通用电气设备检测维护与点检要点

2009-05-081E-mail：[e-mail]日期：2009-05-08中国设备管理协会全面生产维护委员会广州大学工业工程与设备工程研究所广州学府设备管理工程顾问有限公司岑钊常通用电气设备检测维护与点检要点点检技能士培训教材系列1.工厂供配电系统基本知识3.通用电气设备点检要点2.电气设备故障检测方法2009-05-082工厂供配电系统基本组成12短路本章主要内容系统的额定电压供电质量的主要指标接地543工厂供配电系统基本知识工厂供配电系统基本组成工厂供配电系统是电力系统的重要组成部分，它由总降压变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备组成，其结构框图如下图所示：2009-05-083工厂供配电系统基本组成总降变电所是工厂电能供应的枢纽。它将35～110KV的外部供电电源电压降为6～10KV高压配电电压，供给高压配电所、车间变电所和高压用电设备。高压配电所集中接受6～10KV电压，再分配到附近各车间变电所和高压用电设备。工厂供配电系统基本组成配电线路分为6～10KV厂内高压配电线路和380/220V厂内低压配电线路。高压配电线路连接总降变电所与高压配电所、车间变电所和高压用电设备；低压配电线路将车间变电所的380/220V电压送至各低压用电设备。2009-05-084工厂供配电系统基本组成车间变电所将6～10KV电压降为380/220V电压供低压用电设备使用。用电设备按用途可分为动力用电设备、工艺用电设备、电热用电设备和照明用电设备。通常大型工厂都设总降变电所，中小型工厂仅设6～10KV变电所或配电所，特别重要的工厂还设自备发电厂作为备用电源。工厂供配电系统基本知识—系统的额定电压电力系统的额定电压电力系统的额定电压包括各种发电、供电、用电设备的额定电压，它是使电气设备处于最佳工作状态的电压，是国家根据国民经济发展的需要、电力工业的发展水平和趋势，经全面技术经济分析后确定的。2009-05-085工厂供配电系统基本知识—系统的额定电压我国交流电网和电气设备的的额定电压工厂供配电系统基本知识—供电质量的主要指标供电质量的主要指标电压、频率、可靠性。2009-05-086电压降低对用电设备的危害：照明设施：发光效率降低，降低劳动生产率。电动机：转矩急剧减小，电流增加，温度升高。电压升高对用电设备的危害：照明设施：损坏照明设施。电动机：铁损增加，温度升高。工厂供配电系统基本知识—供电质量的主要指标电动机正常运行对电源电压的要求：电源电压在－5％～＋10％的额定电压范围内。相间电压的不平衡度不超过5％。工厂供配电系统基本知识—供电质量的主要指标2009-05-087高次谐波对供电质量的影响由于大型可控硅整流装置的利用，供电系统中电压、电流出现高次谐波，它使发电机的端电压波形发生畸变，增加附加损耗，促使绝缘老化。高次谐波使电网电流有效值增加，电阻也因集肤效应而增大，使线路生产附加的功率及能量损失。工厂供配电系统基本知识—供电质量的主要指标频率：我国工业上的标准电压频率为50Hz。频率降低时，用户的交流电动机转速相应降低，使产量和质量受到影响。如频率降至48Hz时，电动机转速降低4％。频率的变化对电力系统运行的稳定性影响很大，因而对频率的要求比对电压的要求严格得多，一般不得超过±0.5%。工厂供配电系统基本知识—供电质量的主要指标2009-05-088可靠性：用电负荷的分级1、一级负荷：突然停电将造成人身伤亡危险，或重大设备损坏且难以修复，或在政治上、经济上造成重大损失。2、二级负荷：突然停电将产生大量废品，损坏生产设备等，在经济上造成较大损失。3、三级负荷：停电损失不大。工厂供配电系统基本知识—供电质量的主要指标一级负荷应由两个独立电源供电，有特殊要求的一级负荷，两个独立电源且应来自不同的地点。独立电源的定义是：若干电源中，任一电源发生故障或停止供电时，不影响其他电源继续供电，这些电源均称为独立电源。二级负荷一般由两回线路供电。当取得两回线路有困难时，允许由一回专用线路供电，但对人员密集的重要公共建筑物，允许由一回线路供电。对重要的二级负荷，其二回电源线路应引自不同的变压器或母线段。三级负荷对供电电源无特殊要求。工厂供配电系统基本知识—供电质量的主要指标2009-05-089用电负荷还可按其工作制分为：1、连续工作制负荷：连续工作制负荷用于长时间连续工作的用电设备，其特点是负荷比较稳定，连续工作发热使其达到热平衡状态，其温度达到稳定温度。如泵类、通风机、压缩机、电炉、运输设备、照明设备等。工厂供配电系统基本知识—供电质量的主要指标2、短时工作制负荷：用于工作时间短、停歇时间长的用电设备。其运行特点是工作时其温度达不到稳定温度，停歇时其温度降到环境温度。如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等。工厂供配电系统基本知识—供电质量的主要指标2009-05-08103、反复短时工作制。反复短时工作制负荷用于时而工作、时而停歇、反复运行的用电设备，其运行特点为工作时温度达不到稳定温度，停歇时也达不到环境温度，如起重机、电梯、电焊机等。工厂供配电系统基本知识—供电质量的主要指标•短路是不同相之间、相对中性线或地线之间的直接金属性连接或小阻抗连接。•三相交流系统的短路种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。•在电气运行中，发生单相短路的可能性最大。•三相短路属对称短路，其发生的可能性最小，但短路电流最大，危害也最严重。工厂供配电系统基本知识—短路2009-05-0811•对于有绕组线圈的电气设备，如变压器、电动机等还会发生匝间短路的故障。工厂供配电系统基本知识—短路•短路发生的主要原因：电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大气过电压，绝缘受到机械损伤等。•运行人员不遵守操作规程发生的误操作，如带负荷拉、和隔离开关，检修后忘拆除地线等；或鸟兽跨越在裸露导体上，这些也是引起短路的原因。工厂供配电系统基本知识—短路2009-05-0812•发生短路时的电气特性：发生短路时，由于短路回路的阻抗很小，产生的短路电流较正常电流大数十倍，可能高达数万安培甚至数十万安培。同时，系统电压降低，离短路点越近电压降低越大。三相短路时，短路点的电压可能降到零。工厂供配电系统基本知识—短路•短路的危害：短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏；短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏；短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏。短路造成停电，给国民经济带来损失；严重的短路将影响电力系统运行的稳定性，使并列的同步发电机失步，造成系统解列，甚至崩溃；单相短路产生的不平衡磁场，对附近的通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰，影响其正常工作。工厂供配电系统基本知识—短路2009-05-0813电力系统的接地直接关系到用户的人身和财产安全，以及电气设备和电子设备的正常运行。针对实际情况选择合适的接地系统，可确保配电系统及电气设备的安全使用。工厂供配电系统基本知识—接地•接地的目的：接地是为保护人体和设备的安全而设置的，要求被接地物与大地保持同电位。但由于存在接地电阻值，当接地电阻上流过电流时有电压降使接地线上的电位高于大地的零电位。设备内部或设备外部发生碰线或短接时，或有冲击波侵入时，会有很大电流流过，接地线必须要能安全地把这种电流泄入大地，同时又要使此时在接地线上的电位升高低于安全值。工厂供配电系统基本知识—接地2009-05-0814•基本概念1、接地：电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接。2、接地体：埋入地中并直接与土壤相接触的金属导体，如埋地的钢管、角铁等。3、接地线：电气设备应接地部分与接地体相连接的金属导体（线）。接地线在设备正常运行时不载流，但在故障情况下要通过接地故障电流。工厂供配电系统基本知识—接地4、接地装置：接地体与接地线的总称。由若干接地体在大地中用接地线互相连接起来的一个整体，成为接地网。其中接地线又分接地干线和接地支线，接地干线一般应采用不少于两根导体，在不同地点与接地网连接。工厂供配电系统基本知识—接地2009-05-08155、散流电阻：接地体与土壤之间的接触电阻以及土壤的电阻之和。工厂供配电系统基本知识—接地6、接地电阻：散流电阻加接地体和接地线本身的电阻称接地电阻。由于接地体和接地线本身的电阻很小可忽略不计，所以可认为接地电阻等于散流电阻，其主要决定于接地装置的结构和土壤的导电能力，在数值上等于对地电压和接地电流之比。工厂供配电系统基本知识—接地2009-05-08167、接地电流：电气设备发生接地故障时，电流经接地装置流入大地并作球形散开，这一电流称为接地电流，由于半球形球面距接地体越远的地方球面越大，所以距接地体越远的地方散流电阻越小。试验表明，在离单根接地体或接地故障点20米处，实际散流电阻已趋近于零，这个电位为零的地方，称为电气上的“地”。工厂供配电系统基本知识—接地2009-05-08178、对地电压：电气设备接地部分与零电位的“地”之间的电位差称为对地电压。9、接触电压：当电气设备绝缘损坏时，人站在地面上接触该电气设备，人体所承受的电位差称接触电压Utou。10、跨步电压：在接地故障点附近行走，人的双脚之间所呈现的电位差称跨步电压Ustep。跨步电压的大小于离接地点的远近及跨步的长短有关，离接地点越近，跨步越长，跨步电压就越大，离接地点达20米时，跨步电压为零。工厂供配电系统基本知识—接地•接地的种类及作用1、工作接地：为了保证电气设备在正常或故障情况下可靠地工作而进行的接地称为工作接地。2、保护接地：为保障人身安全将电气设备正常情况下不带电的金属部分接地叫保护接地。3、直流接地：为提供计算机、通讯设备、自动化系统等的电子设备的信号传输过程需要的稳定的基准电位而进行的接地。工厂供配电系统基本知识—接地2009-05-0818接地系统分类接地制式按照配电系统和电气设备的不同接地组合分类。接地系统一般由两个字母组成，必要时可加后续字母。第一个字母：表示电源中性点对地的关系T：直接接地I：不接地，或通过阻抗与大地相连工厂供配电系统基本知识—接地第二个字母：表示电气设备外壳与大地的关系T：独立于电源接地点的直接接地N：表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连工厂供配电系统基本知识—接地2009-05-0819后续字母：表示中性线与保护线之间的关系C：表示中性线N与保护线PE合二为一（PEN线）S：表示中性线N与保护线PE分开C－S：表示在电源侧为PEN线，从某一点分开为中性线N和保护线PE低压配电系统，按保护接地形式，分为TN系统、TT系统和IT系统。工厂供配电系统基本知识—接地2009-05-0820•TN系统属于三相四线系统。其电源中性点直接接地，并引出有中性线（N线）、保护线（PE线）或保护中性线（PEN），所有电气设备的外壳接到保护线（PE或PEN）上。•其特点是故障电流较大，仅与电缆的阻抗大小有关。出现绝缘故障时，需要短路电流保护装置瞬时断开电路。工厂供配电系统基本知识—接地•TN-C系统：系统中的N线与PE线全部合为PEN线。工厂供配电系统基本知识—接地2009-05-0821•优点：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工厂供配电系统基本知识—接地•缺点：•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线中的电流在有爆炸危险的环境中会引起爆炸•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•不能使用漏电流保护装置RCD（由于检测不出漏电流，RCD会拒动），因此绝缘故障时，不能有效地对人身和设备进行保护。工厂供配电系统基本知识—接地2009-05-0822•TN-S系统：N线和PE线全部分开。工厂供配电系统基本知识—接地•优点：正常时