低压配电装置的安全技术

第八章低压配电装置的安全技术第一节电力系统基本概念一、电力系统的概念电力系统（电网）：发电-变电-输电-供配电-用电等装备。问问1、电力系统的电压等级低压网：电压等级在1kV以下；中压网：1~10kV；高压网：高于10kV、低于330kV；超高压网：低于750kV；特高压网：1000kV及以上2、额定电压和额定频率额定电压：指电气设备（三相）铭牌上所标的线电压值。额定频率：我国规定的额定频率为50Hz。也有部分国家采用60Hz。当电气设备在额定电压和额定频率下运行时，就能发挥最佳的技术性能和效率。3、用电负荷的分类按电力系统中负荷发生的时间对负荷分类（1）高峰负荷：是指电网或用户在一天时间内所发生的最大负荷值。通常选一天24小时中最高的一个小时的平均负荷为最高负荷。（2）最低负荷：是指电网或用户在一天24小时内发生的用电量最小的一个小时的平均负荷。（3）平均负荷：是指电网或用户在某一段确定时间阶段内的平均小时用电量。按突然中断供电引起的损失程度分类一级负荷：是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起周围环境严重污染的；将会造成经济上的巨大损失的；将会造成社会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响的。一级负荷应由两个电源供电：①一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用两路高压电源；②一级负荷容量不大时，优先采用从电力系统或临近单位取得第二低压电源，也可采用应急发电机组；③一级负荷仅为照明或电话站负荷，则宜采用蓄电池组作为备用电源。④特别重要的一级负荷，出上述两个电源外，还不许增设应急电源，且严禁将其他负荷接入应急供电系统中。紧急电源：a.允许毫秒级的中断——静态交流不间断电源；b.允许中断时间1.5s以上——可自动投入且独立的专门馈电线路；c.允许中断15s以上——快速自起动的柴油发电机组。二级负荷：是指突然中断供电会造成经济上较大损失的；将会造成社会秩序混乱或政治上产生较大影响的。三级负荷：是指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷。二、变配电站和一、二次系统1、变配电站（所）变电：就是把一个电压等级变成另外一个电压等级，也就是说里面必然有变压器。配电：指分配的意思，把电通过配电柜分成几个回路，再配送出去。(1)变电站：只有变电功能。(2)配电站：只有配电功能。(3)变配电站：既有变电功能，又有配电功能。2、一次和二次设备一次设备：指直接承担发电、输电、配电、用电功能的设备，如发电机、变压器等，技术含量较低，国内生产厂家较多，竞争激烈。二次设备：对电气一次设备的工作状态进行监测、控制和保护的辅助性电气设备称为二次设备。例如各种电气仪表、继电器、自动控制设备、信号电缆和控制电缆等。二者之间最大的差别就在于所针对的电压等级不同,一次设备是根据高压侧来设计的,所带电压是强电.二次设备基本带的是弱电.还有一点要注意的是一次设备也有分一次侧与二次侧,如变压器与互感器.但总得来说还是属于一次设备.第二节低压配电装置低压配电装置：主要指1kV以下的隔离开关、负荷开关、低压断路器、熔断器等开关元件，及互感器、仪表和箱体按系统要求组合的配套装置，用于电力系统的配电和动力、照明的控制。低压配电柜：是指交、直流电压在1000V以下的成套电气装置，作为动力，照明及配电的电能转换及控制之用。该产品具有分断能力强，动热稳定性好，电气方案引灵活，组合方便，系列性、实用性强，结构新颖等特点。一、常用低压配电柜低压配电柜目前国内都有定型的产品可选择，内部元器件可按照控制要求组装。低压配电柜的形式主要可分为固定式和抽出式两大类。常用的低压配电柜的种类有：GGD、GCK、GCS、MNS、MCS等。1、MNS低压配电柜MNS低压配电柜结构为抽出式类型。额定工作电压660V，主母线最大工作电流5500A，配电母线最大工作电流1000A。MNS型组合式低压开关柜的每一个柜体分隔为三个室，即水平母线室（在柜后部），抽屉小室（在柜前部），电缆室（在柜下部或柜前右边）。室与室之间用钢板或高强度阻燃塑料功能板相互隔开，上下层抽屉之间有带通风孔的金属板隔离，以有效防止开关元件因故障引起的飞弧或母线与其它线路短路造成的事故。2、GCK低压配电柜GCK低压配电柜结构也为抽出式。额定工作电压380V、660V,主母线最大工作电流1600~3150A，配电母线最大工作电流400~800A。GCK低压配电柜由动力配电中心(PC)柜和电动机控制中心(MCC)两部分组成。3、GGD低压配电柜GGD低压配电柜的结构为固定式。适用于变电站、发电厂、厂矿企业等电力用户的交流50Hz，额定工作电压380V，额定工作电流1000-3150A的配电系统，作为动力、照明及发配电设备的电能转换、分配与控制之用。二、低压配电柜用途1、总开关柜：用作低压配电系统通断控制。柜内设置一空气断路器，具有过流保护，欠压失压保护，可进行远距离合闸和分闸控制，我们通常也称为进线柜。2、配电柜：接受电能，并将电能分配到各用电设备上。柜内设置熔断器、负荷开关或低压断路器、电流互感器及电压电流表。3、联络柜：用作备用电源切换用，柜内设置一个空气断路器，采用手动操作。对不允许断电的负载，可采用双电源自动切换低压柜。三、功率因数补偿柜又称为低压无功功率补偿柜，主要用于三相交流电压380V、频率50Hz的低压配电系统中，用来提高电网功率因数，减少损耗。1、提高功率因数的意义(1)对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电压和额定电流之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cosØ中的cosØ=1；但是当负载为感性或容性时，cosØ1,发电机就得不到充分利用。为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。(2)对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：P=RI*I，负载吸收的平均功率：P.=V*I*cosØ，因为I=P./V*cosØ，所以P=R*P./V/cosØ（V是负载端电压的有效值）。由以上式可以看出，在V和P都不变的情况下，提高功率因数cosØ会降低输电线上的功率损耗！2、提高功率因数的方法提高自然因数的方法：1).恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。2).对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法。3).避免电机或设备空载运行4).合理配置变压器，恰当地选择其容量。5).调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。6).改善配电线路布局，避免曲折迂回等。人工补偿法：实际中多采用电力电容器补尝无功，即：在感性负载上并联电容器，电容器的电流将抵消一部分电感电流，从而使总电流减小，功率因数将提高。3、无功补偿用的电力电容器电力电容器一般有单相式和三相式。三项式内部通常都已三角形连接。电力电容器常用的电压等级有10.5kV、6.3kV和0.4kV三种。(1)电力电容器补偿容量的计算𝐶=𝐾𝑃K——补偿系数，指功率因数由cos𝜑1提高到cos𝜑2时每千瓦电感性负载所需补偿的电容量。可查阅附录6的表6-2.P——电感性负载功率（kW）。(2)无功容量的补偿方式通常采用集中补偿和个别补偿两种方式。a.集中补偿：补偿装置设在总配电装置或分路配电装置上进行补偿。凡负载功率不大而数量较多的用电场所，尽量采用集中补偿。b.个别补偿：又称就地补偿，把补偿装置分别设在每个负载的控制装置上。适用于较大功率而且固定的负载。四、低压配电装置运行1、低压配电柜的运行(1)时刻观察注意电流的大小及温度的高低。应定期清除柜、箱内设备元件的尘土，紧固所有螺母螺钉。(2)低压配电装置应统一编制配电柜编号，表明负荷名称及容量，并与图纸中的编号一致。(3)配电装置所控制的负荷必须分路清楚，严禁一闸多控和混淆。(4)低压电器的额定容量应与受控负荷实际需要匹配。各级保护装置的选择负荷动作选择性的要求。母线、电缆截面满足负荷需要。(5)仪表及信号灯、报警装置功能正常完好。(6)开关的操作手柄、按钮、锁键等操作部件上所标示的合、分、运行、停止等字样，与实际设备运行状态相对应。(7)电源自投系统应定期做投切实验。(8)自发电装置应保持热态，随时准备起动。(9)隔离开关、断路器、接触器等在通电运行前，应测校三相的同期性和相间绝缘电阻，检查出头是否满足要求。开关的灭弧罩必须三相齐备完好。(10)低压配电装置前后左右通道上应铺设绝缘垫，并保持干净。(11)低压配电装置前后应设置固定的照明装置且齐备完好。(12)低压配电装置的安装和实验应符合电气装置安装工程及验收规范的要求。2、电容补偿柜运行(1)电力电容器不应装在潮湿、多尘、高温、有腐蚀性气体、有易燃易爆危险以及长期遭受振动的场所。(2)应有单独的控制开关，且宜采用低压断路器。开关、导线应以每千乏2A计算。电容器应有短路保护装置，熔断器保护时所选熔体额定电流应以每千乏2.5A计算。(3)根据负荷变动自动调节补偿电容大小。电容器组的放电回路中不得装设手动开关或熔断器，以免熔断器熔断时切断了放电回路，危机人身安全。(4)电容器室应有足够的通风和良好的散热。(5)电容器的安装应考虑与其他设备之间的距离要求。(6)电容器的外壳和铁架均应采取接零或接地措施。(7)对在运行中的电容器应注意以下几点：①长期运行电压不超过额定电压的1.05倍。允许1.1倍额定电压下短时运行。②运行电流不超过额定电流的1.3倍。③电容器室夏季应保持在不超过40˚C。(8)电容器组开关操作应注意以下几点：①变电所停电后，必须将电容器组开关断开，恢复送电时，应将出线开关合上，带一定负荷后再和上电容器组的开关。②电容器开关跳闸后，不允许强行试送。③电容器每次停电后重新合闸，必须断开电容器开关放电3分钟。五、低压配电装置保养和处理1、巡视检查、清扫检修和调整实验(1)巡视检查周期应每班一次；无人值班的至少每周一次。(2)检查的项目主要有：①电流与仪表的指示值是否正确；三相电压、三相负荷是否平衡。②电缆接头有无松动、发热变色；接地线有无锈蚀；整个装置有无异响、异味。③绝缘子和母线固定卡是否正常。④低压配电室的环境是否满足要求。⑤电气室内照明是否满足要求；备品备件、安全用具是否满足使用要求。⑥断路器、接触器运行是否正常，整定值是否与负荷是否匹配。⑦负荷高峰期、异常天气或事故时应进行特殊巡视。(3)低压配电装置的清扫检修一般每年不应少于两次，并对有问题的地方即使处理和修复。(4)各种低压电器在定期清扫、检修时的要求：①外观是否完整、有无积灰，操作机构是否灵活、动作可靠。②动静触点三相是否同步。③触点是否损坏、接触不良等现象。④灭弧装置是否积碳、金属熔珠。⑤各低压电器整定值是否正确和匹配。⑥电器外接导线是否紧固可靠。2、补偿电容柜的检查定期检查、清扫检修和实验，并记录技术资料。检查的周期是：有人值班时，每班不少于一次；无人值班时，每周至少一次；电容器清扫每季一次，且与定期停电检查同时进行。六、异常运行和缺陷的处理1)低压母线和设备的连接点超过允许温度时，应先迅速停下次要负荷，以控制温度上升，然后再停下缺陷设备进行检修。遇异常现象时，除作紧急停电处置外.一般应报告电气主管上级。2)各种电器触头和接点过热时，应检查触头压力及接触连接点紧固程度，消除氧化层，打磨接点，调整压力，拧紧连接处。3)电磁铁噪声过大，应检查铁心接触面是否平整、对齐，有无污垢、杂质和铁心锈蚀;检查短路环有无断裂，检查电压是否过低。并采取相应的修复措施。4)低压电器内部发生放电声响，应立即停止运行并取下灭弧罩或外壳，检查触头接触情况，并摇测对地及相间绝缘电阻是否合格。5)如灭弧罩损坏或掉落，无论几相，均应停止该设备运行，待修复后方准许使用。灭弧罩内沉积的金属珠颗粒应及时清除，如金属隔栅烧毁较严重者应予以更换。6)接地线损坏或掉落时，应先检查设备是否漏电，必要时应停电修理，否则应用带绝缘的工具进行修理。7)三相电源电压发生缺相时，或电流互感器二次