低压配电系统故障防护和保护电器选择PPT课件.ppt

1、低压配电系统的故障防护和保护电气设备是中国航空计划设计研究总院任元会2016年5月12日，202/7/2、1、1，接地防护的意义配电系统的核心问题是保证电安全、可靠性和节能三项原则。故障防护是关系到电安全、供电可靠性的重要因素。 低压配电系统故障有短路、过载、接地三种。 前两个统称为过电流，其结果导致配电线和电气设备过热，使其温度急剧上升(或缓慢上升)，如果没有正确的防护措施，就会导致导体过热，超过其最终温度(极限温度)，导致破坏(主要是绝缘破坏)，更严重的结果是电气火灾另外，接地故障除了上述结果之外，还可能使电气装置露出的导电性部分带电，操作人员接触危险的电压而触电。 这是我们面临的最值得关

2、注的问题，也是需要研究的地方。 2020/7/2， 2、2、历史回顾名演绎1983年低压配电设计规范 (GBJ84-83 )被称为“单相短路保护”，明显不恰当的1995年低压配电设计规范 (GB50054-95 )改称为“接地保护”，是重大进步的2011年010300 简称“间接接触防护”，遵循IEC理念2011年以后，GB16895.21-2011被称为“故障防护”，遵循IEC名词。 2020/7/2，3，3，2，故障防护的要求必须采用绝缘破坏或故障，使露出的导电部分带电，总结，两大措施。 (1)在规定时间内自动切断电源1 )依赖保护电器(断路器或保险丝)的合理设置和正确的整定。 2 )断路

3、时间为表1的规定(交流)，2020/7/2,4、4、4、(2)降低故障时露出的导电部分的接触电压1 )防触电的种类为I类电气设备(实际上大部分为I类)，露出的导电部分必须连接PE线接地。 在发生了接地故障的情况下，如果在表1规定的时间内不能切断电源，则事故电流在PE线上产生的电压降是露出的导电部分的接地电压(参照图1和图2 )通常能实现的1/2 (时=时)或1/3 (时=1/2时)。 2 )对策为等电位耦合，是降低接触电压的有效方法。 注：PE线的截面，相线的截面。 另外，1 )需要增设电流在20A以下的一般插座2 )电流在32A以下的室外移动设备。 附加保护采用了剩馀电流保护器(RCD )，

4、其额定剩馀工作电流30mA，无法取代其他基本保护和故障保护措施。 2020/7/2、5、2020/7/2、6、2020/7/2、7、3、低压配电系统的接地模式和应用(1)3种接地模式1)TN接地模式：根据PE和n导体的组合，TN-C、TN-S和TN-C-S的2)TT接地型：露出的导电部分的保护接地和电源的功能接地完全分离。 3)IT接地型。 2020/7/2,8、8、8、(2)特征和故障保护要求1)TN系统的故障电流()大，通常可以用电流保护电器(断路器、保险丝)进行保护。 然而，远离变电站，线路的截面可能不大(例如，道路照明)且较小，过电流保护电器很难满足动作要求，需要采用RCD保护，见图2

5、。 2)TT系统故障电流小，通常不能使用电流保护器，要用RCD保护，见图3。 3)IT系统的故障电流更小，是微小的毫安级，接触电压也小，可以不切断电源地继续运行，但应该发出警报的万一发生第二次接地(异相)时，TN系统(露出的导电部分都接地时) 2020/7/2，9，9，2020/7/2，10，(3)应用场所1 )建筑物(工业和民间)内一般为TN，连接到同电位，有变压器的建筑物为TN-S，从建筑物外供给电力，在TN-C-S，同电位，防触电条件为TN-S2)TT系统不像TN系统那样长的PE导体传导故障电压，TN在同电位下降接触电压，因此在难以连接到同电位的室外场所(道路照明、庭院照明、施工现场等)

6、必须采用TT系统。 3 )电力供应确切、电源不断的地方，适用于医院的手术室、消防用电、紧急系统、矿山、钢铁等重要的生产场所等IT系统。 4 )变电站低压侧PE连接变电站低压侧中性点应引出无法直接接地的一根导体，实际上是PEN导体，对于与低压配电盘连接，PEN导体必须与地绝缘的两台或多台变压器的变电站，从各变压器的中性点引出的PEN导体为低压这个PE导体可以多点接地。 2020/7/2，11，2020/7/2，12，(4)同一低压配电系统不同接地形式的应用1 )同一变电站的低压配电系统可以采用多个接地形式。 2 )来自变电站的馈线，可以分别以TN-C、TN-S、TN-C-S、TT等的方式参照图1

7、，但不能直接引出IT系统。 3 )低压馈电器为TN-C，接下来会出现TN- S、局部TT，但不允许反向。 TN-C不出现在TN-S后面，TN-C和TN-S不出现在TT后面。 4 )在低压供电线为TN的情况下，之后可以设置绝缘变压器，形成局部的IT系统，该绝缘变压器二次侧的带电导体不允许接地，就像电源不接地的IT系统一样。 5 )从变压器的低压侧中性点引出的导体属于PEN，一旦n导体分离后，必须将接地绝缘，不允许与接地(包括大地、PE导体、设备露出的导电部分)进行任何连接，n线反复接地完全错误。 2020/7/2、13、4、TN系统的故障防护(1)TN系统中配电线的故障防护电器的动作特性要求(1

8、)的要求： 2020/7/2、14， (2)设计实施1 )采用断路器的瞬时过电流脱扣器的情况下，式(2)的要求：2)采用保险丝保护的情况下，式(3)的要求： 2020/7/2、15， 5、TT系统的故障防护1)TT系统应该采用RCD作为故障防护，满足式(4)要求的TT系统只要通常采用RCD作为故障防护的故障电路的阻抗特别小，就可以保护断路器和保险丝不受故障的影响，不经济也不需要。 2020/7/2、16、(2)设计实施例1 )设计中的确定值，保证在正常运行中不会因正常的漏电流而发生误动作，发生故障时，必须在表1规定的时间内可靠地动作。 为了满足上述两个要求，应该满足以下两个公式的规定： 202

9、0/7/2、17、2 )露出的导电部分的接地电阻RA应该确定，与TT系统的布线图等效电路图(参照图3 )。 忽略相导线电阻Rph就能得到Id的计算式： U0 Id=(7) RA RB式： RB变压器低压侧中性点系接地电阻()。 当将式(7)代入式(6)时，若进行整理，则U0 RA -RB (8) 5In确定in之后，能够根据式(8)计算出RA的最大容许值。18、在此输入标题，将in设定为100ma(4个阶段)，RA的最大允许值如表2所示：19、3 )根据露出的导电部分的接地电阻值，在TT系统的布线图和等效电路图(参照图3 )中忽略相导体电阻后得到的公式：2020/7 设定为21、100ma(4

10、个阶段)，只计算计算出的最大容许值的列表和表2作为参考。 2020/7/2，22，6，等电位连接(1)作用和类别1 )等电位连接可以分为两类，其作用如下： a )保护等电位连接：为了防止触电，为了保护人身安全而进行的等电位连接。 b )功能等电位连接：为了保证系统正常工作而进行的等电位连接。2 )保护等电位连接的作用范围，a )总等电位连接：将总保护导体、总接地导体和总接地端子、建筑物内的金属构件(钢梁、钢柱、钢筋等)和金属管等导电性部分连接。 b )辅助等电位耦合：使导电性部分之间直接连通，使这些导电性部分的电位相等或接近。 c )局部等电位连接：在局部范围内连通各导电性部分，进一步降低接触

11、电压。 2020/7/2，23，2020/7/2，24，(2)等电位连接和接地的关系是为了防止触电，等电位连接和接地是保证电气安全的两种措施，等电位连接更有效，但为了排出电流和净电荷，必须接地。 等电位连接是使可以接触的各导电性部分间的电位相同或接近，不一定要接地。 例如，飞机有良好的等电位连接，但不接地，有效防止触电。 实际上，建筑物内的等电位连接与建筑物的金属结构体、基础钢筋连接，所以一定要接地，不一定设置人工接地极。 作为另一个故障对策，要求在非导电性的场所设置“不接地的等电位连接”，但该情况下，不允许接地，当然不能与建筑物的金属构造连接。 2020/7/2、25、(3)等电位连接的措施

12、1 )导电性部分分为2种： a )露出导电性部分必须是“电气设备的露出导电性部分”的b )外部导电部，或者“装置外导电部”是指金属构造部件、温水配管等。 2 )暴露导电部分的连接：通过PE导体连接所有I类电气设备(配电箱、控制箱等)和电气设备，不需要其他措施。 参照图5。 3 )外部导电部分的连接：所有外部等电位部分必须与“总等电位连接”的母列连接，该母列必须与总配电盘内的PE母列连接。 4 )所有建筑物(工业、公共和居住建筑)必须在引进地附近的地方总等电位连接。2020/7/2、26、5 )在符合以下任一情况时，应进行部分等电位耦合或辅助等电位耦合。 a )在发生故障时，保护电器不能满足自动

13、关电的要求b )在配电板或配电电路同时向固定或手持式、移动式电气设备供电的情况下，不满足式9的要求。 c )特殊危险场所、电击防止要求更高的是浴室、家庭和酒店的入浴室、医院的一两种场所、有火灾危险和爆炸危险的环境等。2020/7/2、27、(4)PE导线的要求4 )作为PE导线a )和相导体通过同一套管内的导线b )多芯电缆中的一根芯线c )分别敷设的裸导体或绝缘导体(应该接近对方导体)(注) d )可靠地满足截面要求的导线钢管、电缆(注)2)以下金属部分不能作为PE导体或保护连接导体使用。 a )金属水管b )正常承受机械应力的构造物c )具有柔软性或弯曲性的金属管d )含有可燃性材料的金属

14、管e )柔性的金属部件f )电缆托盘、电缆梯子。2020/7/2、28、(5)PE导体的截面1 )简易法：2020/7/2、29、(2)截面大的情况下，大多通过简易法大幅度地决定，通过式(10 )计算。 2020/7/2、30、3 )与相导体不存在于同一外保护物内的PE导体的截面积，a )有机械损伤保护时：铜2.5 mm2、铝16 mm2； b )没有机械损伤防止时：铜4 mm2、铝16 mm2； 4)TT系的PE导体截面不超过铜25 mm2、铝35 mm2。 5 )如果铺设了两个以上的电路，则可以共享一个PE导体，并且其截面必须根据最大电路要求来决定。2020/7/2、31、6 )永久连接的

15、电气设备的PE导体的预期电流超过10mA，PE导体截面为以下条件之一： a )铜导体不在10mm2以下，铝不在16mm2以下b )项的要求时，该电气与第一根PE截面相同，必须与单独的连接端子连接的c )在一根多芯电缆中采用铜芯PE导体和铜芯相导体时，电缆中的铜导体截面积的总和在10mm2以下；d)PE导体通过金属管与金属管并联连接时，其截面在2.5mm2以下7)PEN导体的必要条件： a)PEN导体的截面请控制在铜10 mm2、铝16 mm2以下。 b )外部的导电性部分不能制作PEN导体。 2020/7/2、32、(6)PE导体施工及其他要求1 )用连接器或螺栓连接。 2 )请不要在PE导体

16、及PEN导体上插入开关设备、隔离器。 2020/7/2、33、7、保护电的选择和整定前故障保护的要求、过电流保护的要求，必须执行配电系统保护电气设备(断路器、保险丝)的选择和参数的整定，以及线路导体截面的确定。 保护电器的选择除了要满足电压、频率和环境条件等基本要求外，还要满足以下6个要求。 (1)故障防护1 )采用断路器的瞬时过电流脱扣器、采用式(2)决定的2 )保险丝、采用式(3)决定的3)rcd的情况下，由式(4)及式(5)或式(6)决定。2020/7/2、34、(2)设计实施例1 )在采用断路器瞬时过电流脱扣器的情况下，应该满足式(2)的要求：2)在采用保险丝保护的情况下，应该满足式(

17、3)的要求：2020/7/2、35， 5、TT系统的故障防护1)TT系统应采用RCD作为故障防护，式(4)的要求(4) TT系统只要通常应采用RCD作为故障防护的故障电路的阻抗特别小，就可以保护断路器和保险丝不受故障影响，不经济2020/7/2、36、(2)设计实施例1 )设计中的确定值，保证在正常运行中不会因正常的漏电流而发生误动作，发生故障时，必须在表1规定的时间内可靠地动作。 为了满足上述两个要求，应满足以下两个公式的规定： 2020/7/2，37，(2)短路保护1 )式(11 )与式(10 )相同，式(10 )用于PE导体热稳定计算，式(11 )用于相导体热稳定计算，其差异在2020/7/2、38、 t0.1s的情况下，应计算非周期成分的影响，因此，式(12 )的计算：2020/7/2、39、(2)过载保护1 )过载保护电器的动作特性是式(13 )或式(14 )的要求：2020/7/2 在采用a