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断路器用于直流电路
交流断路器可以派生为直流电路的保护,但必须注意三点改变:
1、过载和短路保护。
①过载长延时保护。采用热动式(双金属元件)作过载长延时保护时,其动作源为i2r,交流的电流有效值与直流的平均值相等,因此不需要任何改制即可使用。但对大电流规格,采取电流互感器的二次侧电流加热者,则因互感器无法使用于直流电路而不能使用。
如果过载长延时脱扣器是采用全电磁式(液压式,即油杯式),则延时脱扣特性要变化,最小动作电流要变大110%—140%,因此,交流全电磁式脱扣器不能用于直流电路(如要用则要重新设计)。
②短路保护。
热动—电磁型交流断路器的短路保护是采用磁铁系统的,它用于经滤波后的整流电路(直流),需将原交流的整定电流值乘上一个1.3的系数。全电磁型的短路保护与热动电磁型相同。
2、断路器的附件,如分励脱扣器、欠电压脱扣器、电动操作机构等;分励、欠电压均为电压线圈,只要电压值一致,则用于交流系统的,不需作任何改变,就可用于直流系统。辅助、报警触头,交直流通用。电动操作机构,用于直流时要重新设计。
3、由于直流电流不像交流有过零点的特性,直流的短路电流(甚至倍数不大的故障电流)的开断;电弧的熄灭都有困难,因此接线应采用二极或三极串联的办法,增加断口,使各断口承担一部分电弧能量
二、欠电压脱扣器
如果线路电压降低到额定电压的70%(称为崩溃电压),将使电动机无法起动,照明器具暗淡无光,电阻炉发热不足;而运行中的电动机,当其工作电压降低至50%左右(称为临界电压),就要发生堵转(拖不动负载,电动机停转),电动机的电流急剧上长,达6in,时间略长,电动机将被烧毁。为了避免上述情况的产生,就要求在断路器上装设欠电压脱扣器。欠电压脱扣器的动作电压整定在(70%—35%)额定电压。欠电压脱扣器有瞬动式和延时式(有1s、3s、5s…-.)两种。延时式欠电压脱扣器使用于主干线或重要支路,而瞬动式则常用于一般支路。对于供电质量较差的地区,电压本身波动较大,接近欠电压脱扣器动作电压上限值,这种情况不适宜使用欠电压脱扣器。
三、安装方式
断路器的基本安装方式是垂直安装。但试验表明,热动式长延时脱扣器横装时,虽然散热条件有些不同,但它的动作值变化不大,作为短路保护的电磁铁,尽管反作用与重力有一些关系,横装时的误差也不过5%—10%左右,因此,采用热动—电磁式脱扣器的塑壳断路器也可以横装或水平安装。但脱扣器如是全电磁式(油杯脱扣器),横装时动作值误差高达20%—30%,鉴于此,装油杯脱扣器的塑壳式断路器只能垂直安装。万能式(框架式)断路器只能垂直安装,这与它的手柄操作方向有关,与弹簧的储能操作有关,且电磁铁释放、闭合装置、欠电压脱扣器等与重力关系比塑壳式的要大,另外,很多万能式断路器还有抽屉式安装,它们无法横过来或水平操作。对此,所有的万能式断路器都规定要垂直安装,且要求与垂直面的倾斜角不大于5。
电器导体的选择和配电设备的布置
一、 电器的选择
1)低压配电设计所选用的电器应符合下列要求:
1、电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应;
2、电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流;
3、电器的额定频率应与所在回路的频率相适应;
4、电器应适应所在场所的环境条件;
5、电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求。用于断开短路电流的电器,应满足短路条件下的通断能力。
2)验算电器在短路条 件下的通断能力,应采用安装处预期短路电流周期分量的有效值,当短路点附近所接电动机额定电流之和超过短路电流的1%时,应计入电动机反馈电流的影响。
3)隔离电器的安装
1、当维护、测试和检修设备需断开电源时,应设置隔离电器。
2、隔离电器应使所在回路与带电部分隔离,当隔离电器误操作会造成严重事故时,应采取防止误操作的措施。
3、隔离电器宜采用同时断开电源所有极的开关或彼此靠近的单极开关。
4、隔离电器可采用下列电器:单极或多极隔离开关、隔离插头;插头与插座;连接片;不需要拆除导线的特殊端子;熔断器。半导体电器严禁作隔离电器。
4)通断电流的操作电器可采用下列电器:
1、负荷开关及断路器;
2、继电器、接触器;
3、半导体电器;
4、10a及以下的插头与插座。
二、 导体的选择
1)导体的类型应按敷设方式及环境条件选择。绝缘导体除满足上述条 件外,尚应符合工作电压的要求。
2)选择导体截面,应符合下列要求:
1、线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电压的要求;
2、按敷设方式及环境条件确定的导体载流量,不应小于计算电流;
3、导体应满足动稳定与热稳定的要求。
并联电容器保护装置及投切装置
(1)保护装置:
电容器组应装设不平衡保护,
高压并联电容器装置可装设带有短延时的速断保护和过流保护,保护动作于跳闸。
高压并联电容器装置宜装设过负荷保护,带时限动作于信号或跳闸。
高压并联电容器装置应装设母线过电压保护,带时限动作于信号或跳闸。
容量为0.18mva及以上的油浸式铁心串联电抗器宜装设瓦斯保护。轻瓦斯动作于信号, 重瓦斯动作于跳闸。
低压并联电容器装置,应有短路保护、过电压保护、失压保护,并宜有过负荷保护或谐波超值保护。
(2)投切装置:
自动、手动。
熟悉谐波电流产生的原因以及对电力系统的危害
基本概念:交流电网中,由于许多非线性电气设备的投入运行,其电压、电流波形实际上不是完全的正 弦波形,而是不同程度畸变的非正弦波。非正弦波是周期性电气量,根据傅里叶级数分析,可分解成基波分量和具有基波频率整数倍的谐波分量。非正弦波的电压或电流有效值等于基 波和各次谐波电压或电流有效值的和方根(平方和的平方根)值。基本频率为电网频率(工频5 0hz)。谐波次数(n)是谐波频率与其波频率的整数比。
谐波含有率是周期性电气量中含有的第n次谐波分量有效值与其基波分量有效值之比, 用百分数表示。
谐波源及部分电气设备产生的谐波电流值
谐波源:向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备,统称谐波源。
大量谐波电流流入电网后,通过电网阻抗产生谐波压降,叠加在电网基波上,引起电网的电压畸变。
部分用电设备产生的谐波电流值
(1)换流器利用整流元件导通、截止作用的强行短接和断流,产生谐波电流。
(2)炼钢电弧炉因电弧的负阻特性和熔化期三相电极反复不规则地短路和断弧,故而产生谐波电流。由于三相负荷不对称,存在较多的三次谐波电流 。
(3)气体放电灯,如荧光灯、高压钠灯、高压汞灯的电路本身含有电弧,此种负阻特性产生谐波电流,其中主要是三次谐波电流,含有率为12%~13%。
(4)家用电器中电视机是谐波源。
谐波的危害
(1)使旋转电机、变压器等电气设备由于过大的谐波电流而产生附加损耗,从而引起过热,使绝缘介质老化加速,导致绝缘损坏。
(2)使变压器产生磁致伸缩和噪声,电抗器产生振动和噪声,感应电动机引起固定数的振动力矩和转速的周期变动。
(3)使相位控制设备的正常工作因控制信号紊乱而受到干扰,如电子计算机误动作、电子设备误触发、电子元件测试无法进行等。
(4)使某些类型的继电保护,如晶体管整流型距离保护、变压器及母线复合电压保护由于相位变化而误动或拒动。
(5)使通信回路、弱电回路产生杂音,甚至造成故障。
抑制谐波的措施
(1) 由短路容量大的电网供电。
(2) 装设滤波器。
当并联电容器组附近有谐波源,谐波电流超过规定允许值时,应在回路中设置串联电抗器以抑制谐波电流,并限制合闸时的涌流。
(3) 选用 d,yn11接线的变压器,为3次谐波电流提供环流通路。
滤波器的设置原则
(1) 无源滤波器:无源功率滤波器通常是利用lc电路进行滤波,特点:
(2) 有源滤波器。
有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的电子装置。它能对大小和频率都变化的谐波及无功进行补偿。
(1)特点:
1)动态补偿,响应很快;
2)对谐波和无功的补偿同时进行;
3)补偿对象电流增大,也不会过载;
4)补偿品质不受电网频率变化的影响;
5)不易与电网阻抗发生谐振。
(2)按接入电网的方式划分,有源电力滤波器可分为并联型和串联型。
低压配电系统的接线方式及特点
(1)带电导体的形式:所谓带电导体是指正常通过工作电流的相线和中性线(包括pen线但不包括pe线)。宜选用单相两线、两相三线、三相三线、三相四线。
(2)系统接地的形式:所谓配电系统接地是指电源点的对地关系和负荷侧电气装置(指负荷侧的所有电气设备及其间相互连接的线路的组合)的外露导电部分(指电气设备的金属外壳、线路的金属支架套管及电缆的金属铠装等)的对地关系。
以三相系统为例,系统接地的型式有tn、tt、it三种系统。tn系统按n线(中性线)与pe线(保护线)的组合情况还分tn—s、tn—c—s和tn—c三种系统.
配电系统设计的基本原则
(1)低压配电系统应满足生产和使用所需的供电可靠性和电能质量的要求,同时应注意接线简单,操作方便安全,配电系统的层次不宜超过二级。
(2)在正常环境的车间或建筑物内,当大部分用电设备为中小容量,又无特殊要求时,宜采用树干式配电。
(3)当用电设备容量大,或负荷性质重要,或在有潮湿、腐蚀性环境的车间、建筑内,宜采用放射式配电。
(4)当一些用电设备距供电点较远、而彼此相距很近、容量很小的次要用电设备,可采用链式配电。但每一回路链接设备不宜超过5台、总容量不超过10kw。当供电给小容量用电设备的插座,采用链式配电时,每一回路的链接设备数量可适当增加。
(5)在高层建筑内,当向楼层各配电点供电时,宜用分区树干式配电;但部分较大容量的集中负荷或重要负荷,应从低压配电室以放射式配电。
(6)平行的生产流水线或互为备用的生产机组,根据生产要求,宜由不同的母线或线路配电;同一生产流水线的各用电设备,宜由同一母线或线路配电。
(7)在tn及tt系统接地型式的低压电网中,宜选用dyn11结线组别的三相变压器作为配电变压器。
(8)单相用电设备的配置应力求三相平衡。
(9)当采用220/380v的tn及tt系统接地型式的低压电网时,照明和其他电力设备宜由同一台变压器供电。必要时亦可单独设置照明变压器供电。
(10)配电系统的设计应便于运行、维修,生产班组或工段比较固定时,一个大厂房可分车间或工段配电;多层厂房宜分层设置配电箱,每个生产小组可考虑设单独的电源开关。实验室的每套房间宜有单独的电源开关。
(11)在用电单位内部的邻近变电所之间宜设置低压联络线。
(12)由建筑物外引来的配电线路,应在屋内靠近进线点,便于操作维护的地方装设隔离电器。