电气保护设计

电气保护设计（精选十篇）

电气保护设计 篇1

海洋平台的电力系统, 由于自然界、人为、设备本身等因素, 可能会引起系统短路故障, 譬如海水侵蚀后, 系统绝缘表面受损, 再如设备绝缘部分老化引起设备缺陷等。而在出现短路故障后, 对电气设备的运行和系统安全产生极大危害, 因此我们有必要进行海洋平台电气设计继电保护配置。

1.1 设备的危害性。

短路故障后, 局部产生的电弧火花, 可能烧坏电气设备, 甚至产生爆炸。经分析, 主要是短路故障发生热效应, 而热量上升的幅度, 与流经短路位置的电流成正比关系, 因此短路时的电流量增加, 设备的热量也会升高, 即便设备一时间不会被烧坏, 也可能因为热效应而造成导体绝缘保护材料的老化, 另外短路时快速增加的电流, 也会产生具有冲击作用的机械应力, 使得导体变形破坏。

1.2 系统电压的影响。

海洋平台的电气设备, 需要在正常电压的状态下才能够发挥运行效果, 而系统的短路故障, 系统的阻抗能力降低, 电压也会随着降到标准值以下, 此时电气设备的运行将遭到破坏。譬如海洋平台所使用的负荷电动机, 电磁转矩维持电动机的运转, 但电压降低后, 电磁转矩的转动速度会逐渐下降, 因此系统故障导致电压快速下降, 电磁转矩将无法继续维持电动机运转, 甚至造成电动机的损坏。

1.3 其他的影响。

一方面是系统的稳定性, 如果短路故障长时间未能得以有效排除, 距离故障点较近的并列运行发电机, 会处于非正常的运行状态, 另一方面是通讯系统的影响, 主要原因是故障时电流不平衡, 周围通信线路会受到不平衡磁通的干扰, 而出现局部失灵现象。

从海洋平台短路故障造成的危害性可以看出, 在平台电气设计中配置继电保护装置具有一定的必要性, 通过继电保护的配置, 能够降低对设备的危害性, 并减少对系统电压、系统稳定性、通信系统等的影响。

2 海洋平台电气设计继电保护配置的方法

为减少海洋平台故障道路造成的危害性和负面影响, 我们可以通过继电保护的配置, 为平台电气系统正常运行, 提供较高水平的保障。而海洋平台电气设计继电保护配置, 要求在明确继电保护配置基本要求的基础上, 分别从电力变压器、电动机、海缆、中压电动机几个方面, 研讨继电保护配置的方法。

2.1 继电保护配置的基本要求

海洋平台电气设计, 其系统安全运行, 与继电保护装置的配置合理性与否息息相关, 同时也是根除故障隐患的关键, 因此继电保护的合理配置, 必须满足以下几方面的基本要求:

2.1.1 可靠性要求。

继电保护装置的作用发挥, 体现在回路保护时的连接状态等方面, 在质量保障方面, 一方面需要提高装置元器件的质量水平, 确保每个元器件都能够在高强度运转状态下保持较长的使用寿命, 另一方面是便于装置的维护管理, 即回路接线尽可能简单, 这样在发现故障点时, 就能够在短时间内找出故障隐患并予以快速排除。

2.1.2 选择性要求。

继电保护装置发出执行保护命令后, 可从电气系统中选择性切断故障元器件, 并保证尚未出现故障元器件的正常工作, 以便将故障范围尽可能控制在较小范围内, 同时在切断故障元器件后, 可临时装设保护装置, 以后备保护故障元器件。继电保护装置选择性要求的实现, 还需要正确配合每个相邻元件后备保护, 尤其是在动作时间设置方面, 上级元件必须比下级元件长。

2.1.3 灵敏性要求。

继电保护装置的灵敏性, 与灵敏系数、被保护范围内流过最小短路电流、装置启动电流等参数均有关系, 这些参数在继电保护装置合理设置后, 就能够以最快的速度为短路故障切除提供可靠依据, 并做出断路器跳闸等保护动作。

2.2 继电保护配置整定

根据继电保护装置的基本要求, 海洋平台电气设计的继电保护配置, 应该分别对主发动机、变压器、海缆、中压电动机几个方面进行整定计算:

2.2.1 主发动机。

首先是差动保护带比率制动, 以便在启动电流后, 保护装置不会出现误动作, 同时通过整定最大的不平衡电流和最小的起动电流, 根据斜率、动作时限、灵敏系数等, 设置拐点对应的制动电流。其次是负序过流保护, 按照躲开发电机长期允许的负序电流, 设置负序过负荷警段和跳闸段, 其依据为起动电流和灵敏系数校验。再次是过流保护, 一方面是限时电流速断保护, 另一方面是定时限过流保护, 由动作时限、可靠系数、返回系数等参数进行整定。

2.2.2 变压器。

变压器保护整定, 是保证电气系统运行正常和持续供电的关键, 一方面是变压器进线, 主要包括差动保护、差动速断保护、定时限过流保护、负序过流保护几个方面, 相关参数取自于拐点制动电流、可靠系数、返回系数、灵敏度校验等;另一方面是变压器出线, 重点提供电流保护、负序过流保护、过电压保护、低压保护、零序过压保护, 其中电流保护为重点, 以母线流入为变压器正向, 以基波分量的有效值为基础值, 这样就能够减少故障对负荷的影响。

2.2.3 海缆。

海缆的保护相对简单, 是在确定差动起动电流、拐点制动电流之后, 在动作区范围内, 规避故障最大不平衡电流, 同时根据非周期性分量影响系数和电流互感器同型系数等, 设置启动电流, 以便躲过二次回路断线, 以此起到分相电流差动保护的效果。至于过流保护, 目的是在海缆发生故障后能够准确快速地切断故障点, 具体的做法是启动电流的整定, 其中包括短路故障时最小短路电流、动作时限等计算参数。

2.2.4 中压电动机。

首先是熔断器, 具有电流速断和反时限过负荷, 在确定反时限过流保护装置的起动电流和电动机的额定电流之后, 整定计算负序电流气动执行器, 以此提供电流速断保护的低定值。其次是综合保护, 包括定时限过流保护、负序过流保护、热过负荷保护, 在设置报警整定值、报警保护指令和跳闸保护指令之后, 实现被保护对象的热时间常数。

2.2.5 其他装置。

除了主发动机、变压器、海缆、中压电动机几个方面的继电保护配置, 另外发电机过电压保护、发电机逆功率保护、发电机失磁保护、低频保护、过频保护、热过负荷保护、低阻抗保护、PT断线监测等, 均为海洋平台电气设计继电保护配置的重点, 要求根据海洋平台电气设计本身的具体需求, 针对性配置继电保护, 以此充分发挥继电保护的功能。

3 结束语

综上所述, 海洋平台的电力系统, 由于自然界、人为、设备本身等因素, 可能会引起系统短路故障, 在出现短路故障后, 对电气设备的运行和系统安全产生极大危害, 因此我们有必要进行海洋平台电气设计继电保护配置, 因此我们需要通过继电保护的配置, 为平台电气系统正常运行, 提供较高水平的保障。文章的研究, 基本明确了海洋平台电气设计继电保护配置的具体方法, 但详细的配置细节, 要求根据海洋平台电气设计的实际需求, 以全方位满足继电保护装置可靠性、选择性、灵敏性等功能要求。

摘要：为了开采出海底油藏的原油和天然气, 可借助海洋平台的工艺处理技术, 将原油和天然气在处理后, 输送到海面上。但由于开采环境的复杂性, 以及油气本身具有易燃易爆性, 因此平台电力系统的正常运转状态, 直接关系到开采的质量和安全。由此可见, 海洋平台电气设计继电保护配置具有一定的必要性, 文章也将深入研讨海洋平台电气设计继电保护配置的具体方法。

关键词：海洋平台,电气设计,继电保护

参考文献

[1]董清锋.电气继电保护技术的应用与发展[J].中国科技博览, 2013, (36) :352.

[2]殷怿.电气一次设备与继电保护装置匹配不当引起的问题及解决[J].科学之友:下, 2013, (10) :56-57.

[3]耿莹, 展焕东.浅谈电气主设备的继电保护技术[J].中国科技博览, 2013, (29) :46.

电气保护班-先进班组 篇2

——先进个人电气保护班先进事迹材料

中泰矿冶热电厂电气保护班，现有员工9人，这个班组，不仅负责着中泰矿冶热电厂全厂的继电保护、综合保护装置及自动化系统、远动等所有电气二次部分的调试、技改、检修、维护，还积极适应中泰矿冶热电厂向外拓展和发展的要求，多次负责对外项目的检修、技改、校验调试等任务，并出色而圆满的完成了任务！

过去的一年，继电保护班全体人员同心同德，顽强拼搏，攻坚克难，锐意进取，勤学苦钻，勇于奉献，积极克服各种困难和不利因素，紧紧围绕厂部的工作重点，精心组织、周密部署、合理安排各项工作，在安全生产、班组建设、设备管理、技术管理、技术培训等各个方面，都取得了新的进步和优良的成绩，为我厂安全文明生产和经济稳定运行做出了重要而突出的贡献。

（一）立足以安全生产为中心，毫不动摇

以安全生产为中心，严把安全关和质量关，认真学习、提高认识，落实责任，大力夯实安全工作基础；精心组织、合理安排、认真准备、严格落实，确保各项生产工作的安全顺利完成。

对于技改、检修、校验、消缺等各项工作，我们始终坚持严格的工艺质量管理。明确各项作业，必须严格执行相关的规范、规程、标准，坚持“应修必修，修必修好”的基本原则，不缺项、不漏项，严格执行作业工艺及质量标准，严格进行各项试验，严格履行质量验收管理制度。

（二）不断夯实设备和技术管理的基础

在2012年年初，我们就组织全班人力，对全厂电气二次部分的图纸资料进行了认真仔细的检查和清理，对需要完善、重新装订的图纸进行了汇总统计，并制定了图纸绘制计划，将图纸绘制任务具体分解到每个月、每个人，并将图纸绘制的完成情况纳入到每月的月度考核中。由于全班人员的积极努力，图纸绘制任务已全部胜利完成，后经不断修改完善。

结合设备巡检及保养，我们对全厂电气二次设备，进行了一次全面、仔细、认真的排查，对设备健康水平、故障率、运行状况等情况，做到了全面掌控。通过这一系列设备和技术管理的举措，大大的夯实了技术管理的基础。

（三）以提高思想政治素质和业务技术素质为核心，灵活多样，不拘一格，下大力气培养人才

我们通过政治学习、班务会、民主生活会等方式，充分发挥党员和骨干的坚强堡垒作用，结合实际、因地制宜、有的放矢进行形势宣讲和思想政治教育，及时了解和掌握青年员工的思想动向，使青年员工牢固树立积极的、正确的世界观、人生观、价值观，使职业道德、家庭美德、社会公德牢固占领青年员工的思想阵地和思维阵地。

电气二次系统对工作人员基本要求是：技术技能要求高、知识技术更新快、工作精细、责任重大。为此，我们不断激发班员学习和钻研业务技术的热情，通过内容丰富、形式多样的方式方法，下大力气狠抓培训工作，不断提高班员的业务技术技能水平和综合素质。将技术技能培训与实际工作紧密结合，以理论与实践并重为原则，以培训计划为总纲，紧密结合每月具体工作情况，采用“技术讲课”、“考问讲解”、“技术问答”、“技术讨论”、“现场培训”、“每日一讲”等多种形式，切实有效地开展培训工作，达到了良好的培训效果，青年职工的业务技术技能水平取得了很大的提高。

（四）扎实推进班组建设

努力加强班组的文化建设、思想建设、作风建设，树立顽强拼搏、勇于奉献、认真负责、纪律严明的良好作风，保持班组团结和谐、积极向上、锐意进取的优秀风貌

1．充分发挥宣传和思想工作的优势，大力弘扬遵守纪律、热爱学习、钻研技术、积极主动、认真负责的良好风尚。在目前继电保护班人员少、管辖设备多、工作繁重的状况下，为保障各项工作安全、规范、顺利的进行，必须树立敢于拼搏、勇于奉献、认真负责的工作作风，继电保护班全体人员秉承和发扬了这一优良传统。在全班人员的共同努力下，在2012年里，继电保护班1人获得“厂级先进工作者”称号，2人获得“车间级先进个人”称号，班组获得“先进班组”荣誉。

2．明确班组安全员、设备员、质量员、工会小组长、经济核算员，卫生员、考勤员 “七大员”职责和分工，加强班组制度垂直执行力度，充分发挥班组“七大员”及骨干作用，各司其职，各尽所能，落实责任制，齐心协力共同搞好班组各项工作。

3.积极抓好职工小家建设。通过开展职工小家活动，提高了班组成员的主人翁责任感和归属感，形成了团结、互助、民主、和谐的良好风气。开展了丰富多彩的职工小家活动，积极响应参加工会开展的劳动竞赛和文体活动，使班内呈现出团结和睦、互帮互助的好现象，使班组成员增强了凝聚力、向心力和战斗力。

4．加强班组民主管理，定期开展班务公开。班组定期召开民主生活会，实行重大问题集体讨论，有关班组管理的重要事项，广泛征求班组人员的意见和建议。

5.根据班组标准化建设的指导意见，我们对办公室物品进行了全面整理，做到室内整洁、美观、规范、统一。我们还对文件资料柜、物品柜的图纸、资料、物品进行了分门别类的整理，并统一了标签标识。现在，不仅物品摆放十分整齐规范，而且查阅图纸资料十分方便迅速，明显提高了工作效率。

电气保护设计 篇3

关键词：住宅电气设计；配电线路；过流保护；规范要求；选择要求；预警装置 文献标识码：A

中图分类号：TU85 文章编号：1009-2374（2015）06-0153-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0504

为了保护用电的安全，避免出现用电事故，导致不必要的人员伤亡和经济损失，国家对住宅电气有着相关的规范要求。住宅电气的线路属于低压配电线路，需要对其进行过流保护。

1 住宅电气设计中配电线路过流保护的规范要求

根据《民用建筑电气设计规范》中相关规定：“低压配电线路应根据不同故障类别和具体工程要求装设短路保护、过负载保护和接地故障保护，作用于切供电电源或发出报警信号。”从这条规定中可以看出，针对住宅配电线路保护是有硬性要求的，因此有必要对住宅配电线路过流进行监控。配电线路设计的时候会使用许多不同的断路器对住房的配电线路进行过流保护。现阶段，电气设计中一般都用熔断器、塑壳断路器和微型断路器。其中微型断路器主要用在住房及其相似场所的过流保护，其额定电流要少于125A；工业类场所大多采用塑壳断路器，额定电流最大可以到1250A。

按照相关断路器操作要求，如果经过配电线路的电流高于了要求的倍数，那么斷路器就会在既定的时间内进行动作，最终把负荷电路切断。然而，在配电线路有一些较为重要的回路是禁止切断的。而根据《民用建筑电气设计规范》中相关规定对一级和二级负荷情况的定义，如果将重要的回路切断会导致供电中断，进而对生产生活及经济产生影响，还有重要单位的正常运行，以及公共场所的正常秩序被影响，严重的情况下会出现人员伤亡的情况。因此在《规范》中就明确提出：“突然断电比过负载造成的损失更大的线路，其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。”针对上述要求，显然传统的开关在过流保护的能力和效果上还有所欠缺。故而，在住宅电气的设计中就需要设计一种装置可以根据各种类型的脱口情况，当配电线路过流的时候能发出报警信号，提醒用户采取相应的措施及时做好故障处理。

2 住宅电气设计中配电线路过流保护的选择要求

在配电线路中会因为过负荷电流导致导体升温，进而破坏导体的端子、绝缘和接头，出现电路断电或者跳闸的情况，这就是线路的过流。为了保证用电设备的正常使用，就必须在配电线路中设置过流保护，利用断路器在过流之前就将其切断。因此，断路器就是住宅电气线路的主要保护设备。断路器的过流保护是利用热继电器或者电子式脱扣器而进行的，住宅内一般多使用小型断路器。在《规范》明确提出了特定情况可以不进行切断线路，住宅用电中这种情况就是正常较短时间内出现尖峰负荷电流，此时断路器就可以不用切断线路，应合理选择断路器相关特性曲线。在小型断路器中，脱口特性曲线主要有A、B、C、D四种。在快速脱扣的应用场所下主要使用A特性曲线，这种曲线的出现故障的电流值比较低，一般是额定电流2～3倍的动作；在较快速脱口以及短路电流没有多大的应用场所下主要用B特性曲线，一般是额定电流3～4倍的动作，照明电器回路中多使用C特性曲线，这种曲线短时峰值电流可以负载较高但断路器不动作，可以到额定电流的5～6倍；峰值电流很高的电器设备使用D特性曲线，这种曲线的峰值电流不会超过额定电流值的10倍。总体而言，断路器过流的选择要求，需要结合上下级电流值与动作时限。故而，住宅电气设计中一定要选择合理的配电系统断路器，这样才能提高配电器线路的过流保护能力。

3 住宅电气设计中配电线路过流保护的预警装置

3.1 ACM概述

ACM配电线路过流监控装置，简称ACM，这种装置拥有的功能除了和一般数显仪表的测量之外，还可以根据不同线路的特点提供和线路动作特性相关的两段式报警以及开关量状态输入和通讯功能，不仅可以对外部开关的状态进行判断，还可以实现遥控和遥测。

ACM大多数情况下应用于配电线路的回路中，对末端保护不起作用，末端保护主要是通过微断实现，两者的功能应用性并不冲突。ACM的主要作用是过流报警，短路保护则通过单次塑壳断路器以及熔断器起作用，对ACM的作用并不影响。

3.2 电路设计原理

ACM中包括的主要硬件有CPU芯片、电源、开关量输入、信号采集电路、继电器输出接口、人机交互单元和RS485通信接口。

3.2.1 CPU芯片。ACM中所采用的CPU芯片是以ST公司的STM32F103R8T6，这种芯片是以ARM Cortex-M3为基础，处理器为32位，时钟频率最高能到72MHz，配备了3路USART通信接口、4个16位定时器、12位AD、20K的RAM、64K的Flash等系统硬件，性价比较高。

3.2.2 电源。ACM的电源属于通用的开关电源模板。这种电源模板的输入电压是AC90～270V，输入频率是40～50Hz，不仅可以实现各种线路的隔离电压输出，具有较多的功能，还可以满足各种供电电压的要求。其电源特点是：输出电压较稳、故障发生率低、输出波纹低于1%、具备过压和过流保护。

3.2.3 信号采集电路。ACM中信号采集电路如同信息收集器，属于该装置的信息传输设备，其作用原理是通过互感器隔离传输，把交流信号抬高之后，利用放大电路把信号放大，最终把采集信号传入到CPU实行A/D转化。

3.2.4 人机交互单元。人机交互单元是ACM装置的信息显示器，这个硬件利用了LCD液晶显示以及按键输入，通过这两个装置不仅可以直接将测量参数进行显示，还可以对参数进行设置，有利于用户根据实际情况将显示的测量参数设置。

3.2.5 RS485通信接口。这种模板的通信接口通过使用RS-485、Modbus、RTU通信规约，可以进行遥测、遥信、和遥控等功能。如图2所示。

3.2.6 继电器输出接口。ACM装置中一系列的动作或者命令都是通过继电器输出接口来执行，比如配电器发生过流的故障，继电器就会发出动作，产生报警信号。

3.3 软件流程

ACM是通过内部程序相互协调进行监控，其中包含众多的子程序，如A/D子程序、显示子程序、计算子程序、通讯子程序和按键处理子程序等，因为程序涉及的内容比较多，本文以主程序为例介绍ACM装置工作流程。

3.4 产品特点

ACM监控装置使用的计算方法是真有效值，通过对各种参数的计算来确定过流保护值，比如三相电流、三相电压、功率因素、漏电流、频率、2～15次谐波和四象限有功及无功等；结合各种类型断路器所具备的动作特性；既包括了低压电测仪表拥有的测量功能，还具备线路监控，对一些重要负荷的回路可以实行有效地

监控。

4 结语

根据住宅电气设计的要求，其配电线路的过流保护属于强制性的要求，因此住宅线路必须做好过流保护的工作。在居民用电中峰值电流会出现不同情况，因此在配电线路的过流保护需要做出合理选择，同时设计ACM装置，在断路器出现故障时，可以做到有效的预警。

参考文献

[1] 李宝庆.民用建筑电气设计规范实施指南[J].建筑电气，2009，（1）.

[2] 张振华.做好低压配电线路保护的主要措施[J].设备管理与维修，2011，（S1）.

[3] 朱保华.室内供配电线路用电设备及配电线路的保护[J].科技传播，2010，（19）.

作者简介：梁勇华（1979-），男，广东佛山人，佛山市南海华林电力电器安装有限公司电气工程师，研究方向：电力供配。

电气保护设计 篇4

雷电是伴有闪电与雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的自然放电现象。其强大的电流、巨大的声响以及猛烈的冲击波等物理效应瞬间产生巨大的破坏作用。雷电的发生常会导致人员伤亡、击坏建筑物, 使建筑物内的供配电系统、通信系统及电子信息系统遭受损害、中断, 甚至引发火灾爆炸事故。

1 建筑物内雷电的引入及防范措施

建筑物内雷电的引入途径有以下三种:1) 直击雷直接击中金属导管或金属导线, 雷电会以波的形式沿金属导管或金属导线箱两边传播而引入建筑物内;2) 来自雷电感应 (包括电磁感应与静电感应) 的电压脉冲, 以波的形式沿着导线传入建筑物内;3) 由于直击雷的闪电在建筑物附件, 通过地网入大地时, 在地网上会产生高达几百伏的高电位, 这种高电位通过动力系统的接地线、零线、金属导管等以波的形式传入建筑物内。

直击雷和雷击电磁脉冲的危害程度不同, 侵害渠道不同, 因而其防范的措施也不同。防直击雷主要采用避雷针、避雷网、避雷带等传统的接闪装置, 只要按规范要求合理设计安装, 便可对直击雷进行有效地防护, 但是无论多么完善的接闪装置, 对雷击电磁脉冲产生的感应过电压和电涌电流都无能为力, 而电涌保护器的研制, 使这个问题得到了很好的解决。

2 电涌保护器简介

1) 电涌保护器 (Surge Protection Device) 是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内, 或将强大的雷电流泄流入地, 保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。电涌保护器是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置, 过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。

2) 电涌保护器的基本元器件及其工作原理。放电间隙又称保护间隙:它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成, 其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线 (N) 相连, 另一根金属棒与接地线 (PE) 相连接, 当瞬时过电压袭来时, 间隙被击穿, 把一部分过电压的电荷引入大地, 避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整, 结构较简单, 其缺点是灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙, 它的灭弧功能较前者为好, 它是靠回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。

3 电涌保护器的基本分类及主要技术参数

电涌保护器按工作原理分为限压型电涌保护器、电压开关型电涌保护器及组合型电涌保护器。1) 限压型电涌保护器也可叫做“嵌压型”电涌保护器, 它通常采用压敏电阻或抑制二极管作为其组件。当电涌出现时为高阻抗, 随着电涌电流与电压的增加, 阻抗连续变小。限压型电涌保护器具有连续的电流与电压特性。限压型电涌保护器具有无间隙、响应快、无续流的优点;但其缺点是寄生电容较大。2) 电压开关型电涌保护器也叫“克罗巴型”电涌保护器, 它通常采用放电间隙或充气放电管作为其组件。当出现电涌电压时由高阻抗突变为低阻抗, 无电涌出现时保持为高阻抗。电压开关型电涌保护器具有流通量大, 寄生电容小的优点;但其缺点是响应慢、时延长、有工频续流。3) 组合型电涌保护器是限压型与电压开关型元件组合而成, 这种组合形式可获得不同需求的特性, 非常灵敏具有优越性。电涌保护器按强弱电分为:电气系统的电涌保护器和电子系统的电涌保护器;电涌保护器按照实验类型可分为:Ⅰ级分类实验的电涌保护器、Ⅱ级分类实验的电涌保护器和Ⅲ级分类实验的电涌保护器。

电涌保护器的主要技术参数有:1) 冲击电流Iimp;2) 标称放大电流In;3) 电压保护水平Up;4) 最大持续运行电压Uc。对各个参数的选择原则详见GB 50057-2010建筑物防雷设计规范, 在此不详述。

4 电涌保护器在建筑电气设计中的选择

1) 选型设计原则:电涌保护器的选择主要从功能的实用性和参数的合理性等方面综合考虑来选择。功能的实用性是指根据建筑物的重要性、所处的地理位置及环境特点以及安装部位来选择功能实用的电涌保护器, 以达到安全可靠、维护便捷、降低运行成本的目的。参数的合理性是指根据建筑物所处的雷电保护区域范围、系统特性以及安装部位选择电涌保护器的各个最佳电气性能参数。同时在选择电涌保护器时应考虑其两端引线的感应电压下降, 对电涌保护器有效电压水平的影响。在工程上应尽量缩短电涌保护器两端的连线长度, 应满足最小截面的要求。

2) 电源电涌保护器的选择。电源电涌保护器的选择和安装与防雷区密切相关。在LPZ1与LPZo B区域的交界处, 应安装Ⅰ级试验的电涌保护器。对于二类及以上的防雷建筑物, 应选用电压保护水平值不大于2.5 k V的电涌保护器;当冲击电流不确定时, 其取值不应小于12.5 k A;对于三类防雷建筑物的冲击电流的选择依据GB 50057-2010建筑物防雷设计规范中4.2.4-6与4.2.4-7公式计算。在LPZ1与LPZ2和更高区需要安装电涌保护器时, 应选用Ⅱ级或Ⅲ级试验的电涌保护器。同时注意:Ⅱ级试验的电涌保护器标称放电电流不应小于5 k A;Ⅲ级试验的电涌保护器标称放电电流不应小于3 k A, 在低压配电系统中TN接地形式系统的电涌保护器的保护模式有“3+1”和“4+0”。“3+1”保护模式的SPD接线是指在各相线与中性线之间安装3个限压型SPD, 然后在中性线与接地PE线之间安装一个开关型SPD;“4+0”保护模式的SPD接线是指在各相线、中性线与接地PE线之间安装4个限压型SPD。

3) 电子系统信号电涌保护器的选择。由于弱电信号电平不断趋向于低压化, 使电子系统更容易受到过电压的侵害, 故电涌保护器在电子系统中的使用就显得越来越重要。信号电涌保护器的选择主要考虑的参数有:工作电压、工作频率、通流容量、接口标准、接地情况及连接情况等。当电子系统的进线采用光缆时:一类防雷的短路电流应选用100 A, 二类防雷的短路电流应选用75 A, 三类防雷的短路电流应选用50 A;当电子系统的进线采用金属线, 且其短路电流无法确定时:一类防雷的短路电流应选用2.0 k A, 二类防雷的短路电流应选用1.5 k A, 三类防雷的短路电流应选用1.0 k A。

概述综合布线的电气保护论文 篇5

电气保护主要有过流保护和过压保护两种，由于相关电气设备具备额定电流，一旦超过额定电流就会损害设备。为此，对向管设备进行了过流保护，在实际电流超过额定电流时，设备就会自动断电，从而保护设备不被破坏。过压保护主要是采用固态保护器和气体放电管保护器，固态保护器为综合布线系统提供了有效的保护，它是一种电子开关，如果在击穿电压范围以下，则进行电压钳位，否则，超过了击穿电压，便会将电压引入地下。这种固态保护器比较适用于击穿电压，对于过里的破坏性电压，可以对其泄放至地，从而来保护电缆的正常传输。

2.2外部保护

在综合布线系统中，电磁干扰的问题也比较严重，除了电缆能够引起电磁干扰以外，还有很多外来电磁干扰，对系统的安全性进行冲击。对于电缆产生的磁干扰，我们可以对其采用屏蔽保护，在综合布线系统的线路传输过程中，采用屏蔽保护不仅能够减少电缆自身对外产生的辐射，还能够提高电缆的抗干扰性。在进行屏蔽保护时，要注意重点问题，综合布系统中的配线架、电缆连接部分、插头等部分都属于薄弱地带，在屏蔽安装过程中要避免产生裂缝，使屏蔽系统达到全方位的保护效果。在屏蔽电缆中，低频磁场的屏蔽效果并不好，不能够很好的屏蔽相关设备产生的干扰，为此，采用电缆屏蔽保护不能够彻底消除综合布线系统的干扰问题。针对外界对综合布线系统的干扰问题，我们可以对其实施屏蔽保护，主要有静电保护和磁场保护两种方式。在综合布线系统中，屏蔽保护可以将干扰电流引入地下，如果对于接地工作的实施出现不当，那么就会使屏蔽层失去保护效应，电磁干扰也会随之增加。为此，在对电流引入地下的环节上要格外谨慎，正确的选择接地点，远离变压器、机房等干扰源，如果综合系统的工作环境比较恶劣时，要减少电磁的干扰性，提高传输效率，采用光缆来满足相关要求，从而使屏蔽保护起到最佳效应。

2.3接地保护

系统接地主要是为了提高综合布线系统的安全性而采用的保护方式，在相关人员进行施工前，都需要对各种设备进行深入了解，掌握接地方面的相关知识，清楚的辨识各类地线。在接地系统处理不当的情况下，系统设备的稳定性不仅会受到一定的影响，甚至还会导致事故的发生，从而危及工作人员的安全。为此，一定要按照相关要求进行接地处理，利用系统接地保护来保障综合布线系统的安全运行。

3结束语

探讨机床电气回路保护应用研究 篇6

【摘要】在现代化的机床设备当中离不开电气回路，必须遵循相关的国家标准、行业标准和企业标准。机床依据相关的标准并结合其实际状况设计电气回路保护，解决遇到机床功能异常、电气装置失效等偶发问题。以确保整个机床在工作过程中的安全，对产品的成本和生产效率有着重要影响。不断提升其工作性能，是机械制造工程的一项重要任务。

【关键词】电气；回路；机床；保护

所谓电气回路通常指的就是闭合电路，探讨其设计的技术条件和操作方法成为现代工业生产中迫切需要解决的一个重要问题。电流通过设备的元器件或者是其他介质最后流回电源，以求满足机床电气设备的要求。在一些设备中一台机床的电气设计、安装和使用过程中必然会遇到诸如电气回路选择，为了保护设备的安全会配有电气回路的保护。本文就机床的实际状况阐述机床电气回路保护应用研究。

一.机床电气回路保护概括

我国目前所使用的机床都是以数控机床为主，便于机床电气設计相关电路保护的实际应用。常见的机床电气回路可分成动力电路、控制电路、保护联结电路，结合机床相关实际情况确保机床性能的实现。通常情况下数控机床的电气设备组成系统类目较多，存在什么规格电缆、什么规格断路器（或熔断器），电气元器件适用何种技术条件等一般问题。机床的数控单元、人员和设备的操作单元、机床的测量系统、伺服系统、微机逻辑编程单元，都会涉及到相关机床电路保护的技术内容。

（1）动力和控制电路设计的主要依据是机床的实际需求，合理处理这个问题需要工程技术人员较细致的技术确认。满足机床的配电、断电、加电以及急停等这些设备工作的基本功能，确认的依据除必要的基础知识外还需要电气回路保护。对于数控机床，电气回路保护是整个生产系统的一个主要组成部分，主要基本材料包括保护原件和线路的器件、用于发出各种命令的控制器件、用来连接各原件的线缆、不同种类的连接器和耗能器件。实现机床电气设备的配电、加电/断电和急停控制等功能，避免人员伤亡与财产上的损失。动力电路和保护联结电路包括机床电气设备本身，当电路出现短路或者过载的现象时电气回路应会自动地将电力输出切断。综合考虑机床电气设备安装所在的建筑物配给的电网容量、电压和接地装置实际情况，以有效地避免火灾、电击与设备失效。

（2）对于一台机床电气设备来说，设计联结电路可以有效地避免由于间接接触而产生电击所连接起来的保护导线。重视电网供电电源的接地装置技术条件，避免由于电磁干扰原因引起的不正常运行所连接起来的保护导线。进行接地装置的功能确认或优化的要求，保持接地的连续性、确保安全。研究和发展新的电气回路保护技术，根据动力和控制电路设计构成元素所组成新的机床电气回路。大幅度提高电气回路保护质量，实现通断/急停控制以及配电传输电能。电气回路保护过程是机械制造过程中必不可少的环节，当机床中的能耗器件出现过载的现象或者是电气回路有故障发生的过流现象时及时预防危险的发生。

二.机床电气回路保护应用研究

依据GB5226.1等标准找到一个定量的、合理的方式，使这种系统能够适应生产的变化。根据机床设备的实际状况确定保护器件的种类，使产品生产成本下降。计算相应的参数并做出判断，大大降低了工人的劳动强度。通过调低细分额定值进行弥补，不会因工人疲劳、疏忽、情绪、技术不熟练等因素的影响而造成缺陷或不稳定。在此基础上对导体的规格进行增大并确认机床的导线保护器，保障生产安全。根据保护器的具体类型来对短路的类型进行判定，对产品生产效率的提高具有更加重要的意义。

（1）动力和控制电路

现代化的机床设备当中离不开电气回路，必须遵循相关的国家标准、行业标准和企业标准。动力和控制电路设计中首先要考虑的是线路负载电流和机床器件的额定电流，涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。人工操作的电气回路保护是一个劳动密集型的过程，可以设定出保护的器件（熔断器熔体或断路器）。采用人工电气回路保护的方式，考虑温度、机床设备安装的密集程度和多芯电缆等因素对电流的影响。注重配套发展机械自动化技术，使保护器件的电流在范围之内。对生产的物流和人的作用进行综合的研究，大于最小电流才能使机床正常工作。配套发展自动化元件及控制系统，当大于最大电流时应执行保护。

（2）联结电路

不断加强标准的应用，是机床研发者们不断进行技术创新的途径之一。在通常的情况下，研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等都需要进行电器回路保护。根据整个设备的供电线路规格，发展机械自动化技术。通常选择铜和铝这两种材料来进行保护导线选择，通过联接、调整、检查等操作把具有一定功能的线路组合到一起。当电流超出材料所能负担的极限就需要采取附加保护导线等相应的措施，使这种系统能够适应生产的变化，保证工作的一致性和稳定性。机床的电气回路在负载的状态之下，保护导体所用材料的截面积与保护之间必须是连续性的，使整个产品生产过程中各个阶段的工艺的和组织的因素都汇集到一起。将线路负载电流计算出来，关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化技术。根据计算的结果得到负载电流，从而得到保护器件的电流。

三.结束语

机床电器回路保护是一项复杂的生产过程，简单操作已经不能与当前的社会经济条件相适应。本文对机床的电气回路保护要具有哪些技术条件以及实施方法做了简单的介绍，解决遇到机床功能异常、电气装置失效等偶发问题。对机床的电气回路保护技术方面的问题给出一些指导和建议，关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化技术。在不断提升工作效率和质量的同时不断加强机床的电路安全性，研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统。机床依据相关的标准并结合其实际状况设计电气回路保护，解决遇到机床功能异常、电气装置失效等偶发问题。以确保整个机床在工作过程中的安全，对产品的成本和生产效率有着重要影响。

参考文献

[1]张光跃.数控设备故障诊断与维修适用教程[M].北京：电子工业出版社，2015.

电气保护设计 篇7

绝缘栅型电力场效应管(MOSFET)是一种利用多数载流子导电的电压控制单级型晶体管。具有开关速度快、导通电阻小、驱动电路简单等特性,本文介绍了如何利用功率MOSFET的开关特性制作电器防火限流式保护器。

电气防火限流式保护器是一类新型的消防电子产品,使用在民用建筑220V及以下的供配电系统中,与被保护对象回路串联,当被保护回路的故障电流值超过保护整定电流报警值时,发出控制信号通过限流方式对被保护线路进行保护。其主要特点为:只要线路上短路故障引起的故障电流超过最大瞬间负载电流值,就能以微秒级速度分断该短路故障电流,从而使短路故障释放的能量比传统继电保护方式减少至少数千倍。

保护器有与传统断路器一样的对外接线方式,使用方式如图1所示:

以下具体描述电气防火线路式保护器的设计基础和设计方式。

1 “电气防火限流式保护器”的基本原理

“电气防火限流式保护器”的主要原理为:采用电流传感器实时的监控被保护线路上的电流,通过智能单元对被探测参数进行分析,一旦被保护线路上的被探测参数超过报警阀定值,发出控制和报警命令,利用大功率绝缘栅场效应晶体管(MOSFET)的开关特性实现微秒级限流,从而使得短路电流只上升到正常负荷电流的数倍,同时短路点附近不产生电弧,极大的降低了引发火灾的机率,因此该产品在进行市场应用后,对短路电气火灾具有良好的预防作用,降低火灾引起的经济损失。

其主要特点为:

(1) μs级短路限流,限制短路电流上升不高于额定工作电流的5倍;

(2) 无触点形式,短路限流时无飞弧产生;

(3) 设备耐久性好,可承受万次以上短路试验后保持性能正常

2 用作功率开关器件的MOSFET选择标准

(1) 最大耐受电压的确定

选择MOSFET必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压,即最大VDS,MOSFET的最大耐受电压应当大于总线电压的最大值,这样才能提供足够的保护,使MOSFET不会失效。由于国内民用建筑都为220 V的供电系统,最大耐受电压必须要有足够的余量覆盖这个变化范围,并添加保护措施,需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备(如电机或变压器)诱发的电压瞬变。根据理论分析和实践经验可得出选用MOSEFT的最大耐受电压应该在500 V以上。

(2) 额定工作电流的确定

视应用场合而定,该额定电流应是被保护线路上负载完全工作时的最大电流。与分析电压的情况相似,必须确保所选的MOSFET能承受这个额定电流,额定电流通常和配电系统的断路器相匹配。电流情况有连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下,MOSFET处于稳态,此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌(或尖峰电流)流过器件。只要确定了这些条件下的最大电流,进行均流措施,选择合适数量和合适参数的MOSFET进行并联,并联后的MOSFET组承受这个最大电流即可。同时,还须计算导通损耗。在实际情况下MOSFET在导电过程中会有电能损耗,这称之为导通损耗。MOSFET在导通时近似一个可变电阻,由MOSFET的RDS(ON)所确定,并随温度变化而变化。器件功率耗损可由I×I×RDS(ON)计算,由于导通电阻随温度变化,因此功率耗损也会随之变化。对MOSFET施加的电压VGS越高,RDS(ON)就会越小。对于该应用,可采用较高的VGS电压,在工作过程中RDS(ON)电阻会随着电流轻微上升。

(3) 热要求的确定

选择MOSFET的下一步是计算系统的散热要求,必须考虑两种不同的情况,即最极端情况和真实情况。为确保MOSFET采用针对最极端情况的计算结果,因为这个结果提供更大的安全余量。在MOSFET的Datasheet上有一些测量数据;比如封装器件的半导体结与环境之间的热阻,以及最大的结温。

器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积(结温=最大环境温度+[热阻×功率耗散])。根据这个方程可解出系统的最大功率耗散=I×I×RDS(ON)。由于设计人员已确定将要通过器件的最大电流,因此可以计算出不同温度下的RDS(ON)。同时,在处理简单热模型时,还可以通过半导体器件外壳安装在散热片上,使器件发出的热量有效的传导到散热片上,在经散热片散发到周围空气中去。

3 利用MOSFET的开关特性设计电气防火限流式保护器

利用MOSFET工作频率高、开关速度快以及驱动电路简单等特性,通过合理的串并联方式将MOSFET制作成功率开关器件,再配以电流检测电路、控制电路、驱动电路构成电器防火限流式保护器,并留用通信接口以便连接成网络监控系统。

电气防火限流式保护器的原理框图如图2所示:

根据电气防火限流式保护器的开发要求,我们将其分为五个部分:

(1) 功率开关器件:功率开关器件根据第1节描述的MOSFET开关特性,以及所保护线路的功率要求,选择合适的MOSFET串并联组成,结构如图3所示,IN端连接电源、OUT端连接被保护负载。其作用在于根据控制电路的命令维持相应的开关状态,以达到对被保护回路的保护作用。

(2) 电流检测电路:实时的采样被保护回路上电流值,将采样所得值送入控制电路,供控制电路进计算、判断。其主要由运算放大电路和AD采样电路组成。

(3) 控制电路:根据检测电路送入的电流采样值进行电流的测算,并进行相应的逻辑判断,根据判断结果向驱动回路发出相应控制命令,同时根据需求通过网路接口与外界进行一定的数据交换。其主要由单片机构成。

(4) 驱动电路:根据第2节描述的内容设计合理的驱动线路,接收控制电路的控制命令对MOSFET进行开关控制。

(5) 通信接口:根据通信协议要求与外界进行数据交互,将一些重要检测数据进行储存,以构成电气防火监控系统,可采用RS485、TCPIP等多种通信方式。

4 结束语

保护器实际上属于电力电子技术范畴内的固态断路器分类产品,是使用大功率绝缘栅场效应晶体管(MOSFET)来快速分断短路故障电流的,现主要应用在消防系统上,对一些易燃易爆场所的电气火灾具有非常好的预防作用,目前已在一些消防系统上进行了推广使用,同时根据使用反馈情况进行进一步的深入研究。

摘要：介绍MOSFET的开关特性、驱动要求,并讲述了利用MOSFET开关特性进行电气防火限流式保护器的设计,以及其在消防工程上的应用。

关键词：MOSFET,电气防火,限流

参考文献

[1]程彬杰,邵志标,唐天同.基于表面势的Mosfet模型[J].固体电子学研究与进展,2000,20(2):66-73.

[2]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社2005.

电气保护设计 篇8

关键词：民用建筑物,漏电保护,配电装置,电气设计

漏电保护器 (RCD) 在我国应用已多年, 积累了不少经验。但是在中小型民用建筑物, 特别是住宅的电气设计中, 应用尚不够重视。由于强制性国家标准《住宅设计规范》 (GB50096-1999) 自1999年6月1日起实施, 进一步强调了居民用电的安全性和可靠性。因此, 我们应重视中小型民用建筑物供配电线路设计中对漏电的保护。

1安装漏电保护器的必要性

接地故障 (接地短路) 有金属性和电弧性两种形式。故障点熔焊, 故障点阻抗可忽略不计的接地故障为金属性接地故障。这时设备外壳对地故障电压Uf为PEN线和PE线上电压降之和

式中Id一接地故障电流 (A) ;

UO一相电压 (220V)

PL、ZPEN、ZPE-各为相线、PEN线、PE线阻抗 ()

ZS-接地故障回路总阻抗 ()

计算中忽略了变压器阻抗。如果相线和PEN线截面相同, 则ZPEN+ZPE=ZL

考虑建筑物内等电位联结减少触电压的作用, 按IEC61200-413间接接触防护咱动切断电源标准, 一般情况下, 可减少约20%的接触电压, 则接触电压UC为:

UC=0.8Uf 0.8*110=88V>50V;此UC足以引起人身电击事故。因此, 金属性接地故障能使设备外壳带危险接触电压, 其主要后果是人身电击。

当故障电流Id足够大时, 回路首端的过流保护器 (断路器、熔断器) 也能瞬间动作, 避免事故的发生。但Id值不仅与线路截面、长度有关, 也与线路连接质量、布线方式以及维护管理水平等难以估量的因素有关, 所以靠过流保护电源并不可靠。这就是不论TT系统还是TN系统, 要求在手握式、移动式设备供电的插座回路上必须安装额定动作电流Ion大于30m A的瞬动漏电保护器的原因所在。发生接地故障时, 故障点不熔焊而是产生电弧、电火花 (密集的电火花即是电弧) 的接地故障为电弧性接地故障。电弧、电火花具有很大的阻抗, 它限制了接地故障电流Id, 使过流保护电器不能动作或延缓许久才能动作, 但故障点或连接不良的PE线接头上通过Id时迸发的电弧、电火花的局部高温可高达2000-3000℃很容易引燃近旁可燃物质, 引起电气火灾。

由于故障电弧的阻抗大, 220V相电压大部分降落在电弧上, 分配在线路上的电压降大大减少, 其结果是UC和Uf大大小于50V, 因此电弧性接地故障只能引起电气火灾而不会招致人身电击事故。

2安装两级漏电保护器

只在插座回路上安装漏电保护器的做法不能防范插座回路以外电气线路和设备电弧性接地故障引起的电气火灾, 为此应按IEC60364-4-482 (火灾防护) 和我国《低压配电设计规范》 (GB50054-95) 要求, 在电源进线上再安装一线漏电保护器, 其额定动作电流一般为300m A, 并带有约0.15s的延时, 以与插座回路上的漏电保护器有选择性配合。增加这一级漏电保护器对电气投资虽略有增加, 但对防范常见多发的危险接地电弧火灾却是至关重要的。另外不实现地建筑物配电线路电弧性和金属性的接地故障进行保护。

3四级和二级漏电保护器的应用

电气安全的一个基本要求是尽量减少开关电器的级数和触头数以及线路的连接点。开关触头之类的活动连接和线路的固定连接由于种种原因都可能因导电不良而成为事故起因, 而三相回路中的中线线导电不良危险尤甚, 这是因为中性线导电不良时设备依然运传, 隐患不易被发现, 当三相负荷严重不平衡时将导致三相电压也严重不平衡而烧坏单相设备。所以, 应尽可能限制在中性线增加触头。

目前存在一种误解, 即认为由于三相负荷不平衡, 而中性线截面又小于相线截面, 为防中性线过截而装四极开关。但IEC364-4-473 (过电流防护措施) 标准和我国低压配电设计规范都规定不必为此断开中性线, 只需在中性线上装设过流检测元件来断来三根相线, 使中性线不再有电流, 过载问题自然迎刃而解了。另一种误解, 即认为带有单相负荷的三相漏电保护器应采用四极的。其实漏电保护器的标准名称是“剩余电流动作保护器”, 它只能在回路中出现剩余电流 (如绝缘损坏引起的对地泄漏电流) 时动作, 而与回路不平衡电流毫不相干。因此, 这些误解造成了现时一些四级漏电保护器的应用过滥。

四级 (单相为二极) 漏电保护器主要用于TT系统。TT系统回路有一相发生接地故障, 故障电流Id在电源接地电阻Rb上产生电压降, 使中性线带故障电压Uf-Id*Rb, 因中性线是绝缘的, 此Uf一时并不引起事故, 但此时若电气设备又发生碰外壳接地故障, 漏电保护器跳闸, Uf将沿着图中虚线所示路径传导致设备外壳。因中性线未被切断, 如果Uf大于50V, 则漏电保护器跳闸后仍难免发生电击事故。如果TT系统采用的四级或二级漏电保护器, 则在断开线的同时中性线也被断开, 从而切断Uf的传导路径, 事故就不致发生。TN-C系统因不允许PEN线通过漏电保护器而无法装设漏电保护器。TN-S和TN-C-S系统内设备外壳与N线相连通, 不存在上述漏电保护器动作后外壳反而出现故障电压的问题。由此可知, 四级或二级漏电保护器的应用与被保护回路三相负荷是否平衡无关, 而与回路接地系统类型有关。

4采用电子式漏电保护器应注意的事项

浅析电气安全保护措施 篇9

1 绝缘保护

绝缘电阻的选用:绝缘的好坏, 主要由绝缘材料所具有的电阻大小反映, 绝缘电阻是加于绝缘的电流电压与流经绝缘的电流 (泄漏电流) 之比, 绝阻电阻可分为体积电阻和表面电阻。绝缘是最基本的绝缘性能指标。以下为配电线路和设备应当达到的绝缘电阻值。

1.1 低压线路和设备要求绝缘电阻值不低于0.5MΩ。

1.2 高压架空电力线路, 10千伏的要求每个

绝缘子的绝缘电阻不低于300MΩ;35KV及以上不应低于500MΩ。

1.3 配电盘的二次线路绝缘电阻不应低于

1MΩ, 潮湿环境中为0.5MΩ。

1.4 开关、插座的不同极性带电部件间的绝缘电阻不小于5MΩ。

1.5 成套灯具的绝缘电阻不小于2MΩ。

另外, 当人在不接地单相触电时, 线路绝缘电阻与地面电阻起保护作用。这两个电阻越大, 接触电线的人越安全。当线路绝缘电阻完全被破坏时, 人的安全条件决定于地面电阻, 由此可见, 可以将加大地面电阻作为电气安全保护措施之一。

2 用电设备安全距离

用电设备的安装应考虑到防火、防潮、防触电安全距离的要求。常用开关设备安装高度为1.3~1.5m。明装插座离地高度为1.3~1.5m;暗装可取0.2~0.3m, 室内吊灯灯具高度应大于2.5m。户外照明灯具高度不应小于3m。检测安全距离, 为防止人体接近带电体, 必须保证足够的检修间距。在低压操作中, 人体或其所携带的工具等与带电体之间的最小距离不应小于0.1m。

3 短路、过载保护

供电系统中最常见的故障就是短路。短路是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接。短路电流往往是正常值的几倍甚至几十倍。造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。造成这种损坏的原因有:

3.1 设备长期运行, 绝缘自然老化或由于设

备本身不合格、绝缘强度不够而被正常电压击穿。

3.2 设备绝缘正常而被过电压 (包括雷电过电压) 击穿。

3.3 设备绝缘受到外力损伤而造成短路。

3.4 工作人员未按安全操作规程而发生误操作。

为了保证供电系统的安全运行, 避免过载和短路产生的电流对系统的影响, 因此需在供电系统中安装不同型号的过流保护装置。其中常见的有:熔断器保护、低压断路器保护、继电保护。熔断器保护和低压断路器保护都能在过载或短路时动作, 断开电路, 以切除过载和短路部分, 从而使系统的其它部分恢复正常运行, 但通常用于短路保护。继电保护装置在过载时动作, 一般只发出警号, 引起值班人员注意, 以便及时处理。

4 等电位保护

等电位联结是使电气装置各外露可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的一种电气联结。为保证等电位联结的可靠性, 采用接地故障保护时, 在建筑物内应做总等电位联结, 当电气装置或其某一部分的接地故障保护不能满足规定要求时, 尚应在局部范围内做局部等电位联结。

其中总电位联结是在建筑物进线处, 将PE线或PEN线与电气装置接地干线建筑物内的各种金属管道以及建筑物金属构件等都接向总等电位联结端子, 使它们都具有基本相等的电位。局部等电位联结又称辅助等电位联结, 是在远离总等电位联结处、非常潮湿、触电危险性大的局部地域内进行的等电位联结, 作为总电位联结的一种补充。为保证等电位联结可靠导通, 等电位联结线和接地母排线应分别采用铜线和铜板。

5 漏电保护

漏电保护器主要用于防止由漏电引起的触电事故或防止单相触电事故。漏电保护器也用于防止由漏电引起火灾事故, 用于监视或切除一相接地故障。

在建筑住宅内一般应装设二级漏电保护器。第一级装设在每户的插座分支回路上。因插座回路上常接用金属外壳的手握式和移动式电器, 当这类电器发生相线碰外壳接地故障, 人体遭受电击时, 往往不能摔脱电器, 以至人体通电时间过长而导致死亡。为此在插座回路上一般需装设对接地故障反应灵敏, 能瞬时跳闸的30m A漏电保护器, 使人体迅速脱离电的接触。第二级漏电保护器装设在住宅楼的电源进线处, 它的作用是防接地故障火灾, 这种火灾是最常见多发的电气火灾。

6 接地保护

接地就是把设备的某一部分通过接地装置同大地紧密连接起来。电气设备漏电时, 其外壳、支架以及与其相连的金属部分都会呈现电压。人若触及到这些意外带电部分, 即可能发生触电事故。接地就是防止这种事故的措施之一。按接地作用的不同可分为工作接地、保护接地、重复接地、防雷接地等。

6.1 工作接地是为保证电力系统和设备达

到正常工作要求而进行的一种接地, 如变压器低压中性点的接地、防雷装置的接地等。变压器低压中性点的接地作用有:a.减轻一相接地的危险。b.稳定系统的电位, 限制系统对地电压不超过某一范围, 减轻高压窜入低压的危险。

6.2 保护接地是为保障人身安全、防止间接

触电而将设备的外露可导电部分接地。保护接地的形式有两种:a.设备的外露可导电部分经各自的接地线 (PE线) 直接接地。b.设备的外露可导电部分经公共的PE线或经PEN线接地, 这种接地形式也称为“保护接零”。必须注意:同一低压系统中, 不能有的采取保护接地, 有的又采取保护接零, 否则当采取保护接地的设备发生单相接地故障时, 采取保护接零的设备外露可导电部分将带上危险的电压。

6.3 重复接地是在TN系统中, 为确保公共

PE线或PEN线安全可靠, 除在中性点进行工作接地外, 还应在PE线或PEN线的下列地方进行重复接地:a.在架空线路终端及沿线每1km处;b.电缆和架空线引入车间或大型建筑物处。如不进行重复接地, 则在PE或PEN线断线且有设备发生单相接地故障时, 接在断线后面的所有设备外露可导电部分都将出现接近于相电压的对地电压, 这是很危险的。

6.4 防雷接地是让雷电流迅速导入大地以

防止雷电电流的反击, 进而保护设备和人身安全为目的的接地。防雷接地装置包括以下部分:a.雷电接受装置:直接或间接接受雷电的金属杆 (接闪器) , 如避雷针、避雷网、架空地线及避雷器等;b.接地线 (引下线) :雷电接受装置与接地装置连接用的金属导体;c.接地装置:接地线和接地体的总和。防雷接地在防雷系统工程中的地位是举足轻重的, 良好的接地工程可以有效地对雷电流进行散流以及降低电位的分布。

随着科学技术和工、农业生产的迅猛发展, 将会出现更先进的电气安全技术, 也将对电气安全工作提出更高的要求。以防止触电为例, 接地、绝缘、间距等都是传统的安全措施, 直至现在这些措施依然行之有效;而随着自动化元件和电子元件的广泛应用而出现的漏电保护装置又为防止触电事故及其他电子事故提供了新的途径。综上所述, 电气安全工作将向着更科学、更实用、更深入、更系统的方向发展。

参考文献

[1]刘介才.工厂供电[M].北京:机械工业出版社, 2006.

电气自动保护系统探讨 篇10

在国家加大基础设施建设力度的大背景之下, 对作为基础能源部门的电力部门, 建设力度也得到不断加强。当前, 由于我国能源资源相对缺乏, 能源结构不合理, 能源供给能力和电力安全水平还需要进一步提高。随着经济社会的快速发展, 对电力的依赖度越来越高, 生产、生活中需要有坚强电网作为重要保障, 各类变配电站 (所) 作为电力运行的关键环节, 其运行的安全性和可靠性决定着整个电力系统的安全可靠运行。因此, 加大变配电站 (所) 电气自动保护系统研发力度, 提高其自动保护能力, 可以最大限度地减少停电故障发生时间, 提高变配电站 (所) 的平均无故障运行时间, 提高变配电站 (所) 供电可靠性。

随着输变电技术的日臻完善, 电力系统变得更加巨大和庞杂, 对变配电站 (所) 的运行保障能力要求也越来越高, 各类用户对电力供应的可靠性要求也越来越高。变配电站 (所) 自动保护系统必须能够实现当变配电站 (所) 运行过程中发生三相短路、两相短路、单相接地等故障, 以及出现过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等不正常现象时, 能够快速反应, 实现选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警, 从而减少故障造成的停电范围, 减轻对电气设备造成的破坏, 确保电力系统安全、稳定运行。

1 变配电站 (所) 主要组成

变配电站 (所) 主要由电气主接线及相关变电主要设备组成。具体包括:电气一次接线, 即电气一次接线, 主要是为了满足预定的传输功率和运行要求设计, 对电网供电的经济、可靠、稳定运行具有决定意义;电力变压器, 通过电磁感应原理, 实现电力的不同电压、电流的输送, 达到传输和分配电能的目的;高压开关设备, 通过对高压电路的有效开合, 确保电力系统的安全;互感器, 其将电网高压、大电流按一定的比例变换为标准低电压、标准小电流以供变配电站 (所) 相关仪器、仪表使用的设备;避雷设施, 通过这些设备可以在一定范围内保护相关电力设备免于受到雷电等恶劣电气的破坏;母线设备, 主要完成电能的汇集、分配和传输;无功补偿装置, 主要是实现补偿电能传输过程中的无功功率损耗, 改善电网供电质量;保护装置, 实现对变配电站 (所) 的故障保护, 减少故障导致的损失。

2 变配电站 (所) 电气设计原则

变配电站 (所) 作为一个复杂的系统, 设计电气自动保护系统必须要从整体着眼, 综合考虑, 把握好变配电站 (所) 电气设计的科学原则。

2.1 一次系统设计原则

变配电站 (所) 一次系统要突出人机交互、自动值机功能, 通过发挥计算机的自动处理优势, 提高一次系统的自动化控制水平, 减少人工作业量, 提高系统的安全性。

2.2 二次系统设计原则

变配电站 (所) 二次系统主要包括:测量、保护、控制与信号回路部分。二次系统电气自动保护要突出双路保护思路, 在传统的继电保护基础上, 要另外设置一套计量、信号采集、控制回路, 实现计算机自动保护控制。

2.3 主变保护

主变压器是电力系统中的重要供电设备, 其安全性能直接影响整个供电系统及电网的安全性, 因此, 必须要采取切实可行的措施, 加强对主变压器的保护与控制。通过传感器技术实时采集主变设备相关数据, 采取瓦斯保护、变压器相关侧过流保护等措施, 实时监测主变运行状态, 并自动进行保护调整。

3 变配电 (站) 自动保护系统设计

3.1 一次系统电气设计

根据一次系统电气自动保护系统设计原则, 采用工业控制计算机作为保护系统的主控设备, 加大对各类设备实时监控数据的采集与分析处理, 通过一次系统电气自动保护系统中计算机控制, 实现对相关设备的远程控制, 合理控制电气开关的动作, 确保系统在合适的时候自动进行切换。

3.2 二次系统设计

继电保护要区分层次进行设计, 对高压供电系统要综合考虑采用计算机保护, 并且要尽可能采用相关综合自动化控制单元, 提高保护的可靠性。对于低压供电系统保护可采取以传统的继电保护为主、综合自动控制保护单元为辅的模式进行保护, 在条件允许的情况下, 可以高配置进行继电保护, 以提高系统的安全性能。

数据采集系统主要完成对系统各类测量数据进行采集, 变配电站 (所) 根据设计需要, 将各类参数标准提前写入系统, 系统通过各类传感器采集电压、电流等信息, 测量为交流采样, 直接从电流互感器或电压互感器取交流电流信号或交流电压信号, 并与系统设定的标准参数进行比较, 根据两者之间的差值指挥相应的执行机构进行运作, 实现对系统的保护。同时, 要综合考虑集中自动控制的优缺点, 防止因功能过度集中而导致任务过重, 速度和效率受到制约, 影响系统可靠性等, 加强对系统的综合布线与设计, 防止发生主机冗余, 减少系统维护量, 节约维护成本。

同时, 要加强信号回路的设计, 减少系统误动作的机率, 确保系统安全。根据电压等级的不同, 采取不同的接地模式。要按照分布式、开放化和信息化的要求, 加强对控制回路及信号回路的控制与设计, 尽量采用模块化设计, 以达到分散危险系数的目的, 确保控制回路的绝对安全。要采用合适的合闸与分闸继电器输出接点, 将其并连接到开关柜的合分闸开关或按钮上, 即可实现远程控制, 完成合分闸操作。对于系统的合分闸继电器接点与开关柜上合分闸开关或按钮之间应同时具备手动与远程自动转换两种功能。对于不同的供配电系统选择不同的接线模式, 选用不同的转换和控制模式, 以实现最佳控制, 进一步降低故障率。

3.3 变配电站 (所) 综合自动化系统

变配电站 (所) 综合自动化系统, 由管理计算机通过通信电缆与安装在现场的所有具有计算机保护与监控单元进行信息交换, 完成测量, 继电保护, 信号与控制, 以实现自动控制的综合系统。中央控制计算机可以向下发送遥控操作命令与有关参数修改, 随时接受微机保护与监控单元传上来的遥测、遥信与事故信息。管理计算机就可通过对信息的处理, 进行存盘保存, 通过记录打印与画面显示, 还可以对系统的运行情况进行分析, 通过上述采集单元可以随时发现与处理事故, 减少事故停电时间, 通过中央控制可以合理调配负荷, 实现优化资源配置和运行调度, 提高电力运营的现代化水平, 为地方经济社会发展贡献更大的力量。

参考文献

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