严格按照规程工作。从中也能看到设计时考虑周全的重要性, 不能一味的套用设计通用图纸, 应结合规程和实际情况进一步完善电路图。
参考文献
过负荷铜导线引燃特性的实验研究 篇3
关键词：过负荷,铜导线,引燃能力,火灾调查
对于一些早期建筑物的电气线路来说, 当时敷设的线路规格已渐渐不能满足目前的生活用电, 这些线路长期处于过负荷运转状态, 或者由于在建筑物建造的过程中偷工减料、使用不符合规格的线路, 也会导致导线过负荷。导线长期过负荷, 如果周围有可燃物, 且散热条件差, 往往会引起火灾, 造成严重的危害后果。2008-2012年, 全国公安消防部门火灾统计为67.5万起, 在查明起火原因的62.3万起火灾中, 电气火灾约为20.8万起, 而由线路短路、过负荷等电气线路故障引起的火灾占全部电气火灾的63.9%, 所以研究过负荷导线引燃特性非常必要。据统计, 电气火灾中最先被引燃的是家具、设备及竹木等制品 (55.1%) , 其次是建筑构件、材料 (12.7%) , 轻工业品、纺织品 (7.4%) 。因此, 笔者选取导线在铺设过程中最可能接触到的木材、纸箱板和布料作为引燃对象, 研究过负荷铜导线的引燃特性。
1 实验部分
1.1 实验设备
火灾痕迹物证综合实验台 (中国人民武装警察部队学院研制) 、TES1313型点温计、数码相机。
1.2 实验材料
单芯聚氯乙烯铜导线 (1.5、2.5、4.0mm2) 、木板、棉布、纸箱板、PVC-U建筑用绝缘阻燃电工套管6mm。
1.3 实验方法
取横截面积为1.5、2.5、4.0mm2的铜导线, 将其通入1.0、1.5、2.5、3.0倍额定电流, 分别以平放、包裹、侧放方式接触木板、纸箱板, 以平放、包裹方式接触棉布, 穿过PVC套管内部, 观察实验现象, 测量导线的温度和发烟时间。
2 实验结果与分析
2.1 铜导线通过不同倍数额定电流时的最高温度
截面积1.5、2.5、4.0mm2的铜导线额定电流分别为24、34、45A, 为与引燃实验中过负荷铜导线燃烧过程作对比, 在引燃实验前, 先测量在不同倍数额定电流下通电15min铜导线本身的最高温度, 实验结果见表1所示。
由表1中数据可知, 铜导线通过的电流倍数越大, 温度越高。当不同截面积导线通过2.5倍额定电流以上时, 虽然截面积4.0 mm2铜导线温度最低, 但也达205℃, 这样的温度高于铜导线聚氯乙烯绝缘层的热分解温度 (130℃左右) , 高于一般纸制品 (130~255.5℃) 和布料 (200℃左右) 的燃点;而1.5和2.5mm2铜导线通过2.5倍额定电流以上时, 温度均高于一般木材 (260℃左右) 的燃点, 均可能将其引燃。
2.2 过负荷铜导线引燃实验
2.2.1 实验结果
选取铜导线在铺设过程中最常见的木板、纸箱板、布料、PVC套管为实验材料, 引燃实验结果见表2~表5。
2.2.2 结果分析
通过实验结果可以发现, 导线截面积大小对过负荷铜导线引燃材料的能力有明显影响。对于通过相同倍数额定电流的铜导线以相同接触方式引燃相同材料时, 2.5mm2过负荷铜导线的温度最高, 1.5mm2过负荷铜导线次之, 4.0mm2过负荷铜导线的温度最低。这是由于导线横截面积不同, 电阻不同, 通电时的电流也有所不同, 所以产生的热量不同, 体现在过负荷导线上则表面温度不同。过负荷电流大小对导线引燃材料的能力有明显影响。每种条件下, 铜导线随着通过1.5、2.5、3.0倍数额定电流时, 经历了未引燃、阴燃和明火燃烧的阶段。根据Q=I2 RT可知通电相同时间, 过负荷电流越大, 铜导线的最高温度也越高, 铜导线对材料的引燃能力越强。
被引燃对象种类对过负荷导线引燃能力有更为明显的影响。木材在一定的过负荷电流下可以被引燃, 因为木材热值大, 燃烧能量高, 辐射热强, 木材与过负荷导线接触存在火灾危险性;棉布在一定的过负荷电流下可以被引燃, 因为棉布燃点低保温性能好, 棉布与过负荷导线接触存在火灾危险性;纸箱在一定的过负荷电流下能够发生阴燃, 因为纸箱阴燃不容易发现, 蔓延速度快, 纸箱与过负荷导线接触存在更大的火灾危险性;PVC套管在一定的过负荷电流下不能够被引燃, 因为PVC管材并不会自燃, 亦不助燃, 且能自熄, 是一种难燃的材料, 火灾危险性低, 但在实际火场中存在PVC穿管内导线过负荷, 使得穿管软化或穿孔, 过负荷导线透过穿管直接与可燃物接触引发火灾, 因此PVC穿管内过负荷铜导线有潜在的危险性。
导线与材料的接触方式不同对过负荷导线的引燃能力有一定的影响。当导线被包裹或在被测物内部时, 被测物被引燃的可能性大, 火灾危险性最大;当平置于被测物表面或在被测物侧面时, 引燃能力几乎相同, 导线在侧面的危险性稍稍高于导线平置在被测物上的火灾危险性;当过负荷导线与可燃物紧密接触时, 可燃物容易被引燃;当过负荷导线距离可燃物一段距离时, 过负荷导线的辐射热不足以引燃可燃物。
3 结论
(1) 在通过相同倍数额定电流时, 2.5mm2的铜导线的引燃能力要强于1.5mm2和4.0mm2的铜导线的引燃能力。
(2) 在其他条件相同的情况下, 通过的过负荷电流越大, 铜导线的引燃能力越强。
(3) 在与导线接触时, 被测物包裹的导线引燃能力比导线在被测物侧面和在被测物上面的火灾危险性大。
(4) 过负荷铜导线与可燃物紧密接触时的引燃能力要强于导线与可燃物相隔一段距离的引燃能力。
(5) 棉布在过负荷电流的作用下被引燃的可能性较大;木材在同样电流下同样也可被引燃;而纸箱在过负荷电流作用下, 会发生阴燃, 危险性大;PVC套管阻燃性能好, 不易引燃, 火灾危险性小。不同材料被引燃的能力大小依次为:棉布>木材>纸板>PVC套管。
在室内布线时, 导线要尽量远离窗帘等棉布物质, 最好远离木材纸箱等物质, 如因布线需要, 将所需布线穿套在PVC套管内并且必须将导线与可燃物间隔一定距离, 切勿紧密接触可燃物, 防止火灾发生。
参考文献
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配电过负荷监控装置ACM的应用 篇4
《低压配电设计规范》(GB 50054-95)第4.3.5条:“突然断电比过负载造成的损失更大的线路,其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。”该条文说明:“线路的过负载毕竟还未成短路,短时间的过负载并不立即引起灾害,在某些情况下可让导体超过允许温度运行,也即牺牲一些使用寿命以保证对某些负荷的供电不中断,如消防水泵之类的负荷,这时保护可作用于信号。”
《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008第7.6.5条第4款规定,“突然断电比过负荷造成的损失更大的线路,其过负荷保护应作用于信号而不应切断电路”。这是一条强制性条文,必须遵守。过负荷保护的对象有两个:一个是消防设备,即电动机;另一个是为这些消防设备配电的线路。本文重要介绍后者,即说明如何运用ACM实现配电线路过负荷报警功能以满足规范强制性条文的要求。
在配电设计中常用的有微型断路器和塑壳断路器。根据GB10963.1-2005、GB14048.2-2008,以上类型的断路器都有其动作断开特性,见表1。
由表1可得,一旦配电线路中的电流超过一定的倍数,断路器会在约定的时间内动作,从而切断负载电流。但是,正如上述“突然断电会导致比过负荷而造成的损失更大的”线路或电动机场合,是不允许切断供电电源的。因此,在这些回路中,我们需要一种装置,能够针对不同类型的断路器的脱扣特性,例如通过电流互感器检测线路的过电流,并尽可能模拟断路器的过载脱扣特性,提供一个过载报警信号,提醒用户线路出现了过负荷,应及时采取措施。一方面防止由于断路器跳闸而产生更大的损失,以满足规范的规定;另一方面提醒人们即时排查防止更大的故障。
2 ACM监控装置的基本原理
2.1 监控装置的原理
ACM配电线路过负荷监控装置,采用最新的32位单片机技术,具有抗干扰能力强,工作稳定可靠、数字化、网络化等特点。通过检测线路的电流,实现配电回路的两段式报警。该监控装置可具有电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、漏电流测量功能、电流2~15次谐波分析功能、内置蜂鸣器、指示灯报警功能、报警事件记录、RS485 Modbus-RTU、Profibus-DP协议通讯接口、开关量输入、可编程继电器输出、DC4~20mA模拟量输出等功能,方便与PLC、工控机等工控设备组成网络,实现线路运行的远程监控。监控装置硬件原理框图如图1所示。
2.2 主要功能
1)负载电流监控
配电回路中,监控装置可分别与微型断路器、塑壳断路器配合使用(此时的断路器应为单磁脱扣断路器),报警段见表2。以塑壳断路器为例,负载电流超过报警1段过载值1.05In时,报警1瞬动报警;负载电流超过报警2段过载值1.3In时,在(1.3~4)In范围时,报警延时报警。遵循反时限原则,负载电流越大,报警延时时间越短。时间电流曲线如图2所示,1.3In动作时间可设定。
2)漏电流监控
通过测量主回路中的漏电流,对漏电流进行监控,通过D01(95,96)继电器或内部蜂鸣器报警。
3)测量功能
具有测量相电压、线电压、相电流、电流与额定电流的过载百分比、有功功率、无功功率、功率因数、频率、漏电流和谐波的功能。
3 消防场合的应用
消防用电设备较多,除消防水泵以外,还有消防电梯、防排烟风机、防火卷帘门等。消防用电设备有的是电力用电,有的属照明用电;有的有备用机组,而有的没有;有的只是在消防时使用,有的平时长期使用只是兼作消防设备,例如排风兼排烟机,消防电梯兼客梯,正常照明兼应急照明等。负荷的性质和使用情况不一样。针对那些正常兼消防使用的设备及其配电线路,最恰当的办法是采取一定的技术措施,以实现正常使用时过载切断电源,在消防状况时过载报警。在消防状况线路发生过载时,不能切断电源,需要给出报警信号以警示工作人员及时处理,此时配电回路中可以使用ACM系列监控装置:
1)当负载电流超过一段报警阈值时,监控装置可通过指示灯发出报警指示,负载电流继续增加;超过二段报警阈值时,监控装置通过指示灯及蜂鸣器报警;
2)漏电流报警功能,可通过测量线路中的漏电流进行漏电流报警,这也是火灾监控的有效方法;
3)监控装置通过两路开关量输入可监控线路中断路器的开合状态,除了ACM监控装置本身可以报警外,还具有一路可编程继电器输出,分别可对一段报警、二段报警、漏电流或断路器的状态进行输出,便于进行联动控制;
4)ACM监控装置可具有4~20mA模拟量输出及RS485 Modbus-RTU通讯、Profibus-DP通讯,便于上位机监控。
4 ACM在实际中的应用
图3为ACM配电线路监控装置的原理图。在此图中,ACM监控装置和塑壳断路器是配合使用的。塑壳断路器有单磁和热磁两种,单磁断路器只具有短路保护功能,无热过载保护,在这种情况下,线路中如有过载现象,断路器不会动作,ACM监控装置会根据不同过载程度分别发出报警信号,提醒现场维护人员,也可远传至控制中心。热磁塑壳断路器既具有短路保护又具有热过载保护,此时,ACM监控装置仅可作为报警功能作用,当检测到电流达到设定阈值后,内部继电器动作。
监控装置配套电流互感器使用安科瑞AKH-0.66系列电流互感器,若配电线路的额定电流为32A,互感器选用AKH-0.66-60/5。该型号互感器具有2In范围测量,监控装置最大可持续测量电流达到10A,因此装置最大可监测4倍的过载电流。对于需要监测剩余电流回路的场合还需加装AKH-0.66L系列剩余电流互感器。如图3所示,当配电线路电流超过1段报警阈值时,继电器(7、8)闭合,1段报警输出,KA1线圈得电,PGR灯光报警;当负载程度增大,达到2段报警阈值时,继电器(9,10)闭合,2段报警输出,KA2线圈得电,PG声报警。当按下声光报警解除按钮或负载电流降低后,报警状态解除。开关量输入可把断路器的分合闸和脱扣状态上传至后台控制中心,另可增加一路可编程继电器作为远程控制或漏电流报警输出等使用,具体使用可参考ACM过负荷监控装置说明。
5 结论
ACM系列配电线路过负荷监控装置两段式报警,报警遵循反时限原则,过负荷程度越大,报警速度越快,符合了现场状况。同时,该装置的设计方法符合标准的要求,值得广大电气设计人员使用。
摘要：本文着重阐述了ACM配电线路过负荷监控装置的原理、特性及主要参数,即通过检测配电线路中的电流,对线路的过负荷进行两段式报警,避免由于过负荷造成线路保护动作而产生不必要的损失,并介绍了ACM在消防配电线路等重要场所的应用。
关键词：消防,过负荷监控,两段式报警,断路器
参考文献
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过负荷能力 篇5
1 分析电能计量装置过负荷误差
一旦电能计量装置出现了过负荷误差, 必然会影响到电能计量的准确性, 自然也会影响到最终的数据。事实上, 电能计量装置不只有一种类型, 本文就对几种类型的电能计量装置的过负荷误差逐一阐述。
1.1 感应型的电能表
如果计量中使用这种电能表, 只要负荷电流比额定电流的极值高, 必然会增加磁场加强转盘的转动力矩, 导致铁芯电流值接近了饱和, 增强误差曲线率。采用互感器的接入型电能表, 一旦电流处于10A之内就会出现-5%以上误差, 误差的曲线斜率大小是由负荷功率因数决定, 当呈现容性的功率因数之时, 具有最大的误差曲线斜率。三相三线的高压电能表出现过负荷误差图1如下:
1.2 全电子式的电能表
在运行中这种电能表中的过负荷电流超过了额定电流10%以上, 就会出现负方向的误差, 也就会超着误差方向的弯曲, 故此使用高精度的微型电压、电流互感器, 当电能表中负荷电流逐渐增大之时, 电流互感器就会随之而趋于完全饱和。如果电能表存在差异, 其饱和电流大小自然也不相同, 事实上额定电流是1.7A电能表, 饱和电流最小为6.7A, 最大为9.6A。当微型互感器中电流趋于饱和, 所计量的电流也就不会随着过负荷电流发生变化而变化, 必然发生了较大计量误差, 一直到负荷的临界点, 误差都会跟着发生变化。从最终的曲线图来看, 电子式感性功率的因数和容性功率因数发生过负荷误差最终曲线相似, 具体如下图。如果全电子式的电能表长久处于过负荷, 必然升高表中温度, 加快了互感器的损耗, 增大了电能表的误差, 其变化曲线如图2。
1.3 电流互感器
从电流互感器自身特征可知, 当电流达到了额定电流以上之时磁化曲线就开始出现弯曲, 而且随着电流发生逐渐增大曲线也会跟着弯曲增大。这就体现出只要电流达到了额定电流以上, 铁芯必然趋于饱和现象, 感应磁通就会破坏成正比例现象, 而随意发生变化。出现过负荷的时间越长, 必然导致铁芯温度升高, 增大涡流的损耗和磁损耗, 为之也就出现了负荷电流增大误差增大。为了表面这种误差, 本文对电流互感器做了试验, 但二次电流达到了10A之时, 其误差就达到了-3.8%。
2 电能计量装置过负荷误差的防范措施
一旦电能表出现了过负荷误差, 必然导致曲线发生一定的弯曲, 就会给电能计量造成误差, 影响其准确性。上面已经分析出了发生过负荷误差的几种类型及根源, 就需要在这个基础上提出防范措施。
2.1 选择合理的TA电流
设计该装置之时, 首先要确定装置中流经电流负荷性质, 要分清楚是属于那一种类型, 在正确类型上才能够选择TA的一次电流大小。如果通过的负荷属于点冶炼, 那么通过互感器电流只能是额定电流值的50%;但是假如供电企业属于并网销售, 那么通过互感器电流只能是额定电流值的30~50%;如果是其他的类型, 互感器上的一次电流可以占据额定负荷电流60%左右, 对于TA精度等级上要依据相关规程要求, 要么是0.2S或者0.5S。
2.2 安装合理的电容补偿装置
电容在电路中具有充电放电效果, 一旦发现了过负荷误差就应该给予相应补偿。因此普遍做法就是加装上电容补偿装置, 经过相应补偿之后就能够满足负荷的功率因素, 一般应该达到感性0.9以上。
2.3 选择合理TA的二次容量
选择TA的二次容量不能够盲目选择, 要依据其二次回路的阻抗要求合理选择, 或者就是依据二次容量、二次回路长度以及所连接表计数量现在合理的导线线径。在选择之时, TA的二次容量不能够低于回路阻抗值的二倍。当然在选择之时还要考虑到运行年限增加就会增大接触的电阻阻值。
2.4 严格按照规程设计
事实上, 电负荷上了4层必然会发生变化, 设计之时并不能够确保计量装置工作之时不发生过负荷。这就需要管理上加强力度, 一切按照相关的规程实施, 确保计量装置尽可能不出现过负荷运行现象, 同时还要对该装置运行状态进行严密监控, 主要包含了监控负荷电流及负荷功率。随着现代化科技发展, 还应该使用高科技新技术远程监控装置, 时刻了解计量装置工作情况。如果电负荷上了5对, 还处于负荷状态, 就要想办法改造计量装置, 在改造之前必须控制好负荷。
2.5 合理选择电能表
电能表是计量数据的主要工具, 其重要性不言而喻, 因此一定要选质量性能过硬的电能表。例如互感式的接入电能表最好是选电流1~10A的, 这种电能表能够有效降低过负荷造成电能计量损失。
3 结语
过负荷能力 篇6
电力系统的过负荷(也称作过载)分为正常过负荷和事故过负荷两种。正常过负荷一般利用设备的短时过负荷能力，在设备允许的时间范围内通过调整运行方式来消除过载；事故过负荷时，通过控制措施限制或消除设备过负荷，由安全稳定控制装置(简称稳控装置)实施切机、切负荷、提升或回降直流功率等控制措施来限制设备过负荷[1]。
大电网间多回联络线中的一回或多回故障被继电保护装置切除、若剩余运行联络线事故过负荷而被距离III段误切除，再次加剧潮流转移，导致更多的线路过负荷和被切除，连锁反应的后果就是导致大范围的停电事故，国内外近十年内数次大停电事故，或多或少与过负荷时后备保护先于自动装置动作有关[2]；在国外的一些大停电事故中，保护装置在事故过负荷时误切除线路甚至是导致大停电事故的直接原因。目前，防止后备保护误动作的研究很多，主要集中在两个方面：(1)从基于就地量测信息的继电保护原理入手，寻找防止距离Ⅲ段在过负荷情况下误动的方法[2,3];(2)基于广域量测信息，研究、开发广域(后备)保护，利用电网多源量测信息实现故障元件的快速识别与隔离，克服传统后备保护在大范围潮流转移时易误动的缺陷，探索从“三道防线”协调的角度统筹考虑问题的方向[4,5,6]。目前，线路距离保护已具有防止事故过负荷时误动行之有效的方法；广域保护的概念和框架则较为宽泛，目前仍以理论研究为主，鲜有实际的工程应用，而稳控装置(系统)可以被理解为广域保护的一种或者组成部分，由于具有便于广域布点、利于策略协调等优点，在系统中得到了较为广泛的应用。
潮流转移引起事故过负荷时，后备保护应该快速闭锁，而由稳控装置采取相应的紧急控制措施消除线路或变压器等元件的过负荷。关于事故过负荷的紧急控制方法以及防止紧急控制措施失当引发连锁故障等方面均有论述[7,8,9]，但都是介绍的算法和算例，未给出工程实现方法和系统控制效果。若在装置上实现这些算法，需要基于广域量测信息，受设备投资与维护成本所限，电网中用于实现过负荷控制的稳控装置在实用化时，一般基于本地量测信息，单站配置；当确需广域量测信息时，采用主站-子站(执行站)式结构，主站与分区内子站(执行站)交互有限和必要的相关信息，实现控制策略协调，进而实现过负荷控制及辅助决策。
一般认为，在稳控装置上应用的过负荷判据是最简单和可靠的，但结合多年的系统运行经验，笔者认为该判据仍然有值得探讨、研究和改进的空间，无论是动作判据本身还是防误判据。从保证系统安全稳定运行角度出发，研究并理清稳控装置的过负荷判据，寻找恰当的防误判据是必要的，这与防止后备保护在事故过负荷时误动作同样重要，二者对于互联大电网的安全稳定运行均具有极为重要的意义。
探讨稳控装置的过负荷判据和动作行为时，理清第一道防线的继电保护装置和第二道防线的稳控装置在过负荷判据和动作行为方面的异同是必要的，继电保护的过负荷判据和理念于稳控装置有可借鉴之处。
由于用于解决110 kV及以下电压等级的输电线路事故过负荷的稳控装置应用相对较少，本文主要讨论220 kV及以上电压等级的输电线路或变压器的过负荷判据。
1 继电保护和稳控装置过负荷判据的区别
继电保护装置和稳控装置对于过负荷的识别有本质区别，无论是过负荷判据还是判出元件过负荷之后的控制措施和对象都不一样。
1.1 继电保护装置的过负荷判据
线路保护、变压器保护的过负荷一般按相电流判别，当监测到任意相电流大于“相电流过负荷定值”、且持续时间大于“相电流过负荷时间”，即判为过负荷，逻辑如图1所示。
1.2 稳控装置的过负荷判据
表征输电线路载流能力的本质是最大允许载流温度和对地安全净距，而非载流量[10]，文献[11]给出了输电线路载流能力的实用计算方法；文献[12]则从调度运行角度给出了一种实用的电网断面热稳定极限的快速评估方法。由于相对于载流量的瞬变，温度和弧垂根据环境气象条件等因素的变化过程更为缓慢，工程上以载流量作为过负荷的判断对象，即不充分利用热稳定约束与载流量不同步的这段时间。虽然手段和措施趋向保守，但这对设备的安全运行具有重要意义。
稳控装置的过负荷一般设计为至少两相电流大于“过载动作电流”、且持续时间大于“过载动作时间”，判为过负荷。一些过负荷判据还增加有功功率条件，即必须同时满足电流和有功功率大于“过载动作电流/功率”、且持续时间大于“过载动作时间”，才判为过负荷。以电流作为主判断量的过负荷判断逻辑框图如图2所示。
1.3 继电保护装置的过负荷动作行为
线路保护判出线路过负荷后，发告警信号提醒检查系统负荷，一般不会跳闸。变压器保护判出高压侧过负荷，启动风冷和闭锁有载调压；中低压侧判出过负荷，则告警提醒。
1.4 稳控装置的过负荷动作行为
稳控装置判断元件过负荷是系统热稳定控制的需要，在判出元件过负荷后，需要采取切机或切负荷等控制措施，以限制或消除元件过负荷。
2 过负荷时动作选择性分析
两个电网通过多回交流线路互联，在系统发生故障、保护装置切除一回线或多回线的情况下，被切除线路的负荷会转移到剩余的运行联络线上，形成事故过负荷，此时，稳控装置动作，通过切除一定数量的机组或负荷，达到消除剩余联络线过负荷目的。在此期间，不允许继电保护装置动作，因为继电保护动作切除过负荷线路会再次加剧负荷转移，导致更多的线路过负荷，连锁反应的后果就是导致大范围的停电事故。
事故过负荷一般会对距离继电器产生不良影响，距离III段继电器在一些情况下会误动作。目前，通过增加限制条件，在防止距离III段误动方面已经取得了良好的效果。
那么，基于作为线路后备保护的距离III段继电器在事故过负荷时可能误动的事实，作为变压器后备保护的过流保护在事故过负荷时是否也存在误动作的可能性又该如何防止其误动作呢？
按照文献[13]的要求，变压器应具备短期急救负荷运行的能力。比如，并列运行的两台变压器，如果正常运行时负载率都比较大，当其中一台因故障停运时，负荷将全部转移到另外一台，可能会造成运行的变压器过负荷。此时，作为变压器总后备的过流保护不应动作，所以过流保护一般应经复合电压闭锁(复合电压指相间电压低或负序电压高)。简而言之，变压器的过流保护应在短路故障时动作，稳控装置的过负荷保护应在事故过负荷期间动作。
3 稳控装置的过负荷防误判据
一般来讲，一个准确可靠的判据要从系统和设计两个方面考虑防误。系统防误是指：当故障发生时，能够准确的识别出故障；而当其他扰动发生时，通过采取合理的防误手段，不致误判。设计防误是指：在实现判据的编程环节，针对可预见的导致误判的可能性，人为增加防误手段，防止故障事故未发生而装置误判。
3.1 过负荷判据的系统防误
稳定控制用的过负荷判据，基于发生事故过负荷时的热稳定控制需要，由于事故过负荷由潮流转移引起，表现为三相都过负荷，过负荷判据应设计为三相或者至少两相过负荷，当发生短路故障时，应该能够可靠闭锁。
非对称性故障发生时，电压或电流会有较大的负序或零序分量出现，通过零、负序分量过大闭锁过负荷判据；对称性故障发生时，电流较大、可能会满足“过载动作电流”定值，但一般伴随着电压下降，通过低压闭锁过负荷判据。从而，过负荷的系统防误判据设计为：系统电压和电流的零、负序分量正常并且电压幅值在合理范围之内，才开放过负荷判断。增加系统防误判据后的过负荷判据逻辑框图如图3所示。
3.2 过负荷判据的设计防误
如前所述，过负荷判据基于过量动作原理，即装置采样值大于动作定值、并且持续的计时时间大于时间定值即动作。可以想象，如果在软件运行中出现定值不正常甚至变零的情况，装置可能误动作。
基于此，在设计判据时就要考虑时间(动作)定值浮空、变零等不稳定状态(类似情况一般发生在擦写Flash定值芯片或者程序初始化期间)时，过负荷判据的防误。
下面从逻辑判断使用定值和定值存储(读取)两个方面来说明设计防误方法。当然，在具体应用时包含但不限于这两种防误方法。
3.2.1 逻辑使用定值时的防误
目前，电网内线路或变压器的过负荷定值整定一般有反时限和定时间级差两种方法。两个典型电网(电网1：反时限；电网2：定时间级差)的线路过负荷定值整定方法如表1、表2所示。
可见，电网1的过负荷动作定值按轮次递增，而电网2的过负荷动作定值各轮相同。下面以过载第1轮动作判据为例，说明逻辑使用定值时的防误方法。如前所述，过载第1轮的动作判据为
同时满足式(1)、(2)，并且已经满足过载启动条件，则判为过载第1轮动作。
在设计判据时，为防止Idz1突变为0，可将过载第1轮动作判据设计为
同时满足式(3)～(6)，并且已经满足过载启动条件，才判为过载第1轮动作。其中，式(3)、(5)为原判据，增加式(4)、(6)防误。式(4)中N可取为5，躲过电网1反时限整定方法的最末一轮的动作定值即可，式(6)中Tratio为装置计时分辨率，一般可取为0.1 s。
增加式(4)的理由是：若定值Idz1突变为0，即使满足式(3)、但不会满足式(4)，采样值不可能大于等于零的同时又小于零。从而保证极端情况定值变零时装置的可靠性。
当然，装置应该具备监视定值异常的功能：对于过载各轮动作定值，若运行中检测到其明显小于热稳定极限值时，应告警并发出异常提醒信号。
3.2.2 定值存储(读取)的防误
所谓定值存储(读取)的防误是指：整定定值存储在Flash的同时转存一份到RAM中，随存的还有计算得出的CRC校验码。程序运行时定期比较两个CRC码，若CRC一致，从RAM中读取、使用定值；若CRC不一致，告警并闭锁装置。这种方法避免了直接读取、使用未经校验定值的情况。
由此可见，电力系统中采用过量动作原理的判据，如过频切机和过频解列、过压解列等，在设计和开发判据时，都应该具备或者增加与3.2.1和3.2.2相当的防误性能的设计防误手段。
4 系统过负荷的协调控制
不同于单一元件保护的继电保护装置，作为“系统保护”的稳控装置(系统)，其采集、掌握的信息(包括多元件的电气量、系统的运行方式等)比继电保护装置更多、更全面。那么，在实施热稳定控制时，就有条件相对系统地制定控制策略，以实现多元件之间的协调控制。
控制策略往往需要根据具体的接线和运行方式制定，不一而足，应在具体工程中灵活设计。仅以从网架结构上形成串联关系的两回线为例(比如一个半开关接线在特定运行方式下的同串内线路)由于线型及过负荷承受能力一般一致，为防止事故过负荷发生时，两回线同时判出过负荷动作，造成负荷/机组过切。具体实施控制时，当判断出其中一回线过载某1轮动作、实施热稳定控制措施的同时，闭锁另一回线的该轮过载判断T秒。当然，此方法以过载轮次延时定值级差大于T秒为前提。
5 结语
过负荷能力 篇7
配网变压器是供电网架输送至居民用电的最后一环节, 变压器的好坏决定了居民的用电质量。在目前用电供需矛盾在不断增加, 原先的变压器规划容量已不能满足需求, 存在变压器过负荷运行, 故障不断的情况。而存在这一现状原因, 有变压器的保险丝是否比配, 三相负荷是否平衡以及过负荷运行等情况。要正确分析根本原因, 找到解决措施, 才有利于提高供电可靠性及设备安全运行, 避免影响居民的供电质量及正常生活秩序。
1 造成配网变压器过负荷的原因
1.1 高、低压保险丝是否比配
配网变压器中大致分为两种类型:杆式变压器及箱式变压器。杆式变压器的附件含有高压隔离刀闸、跌落式熔断器、避雷器、低压隔离刀闸等元件;这些元件中的跌落式熔断器、低压隔离刀闸不单单是为了变压器本身的停电隔离作用, 更为事关重要的是在极端的情况下, 保护变压器本体不受外部故障的影响, 保证变压器本体的安全。而保证变压器本体的安全, 对跌落式熔断器、低压隔离刀闸的保险丝 (片) 的选取正确与否有很大的关系。在变压器过负荷运行的情况下, 跌落式熔断器、低压隔离刀闸的保险丝 (片) 的不正确搭配, 很容易把变压器本体烧坏或其他方面的故障。箱式变压器的附件主要有高压柜、低压柜、无功补偿柜等元件, 这些元件中的高压柜、低压柜的保险管定值选取、低压空开保护定值整定对变压器本体的安全运行事关重要。
1.2 三相负荷不平衡
目前, 居民的低压供电网架使用的是三相四线制低压供电系统, 其原因各有优、缺点:使用三相四线制低压供电系统适用于动力和照明等单、三相混合负载, 方便居民及生产用电;其次该系统可以很好的解决混合负载时的负荷不平衡问题, 使用中性线取得电压的相对平衡, 最后, 就是出于安全考虑, 为了在低压供电中当发生单相接地时防止非接地两相对地上升为线电压危及人身安全、用电设备的安全。其缺点就是, 三相四线制为了方便于单、三相混合负载用电, 就很容易出现三相负荷不平衡的问题。在实际的配网变压器运行中不存在完全的三相负荷平衡, 但三相负荷不平衡率过高会对变压器的安全运行产生损害, 线损率会提高, 造成能源的浪费。同时, 不平衡率过高会造成变压器的过负荷运行, 容易烧坏变压器或引发其他方面的问题。
而究其原因甚多, 在这里就其主要原因进行分析:首先, 变压器台区的低压网架规划设计或施工不合理, 当规划设计不合理是也就导致了三相负荷的分配不合理, 在运行的时候也没有经过负荷测试和负荷调整;造成配网变压器的三相电流长期维持一个不平衡的状态来运行。其次, 在变压器前期运行正常, 由于后来居民的报装新增用户、老用户增容等问题, 在安装工作人员未完全考虑变压器负荷平衡的问题时, 随意的在变压器低压三相线路报装。最终导致变压器低压线路三相负荷不平衡率越来越高, 线损加大, 及超负荷运行等。
1.3 变压器容量过小
现在大功率电器已经成为人们日常生活的主流, 人们的生活大大小小都离不开电。而原先配网的规划已远远跟不上社会的发展速度, 也制约的社会的发展速度。在配网中, 配网变压器的安全可靠运行, 与居民的用电质量是息息相关的。电能的需求增大, 则原先规划的变压器容量已不能满足居民的用电需求, 形成用电的“卡脖子”问题。台区用电需求过高, 势必会造成变压器过负荷运行。配网变压器在过负荷运行的情况下, 居民的用电质量会大大的降低, 线损提高, 故障也高, 对变压器本体的损害大。由于变压器过负荷运行, 会造成本体油温不断升高, 长时间运行后变压器本体的绕组绝缘性降低、油质劣化, 最终造成变压器本体绕组过流短路故障。
2 配网变压器过负荷的解决措施
2.1 严把验收、投运关卡
在配网变压器的投运接入网架之初, 就应该严格把控验收质量。为避免变压器的过负荷运行烧坏变压器的情况, 重点关注变压器的高、低压保险丝的选取是否与变压器的容量相比配, 高、低压柜的整定值是否与变压器的额定电流相比配。严格安全行业的规程、规范进行实施。同时, 对在运行的重或过负荷变压器台区进行高、低压保险丝的比配情况进行普查、核实, 对不比配的台区进行及时更换。
2.2 定期检查三相负荷是否相对平衡
要想解决配网变压器的三相电流不平衡的问题, 可以从以下几个方面进行着手。其一, 从源头把关, 杜绝新增三相负荷不平衡台区的量。对新投运设备, 严格把控台区的低压网架三相负荷平衡情况。另外, 对用户的报装新增用户、增容工作, 严格按照变压器台区的负荷平衡情况进行比配, 把负荷均衡的分到变压器台区的三相中。其二, 对目前现有的运行台区, 进行差异化运维方式的负荷监测工作, 及时了解变压器台区的三相负荷情况, 并进行记录、分析。对存在问题台区及时调整。
2.3 采用自动增容变压器
配网变压器的容量过小使得在负荷过大时, 负荷电流大于变压器本体绕组本身承受的最大电流, 导致出现故障。自动增容变压器针对于这一情况有了很大的改进, 根据负荷的大小来改变线路的连接方式, 使得变压器的容量在得到充分利用的同时也保证了配网变压器的正常工作。自动增容器是使变压器在工作期间根据负荷的多少, 自动调整变压器的在不同的运行档位上, 匝空载的情况下降低损耗, 在用电高峰期的时候增加的容量, 不至于因为负荷超载使得变压器故障。自动增容器解决了配网台区时段性负荷变化过大引起的过负荷情况以及手动调容困难的问题, 不仅解决了运行方面的难题, 在维修方面也起到了很大的作用, 保障配网变压器的正常工作。
2.4 在线监测预警系统, 实时了解负荷情况, 并对重载台区预警
现阶段, 大多数的配网变压器的运行数据情况, 都是依靠运行维护人员的日常巡视、测温、测负荷, 日积月累形成的变压器台区的基础运行数据。在这一数据的形成过程, 不仅浪费大量的人力、物力, 也需要一段长时间的积累。与之形成对比的是居民用电的需求在不断增加, 而配网的改造速度跟不上, 使得电力的发展速度, 阻碍的国民经济的发展。
为解决这一问题, 我们可以结合目前现有的网络信息资源, 使用变压器台区的负控终端机、网络通信及电脑软件系统, 形成全天候的配网变压器台区在线负荷监测系统。该在线监测预警系统, 可以对变压器的负荷情况进行一个实时的监测, 并对过负荷、负荷异常台区进行预警, 形成风险的提前预控、介入。同时, 该系统导出的数据可以为日后配网的升级改造、台区运行分析、不平衡问题、变压器容量的比配情况, 提供详实的基础数据。为下一步的改造及决策部门提供数据依据。
3 结语
配网变压器的过负荷运行原因从多, 而解决的根本在于合理规划、在线监测预警、提前预控。从先前的繁琐从多、单纯的低效率人工巡视缺陷记录、消缺, 变为有目的、有计划的对变压器运行情况了解, 规划, 避免过负荷运行情况的出现, 也杜绝了过负荷运行所出现的故障, 确保配网变压器的运行正常。不断的在技术上进行改造, 提高供电的安全可靠性, 改造居民生活用电质量, 达到双赢的结果。
摘要：电能在人们当今的日常生活中已经达了一种不可替代的地位, 现在的生活、生产都离不开电。目前所使用的的变压器并没有根据实际的负荷变化情况而进行调节, 只是一个定额的设备;这样使得在电能的输送过程中配网变压器运行可靠性, 在很大程度上决定了居民的生活用电质量。本文就配网变压器经常出现故障的原因进行分析总结, 并提出相关的解决措施。
关键词：保险丝,三相负荷,自动调容,预警系统
参考文献
[1]李超英, 李宝贤, 王瑞琪.配网变压器三相不平衡技术分析与管理措施研究[J].价值工程, 2011, 30 (14) :47~48.