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低壓配電線路的保護(hù)論文
低壓配電線路的保護(hù)論文【1】
【摘 要】低壓配電遍及各個領(lǐng)域，不僅專業(yè)人員接觸，眾多非專業(yè)人員都會觸及，這就要求我們設(shè)計人員做好低壓配電線路的保護(hù)，盡力達(dá)到大家用電安全，用電可靠;本文從短路、過載、接地幾方面淺析低壓配電線路的保護(hù)。
【關(guān)鍵詞】配電線路;短路;負(fù)荷斷路器;接地故障
低壓配電如果在設(shè)計、施工中存在不當(dāng)，將容易導(dǎo)致人身觸電或線路損壞，甚至引起電氣火災(zāi)。為此，要求在低壓配電線路設(shè)計中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《低壓配電設(shè)計規(guī)范》( GB50054-95)及國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定，使之從根本上做好低壓配電線路保護(hù)，并能正確選擇保護(hù)電器的各項參數(shù)，保證在故障時能按要求切斷電源，以保安全。
低壓配電系統(tǒng)中各個相關(guān)的低壓電器之間應(yīng)有良好的特性配合，以正確的發(fā)揮各個低壓電器的功能。比如，在《低壓配電設(shè)計規(guī)范)中要求“配電線路采用的上下級保護(hù)電器，其動作應(yīng)具有選擇性”。
隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展，低壓斷路器的性能及功能也越來越先進(jìn)和完善。目前，在民用建筑的低壓配電系統(tǒng)中，已廣泛地應(yīng)用低壓斷路器來實現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)的各種保護(hù)功能。所以，如何正確地選用低壓斷路器對低壓配電的設(shè)計至關(guān)重要。
1.短路保護(hù)
低壓配電線路裝設(shè)短路保護(hù)，應(yīng)在短路電流對被保護(hù)對象產(chǎn)生的熱作用和機(jī)械作用造成危害之前切斷短路電流。在民用建筑的低壓配電系統(tǒng)中，大多數(shù)的短路保護(hù)，可以采用斷路器來實現(xiàn)。
我們一般用斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰�、運行短路分?jǐn)嗄芰投虝r耐受電流三個指標(biāo)來表示其分?jǐn)嗄芰?在某些場合，我們希望一臺斷路器在分?jǐn)嗑�路最大的短路電流后不維護(hù)還可以繼續(xù)承載額定電流，那么，我們可以按斷路器的運行分?jǐn)嗄芰Σ恍∮诰�路的預(yù)期最大短路電流的條件來選擇斷路器。
否則，可以按斷路器的極限分?jǐn)嗄芰磉x擇斷路器。
從短路發(fā)生到短路保護(hù)電器動作并分?jǐn)喽搪冯娏餍枰欢ǖ臅r間，一般要求配電系統(tǒng)在承受這段時間的短路電流后不會被破壞，這就必須對配電系統(tǒng)中的各種電器、導(dǎo)體及相關(guān)連接件進(jìn)行熱穩(wěn)定的校驗;絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定校驗應(yīng)符合《低壓配電設(shè)計規(guī)范》第4.2.2條規(guī)定。
在設(shè)計中，應(yīng)特別注意那些距離供電變壓器較近，計算負(fù)荷較小的線路，往往按計算電流選擇的導(dǎo)線截面是無法滿足熱穩(wěn)定要求。
2.過負(fù)載保護(hù)
低壓配電線路裝設(shè)過負(fù)載保護(hù)，應(yīng)在過負(fù)載電流引起的導(dǎo)體溫升對導(dǎo)體的絕緣、接頭、端子或?qū)w周圍的物質(zhì)造成損害前切斷負(fù)載電流。過負(fù)荷保護(hù)電器的動作特性應(yīng)同時滿足以下兩個條件：
2.1 IB≤In≤IZ
2.2 12≤1.45IZ
式中：IB被保護(hù)線路計算電流。
In保護(hù)電器的額定電流(對于可調(diào)的保護(hù)電器，額定電流In是給定的整定電流)。
IZ被保護(hù)導(dǎo)體的允許持續(xù)載流量。
12保證保護(hù)電器在約定時間內(nèi)可靠動作的電流。
對于突然斷電會導(dǎo)致比因過負(fù)荷而造成的損失更大的配電線路，不應(yīng)裝設(shè)切斷電路的過負(fù)荷保護(hù)電器(如消防水泵的配電線路等)，但應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷報警電器。還有對于多個低壓斷路器同時裝入密閉箱體內(nèi)的過負(fù)荷保護(hù)，應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度、散熱條件及斷路器的數(shù)量、特性等因素考慮降容使用。
另外，過負(fù)荷保護(hù)電器的整定電流應(yīng)躲過正常的短時尖峰負(fù)荷電流(如用電設(shè)備啟動電流)。
3.接地故障保護(hù)
低壓配電線路裝設(shè)接地故障保護(hù)應(yīng)能防止人身間接電擊以及電氣火災(zāi)、線路損壞等事故。接地故障保護(hù)電器的選擇應(yīng)根據(jù)配電系統(tǒng)的接地形式(TN、TT、IT系統(tǒng))，移動式、手握式或固定式電氣設(shè)備的使用情況，以及電氣回路中導(dǎo)體截面等因素的確定。
接地故障是指相線對地或與地有聯(lián)系的導(dǎo)電體之間的短路，它包括相線與大地、PE線、PEN線、配電和用電設(shè)備的金屬外殼、敷線管槽、建筑物金屬構(gòu)件、采暖和通風(fēng)等管道等之間的短路。
接地故障是短路的一種，自然需要及時切斷電路以保證線路短路時的熱穩(wěn)定，不僅如此，若未切斷電路，它還具有更大的危害性，當(dāng)發(fā)生接地短路時在接地故障持續(xù)的時間內(nèi)，與它有關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備和管道的外露可導(dǎo)電部分對地和裝置外的可導(dǎo)電部分間存在故障電壓，此電壓可使人身遭受電擊，也可因?qū)Φ氐碾娀』蚧鸹ㄒ鸹馂?zāi)或爆炸，造成嚴(yán)重生命財產(chǎn)損失。
而在低壓配電系統(tǒng)中按接地形式不同可分為：IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)。其中IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的保護(hù)線直接接地(過去稱為保護(hù)接地);TN系統(tǒng)的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的保護(hù)線與電源中性點直接電氣連接(過去稱為接零保護(hù))。
我們可以根據(jù)這三種系統(tǒng)接地形式來分析一下它們各自的特點：
3.1 TN系統(tǒng)的接地故障保護(hù)
TN系統(tǒng)配電線路接地故障保護(hù)的動作特性應(yīng)符合下式：
Zs.1a≤U0
式中Za接地故障回路阻抗。
la保護(hù)電器在規(guī)定的時間內(nèi)自動切斷故障回路的電流。
U0相線對地標(biāo)稱電壓(v)。
系統(tǒng)切斷故障回路的時間應(yīng)符合：配電線路或僅供給固定式電氣設(shè)備用電的末端線路，不應(yīng)大于5s;供電給手握式電氣設(shè)備和移動式電氣設(shè)備的末端線路或插座回路不應(yīng)大于0.4a。
TN系統(tǒng)的接地故障多為金屬性接地故障，故障電流較大，可利用作過負(fù)荷保護(hù)和短路保護(hù)的過電流保護(hù)電器，兼作接地故障保護(hù)。但在某些情況下，如線路長、導(dǎo)線截面小時，過電流保護(hù)電器常不能滿足系統(tǒng)切斷故障回路的時間要求，則應(yīng)采用漏電保護(hù)器作接地故障保護(hù)。
3.2 TT系統(tǒng)的接地故障保護(hù)
TT系統(tǒng)配電線路接地故障保護(hù)的動作特性應(yīng)符合下式：
Ra.1a≤50V
式中Ra/F露可導(dǎo)電部分的接地電阻和PE線電阻之和。
la保證保護(hù)電器切斷故障回路的動作電流。
由于TT系統(tǒng)的故障電流不易準(zhǔn)確計算，長延時過電流保護(hù)1a值實際上難以確定，而TT系統(tǒng)的故障電流較小，過電流保護(hù)難以滿足靈敏度要求，因此TT系統(tǒng)中應(yīng)采用漏電保護(hù)器作接地故障保護(hù)。
TT系統(tǒng)配電線路內(nèi)由同一接地故障保護(hù)電器保護(hù)的外露可導(dǎo)電部分，應(yīng)用PE線連接，并接至共用的接地極上。當(dāng)有多極保護(hù)時，各級宜有各自的接地極。
3.3 IT系統(tǒng)的接地故障保護(hù)
IT系統(tǒng)發(fā)生第一次一相接地故障時，故障電流為另兩相對地電容電流的向量和，故障電流很小，外露導(dǎo)電部分的故障電壓限制在50v及以下，不構(gòu)成對人體的危害，不需要中斷供電，應(yīng)由絕緣監(jiān)視電器進(jìn)行聲光報警，以便盡快排除故障。第一次接地故障時保護(hù)電器動作特性應(yīng)符合下式：
Ra.1d≤50V
式中R外露可導(dǎo)電部分的接地極電阻。
1d相線和外露可導(dǎo)電部分間第一次短路故障的故障電流。
當(dāng)發(fā)生第二次接地故障時，如IT系統(tǒng)外露導(dǎo)電部分為單獨接地，故障回路的切斷應(yīng)符合TT系統(tǒng)接地故障保護(hù)的要求如外露導(dǎo)電部分為共同接地，故障回路的切斷應(yīng)符合TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)的要求。
由此看來短路故障、過負(fù)載均屬過電流保護(hù)，目的是防止導(dǎo)體過熱，在達(dá)到規(guī)定的允許最終溫度之前切斷，以防止導(dǎo)線(電纜損壞，甚至引起火災(zāi)。接地故障保護(hù)：依靠保護(hù)電器在規(guī)定的時間內(nèi)切斷，除防止電線過熱外，更主要是作間接接觸電擊防護(hù)。但必須指出的是，間接接觸電擊防護(hù)有多種方式，自動切斷電源不是惟一的方式，但是卻是最常用的方式。
綜上所述，作為設(shè)計人員要做好低壓配電線路的保護(hù)，就應(yīng)全面準(zhǔn)確的理解、執(zhí)行《低壓配電設(shè)計規(guī)范》，并要求在設(shè)計過程中精心考慮，從安全、可靠、經(jīng)濟(jì)及節(jié)能等方面進(jìn)行綜合分析;只有這樣才能更好地保證大家用電安全、用電可靠。
【參考文獻(xiàn)】
[1]民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范.JG16.
[2]建筑電氣專業(yè)技術(shù)措施.中國出版社.
低壓配電線路短路保護(hù)技術(shù)論文【2】
【摘 要】煤炭多以井工開采為主，煤炭生產(chǎn)人員、機(jī)電設(shè)備、低壓供電系統(tǒng)多集中在采區(qū)內(nèi)，一旦發(fā)生低壓配電事故，將會礦山安全生產(chǎn)產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果。我們知道，低壓配電事故率一般會高于高壓配電事故率，且以漏電事故為主，因此分析和研究低壓配電線路短路保護(hù)技術(shù)對于保證礦山安全生產(chǎn)意義十分巨大。本文具體分析了低壓電網(wǎng)的漏電危害，然后研究了短路電流的計算方法，對于減少低壓供電故障十分有效。
【關(guān)鍵詞】低壓電網(wǎng);漏電;短路電流;電流整定
1 井下低壓電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害
礦山采區(qū)內(nèi)自然條件十分惡劣，礦山機(jī)械與生產(chǎn)工人相對集中，且大部分低壓電網(wǎng)在些聚集，一旦發(fā)性低壓漏電、短路事故，將會礦山造成嚴(yán)重影響。
1.1 人員易觸電
如果煤炭生產(chǎn)工人直接接觸到?jīng)]有做好絕緣措施或絕緣失效的電氣設(shè)備時，就容易導(dǎo)致觸電事故發(fā)生，且如果設(shè)備外殼帶電較強(qiáng)時，超過人體承受的極限，就容易導(dǎo)致觸電傷亡事故。更為嚴(yán)重的是，當(dāng)工人直接接觸到因絕緣保護(hù)套破皮而暴露在外的芯線，很可能造成具大人員傷亡。
1.2 引起瓦斯及煤塵爆炸
煤塵與瓦斯爆炸危險在我國范圍內(nèi)尤其嚴(yán)重。若瓦斯?jié)舛冗_(dá)到爆炸極限時，電氣事故是引起瓦斯爆炸事故的原因之一。例如電氣設(shè)備間的相互磕碰和低壓電網(wǎng)接地所產(chǎn)生的火花等。一旦火花達(dá)到點火源所應(yīng)具備的點火能量，則爆炸事故因此而出現(xiàn)。
1.3 易引爆傳爆管
電位差是引起電傳爆管無準(zhǔn)備爆炸的原因之一。電位差是由于經(jīng)過線路上的電流漏電而出現(xiàn)的，且電位差的數(shù)值與漏電電流的數(shù)值成正比，后者數(shù)值越大，前者也會相應(yīng)增加，一旦電傳爆管引線與具有電位差的漏電回路連接時，則傳爆管無準(zhǔn)備爆炸事故產(chǎn)生。
1.4 易引發(fā)火災(zāi)
由于線路漏電，特別是在經(jīng)過過渡電阻接地的漏電回路中，在接觸源的位置，電能轉(zhuǎn)化為熱能，因此聚集了大量熱量，易引發(fā)火災(zāi)事故，進(jìn)而損傷電氣設(shè)備。
1.5 引起短路事故
長期存在的漏電電流及電火花使漏電處的絕緣進(jìn)一步損壞，最后危及相間絕緣而造成短路，形成更大的電氣故障，對礦井安全造成嚴(yán)重威脅。
1.6 嚴(yán)重影響生產(chǎn)
《煤礦安全規(guī)程》要求，一旦電網(wǎng)發(fā)生漏電，就必須停電處理。漏電故障的處理少則數(shù)小時，多則達(dá)幾個班，因而嚴(yán)重影響生產(chǎn)，降低煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，停電使局部通風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，通風(fēng)惡化，形成瓦斯積聚，反過來又威脅礦井安全。
2 短路電流的計算方法
隨著煤礦井下電子設(shè)備快速發(fā)展，一九九八年三月頒布的煤礦井下低壓電網(wǎng)短路保護(hù)裝置的整定細(xì)則，已過了十多年了，為井下供電做出了巨大的貢獻(xiàn)。由于對饋電開關(guān)電子產(chǎn)品理解的不同，全國眾多企業(yè)對饋電開關(guān)整定沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，迫切需要簡單實用的計算來滿足供電要求。
2.1 選擇短路保護(hù)裝置的整定電流時，需計算二相短路電流值，可按公式(1)計算：
(1)式中 ―二相短路電流，A; ―短路回路內(nèi)一相電阻、電抗值的總和， ;
―根據(jù)三相短路容量計算的系統(tǒng)電抗值，見附錄二表1， ; ―高壓電纜的電阻、電抗值，見附錄二表2， ;
―礦用變壓器的變壓比若一次電壓為6000v，二次電壓
為400、690、1200v時，變比依次為15、8.7、5;當(dāng)一次電壓為3000v，二次電壓為400v時，變壓比為
7.5;、 ―礦用變壓器的電阻、電抗器，見附錄六表19， ―低壓電纜的電阻、電抗值，見附錄三表5， ;
―變壓器二次側(cè)的額定電壓，對于380v網(wǎng)路， 以400v
計算;對于660v網(wǎng)路， 以690v計算;對于1140v
網(wǎng)路，以1200v計算;對于127v網(wǎng)路，以133v計算。
利用公式(1)計算兩相短路電流時，不考慮短路電流周期分量的衰減，短路回路的接觸電阻和電弧電阻也忽略不計。
若需計算三相短路電流值，可按公式(2)計算：
(2)式中 ―三相短路電流，A。
2.2 兩相短路電流還可以利用計算圖(或表)查出。
電纜的換算長度，是根據(jù)阻抗相等的原則將不同截面和長度的高、低壓電纜換算到標(biāo)準(zhǔn)截面的長度，在380v、660v、1140v系統(tǒng)，以50mm?作為標(biāo)準(zhǔn)截面;在127v系統(tǒng)中，以4mm?作為標(biāo)準(zhǔn)截面。
3 饋電開關(guān)的電流整定
饋電開關(guān)功能是保護(hù)線路及電氣設(shè)備，基本功能為反時限過電流保護(hù)和瞬動短路保護(hù)。了解到饋電開關(guān)功能，按簡明扼要的計算公式，隨時按負(fù)荷增減下發(fā)饋電開關(guān)的過電流保護(hù)整定值和短路保護(hù)整定值，用來滿足井下低壓供電保護(hù)需求。
3.1 饋電開關(guān)過載保護(hù)整定值按公式(1)選擇：
Iz≤ΣIe (1)
式中 Iz―電子保護(hù)器的過流整定值，取電動機(jī)額定電流近似值，A;
ΣIe―饋電開關(guān)全部負(fù)荷的額定電流，A。
3.2 饋電開關(guān)短路保護(hù)整定按公式(2)整定：
Izd≥IQe+KXΣIe (2)
Izd―電子保護(hù)的短路保護(hù)整定值，A;
IQe―饋電開關(guān)負(fù)荷容量最大的電動機(jī)的額定啟動電流，對于有數(shù)臺電動機(jī)同時啟動的工作機(jī)械，若其總功率大于單臺啟動的容量最大的電動機(jī)功率時，IQe則為這幾臺同時啟動的電動機(jī)的額定啟動電流之和，A;
ΣIe―其余電動機(jī)的額定電流之和，A;
Kx―需用系數(shù)，取0.5～1。
4 結(jié)語
井下配電變壓器的中性點禁止直接接地，以減少漏電或觸電電流。隨著科技的不斷進(jìn)步和機(jī)電管理水平的進(jìn)一步提高，通過深入開展礦井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化工作，加強(qiáng)饋電開關(guān)的電流整定工作，井下供電線路的面貌和供電質(zhì)量有了明顯的提高，煤礦井下低壓供電線路的漏電故障大幅度減少，有力地促進(jìn)了礦井的安全生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]崔亞瓊.低壓配電設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題[J].河北水利，2009(05).
[2]楊玉平.試論低壓線路電壓取樣短路保護(hù)方式的優(yōu)點[J].煤炭技術(shù)，2006(01).
[3]劉孝軍.小議如何做好線路短路保護(hù)工作[J].中國外資，2013(05).
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