低压配电保护技术论文（共11篇）
低压配电保护技术论文 篇1
在我国现在的城乡中, 220V/380V是我国普遍的用电标准, 在这个伏特的电压都是属于低压电力系统。但是一般来说, 电压超过36V之上都可能对人体造成伤害, 加之现代化电器设备正在一步步的普及我国各个城乡的普通家庭。所以, 对于普通家庭的用电安全就越显得重要, 对于用电人群复杂, 素质参差不一, 从老年到小孩都是用电的普遍群体。所以, 对于电力的保护线路的设计越发显得重要。对于低压接地保护线路来说, 主要的设计标准以及规范来说, 主要为以下几点:配电线路的运输过程中必须具有短路的保护装置。电路中出现过载或者线路断裂接触地面时的保护。系统设计的宗旨是防止人体在直接或者间接触电时, 对于人体免受电的伤害而设计的。这也是系统运行的根本性目标。
1 系统的主要介绍
根本性目标对于接地系统来说, 也有自己的主要适用范围和处理事故的方向。对于实际情况来说, 接地保护系统主要适用于一般在配电变压器中性点不直接接触地面的供电系统中, 在此目标范围内使用接地保护系统主要是为了保证当电气设备受到外界的环境干扰或者在绝缘层面损坏而产生的漏电或者其它方面的事故时保证对地电压不超过安全范围。保证了人在配电变压器附近工作时出现紧急状况而不发生意外触电事故。系统的主要方式有IT系统、TT系统还有TN系统分为三类, 主要的接地方式和目标不尽相同。
1.1 IT系统的接地方式
IT系统的主要接地方式是分为两个部分, 在电源侧或者可以叫做配电网侧不进行接地, 也可以采取经高阻抗接地, 其主要意思就是在供电的一端不采用接地因为电压在供入变压器之前电压的伏数会比一般的家用电压高很多, 如果直接接地会造成严重的后果, 即使接地也要运用高阻抗设备进行接地。而在负荷侧设备也可以叫做输出设备中, 对于部分外漏的硬件设备比如电器设备的金属外壳等等可采用接地系统。因为, 在系统中, 如果在电器设备正常使用中, 表层的金属导电外壳未采用任何的安全导电措施。那么在人体不经意或者在进行作业时如果接触到外壳时, 通过人体的电流会经过线路, 与地绝缘抗阻形成回路而发生触电行为。所以, 在一般裸露在外金属壳的电器中, 必须采取防止因为间接接触低压没有接触地电网的触电行为。最直接或者最常用的方法便是使带有金属外壳的电器的金属外壳直接与地面接触。与大地紧紧的联系起来, 降低事故的发生率。
1.2 TT系统
对于TT系统来说, 于IT系统最大的不同在于, 接地线的接入方式不同, 在TT接地线保护系统中, 电器的金属外壳的接地线于电力系统的接地线的接地点是无关的接地体。通俗的来说就是电器与电力系统之间的接地点完全不同, 也不一样。TT系统在实际的使用当中, 多用于公用用户, 像在现在的城中村当中的一些租户聚集区, 也就是说未装配电变压器的直接引进外面的低压电源的小型用户端。实际操作中, 不仅仅只是没有安装电变压器的小型用户需要TT系统。一些需要有抗干扰需求的客户同时也在采用TT系统。一般情况下, 接地的工作接地电阻十分的小, 家用电器的设备外壳带有一定的接地相电压的故障, 对地的电压十分不稳定, 有很大的几率发生电击事故的危险。所以, 针对以上的种种情况。必须在实际的操作中采取间接接触发生触电的防护性措施。比较明确的意思就是增强接地电阻值, 是电阻值得欧树达到国家的标准要求。
2 系统存在的一些隐患
对于实际的使用过程中, 接地线保护系统中存在着几点比较有危险性的隐患, 这几个方面的隐患对于日常人们在电器的使用过程中, 造成了很大的触电几率。所以, 对于日常生活中的使用电器方面来说特别要注意这些方面防止触电事故或者对电器造成损坏的危险。首先, 一般系统中存在短路电流为100A左右, 但是在供电所来说, 特别是距离比较远的供电所。由于供电的距离比较长, 线路比较长。所以存在着短路回路电阻抗的增大, 而且在设备的使用过程中, 受到负荷电流和启动电流的同时作用。如果在保护装置中作用的动作电流电流安数太小。则不能保证安全绝对的切断了故障回路。长时间作用在电路上的话, 就会造成设备外壳产生电流不能够及时的散去。而且长时间的作用, 会使外壳上的电压伏数达到上百伏。另外在正常使用中, 电流正常的运作过程中, 零线可能会有电位的产生。产生零线电位的原因主要是因为。三相电压的不平衡和三次谐波电流的作用。零线电位有时候的电压可达到50V, 所以, 设备的金属外壳就相当于在零干线处的电位。对于TC系统, 零线隐患如下图所示:
这样就造成了严重的后果, 一方面对使用者造成了严重的触电威胁, 另一方面对于在设备中, 对电压要求比较高的零件造成不能工作的严重后果。在系统中, 如果零线断线的话, 也会造成设备的外壳带电, 在TN系统中, 零线的断线, 那么在设备外壳的电位就相当于零线上的电位。同时, 一般的农村电网中, 电线都是架设在空中, 如果电线断线, 电线落在地面上, 会造断线处的大地局部产生电流。架空线路落地存在的危险如下图所示:
3 设计应注意的方面
设计的理念应该遵循尽量减少人员触电事故发生的几率为设计根本。设计的成本越来越低, 设备操作越来越简单为设计的目标。在设计时, 应该做好三个方面的计算, 分别是线路负荷的计算, 短路电流的计算和电压损失的计算。在线路负荷计算时, 应该根据线路总的负荷功率, 分段的算出线路上的电路。确定在设备的一些设备配件或者设备意外事故如导体截面和熔断器的电流量的主要依据。短路电流的计算时应该包括三相短路电流和接地故障电流两种。对于电压损失方面来说, 牵扯的依据很多, 如变压器距离的远近, 导体截面的大小等等, 所以, 电压损失计算是比较复杂的。
4 总结
总之, 无论低压接地保护线路分为哪几类, 向着越来越多的类别发展, 它总体的设计理念就是降低人们在日常使用电器时的触电几率。保护人们的用电安全, 使人们的生活越来越方便。所以, 应该积极开发和研究这方面的科技和设备。
摘要：在实际生活中, 随着电力行业的不断发展, 对于低电压系统在运用的过程中安全问题的探讨也越来越得到重视。针对我国现阶段城乡之间的用电皆为220V/380V的电压, 配电低压接地保护线路的设计应运而生。
关键词：系统介绍,存在的问题,注意的事项
参考文献
[1]许强.配电低压接地保护线路设计[J].科学信息, 2010 (23) .
[2]倪必辉.低压接地保护及配置电路保护设计探讨[J].电力勘测设计院, 2007 (2) .
低压配电保护技术论文 篇2
【关键词】低压电网;漏电;短路电流;电流整定
1 井下低压电网发生漏电的危害
矿山采区内自然条件十分恶劣，矿山机械与生产工人相对集中，且大部分低压电网在些聚集，一旦发性低压漏电、短路事故，将会矿山造成严重影响。
1.1 人员易触电
如果煤炭生产工人直接接触到没有做好绝缘措施或绝缘失效的电气设备时，就容易导致触电事故发生，且如果设备外壳带电较强时，超过人体承受的极限，就容易导致触电伤亡事故。更为严重的是，当工人直接接触到因绝缘保护套破皮而暴露在外的芯线，很可能造成具大人员伤亡。
配电低压线路保护的相关措施探究 篇3
【关键词】配电；低压线路保护
0.前言
低压配电线路，为了防护在发生故障(如过载、短路和接地故障)时危及人身安全(间接接触导致的电击)，或是线路过热而导致损坏甚至引起电气火灾，配电线路应有必要的防护措施，以保护线路安全和用电安全。由于低压配电线路遍布各种建筑以至户外各处，发生故障的机率大，而且有大量非专业人员可能接触，更显得这种防护特别重要。最主要的防护措施就是在各级配电线路装设保护电器，以保证在电路发生故障时，能有效地断开故障电路。这些保护应符合GB50054—95《低压配电设计规范》的有关规定。
1.设计依据
低压配电线路保护依据国家标准GB50054—95《低压配电设计规范》，该规范规定了电路几种故障时的保护要求。低压保护电器主要使用低压断路器和低压熔断器两类；断路器从选择性分类，则有“选择型断路器”(另外还具有短延时定时限过电流脱扣器)和“非选择型断路器”(具有反时限和瞬时动作两个过电流脱扣器)两类。为此，各级线路不仅要设置保护电器，还必须要正确整定其参数，以保证在规定的时间内可靠切断故障；还要求应有选择地切断电路，即要求最靠近故障点的保护电器动作，而其上级的保护电器不动作，以使得切断电路的范围最小。
2.低压配电线路保护要求
2.1电路故障时能自动切断故障回路
电路故障包括以下三类：(1)短路故障：依靠保护电器自动切断。(2)过负载：依靠保护电器自动切断或发出报警。以上两类均属过电流保护，目的是防止导体过热，在达到规定的允许最终温度之前切断，以防止导线(电缆)损坏，甚至引起火灾。(3)接地故障保护：依靠保护电器在规定的时间内切断，除防止电线过热外，更主要是作间接接触电击防护。
2.2要有选择性切断电路
故障时，要求靠近故障点的保护电器动作，而以上各级保护电器不应动作，以保证非故障电路的连续供电，最大限度缩小停电范围。这也是配电低压系统最易发生的误动问题，也是重要保供电工作易忽视的问题。
2.3正常运行和设备正常起动中保护电器不动作
这是常规要求，在GB50055—93(常用用电设备设计规范》中有规定。
3.保护电器的选型和整定必须处理两个问题
设备起动时保护电器不动作与故障时一定要动作的问题：前者决定了保护电器的整定电流(即熔断器的熔体额定电流，或断路器的瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流)不能太小，特别是较大功率、直接起动的笼式电动机；而后者则决定了该值不能太大，特别是离配电变压器距离较远的线路，矛盾将会突显。
故障(主要是接地故障)时保护电器要在规定时间内切断和上级保护要有选择性切断。前者要求切断时间要比较快，而后者则要求不能太快，要有等待下级保护电器动作的必要延时；通常是采用反时限保护特性(即熔断器)或上级有短延时脱扣器(即选择型断路器)的电器。
4.保护电器的选择性动作是保证连续供电的重要因素
4.1连续供电要求
(1)现代社会发展对连续供电要求高。如特殊的大型保供电任务(奥运会、亚运会、世博会等)，重要的、安全防护要求高的生产流程和装置，交通枢纽(民航、铁路场站)，供电、供水、供气和通信、信息中心、计算机中心、金融中心等，对连续供电要求很高，因此，在配电设计中必须充分考虑。
(2)影响连续供电的因素很多，如主网供电的保证，变配电设备的故障，自然氣象条件(雷击、风灾、冰雪等)的影响，外力破坏等，很多是难以完全避免的，甚至是不可抗拒的。而保护电器的非选择性动作、造成的断电，却是从配电设计的合理性能够避免，或得到大大改善。
4.2保护电器的选型和参数整定
为了保证上下级保护电器有选择性动作、应采用下列选型：
(1)选用熔断器：用符合国家标准GB13539.1的熔断器，其反时限动作特性能很好地保证上下级之间有选择性动作。
(2)上级选用带有短延时过电流脱扣器的选择型断路器，只要合理整定短延时脱扣器的额定电流和延时时间，就能保证其选择性。
4.3当前配电设计存在的主要问题
(1)选用高级非选择型断路器，是普遍存在的设计不合理因素，当末端发生较大的故障电流时，可能导致一级或多级断路器非选择性切断，这是急待解决的问题。
(2)选用了选择型断路器，但其参数整定不正确，如上级短延时过电流脱扣器额定电流太小，甚至小于下级断路器之瞬时过电流脱扣器额定电流，或上级瞬时过电流脱扣器额定电流太小，都可能破坏选择性动作。
5.解决方案
5.1电流较大的馈线首端应选用选择型断路器，其整定要求如下：
(1)短延时过电流脱扣器电流Iset2不应小于下级最大的断路器的短延时或瞬时过电流脱扣器电流之1.2—1.3倍，其延时时间不宜小于0.3— 0.4s。
(2)瞬时过电流脱扣器电流宜尽量选大。
5.2中间级保护电器宜采用使用安全、分断能力高、选择性好和维护简单方便的熔断器，上下级的熔体电流比不小于其过电流选择比，即1.6:1。
5.3末端回路的保护电器没有选择性要求，可采用非选择型断路器或熔断器，但应满足接地故障能按规定时间内切断之要求。
5.4研究开发断路器新品种，具有选择性特点，期望能达到下列要求。
对普通断路器的瞬时过电流脱扣器进行改造，将瞬时脱扣改变为具有毫秒级的延时特性。
如可能，最好能具有两级选择性延时，上下级脱扣器额定电流比最好能达到不大于1.6:1，最多不应2:1。
断路器壳架额定电流能达到63～400A范围，分断能力达到15～30kA左右，能满足一般配电线路的大多数需要。
希望能做到物美价廉，便于推广应用，如果能达到和同容量非选择型断路器的价格的1.5～ 2.0倍左右，电气设计师和用户是可以接受的。
5．5 配电低压线路保护的配合方案
5．5．1 上下级均为熔断器的选择性配合
熔断器之间的选择性在国标GB13539.1—2002中已有规定，也就是说，产品本身已经给予了保证。标准规定额定电流16A及以上的串联熔断体的过电流选择比不小于1.6:1即满足选择性要求。
5.5.2上级为熔断器，下级为非选择型断路器的选择性配合
由于熔断器的反时限特性和断路器的长延时脱扣器的反时限特性能较好配合，在整定电流值合理的条件下，具有良好的选择性动作，条件是熔断体的额定电流Ir比断路器长延时脱扣器的整定电流lzdl配合比应大于3。当故障电流超过断路器的瞬时脱扣器整定电流Izd3(通常整定为lzdl的6～10倍)时，则下级瞬时脱扣，而上级熔断器不会熔断。
5.5.3上级为非选择型断路器，下级为熔断器的选择性配合
当故障电流大于非选择型断路器的Izd3时，则上级断路器瞬时脱扣，因此，只有当故障电流小于Izd3时，下级熔断器才先熔断，具有部分选择性，整体来说没有选择性，这种方案不可取。
5.5.4上级为选择型断路器，下级为熔断器的选择性配合
由于上级断路器具有短延时功能，一般能实现选择性动作，但必须整定正确，不仅短延时脱扣整定电流Izd2及延时时间要合适，还要正确整定lzd3。确定这些参数的原则是：
①熔断器Ir不宜太大；
②断路器Izd2值不宜太小，在满足《规范》要求Id≥1.3Izd2的前提下宜整定大些；
③短延时时间应整定长一些，如0.4～0.8s；
④Izd3在满足动作灵敏度条件下尽量整定大一些，以免破坏选择性；
⑤当短延时脱扣器的延时不大于0.5s时，断路器Izd2不宜小于下级熔断器Ir的12倍。
5.5.5 上级为选择型断路器，下级为断路器的选择性配合
此时只要正确整定各项参数，一般可获得较好的选择性。上下级断路器选择性配合一般应考虑以下原则：
①上级断路器的短延时动作时间至少比下级断路器的短延时动作时间长0.1s；
②上级断路器Izd2值不小于下级断路器Izd3值的1.2倍；
③上级断路器Izd3值不小于下级断路器出线端三相短路电流的1.1～1.2倍；
④上级断路器lzdl值不小于下级断路器Izdl值的1.3倍。
6.总结
低压配电网微机保护装置设计 篇4
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
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[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).
低压配电保护技术论文 篇5
摘要：经济的快速发展致使电力的供应越来越大，如何保证电力系统供电的高效、稳定和环保需要从供输电的整个过程进行维护检修，其中高低压配电柜的接地保护装置十分重要，本文将就高低压配电柜的接地保护装置应用进行相关探讨。
关键词：高低压 配电柜 接地 保护 装置 安全
1 高低压配电柜的概述和选择
高低压配电柜在众多领域都有非常广泛的应用，电力的稳定性发挥，最重要的因素来源于配电柜是否可提供一个最稳定的工作环境，配电柜的主要功能发挥就是对于电力设备的一个有效保证，一个稳定环境的提供，配电柜的使用是电气设备工作的不可或缺的一部分，其中，低压成套开关设备和控制设备俗称低压开关柜，低压配电柜的额定电流是50Hz交流电，选用380V额定电压的配电系统作为动力支持，也同时提供照明以及配电过程中的电能转换和控制。对于低压配电箱的保护形式选用需要根据具体的工作场所的需要和条件进行科学的选用。
高压配电柜的主要部件包括：控制装置、保护装置、信号传送装置和高压开关等，除此之外还包括相关联附件以及其他必要工作组件。在选择高压配电柜时，应该根据工程的投资状况，综合原有的配套的高亦称低压配电柜，它是指交、直流电压在1000V以下的成套电气装置。低压设备、高压配电柜供电的可靠性等多方面的因素全面考量，对于配电房的高压柜内置元器件的选用我们需要根据实际情况具体情况具体分析，而不能一概而论，在可以选择的情况下优先选用柜内带有智能综合保护器的高压柜，这种高压柜的应用，能够很大程度的提高工作效率，对工作程序有简化的作用。
实用性：对于高压配电柜的选用最重要的就是实用性，这就需要我们根据自身的工作情况进行科学的选择，其中进口高压柜由于技术上的差距安全性能较高，高压柜中元器件的布置较为紧凑整体柜体体积相对较小，对于空间的要求不高，但同时由于进口价格较高并且一段出现问题进行维修的话较为困难和麻烦，相较而言国产配电柜价格适中，在国内维修较为方便，但由于技术上的一定程度落后柜体的体积就会较大，这就需要较大的空间，对场地就有了要求。在选擇中就需要根据自己的资金和需求进行科学的选择，从而获得最大的效益。
可靠性：对于配电柜的可靠性主要是指在手车柜中的部件安装，可以方便转移，甚至在主回路带电的情况下也可以进行，这就有了更换方便快捷并且安全性较高的优点。对于低压配电柜的优化需要从多方面综合控制，首先对于低压配电柜的关键数据要进行明确分析，根据具体工作需求科学选择，在进行选择时需要注意的是柜体尺寸，额定电压、电流、频率等参数，对于主母线的峰值短时耐受电流、最大额定电流值、额定短时耐受电流、功能单元形式、外壳防护级数以及柜体内部分隔方式等等也需要具体明确，总而言之在选用汇总必须要明确各项参数，对元件部分充分了解严格选择。
2 高低压配电柜接地保护装置
在高低压配电柜中接地保护装置主要是用来保障人身安全，防治在生产生活过程中由于各种突发事件和意外造成交流电通过电器元件的内阻电容耦合或者设备绝缘不良等途径使得设备外露的金属部分或整体外壳都呈现带电状态，人体接触后造成的触电事故。具体表现为，在高低压配电柜接地保护装置中某一部件充分与大地连接，一旦出现突发事件造成电流的泄露等状况时，接地电流瞬时增大，触发保险丝的熔断或者切断空气开关等装置，从而切断电流避免危险。
2.1 共用零线系统
常见的接线系统，普遍来说常用的是单项两线制，具体表现为当工作零线和保护接地涌现使用的是同一根连接接线时就可以将保护接地线接出，另一端连接在插孔接地零线的位置，另外工作零线由电度表后零线代替，需要注意的是不能直接使用工作零线作为保护接地线，另外对于保护零线的引入需要引起重视的不能直接通过保险丝，一旦通过保险丝反而会增加触电危险起不到原有的保护作用。
2.2 接零保护线的供电系统
专用接零保护线的供电系统即是单相三线制，在原有的工作零线布线的基础上，还要增设一根专用接零的保护线，不需要安装保险丝而直接连线于户外重复接地位置，在此系统下，在保证此根专用接零保护线不发生断裂的情况下，一旦设备发生漏电，就会引导保护装置启动工作，并主动切断电源，防止触电事故发生。
3 高低压配电柜接地保护装置应用
3.1 高低压配电柜接地保护装置的作用能够在检修人员对设备继续检修的时候预防触电事故的发生，从而对人身安全和财产安全起到很好的保护，这就要求在设备的安装时必须安装在低压开关柜中，当检修人员对设备低压开关柜进行检修时，第一步需要进行接地布线，在接地布线的设置中一般将接地线衔接在低压盘外部，这种设计不够安全，容易造成在检修结束后工作人员忘记拆除底线造成低压开关柜的持续使用从而带来触电危险。在新的保护装置设置规范中，低压开关对断电后要将接地线布置在低压盘内部的蝶形螺旋的位置，这种设计能够从根本上保障安全，防止由于工作人员的偶然失误造成的事故危险。
3.2 在接地保护装置中高压开关柜与低压开关柜的保护装置原理是一样的，这就要对高压开关的接地保护装置的工作原理进行分析，具体的分析过程需要进行一项简单的试验。在试验过程中，用两个定位的方块控制挡在小车轨道上的挡块的轴向移动，来阻止车前轮的运动，将手柄从手把上取下来，用安装板上的固定孔将接地线牢牢固定，在检验过程结束之后，把用于固定地线的螺栓进行拆除，如果没有拆除就会造成手把不能顺时针转动，也就不能离开手车轨道，造成安全隐患，在不拆地线的情况下手车不能合闸，对于事故的发生能够有效的防止。
3.3 对于高低压开关柜这种电流很大的设备而言，工作人员的人身安全尤为重要，这就对接地保护装置提出了更高的要求，对于接地保护装置要充分进行科学分析，在接地保护装置的高低压开关柜的安装来说目标意义十分重要，其中在结构上较为简单、造价上较为低廉，安装过程比较方便，只在原有的设备上稍作改变带来的成效很大，这种改变不仅能够提高设备自身的使用安全系数，还能够确保检修人员误操作时，及时阻止其继续检修的安全性。
4 结语
高低压开关柜的接地保护装置的应用对于工作人员的安全和供电稳定性可靠性十分重要。这种装置能够有效地防止触电事故，零线在接地装置中的设置能够在设备漏电之后很大程度的降低电压。作为工作人员我们需要了解各种设备特性，根据不同的设备选择最为合适的接地保护装置，保障供电安全和人员安全。
参考文献：
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[3]李丽丽.新建配电室关键的几个技术问题[J].硅谷，2010（12）：130.
低压配电系统接地型式与保护配置 篇6
1 我国主要低压接地系统的TN方式供电系的特点与保护配置
TN方式供电系统是我国低压接地系统的主要形式。TN方式供电系统是将电气设备的外露导电部分与工作中性线相接的保护系统, 称作接零保护系统, 用TN表示。它的特点体现在:一是当电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电时, 实际上就是单相对地短路故障, 理想状态下电源侧熔断器会熔断, 低压断路器会立即跳闸使故障设备断电, 产生危险接触电压的时间较短, 比较安全;二是TN系统节省材料、工时, 应用广泛;三是在TN方式供电系统中, 国际标准IEC60364规定, 根据中性线与保护线是否合并的情况, TN系统又可分为TN-S系统、TN-C-S系统、TN-C系统三种形式。
1.1 TN-C方式供电系统
本系统中, 保护线与中性线合二为一, 称为PE线。
TN-C方式供电系统的优点体现在:TN-C方案易于实现, 节省了一根导线, 且保护电器可节省一极, 降低设备的初期投资费用;发生接地短路故障时, 故障电流大, 可采用一过流保护电器瞬时切断电源, 保证人员生命和财产安全。
TN-C方式供电系统的缺点主要是:线路中有单相负荷, 或三相负荷不平衡, 及电网中有谐波电流时, 由于PEN中有电流, 电气设备的外壳和线路金属套管间有压降, 对敏感性电子设备不利;PEN线断线或相线对地短路时, 会呈现相当高的对地故障电压, 可能扩大事故范围;TN-C系统电源处上使用漏电保护器时, 接地点后工作中性线不得重复接地, 否则无法可靠供电。
1.2 TN-S方式供电系统
本系统中, 保护线 (PE) 和中性线 (N) 严格分开, 称作TN-S供电系统。
TN-S方式供电系统的优点体现在:正常时即使工作中性线上有不平衡电流, 专用保护线上也不会有电流。适用于数据处理和精密电子仪器设备, 也可用于爆炸危险场合;民用建筑中, 家用电器大都有单独接地触点的插头, 采用TN-S系统, 既方便, 又安全;如果回路阻抗太高或者电源短路容量较小, 需采用剩余电流保护装置RCD对人身安全和设备进行保护, 防止火灾危险;TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器, 前提是工作中性线N线不得有重复接地。专用保护线PE线可重复接地, 但不可接入漏电开关。此系统的缺点是由于增加了中性线, 初期投资较高;TN-S系统相对地短路时, 对地故障电压较高。
1.3 TN-C-S方式供电系统
本系统是指, 如果前部分是TN-C方式供电, 但为考虑安全供电, 二级配电箱出口处, 分别引出PE线及N线, 即在系统后部分二级配电箱后采用TN-S方式供电, 这种系统总称为TN-C-S供电系统。
工作中性线N与专用保护线PE相联通, 联通后面PE线上没有电流, 即该段导线上正常运行不产生电压降;联通前段线路不平衡电流比较大时, 在后面PE线上电气设备的外壳会有接触电压产生。因此, TN-C-S系统可以降低电气设备外露导电部分对地的电压, 然而又不能完全消除这个电压, 这个电压的大小取决于联通前线路的不平衡电流及联通前线路的长度。负载越不平衡, 联通前线路越长, 设备外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大, 而且在PE线上应作重复接地;一旦PE线作了重复接地, 只能在线路末端设立漏电保护器, 否则供电可靠性不高;对要求PE线除了在二级配电箱处必须和N线相接以外, 其后各处均不得把PE线和N线相联, 另外在PE线上还不许安装开关和熔断器;民用建筑电气在二次装修后, 普遍存在N线和PE线混用的情况, 混用后事实上使TN-C-S系统变成TN-C系统, 后果如前叙。鉴于民用建筑的N线和PE线多次开断、并联现象严重, 形成危险接触电压的情况机会较多, 在建筑电器的施工与验收中需重点注意。
1.4 TN系统接地型式下应采取的保护配置
对TN系统中装漏电保护装置时, 应使设备的外壳与保护中性线 (即PEN线) 的连接必须在漏电保护装置的电源侧, 若保护线PE接在漏电保护的负载侧, 则因漏电故障电流的整个回路均穿过漏电保护装置而检测不出来, 漏电保护装置不动作, 同时漏电保护装置的负载侧不能设置重复接地, 如有重复接地, 会使在无故障情况下发生误动作。
TN-C系统安装漏电保护装置前, N线PE线要分开, 这就变成TN-C-S系统。
TN-C-S系统安装漏电保护装置时, 必须将相线和N线一同穿过漏电保护装置的零序电流互感器, 这就应选用2极或4极漏电保护装置。
2 其它低压接地系统的特点及保护配置
根据国际电工委员会低压的规定, 低压配电统系统保护接地的型式按接地分为中性不接地或经高阻接地TN系统、TT系统和IT系统三种。除上面谈到的TN系统外, 另两种低压接地系统的特点与保护配置原则如下:
2.1 TT系统
TT系统的电源中性线直接接地, 并引出中心线N, 属于三相四线制系统, 负载设备的外露可导电部分通过各自的保护线PE单独接地, 而与系统接地无关。在TT系统中, 当设备一相与外露可导电部分接触, 若故障设备外露导电部分与大地接触不良, 从而这一单相故障电流可能较小, 通常不足以使故障设备中的过电流保护装置动作, 切除故障设备, 这样就增加了人体触电的危险。其一, 即使设备外露可导电部分接地保护良好, 当设备一相与外露可导电部分相碰, 由于电源相电压为220V, 如按电源中性点工作接地电阻为4Ω, 保护接地电阻为4Ω计算, 则回路故障电流为27.5A。这样在使用大容量设备时, 因所选用的熔断器额定电流较大或自动开关瞬时脱扣器整定电流较大时, 熔断器和瞬时脱扣器不能可靠动作, 故不能保证切断电源。因人体电阻大约为2000Ω, 则人体可能触碰到的电压为27.5A×4Ω (保护接地电阻) =110V的电压, 这对人也是相当危险的。再者, 如果这种TT系统中的设备只是绝缘引起漏电时, 则由于漏电电流较小而可能使电路中的过电流保护装置不动作, 从而使漏电设备的外露导电部分长期带电, 这也增加了人体触电的危险。故TT系统往往采取加装漏电保护器和其它一些灵敏的触电保护装置, 一般不适用熔断器、低压短路器作接地故障保护。
2.2 IT系统
IT系统的电源中性点不接地或经阻抗接地, 无中性线N, 一般为三相三线制系统, 负载设备的外露可导电部分各自保护线PE单独接地。这种系统的设备如果发生一相接地故障。其外露可导电部分将呈现对地电压, 并经设备外露可导电部分的接地装置、大地和非故障的两相对地电容以及电源中性点接地装置 (如采取中性点经1000Ω阻抗接地时) 而形成单相设备接地故障电流, 电流约为220V÷1000Ω=0.22A;如果电源中性点不接地时, 则此故障电流完全为电容电流, 属于小电流接地系统。因此在有中性点装置或者无中性点装置时, 短路电流都比较小, 即使发生一相碰壳接地故障, 其三相电压仍然维持不变, 三相用电设备仍可继续正常运行。不过, 为了判断设备是否发生一相碰壳接地故障, 应装设绝缘监察装置或单相接地保护, 在IT系统发生故障时, 由绝缘监察或单相接地保护装置发出音响和灯光信号, 提醒工作人员及时排除接地故障, 否则当另一相再发生接地故障时, 将发展成为两相接地短路, 导致供电中断。
IT系统的优点是在与它发生一相接地故障时, 所以三相用电设备仍然可以暂时继续运行, 适用于易发生单相接地故障、对不间断要求较高以及易燃易爆的场合。缺点是无中性点接地, 无法引出零线, 不能使用单相设备;而且在发生一相接地故障时, 另外两相对地电压由相电压220V升到线电压380V, 增加了对人身安全的威胁。
结束语
接地系统的选择是一个综合过程, 需要设计人员在全面了解用户的要求、环境条件、负载类型、维护能力等基础上, 根据国家和地方法规及标准要求, 选择合理的、可靠的电网接地形式。同时, 还要对接地形式进行合理的保护配置, 以确保系统的安全与经济。
摘要：在低压配电设计中接地型式及其保护配置应引起广大电气设计人员的高度重视。电气设计工作者需要正确选择接地形式, 以提高系统的安全性, 减少和避免因接地故障引起电击、火灾事故所带来的人身伤害事故和财产损失的发生。
关键词：低压配电系统,接地型式,保护配置
参考文献
[1]齐维民.低压配电系统接地方式的探讨[J].装备制造技术, 2009 (11) .
低压配电保护技术论文 篇7
关键词：配电系统,矿山电压,接地保护,接零保护
保护接地包括接地保护与接零保护两种形式, 矿山低压配电系统保护接地的目的就在于防止矿山发生漏电事故, 并为各部分电气设备的正常运行提供一定的保障。保护接地具有不同的保护方式, 不同保护方式适用于不同的电力环境, 对于矿山低压配电系统而言, 一旦保护接地的形式选择不当, 很可能影响整个矿区配电系统的正常使用性能, 并在很大程度上降低了电网性能的可靠性。因此, 针对矿山低压配电系统的特点来选择正确的保护形式已经势在必行。
1 接零保护与接地保护的区别性分析
1.1 不同的保护原理
对于接地保护来说, 其原理主要是对一些存在漏电现象的设备来进行遏制, 控制其漏电范围, 一旦设备的漏电现象超过了某一整定值, 保护器就会自动进行运作, 切断电源防止发生事故。而一般接零保护的原理则主要是对于接零线路借组, 并使得设备中损坏绝缘后碰壳形成一个单相数段, 需要应用电流保护装置的迅速运转, 来保护电力装置不会遭到破坏。
1.2 不同的使用范围
目前, 我国矿山低压配电系统中, 一般采用TN以及TT系统来实现三相、单相混合供电, 由于负荷密度以及符合分布等因素的影响, TT系统主要运用接地保护这种方式;TN系统则主要应用接零保护的方式。
1.3 不同的线路结构
接地保护中一般只会有中性线以及相线, 在这种三相动力生成的负荷中通常都不使用中性线来解决, 仅仅需要确保设备接地, 接地系统中的中性线一般除电源中所属的中性点接地以外, 就再不可能出现其他接地连接装置了;而接零保护在基本要求上一般都要确保有中性线的系统存在, 同时还要在必要时对中性线以及保护接零线实行分开架设, 进而对整个系统起到保护作用, 并且在系统中, 中性线的保护要有许多地点重复的进行接地设置。
2 现状分析
低压配电系统普遍使用三芯或者四芯的电源线进行配置, 然而在三相四线所制作的电气设备中, 在电器外壳上还有着另外一根接地线的配置, 这样会有利于设备在正常工作状态下保持着有效的保护接地状态。然而在现行低压配电系统内, 还没有统一、专用的接地线配置, 这种情况对于矿区的电力用户而言, 想要真正实施保护接地, 其实不是件很容易的事情。有些矿区尽管已经采取了一系列措施, 利用保护接地线, 但现实中也是很难达到规程中标准的要求, 存在诸多的不安全因素, 甚至会为系统或设备的安全运行埋下众多隐患, 造成本来是为了电气安全而实施的各种保护接地措施不能够切实的发挥作用, 并很有可能成为系统或者设备的累赘和摆设。
3 接地系统的接线类型分析
国内许多矿山低压配电系统会分成TN、IT、TT这三种类型。在这之中第一个字母T所表示的是电源的变压器之中中性点直接接地;而I一般表示为电源的变压器中的中性点并没接地。N所表示的是电气的设备外壳和系统接地的中线相互连接。
TN系统指的是电源的变压器的中性点进行接地, 而设备外露的地方和中性线相互的连接。IT系统所指为电源中变压器的中性点不去接地, 而设备外壳也没专用接地线所保护。TT系统所指为电源中变压器的中性点进行接地, 而设备外壳也没有专用接地线所保护。
4 两种保护方案的应用范围
保护接地可以分为接零保护以及接地保护, 此两种保护接地的方案在使用环境之上又有着一定的不同。因此, 一旦方式选择不得当, 就会影响系统的保护性能, 甚至会对电网供电时的可靠性造成一定影响。因而对配电网中的电力用户而言, 如何才能对保护接地的办法进行合理的选择、利用是一个关键性的问题。其最开始就需要由供电系统属于一种什么样的配电系统来决定。在工程实践中, 如用户低压配电系统属于TT的系统类型, 那么用户可以采取接地保护的系统来进行防范;但若用户低压配电系统属于TN-C的系统类型, 那么用户可以采取接零保护的系统来进行防范。在这两种情况中的TN-C与TT的系统是有着两个独立特性的系统形式, 虽说两者都同样可以给用户供给380V以及220V的三、单相互混合电源的电压, 但两者是不可互相代替使用的, 而且两者保护措施上的要求也是完全不同的。这也是由于在相同低压配电的系统中, 若同时出现两种保护接地方案, 当接地保护的设备之间出现相线碰壳的故障时, 会导致零线对地电压升高到相电压的一半或是更高数值, 进而使采用接零保护的所有设备带有相同的高电位, 设备外壳之上的一些金属元件也会相应出现很高对地电压, 威胁到操作人员的安全。因此要确保在矿区配电的系统中只应用一种合理的保护接地方案, 严禁接地保护与接零保护两种方案的混合使用。
5 注意事项
5.1 要对TT系统电器外露中的一些能够导电的部分采用接地保护进行防护。
对于TT系统来说, 一旦电器设备出现外露现象, 并且当导电部分没有采取适合的接地保护进行防护时, 很可能就会导致绝缘损坏现象的发生, 设备外壳所带的电压就会变得异常危险, 一旦操作人员触到之后就会使流经人体的电流值瞬间达到数百毫安, 导致电击事故的发生。
5.2 对末级剩余电流所属保护器进行正确的安装与使用。
在矿山低压所属配电系统中, 对于客户端在末级上的保护通常利用剩余电流设置保护的装置。用户一旦选择安装剩余电流作为保护装置, 不但要对供电电压、方式、线路与系统接地的形式充分考虑, 还需要对保护线与中性线进行严格的区分, 而且, 要特别注意将四极或三极四线的中性线接到对剩余电流进行保护的装置上。另外, 无论用户应用何种配电的系统, 如果中性线经过剩余电流的保护装置, 不可再作为保护线来应用, 并且不要重复接地或是使接地设备出现外露现象, 并且同时确保保护线不要接在剩余电流所属保护装置中。
5.3 对于矿山违章用电行为严格的杜绝。
矿区在进行电能利用的时候, 必须严格遵守《安全用电规程》, 严格杜绝用电违章行为的发生。
5.3.1 在剩余所属电流保护装置的系统中, 要针对能
够影响其动作可靠性的因素进行有效性试验, 对于不正常运转的装置, 需要及时通知供电等相关部门进行维修和处理;在剩余电流所属保护装置运转之后, 若发现其不能够正常运转的征兆时, 需要对故障进行及时的检查, 等待设备的故障排除以后, 才可以送电, 同时要对私自开启剩余电流所属的保护装置运转的行为进行严令禁止。
5.3.2 不要在进行剩余电流装置有效安装后就放松警
惕, 一旦存在有任何的侥幸心理, 就会为安全事故的发生埋下隐患。对不同的电力系统, 需要进行不同的接地保护选择。在TT系统中, 剩余电流所属的保护设备是一种非常适合的接地保护器;在TN-C的系统中, 由于其内部特殊的结构特点, 不适合应用剩余电流的保护装置进行保护;而对于TN-S-C与TN-S的系统, 剩余电流的保护装置则是一种非常可靠和适合的保护器。矿区的生产实践中, 要想在不扩大停电范围的同时实现操作者人身安全的防护则需要对剩余电流的保护装置的分级保护形式进行正确的选择。
6 结语
综上所述, 不同的接地方式需要选择不同的接地保护器, 才能有效的保障操作者的生命安全, 并避免进停电范围的进一步蔓延和扩大。不仅如此, 在生产实践中, 还需要对电流保护装置实施分级保护措施, 选择正确的保护接地方案, 安装对剩余所属电流的保护装置及设备, 并及时防止接地方案出现混乱状态, 只有这样, 才能实现接零保护与接地保护的目标。对于矿区低压配电的系统而言, 要有对接零保护与接地保护给予充分的重视才能有效的保障煤炭企业员工的人身安全, 促进企业和谐健康的发展。
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浅谈低压配电系统的接地及保护 篇8
在建筑电气设备当中, 低压配电系统具有十分重要的意义, 能够对低压用户的生命和财产安全产生直接的影响。此外, 在电子设备和电气设备的运行当中, 低压配电系统也发挥着重要的作用。在实际应用中, 低压配电系统主要包含了系统接地、保护接地等。
1 电气装置接地
通常情况下, 在施工的过程当中, 电气装置主要有三种接地和接零方式, 分别为工作接地、保护接地和保护接零。在当前的低压配电系统当中, 接地电网主要采用的是三相四线制, 380/220V中性点的形式。此种接地方式能够对电气装置的工作特性进行满足, 确保电气装置的正常运行。在保护接地中, 将电气装置的外壳进行接地, 这样, 如果电气设备被击穿绝缘, 就能够避免外壳带电的情况, 防止发生触电危险。电气装置在低压接地系统中的金属结构部分连接中性线, 实现保护接零。如果接地发生故障, 保护装置就能够迅速将故障电流切断, 从而避免发生触电事故。
2 低压接地系统的接地形式
2.1 IT系统
在IT系统当中, 电力系统的带电部分不与大地直接连接, 外露的电气设备导电部分与大地之间通过保护线相连。在煤矿开采等井下作业当中, IT系统的应用较为广泛。在该系统当中, 可以选用剩余电流动作保护器、过电流动作保护器、绝缘监视器等类型的保护器[1]。IT系统的电源不接地, 因此如果相线碰地, 不会产生电火花, 也就降低了发生爆炸事故的可能性。在该系统当中, 电源系统的绝缘状态应当保持良好的性能, 不能将带电的部分直接接地。同时, 应当安装故障报警装置和绝缘监视装置。还应当利用保护线将设备外露导电部分连接到大地。在该系统当中, 最好不要将中性线引出。如果确实需要引出, 也应当确保对地绝缘。
2.2 TT系统
在电力系统当中, 电源的中性点通常是直接接地的。电气设备外露导电部分应当在无关于电力系统接地点的地极上进行连接, 在TT系统当中, 两个接地极之间是相互独立的。TT系统在很多小负载供电系统中, 都有着广泛的应用, 其采用的保护器类型主要是剩余电流动作保护器。在TT系统当中, 如果建筑物或电气设备相互独立, 则可以设置独立的接地极。这样, 一旦发生故障, 对地电压故障将不会进行蔓延。TT系统中的外露导电部分, 所应用的是同一个接地保护装置, 因此, 应当将共用部分利用保护线进行可靠的连接。
2.3 TN系统
在TN系统当中, 电气设备外露导电部分通过保护线连接到配电系统接地点之后, 在地极上进行直接的连接。在配电系统中, 通常是电源中性点进行接地。针对不同的N线和PE线合并情况, 可将TN系统划分为TN—C系统、TN—S系统和TN—S—C系统。
在TN—C系统中, N线与PE线是合并的, 合并后的PEN线强度应当较高, 以防发生断裂[2]。在实际应用中, 应当采用截面积大于10mm2的铜芯线, 或是截面积大于16mm2的铝芯线。在TN系统中, 分支线无法达到这一要求, 因此不进行分支线的合并。TN—S系统中的N线和PE线连接于电源端, 在负载端并不相连。在施工过程中, 应当对系统负载端进行检查, 避免存在短路的情况。在实际运行当中, 如果N线和PE线同时中断, 将会导致设备外壳带电。而如果负载端的N线和PE线没有相连, 则不会发生外壳带电的情况。将TN—S系统与TN—C系统进行合并, 就形成了TN—C—S系统, 其中, TN—S中的N线和PE线, TN—C中的PEN线, 应当进行重复接地。
3 TN—C—S系统中PEN线的接向
在当前的工程项目当中, 接地系统最常用的就是TN—C—S系统, 其中, 当PEN线连接到用户总配电箱当中的时候, 拆分为N线和PE线。在很多工程施工当中, 通常是在N母排上连接PEN线, 同时没有将PE排进行重复接地, 这样将会很有可能引发安全事故[3]。这是由于如果N母排和PE母排之间的连接板无法进行有效的导通, 电气设备仍会正常运行, 但外露导电部分将会丧失保护接地, 从而产生极大的安全隐患。而如果在PE母排连接PEN线, 在连接板无法导通的情况下, 电气设备就会停止运行, 从而及时的发现问题并进行解决, 消除安全隐患。因此, 在实际应用当中, 必须在PE母排进行PEN线的连接, 同时加强对低压配电系统的检查, 及时消除系统中的安全隐患, 保证电气设备能够安全、稳定的运行。
4 结语
低压配电系统是当前社会当中一种应用十分广泛的配电系统, 在很多领域当中, 它都能够发挥出十分强大的作用, 在社会发展和城市建设过程中, 具有十分重要的意义。在实际应用中, 如果操作方式不当, 将会导致低压配电系统的运行不正常, 进而带来极大的安全隐患。而过去的低压配电系统接地保护不够完善, 难以有效的确保电气设备的运行安全。因此, 应当结合低压配电系统的实际特点, 进行最为适当的接地保护, 充分确保低压配电系统接地保护的可靠性, 从而使低压配电系统能够安全、稳定的发挥作用。
参考文献
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低压配电系统接地和接零保护 篇9
电力系统有一点直接接地,受电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接,按中性线(N线)与保护线(PE线)组合情况,可分为以下三种形式。
1.1 TN-C系统
系统整个系统中的中性线与保护线是共用的,合成PEN线。TN-C系统应将PEN线重复接地,能降低中性点及用电设备的外壳电位,但不能消除触电危险。TN-C系统不安全因素较多,在民用建筑中不应采用,可用于仅有单相(220V)携带式、移动式用电设备(不必接零)场合。
1.2 TN-S系统
整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是分开的。TN-S系统的N线不宜重复接地,因重复接地后对断N线后保护设备不明显,且干线首端能装设RCD,但必要时PE线也可以重复接地。TN-S系统适用于工业企业、大型民用建筑。
1.3 TN-C-S系统
系统中开头一部分采用中性线与保护线共用(PEN线),以后局部采用专设的保护线(PE线与N线分开)。TN-C-S系统中的PEN应重复接地,N线不宜重复接地。TN-C-S系统适用于工业企业,当负荷端设RCD,干线末端装有断零保护,也可用于住小区。
1.4 TN系统相线直接接地故障分析
据JGJ/T16-92第8.6.4.6条规定:TN系统接地故障保护电器动作特性应符合:Zθ*Ia燮V0,式中Zθ为接地故障回路阻抗;Ia为保证保护电器动切断故障线路的动作电流,且符合规定的时间;V0为相线对地标称电压,取V0=220V。当采用低压断路器作为接地故障的保护电器时,据JGJ/T16-92第8.6.4.6条规定:Izd燮Id/1.5,式中Id为接地故障电流;Izd为低压断路器瞬时或延时过电流脱扣器整定值。
2 TT系统
电源中性点直接接地,电气设备的外露导电部分用保护线接至与电源中性点接地无电气联系的接地极上,简称接地制。
在TT系统中,熔断器及自动开关不宜作单相碰壳、单相接地的保护电器,应采用RCD作为保护电器,但应同时注意以下几点:(1)在供电干线首端装设RCD,其后面线路中N线不重复接地。(2)如在干线首端不装设RCD,则N线可在线路适当地点重复接地。N线上不允许安装熔断器和自动开关。(3)TT系统的N线断开后,三相负荷如不平衡,中性点电位发生漂移,使个别相线电压升高,单相设备可能被烧坏,可安装断零开关,但缺点是:当某一用电设备单相碰壳,而保护装置不灵敏时,由于中性点电位升高,会使所有断零开关动作,扩大事故停电范围。故竹系统更要求装设RCD,以弥补此缺点。(4)TT系统装设RCD,应采用四极(三相)和两极(单相)切断相线的同时切断N线。
在TT系统中,如设备绝缘损坏碰壳,为安全起见,其金属外壳上的电压如果大于50V,要求保护设备分支线的熔断器应在适当的时间内熔断。为此,按照熔断器的安秒特性,接地电流应达到一定的数值,同时接地电阻也要降低到相应的数值,在土壤电阻率较高的地方,工程量较大,并要充分利用自来水管等自然接地体。部颁《电力设备接地设计规程(SJS-79)》第九条中规定:“在中性点直接接地的低压电力网中,电力设备外壳宜采用低压接零保护,即接零”。同条还规定:“如用电设备较少,分散、采用接零保护确有困难,且土壤电阻率较低时,可采用低压接地保护,即接地”。“在低压电力网中,全部采用接零保护确有困难时,也可同时采用两种保护方式,但不接零的电力设备或线段,应装设能自动切除接地故障的继电保护装置”。从此可知,虽然一般规定同一装置中接零和接地不宜混用,但在特定情况下还是允许采用接零接地保护合用,但要符合安全要求。
3 IT系统
电力系统的带电部分与大地间无直接连接(或有一点足够大的阻抗接地),受电设备的外露导电部分通过保护线接至接地板。当受电设备发生碰壳接地,即发生第一次接地故障时,电气设备外露导电部分呈现的接触电压远小于安全接触电压50V,不会造成电击伤害,因此发生第一次接地故障,无需切断电源,只需发出声光报警,同时设置绝缘监视装置。当发生第二次接地故障时,如果故障发生在与第一次故障同相的线路,则仍属第一次接地故障;发生在异相线路中,则形成短路故障,表现为相间短路或相零(当配出N线时)短路。
4 漏电断路器(RCD)选择与配置
4.1 额定动作电流I△n的选择
4.1.1 确定在配电系统末端选用RCD的电击能量(电能x时
间)的安全界限为30m A·s。仅有一级保护时,I△n≤Vr/Rs,式中Vr为安全接触电压,干燥场所取56V,潮湿场所取25V,特别潮湿场所取2.5V;Rs为设备外露导电部分接地电阻;I△n为RCD额定漏电动作电流。有多级漏电保护时:I△nl≥3 I△n2,t1≥tfd,式中I△nl为上一级RCD额定动作电流;I△n2为下一级RCD额定动作电流;tl为上一级RCD可返回的时间;tfd为下一级RCD合、分断时间。
4.1.2 系统的正常泄漏电流Ig要小于RCD额定动作电流I△n,
且I△n≥4Ig。实际设计时参数的选取:(1)对于民用单相线路I△n≥Imax/3000。(2)对于照明总干线或支干线I△n≥Imax/2000。(3)对于三相四线制动力系统I△n≥Imax/1000,上式中Imax为线路最大供电电流。
4.2 RCD动作电流的选择
可按JGJ/T16-92第14.3.H条选择,在此只增设一条,为防止电气火灾,除在电气设备侧装设RCD,应在电源进线端装设RCD,作为后备保护,RCD三级选择原则为:(1)分支线及线路末端用电设备选择RCD,取I△n=30m A,t≤0.1s。(2)支线选择RCD,I△n=300m A,t≤0.3s。(3)干线选择RCD,I△n<1000m A,t≤1s。
5 结论
不同的接地方式选用不同的保护电器。在TT系统中,RCD适宜做接地故障的保护电器;而在TN-C系统中,却不宜采用RCD。在TN-S、TN-C-S系统中,均可采用RCD(PE线与N线分开段)、熔断器、自动开关做保护电器。同时在TT、TN、IT中,保护电器最大切断故障时间与各不相同。在设计、施工中,应正确选择RCD,防止接地方式混乱,接地接零混用,确保用电安全、规范。
摘要：在低压配电系统中,如果设计、选择不当,就会造成事故和损失。只有选择参数合适、适用的RCD,才能防患于未然。现对低压配电系统接地和接零保护进行简要论述。
低压配电保护技术论文 篇10
【关键词】建筑配电领域；低压电力电缆；分接技术
0.引言
近些年来，我国建筑行业可谓是发生了翻天覆地的变化，人们对于建筑配电的安全稳稳定性也越来越关注。但是，就我国建筑配电工程现状来看，由于其本身就存在的复杂性，再加之电容量需求不断增加，一旦其中任何一个施工环节出现措施，都很容易引发重大的安全事故，造成现场施工人员的伤亡。因此，针对这一难题，我国相关技术人员提出了一种全新的低压电力电缆分接技术，在我国建筑配电领域及供电行业取得了十分广泛的应用。下面，本文就对建筑配电领域低压电力电缆分线技术进行研究讨论，并得出以下相关结论，以供参考。
1.低压配电网系统中电力电缆的应用及现状
在我国当前的低压配电网系统运行中，由于低压电力电缆制造过程简便，并不会受到敷设条件等因素的影响，其在实际的工作过程中，温度将会不断升高，再加之其本身就存在较强的抗性，能够为电缆日后的检修维护工作提供极大的便利。尤其是现代科学技术平的快速攀升，电力工业也逐渐与建筑行业相互结合在一起，这些全新的压电力电缆分接技术也得到了迅速的发展，这对于我国国民经济的稳定增长有着至关重要的作用与意义。
一般情况下，对于低压配电网而言，通常都会利用电缆来作为向用户供电的传输方式，这也是当今全球性应用最为广泛的输送方式。但是，在当前大量应用电缆的建筑工程中，在进行供、配电网系统安装时，主干线电缆与分路干线电缆接头的处理问题一直是非常关键的施工环节，这是因为这两者的分接点位置都是处于电力电缆敷设的位置，这也是最容易发生运行故障的部位。因此，施工人员在进行该工程项目施工过程中，必须高度重视这一问题，加强对施工质量的技术控制，避免发生安全隐患。
以往传统的低压电力电缆施工工艺难度较大，施工周期较长，价格本身高，在很多方面都存在着一定的缺陷和不足。现如今，随着科学技术的快速发展，越来越多的电力电缆分接技术出现在建筑配电领域中，彻底解决了原有施工方法中存在的不足，从而促使建筑配电网系统高效、稳定的运行。
2.分支电缆
2.1作为一种新型的建筑配电电缆，分支电缆通常情况下，被广泛应用于中高层建筑、大型厂房、文体场馆、路灯电源的电力配送中。对于分支电缆来说，往往根據建筑的具体结构，按照相应的配电要求，进而在一定程度上单独地设计与制造主干电缆、分支线电缆、分支连接体。按照施工工艺，可以将分支电缆分为：预制分支电缆和电缆穿刺线夹分支。
对于预制分支电缆来说，通常情况下就是工厂结合电缆用户的实际要求，同时按照主、分支电缆型号、规格、截面、长度及分支位置等指标，进而在一定程度上借助工厂内的专用生产设备，在工厂内的流水线上制作带分支的电缆，同时完成主干线电缆与分支电缆之间的连接。在分支电缆中，穿刺线夹作为一种主要的结构形式，通常情况下，在小容量动力与照明供电系统中，应用比较广泛。
2.2分支电缆产生背景。
现阶段，人们的生活水平得到了明显的提高，对于高层建筑建设需求也越来越多，高层建筑已经逐渐成为当今建筑领域未来主要的发展大方向。所以，建筑电力设计人员在对高层建筑配电系统进行设计时，施工企业必须高度重视用电的安全可靠性。并在实际的施工中，根据工程实际需要，采取合适的电力电缆分接方法，从而为业主们提供高品质的用电。
2.3预分支电缆其主要特点有。
（1）在绝缘性能方面，分支联结体能够与电缆主体保持一致，进而在一定程度上提高了电缆接头的绝缘性和可靠性。
（2）分支接头的绝缘处理费用大幅降低，缩小敷设占用空间。
（3）分支部采用高强度密闭接头，进而在一定程度上提高了抗震、防水的性能，因此可以进行露天或埋地敷设。
（4）在供电的可靠性方面，与电缆绝缘刺穿线夹分支技术相比，其安全性更高。
2.4电缆刺穿线夹分支。
对分支结构进行刺穿密封是电缆刺穿线夹分支的关键技术，通过添加强力纤维塑料和特殊合金的方式，在一定程度上提高了分支接头的机械强度、防水性能和分支的电接触性能等。电缆刺穿线夹分支的技术特点：
（1）节省人工和安装费用。
（2）在实际的建筑配电网施工过程中，并不需要截断总电缆，一般是可以在其表面任何一个位置设置分支电缆的，这样就可以省去对导线的处理过程中，从而提高施工效率。
（3）低压电力电缆分接技术相比传统的接线方式来说，更具备一定得的优势，不仅实际操作简捷，还能够起到较强的绝缘作用，从很大程度上，有效防治了电线头、绝缘层材料等垃圾对周期生态环境的污染。
（4）穿刺线夹是直接穿刺导通通电，不能完全防水、防氧化，这也对性能造成隐患。
（5）线夹主要靠螺母紧固还要各点平衡才能达到长期稳定供电，基本没有抗震性，很容易造成接触电阻过大，不利于长期运行。
3.在建筑配电领域中的应用比较
3.1预分支电缆的应用及比较。
在高层建筑施工过程中，预分支电缆作为母线槽供电的替代产品，广泛应用于高中层建筑电气竖井内垂直供电。以中、高层建筑竖井内预分支电缆安装为例，预分支电缆安装的要点：①在应用预分支电缆技术的过程中，通常情况下，需要对建筑电气竖井的实际尺寸进行测量，进而在一定程度上结合配电系统的实际情况进行定制，防止楼层功能发生改变，进而导致容量发生变动，通常情况下，需要将预分支电缆的干线和支线截面放大一级，必要情况下，需要预留分支线进行备用。②制定预分支电缆的过程中，需要提供相应的预分支电缆附件，并且在一定程度上需要考虑电缆的外径和重量等因素。
3.2穿刺线夹应用及比较穿刺线夹的使用是继预分支电缆后的一电缆下接方式。在中高层建筑1KV电力系统中，对于小负荷的电力主干线路的分支连接来说特别适用。同样，对于高层建筑、民用住宅、路灯配电、户外架空线等低压动力和照明配电线路等也可以使用，并且可以在竖井内、露天等进行相应的安装。
3.3预分支电缆和穿刺分支电缆的区分。
共同点：①在结构方面，分为单芯型和多芯绞合型，每根单芯分支电缆又分为：主干电缆；支线电缆；分支连接头。对于主干电缆导体来说，无接头，具有较好的连续性，进而在一定程度上减少了故障点和接触电阻。②在性能上，分支电缆是一种新型的电力配送电缆，分支接头接触电阻极小，不受热胀冷缩和轻微振动的影响。
不同点：①在结构上二预分支电缆是把经过专门工艺处理的单芯电力电缆作为建筑主干电缆，根据各具体建筑的结构特点和尺寸量体裁衣，预先把分支接头与分支线、主干电缆一同设计由专业制造厂完成，使得接头可靠性大大提高。②在性能上：从外观上看，预分支电缆无法知道内部接头质量，只有靠两项重要的试验才能检测接头性能，即机械拉力试验和电热循环试验。
4.结束语
综上所诉，可以得知，低压电力电缆分接技术对于配电网系统的可靠运行有着关键性的影响，需要引起建筑配电领域及供电部门的高度重视。因此，在实际的低压配电网施工过程中，施工单位必须加强对低压电力电缆分接技术的控制措施，根绝实际工程情况，选择出合适的电力电缆分接方法，使其发挥最大化的重要作用与有效价值，从而确保建筑整体的配电网系统正常运行。
【参考文献】
[1]GB50168-2006.电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范[S].2006.
低压配电保护技术论文 篇11
关键词：接地方式,TN系统,TT系统,接地故障保护
现代石油化工生产, 其概念为对天然气等易燃性气体或石油等可燃性气体实施处理的过程。由于化工装置中的物料的自身特点, 一旦附近有火花出现, 就容易使其出现易燃易爆现象, 从而造成火灾或是严重的安全事故发生。大多数火灾或安全事故由于电气原因所造成的基本都是出现在低压配电装置中, 大多数是因为设计、安置和维修失误所带来的。根据笔者长期的工作经验来看, 在电气事故中接地故障最为常见。为了了解并处理好接地故障, 我们首先应当明白什么是接地故障, 为什么会出现接地故障, 笔者将在下文中进行详细阐述。
低压供配电系统的接地方式主要分成了三类:也就是TN系统、TT系统与IT系统。笔者将对这三种接地方式展开分析和比较, 并且对接地故障的保护要求和实施手段展开研究。
1 不同接地方式综述
1.1 TN系统
TN系统在电源位置有一点直接接地, 基本上为中性点接地, 为了防止被损坏或是人为触电, 需要对用电设备露出的可导电部分进行保护, 通常是采取保护线 (PE线) 或保护中性线 (PEN线) 同接地点相接, 从而避免其安全可靠。
1.2 TT系统
TT系统电源端中性点直接接地, 和TN系统不同, 其用电设备外露可导电部分不需要采取保护线保护, 因为该部分在设计时是和电气相接, 与电源系统接地的接地极想分离, 同时它和PE线、电源端系统接地是相分离的, 每个电气装置的PE线也是相互独立不连接在一起, 当TT系统正常运转时, 每个电子装置的外露可导电部分就是地电位。所以, 在电气设备出现问题时, 其故障电压就会非常安全, 因为PE的独立使得故障电压无法和TN系统那样沿着保护线传到, 因此也就不会出现一个装置的故障在另一个装置内造成电击事故的情况发生。
1.3 IT系统
IT系统与上述两个系统的最大区别就在在于, 其中性点不接地, 其用电设备外露可导电部分也无需保护线或是和电气相接, 反而是直接接地的设计。
该系统由于电源中性点不接地, 所以相对接地装置基本上不存在电压的。因此设备出现接地问题后, 由于单相对地故障电流较小, 使得电源电压能够维持平衡, 这样和TT系统一对比, 该设备在运行时更加安全可靠。
IT系统能确保长期安全供电的原因在于, 设备出现问题时, 因为, 故障电流返回电源的渠道, 使得其故障电流不过只是两非故障相对地点电容电流的相量和, 数值小到对电源基本无影响, 所以对地故障电压不高, 在出现问题后也就不用通过切断电源的办法来解决问题, 继续供电即可。
2 低压配电系统接地故障的保护
2.1 低压配电系统保护的要求
低压配电系统由于易出问题以及需要适应不同的工程需求, 对其的保护手段也比较繁琐复杂, 一般都需要根据故障先分类, 再按照设备所用的工程的要求来设置保护手段。笔者将在下文中阐述怎样做好接地故障保护措施。
2.2 低压配电系统接地故障的保护
接地故障的概念为:由于相线、中性线等带线导体和地之间形成的短路, 接地故障中提到的“地”说的是大地或地相连的电气装置中的导电部分等。倘若装置的绝缘部分损毁使得其裸露在外, 那么接地故障发生的概率就会急剧上升, 造成原先不带电的金属外壳上有着电压, 出现解除电压, 从而对工作人员造成安全危害。此外, 接地故障所导致的对地电弧与电火花属于日常出现频率最多的电气短路起火缘。
为了避免因为人体间接触电以及电气所导致的各项事故, 应当使用科学有效的手段进行接地故障。而这些手段需要和配电系统的接地方式相契合, 同时在挑选整定配电线路的保护电器时需要小心谨慎, 需要保证其质量合格, 从而让其有效的排除故障。
(1) TN系统接地故障的保护
在TN系统中出现单相接地故障之际, 通过实验我们得知, 故障回路的阻抗不大, 其短路电流过高, 就能够有效确保设备可靠动作, 实现故障排除。不过在保护设备以前, 该电流在保护线上出现压降, 造成故障用电设备的金属外壳上出现危险的电位, 又由于保护线的阻抗数值远远超出了故障线路总阻, 使得金属外壳上产生的危险电位大于安全电压的。为了防止人体碰到有故障电位的用电设备外壳超过了安全设定的范围, 就需要保护设备可以及时地地解决问题, 切除故障线路。为了确保工作人员安全, 在接通点击危险大的手握式、移动式的设备供电线路里, 安装剩余电流保护设备从而当成放电击电器使用, 以确保电压过大时不会对使用人员造成极大危害。
(2) TT系统接地故障的保护
在TT系统中出现单相接地故障时, 由于系统本身的设计, 其故障电路内包括了外露导电部分接地极与电源接地极的接地电阻, 在比对TN系统时我们不难发现TT系统故障回流阻抗更大, 接地故障短路电流数值更低, 过电流保护无法达到灵敏度的需求, 假设当使用20A的熔断器为接地故障保护设备时, 接地电阻就必须小于0.6V, 假设使用的是32A断路器工作, 那么就必须小于0.4V。而这么低的电阻值在实际施工中是不现实的。所以在该系统里使用的也是剩余电流保护设备, 来实现接地故障保护目标。
参考文献
[1]李剑峰.电气接地故障保护[J].煤矿机械.2012 (05) .
[2]赵明月, 吴文吉.浅谈接地故障保护[J].黑龙江科技信息.2010 (06) .