关于低压配电变压器常见问题与对策探讨-李发翔

驻马店职业技术学院驻马店职业技术学院 毕业设计毕业设计 论文论文 设计题目 关于低压变压器的常见问题与对策讨论关于低压变压器的常见问题与对策讨论 学生姓名 李发翔 学 号 专 业 机电一体化 指导教师 王海彦 2012 年 6 月 4 日 目目 录录 摘 要 第 1 章绪 论 1 1 1 概述 1 1 2 关于低压配电变压器的原理和结构 2 第 2 章 关于低压配电变压器常见问题与对策讨论 3 2 1 低压配电变压器常见事故原因分析及应急措施 3 2 1 1 常见事故分析及对策 3 2 1 2 变压器在线监测技术 6 2 1 3 变压器常见事故处理 7 2 2 目前低压配电管理中存在的问题 9 2 2 1 存在的问题 9 2 2 2 低压配电管理措施 9 2 2 3 低压配网建设 10 2 3 低压变压器的漏电保护 10 2 3 1 低压漏电保护原理及缺点分析 11 2 3 2 电源中性点接地系统三相五线制网络中漏电保护 11 2 3 3 电源中性线接地的三相四线制网络中漏电电流测点 12 2 3 4 干线的漏电流测点 12 2 4 漏电保护器 13 2 4 1 漏电保护器的结构和工作原理 13 2 4 2 漏电保护器的作用 14 第三章 结论 17 致谢 18 参考文献 19 摘摘 要要 本文简要介绍了低压配电变压器常见问题及应急措施 其中包括变压器内部出现异常声 响变压器油位过高或过低 变压器油质变坏或油温突然升高 变压器着火 变压器渗油以及铁 心多点接地 接头过热 变压器在线监测技术 变压器的事故处理 之后介绍了目前低压配电 管理中存在的问题 还有低压配电管理措施和低压配电网建设 另外讲述了低压变压器的漏电保护其中包括 检漏继电器 漏电电阻测原理 漏电保护单 元 检测漏电电阻原理 检漏继电器 和 漏电保护单元 最后讲述了漏电保护器包括 什么是漏电保护器以及漏电保护器的结构原理 漏电保护器 的主要技术参数 漏电保护器的主要保护作用 还讲述了什么是直接接触和间接接触保护 人 体触电时的危险以及 30mA s 的安全性是什么 哪些用电设备需安装漏电保护器和为什么进 行了保护接零 接地 后 还要加装漏电保护器 关键词关键词 低压配电变压器 常见问题 对策研究 漏电保护 1 第第 1 1 章章 绪绪 论论 1 11 1 概述概述 电力变压器是静止的电气设备 工业企业的变压器通常把 6 10KV 的高压电降低 为 0 4KV 的低压电 供给电气设备使用 一般把这种电力系统最末一级 直接把电 能供给用户的变压器称为低压配电变压器在电能的传输和配送过程中 电力变压器 是能量转换 传输的核心 是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路 是电网中最重要和最关键的设备 电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一 道防御系统 而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备 变压器的严重事故不 但会导致自身的损坏 还会中断电力供应 给社会造成巨大的经济损失 配电是 一种静止的电气设备 是用来将某一数值的交流电压 电流 变成频率相同的另一 种或几种数值 图 1 1 变压器结构图及工作原理 当一次绕组通以交流电时 就产生交变的磁通交变的磁通通过铁芯导磁作用 就在 二次绕组中感应出交流电动势 二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有 关 即电压大小与匝数成正比 主要作用是传输电能 因此 额定容量是它的主要 参数 额定容量是一个表现功率的惯用值 它是表征传输电能的大小 以 kVA 或 2 MVA 表示 当对变压器施加额定电压时 根据它来确定在规定条件下不超过温升限 值的额定电流不同的电压 电流 的设备 1 21 2 关于低压配电变压器的原理和结构关于低压配电变压器的原理和结构 o O 图 1 2 单相变压器的原理图 图 1 2 是单相变压器的原理图 其基本工作原理当一次侧绕组上加上电压 U1 时 流过电流 I1 在铁芯中就产生交变磁通 1 这些磁通称为主磁通 在它作用下 两 侧绕组分别感应电势 E1 E2 感应电势公式为 E 4 44fN m 式中 E 感应电势有效值 f 频率 N 匝数 m 主磁通最大值 由于二次绕组与一次绕组匝数不同 感应电势 E1 和 E2 大小也不同 当略去内 阻抗压降后 电压 U1 和 U2 大小也就不同 当变压器二次侧空载时 一次侧仅流过主磁通的电流 I0 这个电流称为激 磁电流 当二次侧加负载流过负载电流 I2 时 也在铁芯中产生磁通 力图改变主磁 通 但一次电压不变时 主磁通是不变的 一次侧就要流过两部分电流 一部分为 激磁电流 I0 一部分为用来平衡 I2 所以这部分电流随着 I2 变化而变化 当电流 乘以匝数时 就是磁势 上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用 变压器就是通过磁势平衡作用实现了一 二次侧的能 量传递 为了使变压器的运行更加完全 可靠 维护更加简单 更广泛地满足用户的需要 近 年来油浸式变压器采用了密封结构 使变压器油和周围空气完全隔绝 从而提高了变压器的可 e1 A a X e2 x u2o N1N2 u1 1 1 e 2 i 0 I 3 靠性 目前 主要密封形式有空气密封型 充氮密封型和全充油密封型 其中全充油密封型变 压器的市场占有率越来越高 它在绝缘油体积发生变化时 由波纹油箱壁或膨胀式散热器的弹 性变形做补偿 油浸式变压器主要部件是绕组和铁心 器身 绕组是变压器的电路 铁心是变压 器的磁路 二者构成变压器的核心即电磁部分 除了电磁部分 还有油箱 冷却装置 绝缘套管 调 压和保护装置等部件 第第 2 2 章章 关于低压配电变压器常见问题与对策讨论关于低压配电变压器常见问题与对策讨论 2 12 1 低压配电变压器常见事故原因分析及应急措施低压配电变压器常见事故原因分析及应急措施 2 1 12 1 1 常见事故分析及对策常见事故分析及对策 1 变压器内部出现异常声响 变压器内部出现异常声响可能有以下原因 a 严重的过负荷使变压器内部发生 沉重的 嗡嗡 声 b 由于内部有接触不良或有击穿点 使变压器内部发生 吱吱 或 噼啪 的放电声 c 由于变压器顶盖连接轴栓个别零件松动 变压器铁芯未被 夹紧 造成硅钢片振动 会发出强烈噪声 d 电网中有接地或短路故障时 绕组中 流过很大的电流 会发出强烈的噪声 e 变压器接有大型动力设备或能产生谐波电 流的设备时 设备运行都可能导致变压器发出 哇哇 的叫声 f 由于铁芯出现谐 振 变压器发生忽粗忽细的噪声 g 变压器的原边电压过高 电流过大都会发生异 声 h 由于过电压 绕组或引出线对外壳放电 或铁芯接地线断开 致使铁芯对外 壳放电 均使变压器发出放电声 应急措施 当发现变压器发出异常声响时 应根据上述分析判断其可能的原因 有针对性的采取应急措施 如变压器内部发出的异常声响是由于零件松动或绕组导 线击穿产生的 应立即停电处理 以免事故进一步扩大 2 变压器油位过高或过低 一般情况下油温的变化可以改变油位 随着油温的变化 油位也相应出现 定 范围的改变 但是 在不正常情况下 由于渗油 渗水等故障和其他事故也会引起 油位的异常变化 其次 油温的变化与负荷状况 环境温度等条件有关 当油位变 化与这些因素不一致时 则可能是假油位 出现假油位的原因 a 油标管堵塞 b 防爆管排气孔堵塞 另外 油位过高将造成溢油 油位过低 则可能造成变压器 内部引出线乃至线圈外露 导致内部放电 处理方法和应急措施 有气体继电保护的将其跳闸回路解除 防止误跳闸 当 班电气设备操作人员要经常检查油位计指示 发现油位过高时可适量放油 油位过 4 低时及时补油 若是由于变压器漏油引起的 则应采取停电检修及其它应急措施 当发现油枕或防爆管异常喷油时 应立即切断变压器的电源 以防止故障和事故的 扩大 3 变压器油质变坏或油温突然升高 在工作状态时 变压器油的主要作用是冷却和绝缘 当长时间过热运行或壳体 进水 吸收潮气 会使油质变坏 通过油标观察会发现油色异常加深或变黑 经取 样分析可以检验出油内含有碳粒和水份 酸值增高 闪点降低 绝缘强度降低等 这种情况很容易在绕组与外壳间发生击穿放电 造成严重事故 当变压器正常运行 时 油温如果突然升高经常是变压器内部过热的原因 铁芯着火 绕组匝间短路 内部螺丝松动 冷却装置故障 变压器严重过负荷都可能使油温突然升高 解决的方法和应急措施 a 发现油色异常加深或变黑 需对绝缘油进行再生 和过虑处理 b 由于负荷因素造成的油温突然升高 可适当减少或调整负荷 c 其他异常情况引起的油温突然升高 则应立刻停电 对变化器进行全面检修 4 变压器着火 当变压器内部发生故障 又没有及时处理 即可能着火 酿成火灾 变压器着 火时 油箱内绝缘油燃烧 变成气体 使油箱爆裂 燃烧的绝缘油向变压器外喷流 将造成设备损坏和财产损失 变压器导线内部或外部短路 严重过负荷 雷击或外 界火源移进变压器 均可能导致变压器着火 应急措施 a 加强变压器的运行管理 尽量控制变压器内油温不超过 85 定期对变压器的电气性能进行检查和试验 定期做油的劣化试验 b 小容量变压器 高低压侧应有熔断器等过流保护环节 大容量的变压器应按规定装设气体保护和差 动保护 当高压用熔断器保护时 100KVA 以下的变压器 熔丝额定电流按变压器额 定电流的 2 3 倍选择 100KVA 以上的变压器 熔丝按额定电流的 1 5 2 倍选择 c 安置变压器的房间为一级耐火建筑 应有良好的通风 最高排风温度不宜超过 45 进风和排风温差控制在 15 范围内 室内应有挡油设施和蓄油坑 按安全要 求同一室内不要安装两台变压器 d 经常检查变压器负荷 负荷不得超过安全管理 规定 e 由架空导线引入的变压器 按规程装设避雷器 雷雨季节前应对防雷装置 进行检查 f 设专人对变压器进行维护 有巡视和检查制度及记录 保持变压器正 常安全经济运行和工作环境的清洁 5 变压器渗油 变压器渗漏油不仅会给电力企业带来较大的经济损失 环境污染 还会影响变 压器的安全运行 可能造成不必要的停运甚至变压器的损毁事故 给电力客户带来 生产上的损失和生活上的不便 因此 有必要解决变压器渗漏油问题 油箱焊缝渗油 对于平面接缝处渗油可直接进行焊接 对于拐角及加强筋连接 处渗油则往往渗漏点查找不准 或补焊后由于内应力的原因再次渗漏 对于这样的 5 渗点可加用铁板进行补焊 两面连接处 可将铁板裁成纺锤状进行补焊 三面连接 处可根据实际位置将铁板裁成三角形进行补焊 该法也适用于套管电流互感器二次 引线盒拐角焊缝渗漏焊接 高压套管升高座或进人孔法兰渗油 这些部位主要是由于胶垫安装不合适 运 行中可对法兰进行施胶密封 封堵前用堵漏胶将法兰之间缝隙堵好 待堵漏胶完全 固化后 退出一个法兰紧固螺丝 将施胶枪嘴拧入该螺丝孔 然后用高压将密封胶 注入法兰间隙 直至各法兰螺丝帽有胶挤出为止 低压侧套管渗漏 其原因是受母线拉伸和低压侧引线引出偏短 胶珠压在螺纹 上 受母线拉伸时 可按规定对母线用伸缩节连接 如引线偏短 可重新调整引线 引出长度 对调整引线有困难的 可在安装胶珠的各密封面加密封胶 为增大压紧 力可将瓷质压帽换成铜质压帽 防爆管渗油 防爆管是变压器内部发生故障导致变压器内部压力过大 避免变 压器油箱破裂的安全措施 但防爆管的玻璃膜在变压器运行中由于振动容易破裂 又无法及时更换玻璃 潮气因此进入油箱 使绝缘油受潮 绝缘水平降低 危及设 备的安全 为此 把防爆管拆除 改装压力释放阀即可 6 铁心多点接地 变压器铁心有且只能有一点接地 出现两点及以上的接地 为多点接地 变压 器铁心多点接地运行将导致铁心出现故障 危及变压器的安全运行 应及时进行处 理 处理方法 a 直流电流冲击法 拆除变压器铁心接地线 在变压器铁心与油箱 之间加直流电压进行短时大电流冲击 冲击 3 5 次 常能烧掉铁心的多余接地点 起到很好的消除铁心多点接地的效果 b 开箱检查 对安装后未将箱盖上定位销翻 转或除去造成多点接地的 应将定位销翻转过来或除掉 夹件垫脚与铁轭间的绝缘 纸板脱落或破损者 应按绝缘规范要求 更换一定厚度的新纸板 因夹件肢板距铁 心太近 使翘起的叠片与其相碰 则应调整夹件肢板和扳直翘起的叠片 使两者间 距离符合绝缘间隙标准 清除油中的金属异物 金属颗粒及杂质 清除油箱各部的 油泥 有条件则对变压器油进行真空干燥处理 清除水分 7 接头过热 载流接头是变压器本身及其联系电网的重要组成部分 接头连接不好 将引起 发热甚至烧断 严重影响变压器的正常运行和电网的安全供电 因此 接头过热问 题一定要及时解决 铜铝连接 变压器的引出端头都是铜制的 在屋外和潮湿的场所中 不能将铝 导体用螺栓与铜端头连接 当铜与铝的接触面间渗入含有溶解盐的水分 即电解液 时 在电耦的作用下 会产生电解反应 铝被强烈电腐蚀 结果 触头很快遭到破 坏 以致发热甚至可能造成重大事故 为了预防这种现象 在上述装置中需要将铝 6 导体与铜导体连接时 采用一头为铝 另一头为铜的特殊过渡触头 普通连接 普 通连接在变压器上是相当多的 它们都是过热的重点部位 对平面接头 对接面加 工成平面 清除平面上的杂质 最好均匀地涂上导电膏 确保连接良好 油浸电容 式套管过热 处理的办法可以用定位套固定方式的发热套管 先拆开将军帽 若将 军帽 引线接头丝扣有烧损 应用牙攻进行修理 确保丝扣配合良好 然后在定位 套和将军帽之间垫一个和定位套截面大小一致 厚度适宜的薄垫片 重新安装将军 帽 使将军帽在拧紧情况下 正好可以固定在套管顶部法兰上 引线接头和将军帽 丝扣公差配合应良好 否则应予以更换 以确保在拧紧的情况下 丝扣之间有足够 的压力 减小接触电阻 2 1 22 1 2 变压器在线监测技术 变压器在线监测技术 变压器在线监测的目的 就是通过对变压器特征信号的采集和分析 判别出变 压器的状态 以期检测出变压器的初期故障 并监测故障状态的发展趋势 目前 电力变压器的在线监测是国际上研究最多的对象之一 提出了很多不同的方法 油 中溶解性气体分析技术 由于变压器内部不同的故障会产生不同的气体 因此通过 分析油中气体的成分 含量 产气率和相对百分比 就可达到对变压器绝缘诊断的 目的 几种典型的油中溶解气体 如 H2 CO CH4 C2H6 C2H4 和 C2H2 常被用作 分析的特征气体 在检测出各气体成分及含量后 用特征气体法或比值法等方法判 断变压器的内部故障 1 局部放电在线监测技术 变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时 会由于 局部场强过高而产生局部放电 PD PD 水平及其增长速率的明显变化 能够指示 变压器内部正在发生的变化或反映绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空 洞 金属粒子和气泡等 2 振动分析法 振动分析法就是一种广泛用于监测这种变压器故障的有效方法 通过对变压器振动信号的监测和分析 从而达到对变压器状态监测的目的 3 红外测温技术 红外热像技术是利用红外探测器接受被测目标的红外辐射信 号 经放大处理 转换成标准视频信号 然后通过电视屏或监视器显示红外热像图 当变压器引线接触不良 过负荷运行等情况时都会引起导电回路局部过热 铁芯多 点接地也会引起铁芯过热 4 频率响应分析法 频率响应分析法是一种用于判断变压器绕组或引线结构是 否偏移的有效方法 绕组机械位移会产生细微的电感或电容的改变 而频率响应法 正是通过测量这种细微的改变来达到监测变压器绕组状态的目的 5 绕组温度指示 绕组温度指示器就是用于监测变压器绕组的温度 给出越限 报警 并在需要时启动保护跳闸 目前已开发出一种用于大型变压器绕组温度监测 的新技术 即将一条光纤嵌入变压器绕组以便直接测量绕组的实时温度 从而改进 7 变压器的预测建模技术 并达到实时监测变压器绕组温度状态的目的 6 其他状态监测方法 低压脉冲响应测试 Low Voltage Impulse Response LVIR 也是一种有效的变压器状态监测测方法 并且已经是一种用于确定变压器是否能通过短路试验的公认方法 此外 绕组间的 漏感测试 油的相对湿度测试 绝缘电阻测试等也是变压器状态监测的常用方法 电力变压器是通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一个系统的 电压和电流的电力设备 由铁心和套于其上的两个或多个绕组组成电力变压器是一 种静止的电气设备 是用来将某一数值的交流电压 电流 变成频率相同的另一种 或几种数值不同的电压 电流 的设备 现代化工业企业广泛采用电力作为能源 而发电厂发出的电力往往需经远距离 传输才能到达用电地区 在传输的功率恒定时 传输电压越高 则所需的电流越小 因为电压将正比于电流 线损正比于电流的平方 所以用较高的输电电压可以获得 较低的线路压降和线路损耗 要制造电压很高的发电机 目前技术很困难 所以要 用专门的设备将发电机端的电压升高以后再输送出去 这种专门的设备就是变压器 另一方面 在受电端又必须用降压变压器将高压降低到配电系统的电压 故要经过 一系列配电变压器将高压降低到合适的值以供使用 在电力系统中 变压器的地位 十分重要 不仅所需数量多 而且性能好 运行安全可靠 变压器在运行中 由于各种原因将会导致变压器故障 变压器一旦发生故障 就会限制发电机的出力 减少和中断对部分用户的供电 延长变压器的维修时间 如果不能及时的发现事故并处理事故 将会对电网安全可靠供电造成很大的威胁 对国民经济造成重大的损失 2 1 32 1 3 变压器常见事故处理变压器常见事故处理 一 绕组故障 主要有匝间短路 绕组接地 相间短路 断线及接头开焊等 产生这些故障的 原因有以下几点 在制造或检修时 局部绝缘受到损害 遗留下缺陷 在运行 中因散热不良或长期过载 绕组内有杂物落入 使温度过高绝缘老化 制造工艺 不良 压制不紧 机械强度不能经受短路冲击 使绕组变形绝缘损坏 绕组受潮 绝缘膨胀堵塞油道 引起局部过热 绝缘油内混入水分而劣化 或与空气接触面 积过大 使油的酸价过高绝缘水平下降或油面太低 部分绕组露在空气中未能及时 处理 由于上述种种原因 在运行中一经发生绝缘击穿 就会造成绕组的短路 或接地故障 匝间短路时的故障现象使变压器过热油温增高 电源侧电流略有增大 各相直流电阻不平衡 有时油中有吱吱声和咕嘟咕嘟的冒泡声 轻微的匝间短路可 以引起瓦斯保护动作 严重时差动保护或电源侧的过流保护也会动作 发现匝间短 路应及时处理 因为绕组匝间短路常常会引起更为严重的单相接地或相间短路等故 8 障 二 套管故障 这种故障常见的是炸毁 闪落和漏油 其原因有 密封不良 绝缘受潮劣比 或有漏油现象 呼吸器配置不当或者吸入水分未及时处理 变压器高压侧 110kV 及以上 一般使用电容套管 由于瓷质不良故而有沙眼或裂纹 电容芯子 制造上有缺陷 内部有游离放电 套管积垢严重 三 铁芯故障 硅钢片间绝缘损坏 引起铁芯局部过热而熔化 夹紧铁芯的穿心螺栓绝缘 损坏 使铁芯硅钢片与穿心螺栓形成短路 残留焊渣形成铁芯两点接地 变压 器油箱的顶部及中部 油箱上部套管法兰 桶皮及套管之间 内部铁芯 绕组夹件 等因局部漏磁而发热 引起绝缘损坏 运行中变压器发生故障后 如判明是绕组或 铁芯故障应吊芯检查 首先测量各相绕组的直流电阻并进行比较 如差别较大 则 为绕组故障 然后进行铁芯外观检查 再用直流电压 电流表法测量片间绝缘电阻 如损坏不大 在损坏处涂漆即可 四 瓦斯保护故障 瓦斯保护是变压器的主保护 轻瓦斯作用于信号 重瓦斯作用于跳闸 下面分 析瓦斯保护动作的原因及处理方法 瓦斯保护动作的原因可能是因滤油 加油和 冷却系统不严密 致使空气进入变压器 因温度下降和漏油致使油位缓慢降低 或是因变压器故障而产生少量气体 由于发生穿越性短路故障而引起 由于保 护装置的二次回路故障所引起 轻瓦斯保护动作后发出信号 其原因是 变压 器内部有轻微故障 变压器内部存在空气 二次回路故障等 运行人员应立即检查 如未发现异常现象 应进行气体取样分析 瓦斯保护动作跳闸时 可能变压器内部 发生严重故障 引起油分解出大量气体 也可能二次回路故障等 出现瓦斯保护动 作跳闸 应先投入备用变压器 然后进行外部检查 检查油枕防爆门 各焊接缝是 否裂开 变压器外壳是否变形 最后检查气体的可燃性 五 变压器自动跳闸的处理 当运行中的变压器自动跳闸时 运行人员应迅速作出如下处理 当变压器各 侧断路器自动跳闸后 将跳闸断路器的控制开关操作至跳闸后的位置 并迅速投入 备用变压器 调整运行方式和负荷分配 维持运行系统及其设备处于正常状态 检查掉牌属何种保护动作及动作是否正确 了解系统有无故障及故障性质 若 属以下情况并经领导同意 可不经检查试送电 人为误碰保护使断路器跳闸 保护 明显误动作跳闸 变压器仅低压过流或限时过流保护动作 同时跳闸变压器下一级 设备故障而其保护却未动作 且故障已切除 但试送电只允许一次 如属差动 重瓦斯或电流速断等主保护动作 故障时有冲击现象 则需对变压器及其系统进行 详细检查 停电并测量绝缘 在未查清原因之前 禁止将变压器投入运行 必须指 9 出 不管系统有无备用电源 也绝对不准强送变压器 2 22 2 目前低压配电管理中存在的问题目前低压配电管理中存在的问题 2 2 12 2 1 存在的问题存在的问题 1 技术方面存在的问题 这些问题主要体现为以下几点 低压线损较高 设备落后 老化 电表 难以防窃电功能不强 三相负荷不均衡 2 管理方面存在的问题 在管理方面主要存在以下问题 线损工作不达标 线路和设备维护和保养 不够 对违章用电和窃电现象管理不力 3 随着我国经济日益快速发展 城乡用电量日益增大 这对我们的低压配电 管理工作提出了更高的要求 2 2 22 2 2 低压配电管理措施低压配电管理措施 1 一 进行科学管理 要达到科学管理的目的 二 建立科学合理的管理制度 建立合理的低压配电管理体系 可以对电网中 涉及的各所各站进行统一管理 同时还要明确划分管理人员职责 将职责落实到位 确保低压配电管理有章可循 有法可依 三 建立定期抄表制度 实行动态抄表管理 定期和不定期地按线路同步查抄 计量总表和分表 2 严防窃电行为 加强用电监督 作为基层电网的工作人员 要遵守用电制度 并以制度为依据 加强宣传 倡导广大用户文明用电 依法用电 3 保护供电设备的正常运行 对用电量要详细检测 详细记录 严防窃电和违 规用电行为的发生 对已经发生的 要严厉制裁 4 加强需求侧管理 正确指导客户用电设备的运行维护管理 确保经济运行 重视低压配电变压器的经济运行 对于季节性或临时性的配电变压器 在投运前应 根据配电变压器的容量接入相应数量的负荷 以此保证变压器的负载率最合理 效 率最高 能耗最小 5 城镇 标准化 改造 当前 我们市正在进行县城电网改造工程 这为我们降低线损工作提供了一个 难得的机遇 低压改造同时也是电网改造效益的最直接体现 通过电网改造需要达 到以下几个目的 一是掌握本所所辖电网中的电能损失规律 二是查找技术线损与管 10 理线损的组成比例 为日后的实际工作和策划管理提供理论依据和数据支持 三是 检测电力网络的漏洞 确定工作今后电网改造的重点 四是找出电力网运行存在的 问题 制定最佳运行方案 使得降损措施具有针对性 五是查找出线损升 降的原 因 制订出大致的工作方向 6 规范抄表管理 更换新型电表 要淘汰旧式电能表 转而采用误差小 超载能力强 抗倾斜 防窃电 可实现抄表自动化管理的新型电能表 推广应用集 中抄表系统 实现大用户和居民用户远程抄表 2 2 32 2 3 低压配网建设低压配网建设 技术要点 一 低压配电网宜采用安放有低压配电柜的低压配电室为中心的放射状结构 在 各个变压器之间可以设置漏电保护装置 熔断器 低压断路器等 这些设备可以保 护低压配电线路在出现故障后依然可以向用户正常供电 二 配电设备建议采用低压配电室或户外配电箱的形式来进行 并将各用户的 计量表计 计量表进线侧开关及漏电保护器等集中装设其中 三 对下户线方式进行标准的统一 如下户线采用特制电力线 与用户进户线相 区别 下户线与分支线采用压接方式 下户线集中进低压分线盒或直接进配电室和 配电箱中的分线盒 四 对于低压补偿配置 需要采用固定与分散补偿相结合的方式 对损失的低压 电容进行补偿 五 综合分析 集中接线的好处显而易见 由于支线减少 接头集中 便于电力维修和管理人 员进行维护 大大增强了用电的安全性 同时这种形式也可以使得各个支线均匀的 负担电荷 对负荷分配进行调整比较便利 可根据负荷情况进行调整 使三相负荷 尽量平衡 避免了有些线路负荷过大 而有些线路负荷不够 造成资源浪费甚至是 安全事故 使用低压配电柜或者是户外配电柜 目的都是为了对计量装置进行统一管理 对基层的电力管理人员来说 可以方便的抄表和维护 节省了时间 提高了效率 同时还可以有机会推广应用集中抄表系统 实现大用户和居民用户远程抄表 2 3 低压变压器的漏电保护 低压配电系统中装设漏电保护器后 均能显著地降低触电死亡和火灾事故的发 生率 但是 如果漏电保护器装设部位不当 不仅不能发挥漏电保护器的保护作用 而且可能频繁地误动作 从而影响生产 甚至造成损失 11 2 3 12 3 1 低压漏电保护原理及缺点分析低压漏电保护原理及缺点分析 常规的低压漏电保护办法为 总线开关上安装 检漏继电器 电开关内安装 漏电保护单元 组成选择性漏电保护系统 当总开关和支路开关之间发生漏电 或支路发生漏电 安装在支路上的 漏电保护单元 拒动时 检漏继电器 跳总开 关 当支路发生漏电时 支路开关内安装的 漏电保护单元 有选择跳开漏电支路 开关 目前使用的智能开关中的漏电保护功能仍是采用了同样的工作原理 与 检 漏继电器 和 漏电保护单元 组成漏电保护没有质的变化 1 检漏继电器 漏电电阻检测原理 检漏继电器 内部由三相电抗器组成 人为中性点 在人为中性点和地间串接一直流电源和直流电流表 直流继电器 为 了不改变中性点接地方式 三相电抗器的感抗一般为几十千欧 当系统有漏电时 漏电点电网变压器二次回路 电抗器 直流电源 电流表 直流继电器和地之间构 成回路 根据欧姆定律 直流电流的大小直接反应了电网对地绝缘水平 一般用直 流电流表直接反应漏电电阻大小 当漏电电阻小到动作值时 直流继电器动作其常 开或常闭触点讲通过自动馈电开关的脱扣线圈或无压释放线圈自动馈电开关跳闸 2 漏电保护单元 检测漏电电阻原理 根据中性点不接地系统漏电工况所叙 正常情况下 系统零序电压为零 系统发生漏电时 系统产生零序电压 由此可以 把零序电压大小做为判断漏电的依据 当零序电压达到一定值时 即认为漏电 3 检漏继电器 和 漏电保护单元 对漏电电阻的测量方法统一 检漏继电 器采用 附加电流电压法 反应漏电电阻 其特点是直接 精度高 漏电保护单 元 是通过 零序电压法 估算漏电电阻 其特点是速度快 精度差 受系统电压 和系统电容的影响很大 由于在统一系统中 总开关和支路开关漏电电阻检测方法 不同 而且一种检测方法精确 另一种检测方法误差较大 造成了动作不统一的误 动 常会出现支路开关还没有动作 总开关却已经跳闸误动的现象 2 3 22 3 2 电源中性点接地系统三相五线制电源中性点接地系统三相五线制网络网络中漏电保护中漏电保护 变压器低压中性点接地的两项主要作用 第一是工作接地 为保证电力设备达到正常工作要求的接地 工作接地的主要 作用是加强低压系统电位的稳定性 减轻由于一相接地 高低压短接等原因产生过 电压的危险性 第二是保护变压器过电压击穿绕组或铁芯与绕组间绝缘的击穿 还有个作用是 防止外部过电压造成绕组等器件的损坏 在用电设备绝缘正常的情况下 单相用电 设备投入运行后 将产生零序不平衡电流 IN 流过中性线 其值为 IN IA IB Ic 当 1 电机 A 相绝缘击穿且单相用电设备也投入运行时 有以下关系式 12 IA IB Ic IN IL IL IL1 I12 I13 式中 IN 不平衡电流 以中性线为回路 IL 漏 电电流 分别以 IL1 I12 I13 的路径为回路 I1 各相零序漏电流之和 经对照 可以看出 末端保护的漏电流最佳保护点共有三处 a 在干线上测定 A B C N 四根线电流相量之和得 IL IA IB IC IN 显然应该用四线零序电流互感器测定 b 在本相用电设备进线端测 A B C 三相线电流相量之和得 IL IAI IBI 显然 应采用三线零序电流互感器测零序电流 同样 单相用电设备进线端用二线电流互 感器测零序电流 c 电机底坐及接地支线 2 3 32 3 3 电源中性线接地的三相四线制网络中漏电电流测点电源中性线接地的三相四线制网络中漏电电流测点 工厂中离变电所远的生产车间 民用建筑等 均用三相四线制接线方式 中性 线兼作保护接零干线 在全面设备绝缘正常而单相用电设备投运的情况下 不平衡 电流在中性线上产生电压降 该电压降直接加于各电机外壳与大地之间 不平衡电 流中之微小部分以大地为回路 当 1 电机 A 相绝击穿且单相用电设备投入运行时 不平衡电流 IN 与 1 电机漏电流 IL 的共同路径为中性线 为了测出 IL 必须正确选择测点及接线 首先 将测点选在 M 处 若用四线零 序电流互感器 测得电流为 IA IB IC IN I12 I12 I13 I12 I13 是漏电流的一 部分 若用三线零序电流互感器 测得电流为 IA IB IC IN IU I12 I13 测出的电 流包含不平衡电流和漏电流两种成分 末端保护漏电流量最佳保护点共有三处 a 用四线零序电流互感器接于枝 接用电设备的干点之后 b 用三线零序电流互感器接于用电设备的进线端 c 电机 机座及接零支线 2 3 42 3 4 干线的漏电流测点干线的漏电流测点 测漏电流的接线如下 a 电源中性点不接地的三相三线制系统中 用三线零 序电流互感器接于干线始端的 A B C 相导线上 b 电源中性点接地的三相五线制 系统中 用四线零序电流互感器接于干线始终的 A B C N 四根导线上 c 电源 中性点接地的三相四线制系统中 如果干线枝接的负载全部是三相对称负荷 则应 该用三线零序电流互感器接于干线始端的 A B C 相导线上 d 电源中性点接地的 三相四线制系统中 如果干线上接有不对称负荷 应该用纵差动式接线测定漏电流 漏电保护装置若用纵联差动式接线称为差动式漏电保护器 在 L1 和 L2 之间的干线 与支线均无漏电流时 漏电断路器不动作 当 Ll 与 L2 之间时干线或支线有漏电流 IL 时 漏 电断路器 DL 切断故障电路 13 2 4 图 漏电保护器接线图 2 42 4 漏电保护器漏电保护器 2 4 12 4 1 漏电保护器的结构和工作原理漏电保护器的结构和工作原理 1 漏电保护器 漏电保护器 漏电保护开关 是一种电气安全装置 将漏电保护器安装在低压 电路中 当发生漏电和触电时 且达到保护器所限定的动作电流值时 就立即在限 定的时间内动作自动断开电源进行保护 2 漏电保护器的结构组成 漏电保护器主要由三部分组成 检测元件 中间放大环节 操作执行机构 检测元件 由零序互感器组成 检测漏电电流 并发出信号 放大环节 将微弱 的漏电信号放大 按装置不同 放大部件可采用机械装置或电子装置 构成电磁式 保护器相电子式保护器 执行机构 收到信号后 主开关由闭合位置转换到断开 位置 从而切断电源 是被保护电路脱离电网的跳闸部件 3 漏电保护器的工作原理 当电气设备发生漏电时 出现两种异常现象 一是 三相电流的平衡遭到破 坏 出现零序电流 二是 正常时不带电的金属外壳出现对地电压 正常时 金属 外壳与大地均为零电位 零序电流互感器的作用漏电保护器通过电流互感器检测 取得异常讯号 经过中间机构转换传递 使执行机构动作 通过开关装置断开电源 电流互感器的结构与变压器类似 是由两个互相绝缘绕在同一铁心上的线圈组成 14 当一次线圈有剩余电流时 二次线圈就会感应出电流 漏电保护器工作原理将漏 电保护器安装在线路中 一次线圈与电网的线路相连接 二次线圈与漏电保护器中 的脱扣器连接 当用电设备正常运行时 线路中电流呈平衡状态 互感器中电流矢 量之和为零 电流是有方向的矢量 如按流出的方向为 返回方向为 在互感器中往返的电流大小相等 方向相反 正负相互抵销 由于一次线圈中没有 剩余电流 所以不会感应二次线圈 漏电保护器的开关装置处于闭合状态运行 当 设备外壳发生漏电并有人触及时 则在故障点产生分流 此漏电电流经人体 大地 工作接地 返回变压器中性点 并未经电流互感器 致使互感器申流入 流出的 电流出现了不平衡 电流矢量之和不为零 一次线圈申产生剩余电流 因此 便会 感应二次线圈 当这个电流值达到该漏电保护器限定的动作电流值时 自动开关脱 扣 切断电源 4 漏电保护器的主要技术参数 主要动作性能参数有 额定漏电动作电流 额定漏电动作时间 额定漏电不动 作电流 其他参数还有 电源频率 额定电压 额定电流等 额定漏电动作电流 在规定的条件下 使漏电保护器动作的电流值 例如 30mA 的保护器 当通入电流值 达到 30mA 时 保护器即动作断开电源 额定漏电动作时间是指从突然施加额定漏 电动作电流起 到保护电路被切断为止的时间 例如 30mA 0 1s 的保护器 从电流 值达到 30mA 起 到主触头分离止的时间不超过 0 1s 额定漏电不动作电流在规定 的条件下 漏电保护器不动作的电流值 一般应选漏电动作电流值的二分之一 例 如漏电动作电流 30mA 的漏电保护器 在电流值达到 15mA 以下时 保护器不应动作 否则因灵敏度太高容易误动作 影响用电设备的正常运行 其他参数如 电源频 率 额定电压 额定电流等 在选用漏电保护器时 应与所使用的线路和用电设备 相适应 漏电保护器的工作电压要适应电网正常波动范围额定电压 若波动太大 会影响保护器正常工作 尤其是电子产品 电源电压低于保护器额定工作电压时会 拒动作 漏电保护器的额定工作电流 也要和回路中的实际电流一致 若实际工作 电流大于保护器的额定电流时 造成过载和使保护器误动作 2 4 22 4 2 漏电保护器的作用漏电保护器的作用 1 漏电保护器的主要保护作用 漏电保护器主要是提供间接接触保护 在一定条件下 也可用作直接接触的补 充保护 对可能致命的触电事故进行保护 2 直接接触和间接接触保护 当人体接触带电体有电流通过人体时 就叫人体触电 按照人体触电的原因可 分为直接触电和间接触电 直接触电 是指人体直接触及带电体 如触及相线 导 致的触电 间接触电 是指人体触及正常情况下不带电 故障情况下带电的金属导 15 体 如触及漏电设备的外壳 导致的触电 根据触电的原因不同 对触电所采取的 防触电措施也分为 直接接触保护相间接接触保护 直接接触保护一般可采用绝缘 防护罩 围栏 安全距离等措施 间接接触保护一般可采用保护接地 接零 保护 切断 漏电保护器等措施 3 人体触电时的危险 人体触电时 通入人体的电流越大相电流持续的时间越长就越危险 其危险程 度大致可以划分为三个阶段 感知 摆脱 室颤 感知阶段 由于通入电流很小 人体能有感觉 一般大于 0 5mA 此时对人不构成危害 摆脱阶段 指手握电极 触电时 人能摆脱的最大电流值 一般大于 10mA 此电流虽有一定危险 但可以 自己摆脱 所以基本也构不成致命的危险 当电流增大到一定程度 触电者将因肌 肉收缩 发生痉挛导致抓紧带电体 不能自己摆脱 室颤阶段 随电流加大和触 电时间延长 一般大于 50mA 和 ls 将导致发生心室颤动 如果不立即断开电源 将会导致死亡 由此可以看出 心室颤动是人体触电致死的最主要原因 所以 对 人的保护 常用不引起心室颤动 作为确定电击保护特性的依据 4 30mA s 的安全性 通过大量的动物试验和研究表明 引起心室颤动不仅与通过人体的电流 I 有 关 而且与电流在人体中持续的时间 t 有关 即由通过人体的安全电量 Q I t 来确定 一般为 50mA s 就是说当电流不大于 50mA 电流持续时间在 ls 以内时 一般不会发生心室颤动 但是 如果按照 50mA s 控制 当通电时间很短而通人电 流较大时 例如 500mA 0 1s 仍然会有引发心室颤动的危险 虽然低于 50mA s 不会发生触电致死的后果 但也会导致触电者失去知觉或发生二次伤害事故 实践 证明 用 30 mA s 作为电击保护装置的动作特性 无论从使用的安全性还是制造方 面来说都比较合适 与 50 mA s 相比较有 1 67 倍的安全率 K 50 30 1 67 从 30mA s 这个安全限值可以看出 即使电流达到 100mA 只要漏电保护器在 0 3s 之内动作并切断电源 人体尚不会引起致命的危险 故 30mA s 这个限值也成为漏 电保护器产品的选用依据 5 哪些用电设备需安装漏电保护器 施工现场临时用电安全技术规范 中规定 施工现场所有用电设备 除作保 护接零外 必须在设备负荷线的首端处设置漏电保护装置 以上规定讲了三个方面 施工现场所有用电设备都要装设漏电保护器 因为建筑施工露天作业 潮湿环境 人员多变 再加上设备管理环节薄弱 所以用电危险性大 要求所有用电设备包括 动力及照明设备 移动式和固定式设备等 当然不包括使用安全电压供电和隔离变 压器供电的设备 原有按规定进行的保护接零 接地 措施仍按要求不变 这是 安全用电的最基本的技术措施不能拆除 漏电保护器安装在用电设备负荷线的首 端处 这样做的目的 对用电设备进行保护的同时 也对其负荷线路进行保护 防 16 止由于线路 绝缘损坏造成的触电事故 6 保护接零 接地 时加装漏电保护器 无论保护接零还是接地措施 其保护范围都是有限的 例如 保护接零 就是 把电气设备的金属外壳与电网的零线连接 并在电源侧加装熔断器 当用电设备发 生碰壳故障 某相与外壳碰触 时 则形成该相对零线的单相短路 由于短路电流 很大