ch5.4低壓配電保護(hù)、備自投、自重合、防雷接地

1、低壓配電系統(tǒng)的保護(hù),一、熔斷器保護(hù) 二、低壓斷路器保護(hù) 三、低壓斷路器與熔斷器在低壓電網(wǎng)保護(hù)中的配合,一、熔斷器保護(hù),（1）熔斷器及其安秒特性曲線 熔斷器包括熔管(又稱熔體座)和熔體。通常它接在被保護(hù)的設(shè)備前或接在電源引出線上。當(dāng)被保護(hù)區(qū)出現(xiàn)短路故障或過(guò)電流時(shí)，熔斷器熔體被熔斷，使設(shè)備與電源隔離，免受過(guò)電流損壞。因熔斷器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉，所以應(yīng)用廣泛。,決定熔體熔斷時(shí)間和通過(guò)其電流的關(guān)系曲線 tf(I)稱為熔斷器熔體的安秒特性曲線 如圖529所示， 該曲線由實(shí)驗(yàn)得出，它只表示時(shí)限的平均值，其時(shí)限相對(duì)誤差會(huì)高達(dá)土50。,（2）熔斷器選擇,圖530是由變壓器二次例引出約低壓配電圖。如采

2、用熔斷器保護(hù)，應(yīng)在各配電線路的首端裝設(shè)熔斷器。 熔斷器只裝在各相相線上，中性線是不允許裝設(shè)熔斷器的。,1)熔斷器熔體電流應(yīng)不小于線路正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)算電流入即 IFE = IC 2)熔斷器熔體電流還應(yīng)躲過(guò)由于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所引起的尖蜂電流IPK，以使線路出現(xiàn)正常 的尖峰電流而不致熔斷。因此 IFE = IPK,3)為使熔斷器可靠地保護(hù)導(dǎo)線和電纜不致在線路短路或過(guò)負(fù)荷損壞甚至起燃，熔斷器的 熔體額定電流Jy，”必須和導(dǎo)線或電纜的允許電流JJ相配合，因此要求： IN.FE / IAL = Kr,（3）熔斷器保護(hù)靈敏度校驗(yàn),熔斷器保護(hù)的靈敏系數(shù)KS計(jì)算如下： KS IK.MINIFE 式中 IK.MIN熔

3、斷器保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行 方式下的短路電流，對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)取兩相短路電流；對(duì)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，取單相短路電流； IN.FE熔斷器熔體的額定電流。,(4)上下級(jí)熔斷器的相互配合,用于保護(hù)線路短路故障的熔斷器，它們上下級(jí)之相的相互配合應(yīng)是這樣：設(shè)上級(jí)熔體的理想 熔斷時(shí)間為t1，下一級(jí)為t2，因熔體的安秒特性曲線誤差約為土50，設(shè)上一級(jí)熔體為負(fù)誤差，有 t10.5t1，下一線為正誤差，即t215t2，如欲在某一電流下使t1 t2以保證它們之間的選擇性 這樣就應(yīng)使t13 t2。對(duì)應(yīng)這個(gè)條件可從熔體的安秒特性曲線上分別查出這兩熔體的額定電流值。一 般使上、下級(jí)焙體的額定值相差2個(gè)等級(jí)即能滿足

4、動(dòng)作選擇性的要求。,(五)熔斷器的選擇和校驗(yàn),1)熔斷器的額定電壓應(yīng)不低于被保護(hù)線路的額定電壓。 2)熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所安裝的熔體的額定電流 3)熔斷器的類型應(yīng)符合安裝條件及被保護(hù)設(shè)備的技術(shù)要求 4)熔斷器的分?jǐn)嗄芰?yīng)滿足 IOFF.FE Ish（3）,二、低壓斷路路保護(hù),低壓斷路器又稱低壓自動(dòng)開(kāi)關(guān)。它既能帶負(fù)荷 通斷電路，又能在短路、過(guò)負(fù)荷和失壓時(shí)自動(dòng)跳閘 其原理結(jié)構(gòu)如圖531所示。,配電用低壓斷路器分為選擇型和非選擇型兩種，所配備的過(guò)電流脫扣器有三種： 1）具有反時(shí)限特性的長(zhǎng)延時(shí)電磁脫扣器，動(dòng)作時(shí)間可以不小于10s。 2）延時(shí)時(shí)限分別為0.2s、0.4s、0.6s的短延時(shí)脫扣器。

5、 3）動(dòng)作時(shí)限小于0.1s的瞬時(shí)脫扣器。 對(duì)于選擇型低壓斷路器必須裝有第2種短延時(shí)脫扣器，而非選擇型低壓斷路器只有第1和3兩種脫扣器，其中長(zhǎng)延時(shí)用作過(guò)負(fù)荷保護(hù)，短延時(shí)或瞬時(shí)均用于短路故障保護(hù)。 我國(guó)目前普遍應(yīng)用的為非選擇型低壓斷路器，保護(hù)待性以瞬時(shí)動(dòng)作方式為主。,三、低壓斷路器與熔斷器在低壓電網(wǎng)保護(hù)中的配合,供電系統(tǒng)的備用電源自動(dòng)投入及自動(dòng)重合閘裝置,一、備用電源自動(dòng)投入裝置(APD) 在具有兩路電源供電的變(配)電所中，電源進(jìn)線可分為工作電源進(jìn)線和備用電源進(jìn)線兩種。備用電源自動(dòng)投入裝置就是當(dāng)工作電源因故障被斷開(kāi)后，能自動(dòng)而迅速地將備用電源投入工作的裝置，簡(jiǎn)稱APD。 工作電源和備用電源的接線

6、方式可分為兩大類：明備用接線方式和暗備用接線方式。 明備用方式是指在正常工作時(shí)。備用電源不投入工作只有在工作電源發(fā)生故障時(shí)才投入工作。 暗備用的接線方式是指在正常時(shí)兩電源都投入工作，互為備 用。,對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求如下：,1)當(dāng)常用電源失壓或電壓很低時(shí)，APD應(yīng)將此路電源切除，隨即將備用電源投入，以保證不間斷地向用戶供電。 2)常用電源因負(fù)荷側(cè)故障被繼電保護(hù)裝置切除或備用電源無(wú)電時(shí)， 3)APD只應(yīng)動(dòng)作一次。以避免備用電源合閘到永久性故障上去 4)APD的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)盡量縮短。 5)電壓互感器的熔絲熔斷或其刀開(kāi)關(guān)拉開(kāi)時(shí)，APD不應(yīng)誤動(dòng)作。 6)常用電源正常的停電操作時(shí)APD不能動(dòng)作

7、，以防止備用電源投入。,自動(dòng)重合閘裝置,供電系統(tǒng)架空線路的故障大多是瞬時(shí)的。這些瞬時(shí)性故障中由于雷擊、大風(fēng)引起的線路對(duì)樹(shù)枝放電、碰線、烏害等造成的短路約占故障總數(shù)的80一90，當(dāng)故障線路被斷開(kāi)后，由于故障的瞬時(shí)性，故障點(diǎn)的絕緣強(qiáng)度會(huì)自動(dòng)恢復(fù)，故障會(huì)自動(dòng)消除，這時(shí)若能重新將斷路器合上就可以重新恢復(fù)供電。 自動(dòng)重合間裝置就是利用瞬時(shí)故障這一特點(diǎn)，當(dāng)線路故障時(shí)在繼電保護(hù)裝置的作用下將斷路器跳開(kāi)，同時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)重合閘裝置，經(jīng)過(guò)一定時(shí)限自動(dòng)重合閘裝置使斷路器重新合上。若線路故障是瞬時(shí)性的，則重合成功又恢復(fù)供電；若線路故障是永久性的且不能消除，再借繼電保護(hù)裝置將線路切斷。,自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)滿足下列基本要求：

8、 1)線路正常運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)重合閘裝置(ARD)應(yīng)投入，當(dāng)值班人員利用控制開(kāi)關(guān)或遙控裝置將斷路器斷開(kāi)時(shí)，ARD不應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)值班人員手動(dòng)投入斷路器，由于線路上有水久性故障而隨即由保護(hù)裝置將其斷開(kāi)時(shí)ARD亦不應(yīng)動(dòng)作。 2)除上述情況外，當(dāng)斷路器因繼電保護(hù)裝置或其它原因跳閘時(shí)，ARD均應(yīng)動(dòng)作。 3)ARD的啟動(dòng)應(yīng)按控制開(kāi)關(guān)的位置和斷路器的位置不對(duì)應(yīng)的原則進(jìn)行或由保護(hù)裝置來(lái) 啟動(dòng)。即當(dāng)控制開(kāi)關(guān)處在合閘位置而斷路器實(shí)際處于斷開(kāi)位置時(shí)，ARD應(yīng)啟動(dòng)動(dòng)作,4)無(wú)特殊要求時(shí)對(duì)架空線路只重合一次，而對(duì)電纜線路不采用ARD，因其瞬時(shí)性故障極少發(fā)生。 5)ARD動(dòng)作后，應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸，為下一次動(dòng)作做好準(zhǔn)備。 6)應(yīng)能和

9、保護(hù)裝置配合，使保護(hù)裝置在ARD前加速動(dòng)作或ARD后保護(hù)加速動(dòng)作,在電力系統(tǒng)中，由于過(guò)電壓使絕緣破壞是造成系統(tǒng)故障的主要原因之一。 過(guò)電壓包括內(nèi)過(guò)電壓和外過(guò)電壓。系統(tǒng)中磁能和電能之間的轉(zhuǎn)化，或能量通過(guò)電容的傳遞，以及線路參數(shù)選擇不當(dāng)，致使工頻電壓或高次諧波電壓下發(fā)生諧振等產(chǎn)生的過(guò)電壓，都稱之為內(nèi)過(guò)電壓。操作切換網(wǎng)路故障就是能量激發(fā)的重要原因，其中，由于操作而引起的內(nèi)過(guò)電壓，也稱為操作過(guò)電壓。此外，由于電源設(shè)備運(yùn)行情況的變化如電網(wǎng)上的不對(duì)稱短路等也會(huì)引起內(nèi)過(guò)電壓。,內(nèi)過(guò)電壓的能量來(lái)自于電網(wǎng)本身，所以過(guò)電壓的大小與電網(wǎng)電壓成正比，過(guò)電壓與工頻相電壓之比稱為過(guò)電壓倍數(shù)K，K值與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)容量和參

10、數(shù)、中性點(diǎn)接地方式、斷路器性能以及操作方式等因素有關(guān)。 外過(guò)電壓則是由雷擊引起的，所以又叫雷電過(guò)電壓或大氣過(guò)電壓。,雷電產(chǎn)生原因,地面濕氣受熱上升，或空氣中不同冷、熱氣團(tuán)相遇，凝成水滴或冰晶，形成積云，在運(yùn)動(dòng)中使電荷發(fā)生分離，當(dāng)電荷積聚到足夠數(shù)量時(shí)，就在帶有不同電荷的云間，或由于靜電感應(yīng)而產(chǎn)生不同電荷的云地間發(fā)生放電現(xiàn)象，這就是雷電現(xiàn)象。雷電流流過(guò)地面的被擊物時(shí)，具有權(quán)大的破壞性，其電壓可達(dá)數(shù)百萬(wàn)至數(shù)干萬(wàn)伏，電流達(dá)幾十萬(wàn)安，造成人奮傷亡，建筑物炸毀或燃燒，線路停電及電氣設(shè)備損壞等嚴(yán)重事故。,防雷裝置,1避雷針 避雷針的作用是它能對(duì)雷電場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)附加電場(chǎng)(這是由于雷云對(duì)避雷針產(chǎn)生靜電感應(yīng)引起)使

11、雷電場(chǎng)畸變，因而將雷云的放電通路吸引到避雷針本身，由它及與它相連的引下線和接地體將雷電流安全導(dǎo)入地中，從而保護(hù)了附近的建筑物相設(shè)備免受雷擊。 避雷針有三部分組成：按閃器，引下線和接地體。,避雷針的保護(hù)范圍，以它對(duì)直擊雷所保護(hù)的 空間來(lái)表示。 單支避雷針的保護(hù)范圍如圖547所示。從針的頂點(diǎn)向下作45斜線，構(gòu)成錐形保護(hù)空間的上部，從距針底備方向1.5h處向避雷針0.75h高處作連接線與45 斜線相交交點(diǎn)以下的斜線構(gòu)成保護(hù)空間的下半部。如果用公式表達(dá)高度為hx的空間，保護(hù)半徑Rx為,3避雷帶和避雷網(wǎng),實(shí)踐證明雷電最容易擊于建筑構(gòu)的邊緣及 凸出部分。所以在建筑物邊緣及凸出部分上加裝 避雷帶這是一種有效

12、而經(jīng)濟(jì)的防雷辦法，避雷 帶應(yīng)有良好的接地，并且可以把它與建筑物的鋼 筋連接，對(duì)重要建筑物，除這種辦法外還應(yīng)在屋 面上鋪設(shè)6m6m的避雷網(wǎng)以防止繞擊及降低 屋內(nèi)過(guò)電壓。,4避雷器,避雷器的作用是限制由線路侵入的雷電波對(duì)變電所內(nèi)的電氣設(shè)備造成的過(guò)電壓。它一般裝設(shè) 在各段母線與架空線的進(jìn)出口處。為了使避雷器達(dá)到預(yù)期的保護(hù)效果，必須滿足下列基本要求： 1)由于電氣設(shè)備的沖擊絕緣強(qiáng)度都是由伏秒特性曲線表示的，所以避雷器與被保護(hù)電氣設(shè)備的伏秒特性之間應(yīng)有合理的配合。 圖549曲線1表示被保護(hù)電氣設(shè)備的伏秒特性，曲線2表示避雷器的伏秒特性，兩條曲線的上下虛線包絡(luò)線表示其分散性的上下限；曲線3表示被保護(hù)電氣設(shè)

13、備上可能出現(xiàn)的最高工頻電壓。因中表示了避雷器與被保護(hù)電氣設(shè)備伏秒待性的配合關(guān)系。,2)避雷器的絕緣強(qiáng)度要有自恢復(fù)能力。避雷器在沖擊電壓的作用下放電，造成接地短路，,常用避雷器,管型 閥型 氧化鋅,供電系統(tǒng)的防雷,架空線路 變電所,安全保護(hù)接地,為了保障人身安全、防止間接觸電而將供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的外因可導(dǎo)電部分進(jìn)行按地 稱為安全保護(hù)接地。 安全保護(hù)接地分為三類：I T類(I T系統(tǒng))；TN類(TN系統(tǒng))；T T類(T T系統(tǒng))。,1IT系統(tǒng) IT系統(tǒng)即在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中格電氣設(shè)備正常情況下不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連 接。囚562表示在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中電氣設(shè)備的接地電阻力R2

14、，當(dāng)絕緣損壞，設(shè)備外殼帶電時(shí)，接地電流相同時(shí)沿接地裝置和人體兩條道路流過(guò)，流經(jīng)人體的電流與流經(jīng)接地裝置的電流比為,2TN系統(tǒng),是指在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分用保護(hù)線通過(guò)中性線與系統(tǒng)中性點(diǎn)相連接。 按照中性線與保護(hù)線的組合情況，TN系統(tǒng)分為以下三種形式：,3TT系統(tǒng) 這種保護(hù)系統(tǒng)是在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，將電氣設(shè)備外殼，通過(guò)與系統(tǒng)接地?zé)o關(guān)的按地體直接接地，如圖566所示。,4共同接地與重復(fù)接地,五、接地電阻及其計(jì)算,1接地電阻的含義 接地電阻是指電氣設(shè)備接地裝置的對(duì)地電壓與接地電流之比。接地裝置是由與土壤直接接觸的金屬體(接地體)相連接于接地體與電氣設(shè)備間的金屑導(dǎo)線(接地線)所組成。由于接地線電阻一般很小，可忽略不計(jì)，故接地裝置的接地電阻主要是指接地體的流散電阻。 它的定義是接地體的對(duì)地電壓與經(jīng)接地體流入地中的接地電流之比。,當(dāng)發(fā)生電氣設(shè)備接地短路時(shí)，電流通過(guò)接地體向大地作半球狀擴(kuò)散所形成的電阻叫流散電阻，在離接地體20m處的半球面處對(duì)應(yīng)的土壤電阻已經(jīng)非常小，可忽略不計(jì)，因而接地電流產(chǎn)生的壓降已近似于零，故將距離接地體20m處的地方稱為電氣上的“地”電位。接地體的流散電阻就是指接地體與半徑為20m的半球面間的電阻。電氣設(shè)備從接地外完、接地體到20m以外零電位之間的電位差，稱為接地時(shí)的對(duì)地電壓。