事故过负荷（通用7篇）
事故过负荷 篇1
0 引言
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
配备于稳控装置中的过负荷控制功能是保证电力系统在遇到事故过负荷时的稳定性而采取的紧急控制手段，其控制措施包括切除机组/负荷、调整机组出力或快速提升/回降直流等，涉及的控制对象范围十分广泛。因此，过负荷控制的主判据必须可靠，必要时须辅以可靠、稳定、易于操作的防误判据；另外，在一些系统中，甚至需要根据系统接线方式或运行特点协调过负荷控制的控制策略以防控制措施失当。
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
[1]李炳华.浅谈建筑电气新技术的应用[J].智能建筑电气技术,2010(6):16-21.
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[3]李战赠,吴伟光.消防用电设备过负荷保护的探讨[J].建筑电气,2007(6).
事故过负荷 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
事故过负荷 篇6
1 故障现象
故障前变电所2台主变压器并列运行, 2011年7月11日21时21分47秒, 调度主站突然显示2号主变压器一次刀闸分闸, 同时2号主变压器负荷下降为零, 值班调度员下令远方遥控拉开2号主变压器一次、二次断路器, 所有负荷由1号主变压器代出。22时22分59秒, 调度主站又显示2号主变压器一次刀闸突然自动合闸, 7 s后刀闸又自动分闸, 之后不断连续合、分闸。经调度员与变电所值守人员核实确为刀闸在动作, 命令拉开该刀闸操作电源控制开关后, 刀闸停止动作。通过检查调度中心上传信息发现, 该刀闸在9 min内连续分、合闸达37次。
2 原因分析
事故发生时, 调度中心、变电所均没有任何倒闸操作和作业, 排除人员误动可能, 故障点应该在刀闸电动操作控制回路。其二次回路原理接线如图1所示。
经技术人员对2号主变压器一次刀闸二次回路现场接线仔细检查, 终于发现故障点。原来, 一期工程时设计用该刀闸与熔断器配合保护变压器, 安装时具有就地电动操作和调度远方遥控功能。其遥控功能是通过一根控制电缆将刀闸操作机构箱控制回路与RTU屏遥控单元控制回路在端子排上并接实现的 (如图1所示) , 控制电缆中有遥控公共线 (YKCOM) 、遥控合闸 (YKH) 、遥控跳闸 (YKT) 3根芯线。2010年变电所第二次改造时拆除了熔断器, 增加了主变压器一次侧66 kV六氟化硫断路器, 此刀闸仅保留了就地操作功能, 而取消了调度远方遥控功能。然而在改造施工过程中, 施工单位并没有在RTU屏端子排上将遥控电缆拆除, 而仅在靠近刀闸机构箱附近电缆沟内将电缆剪断, 遥控电缆始终带电。现场检查发现电缆剪断处断面有碳化痕迹, 将RTU端子排遥控电缆端头打开, 用万用表测量遥控公共线、遥控合闸线、遥控跳闸线3根芯线间电阻为10Ω, 说明已经短路。分析认为电缆刚被剪断时因芯线间有少部分绝缘层, 运行初期并没有问题, 天长日久, 剪断处芯线间因受潮腐蚀发生短路放电, 相当于同时接通了分、合闸回路, 致使刀闸不断分、合闸。后来检查发现另外一组刀闸存在同样问题, 所幸剪断处还没有发生受潮氧化短路。后对所有遗留电缆端头全部予以拆除, 彻底消除了隐患。
3 经验教训
牵引变电所主变过负荷分析及对策 篇7
朔黄铁路运量逐年递增, 在运输组织上采取了增加列车密度、提高列车运行速度、增加列车编组、开行万吨列车等措施, 这就对牵引变压器带来了很大的负荷压力, 牵引变电所过负荷越来越多, 给安全供电带来了较大隐患。
1 变压器寿命与过负荷的关系
变压器过负荷引起变压器各部分温度升高、绝缘老化、使用寿命降低, 直至损坏。变压器运行时, 其绕组和铁芯中的电能损耗都将转变为热能, 使变压器的温度升高。这些热量由绕组和铁芯内部以传热方式传至导体或铁芯表面, 再以对流方式传至变压器油中。变压器的绝缘老化, 主要是因为温度、湿度、氧气和油中劣化产物的影响, 高温是老化的直接原因。运行中绝缘的工作温度愈高, 化学反应 (主要是氧化作用) 进行得愈快, 引起机械强度和电气强度丧失得越快, 即绝缘的老化速度愈大, 变压器的使用年限也愈短。在短时严重过负荷时, 由于绕组时间常数较小, 温度上升较快, 温升相对较高;但对于变压器油, 由于时间常数较大, 温度变化较慢。当热点温度升高, 突然超过临界值时, 在绝缘纸中可能产生气泡, 使变压器整体绝缘降低, 可见运行温度对变压器寿命起着决定性的作用。油浸式变压器绕组匝绝缘用的电缆纸, 温度为80~140℃时, 其寿命L与温度的关系, 可用蒙特辛格 (Montsinger) 公式表示:
式中, θ0为保证变压器绝缘正常寿命的绕组热点温度, θ0=98℃;θh为实际的绕组热点温度 (℃) ;Ln为θh=θ0条件下的变压器绝缘正常寿命。
主变压器长期在过负荷情况下运行, 除考虑对主变压器自身的危害外, 还应考虑套管、引线、隔离开关、电流互感器等设备的过负荷能力及过电流能力。因此必须对变压器的过负荷倍数进行限制。
2 朔黄铁路概况
(1) 铁路等级:国家Ⅰ级电气化铁路。
(2) 正线数目:双线。
(3) 限制坡度:上行4‰, 下行12‰。
(4) 最小曲线半径:400 m。
(5) 牵引种类:电力机车。
(6) 机车类型:S S4型机车、大功率交流机车、DF4B型机车。
(7) 到发线有效长:2 800 m、1 800 m或1 050 m。
(8) 闭塞类型:自动闭塞。
(9) 联锁方式:计算机联锁、电气集中联锁。
(10) 列车编组:普通货物列车C64:66辆;万吨货物列车C70;116辆;C80:116辆。
(11) 牵引质量:普通货物列车6 000 t;万吨货物列车11 600 t。
(12) 列车间隔:技术站普通货物列车追踪间隔时间为9 min;万吨列车追踪间隔时间为12 min。中间站根据设备情况按黄灯开车掌握列车追踪间隔时间。
(13) 列车运行速度:不同区段的列车运行速度见表1。
(14) 机车类型、牵引重量:具体的机车类型和牵引重量见表2。
3 过负荷分析
3.1 过负荷概况分析
2013年1—3月, 朔黄铁路15个变电所共发生过负荷675次, 过负荷主要集中在龙宫变电所227次、肃宁北变电所263次、沧州西变电所80次、狼坨子变电所28次。2013年1—3月的过负荷参数 (平均值) 见表3。
(1) 过负荷跳闸分析。2012年1月—2013年4月, 龙宫变电所由于过负荷Ⅱ段动作造成跳闸共4次。2012年12月11日04:01龙宫变电所2#主变C相过负荷Ⅱ段跳闸, 主变一次跳闸电流:A:133.14 A;B:363.42 A;C:260.04 A。龙宫—宁武西上行车次:S4052、S694;龙宫—宁武西下行车次:S4063、S631;龙宫—北大牛上行车次:S2070、S884、S 6 3 2;龙宫—北大牛下行车次:S2005、S963、S2163。龙宫变电所供电范围内共有列车10列, 其中万吨列车5列, 共计15台机车取流。由于车流密度大, 机车追踪时间短, 万吨机车多造成龙宫变电所过负荷Ⅱ段跳闸。
(2) 典型过负荷分析。龙宫变电所的过负荷时间都非常长, 超过50 min的有9次, 2013年前3个月中过负荷时间最长的是2013年3月17日08:06的4500S, 主变一次电流A:222.5 A;B:350.2 A;C:200.5 A, A相过负荷倍数为1.53倍, 整个供电范围内共有列车11列, 其中万吨列车4列 (上行1列, 下行3列) , 由于上行重车在该区段是下坡道, 牵引负荷相对较小, 主要是下行长大上坡道取流大, 下行12‰的坡道就在龙宫变电所的供电臂范围内。
3.2 过负荷原因分析
(1) 列车的载重量增大。随着运量的增加, 朔黄铁路牵引重量由原来的全部小列5 676 t增长到现在部分万吨列11 352 t (C64车型) 、10 788 t (C70车型) 和11 600 t (C80车型) , 由于列车取流加大, 造成牵引变电所主变压器过负荷次数增加。
(2) 列车通过对数增加。朔黄铁路由原来的每天130多对小列增加到现在的160多对小列和万吨列混跑, 单位时间内通过的列车对数增多, 牵引力加大, 牵引变电所输出的电流增大, 造成主变压器过负荷次数增加。
(3) 线路坡度大。朔黄铁路线路特点是由西部山区逐步过渡到东部平原, 东部平原的坡度很小, 长大坡道主要集中在原平南—神池南, 平均坡度为6‰左右, 最大上坡道为12‰左右。线路的夹角大, 坡道长, 列车牵引分力和水平分力越大, 列车取流越大, 造成主变压器过负荷次数增加。
4 采取的对策
(1) 增大牵引变压器的容量。通过增大牵引变压器的容量, 并采用V/X接线方式的牵引变压器。一台额定容量一定的这种牵引变压器其负载能力可提高一个容量级, 过载能力可提高约25%, 可节省容量20%~22%, 可以节省电气化铁路的基建投资和运营成本。在减少基本电费方面, 带来的经济效益尤为显著。随着列车牵引重量和列车密度的双增加, 更换大容量、利用率更高的V/X接线方式的变压器已提上日程, 公司有关部门正在积极与地方电业局联系外部电源改造及主变压器增容的事宜, 目前这种“小马拉大车”的情况马上就能改观。
(2) 均衡运输。减少列车集中启动、集中加速, 尽量做到上、下行均衡运输。目前过负荷情况最严重的就是龙宫变电所, 在主变压器增容之前, 按主变压器1.8倍额定容量来计算, 需要对龙宫变电所供电臂内的车流密度进行限制, 结合现有运行图要求, 运行前方为万吨列车追踪最小间隔控制在12 min, 运行前方为普列列车追踪最小间隔控制在9 min, 同时采取2列万吨列车中间加开1列普通列车, 3列万吨列车不连发等措施, 控制同一供电臂上的列车对数, 减少牵引变压器的过负荷。
(3) 加强设备检修。加强设备检修, 提高设备检修水平, 保证一台牵引变压器过负荷跳闸后, 另一台牵引变压器能及时投入, 缩短全所停电时间, 减少对铁路运输生产的影响。日常运行时, 应定期投切主备供牵引变压器, 使2台变压器能均衡使用。
(4) 两台变压器并列运行。该方案在目前的情况下, 完全可以满足运行需要, 但是否经济, 则必须考虑变压器的实际损耗和基本电费之间存在的矛盾。如果变压器自身损耗产生的费用大于基本电费, 则可以采用。
5 结论
目前变压器虽然存在过负荷, 但仍然可以满足运量需求, 除龙宫变电所需要加强监视测量及限制车流密度外, 其他各所可以满足运行需要。变压器的过负荷是一种不正常的运行模式, 但如果合理利用, 对提高企业经济效益有显著效果。况且, 随着运量的增长, 在每次增容改造前都会遇到阶段性过负荷问题, 因此对变压器安全运行的监视尤为重要, 建议对增容后的变压器增加绝缘在线监测、变压器绕组温度监测等项目, 在有效的监测措施下, 变压器的过负荷能力得到充分发挥, 可最大程度地节约基本电费。
参考文献
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