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关键词:漏电断路器 安装 使用
目前,我们大都选用DZ20L系列四级漏电断路器作为漏电总保护。在安装使用的过程中,由于部分漏电断路器频繁的误动作而无法正常供电 ,工作人员因此拆除了其内部的漏电脱扣器,使漏电断路器丧失了漏电保护的功能。那么,是什么原因造成漏电断路器频繁的误动作?笔者通过研究分析,认为存在的主要问题有:
(1) 安装使用的环境及条件达不到要求;
(2) 额定漏电动作电流及分断时间选配的不合理;
(3) 保护方式不完善;
(4) 其它原因。
下面笔者就存在的问题及其原因进行粗浅的探讨与分析,并提出应采取的措施。
一、安装使用的环境及条件达不到要求
《农村低压电力技术规程》第4.1.2、4.1.4条和生产厂家提供的《使用说明书》、对漏电断路器安装使用的环境及条件有了明确定规定:“漏电保护器安装场所的周围空气温度,最高为+40℃,最低为-5℃,海拔不超过2000m,对于高海拔及寒冷地区装设的漏电保护器可与制造厂家协商定制。” “漏电保护器的安装位置,应避开强电流电线和电磁器件,避免磁场干扰。”“漏电断路器安装场所附近的外磁场在任何方向不超过地磁场的倍。”
根据笔者目前掌握的情况看,漏电断路器安装使用的环境及条件达不到上述要求的主要原因是:
(1) 现选用的漏电断路器,并非是按照我国北方气候条件与制造厂家协商定制的。我国北方冬季气候寒冷,气温低且持续时间长。低温,可使漏电断路器的制造材料收缩,变硬发脆,使机械性能和电性能变坏,特别是电子元件可能失去原有功能,导致误动或拒动。
(2) 有部分低压线路与60KV或10KV线路交叉穿过;有大部分的漏电断路器是与计费电能表(还有一部分与补偿电容器)安装在同一箱内。根据电工原理右手螺旋定则可知:载流导体的四周伴有与电流成正比的交变磁场,而且愈靠近载流导体磁场强度愈强,因此位于强载流导体附近漏电断路器中的零序电流互感器就会形成磁分路,从而打破了原有的磁平衡状态;电磁器件(如变压器)是用高导磁材料制成的器件,或者根本就是带有极性磁场的器件,所以靠近该器件的漏电断路器中的零序电流互感器,同样会丧失磁平衡状态,导致漏电断路器的误动作。
(3) “两线一地制”供电,由于利用大地作为一相导体,所以三相导体的几何位置极不对称,因此就产生了较大的不平衡电磁场,从而对漏电断路器中的零序电流互感器产生电磁感应和静电感应,导致漏电断路器的误动作。
针对以上存在的问题,应采取的措施:
(1) 与制造厂家联系协商,定制能够在-20℃及以下气温条件下正常工作的漏电断路器;
(2) 与制造厂家联系协商,定制具有抗磁场干扰功能的漏电断路器(加装屏蔽装置);
(3) 现场施工人员可在安装漏电断路器之前,用磁针判断拟定的安装位置所受外磁场干扰的程度,以便调整。
二、额定漏电动作电流及分断时间选配的不合理
1. 额定漏电动作电流选配不合理
《农村低压电力技术规程》第4.4.1和4.6.1条规定:“漏电总保护在躲过电力网正常漏电情况下漏电动作电流应尽量选小,以兼顾人身和设备的安全。漏电总保护的额定动作电流宜为可调档次值,其最大值可参照表1确定。” “安装漏电总保护的低压电力网,其漏电电流不应大于保护器额定漏电动作电流的50%,达不到要求时应进行整修。”
根据以上规定可知,既要躲过电力网的正常漏电电流,还要保证这一电流不大于总保护器额定漏电动作电流的50%,是选择漏电总保护器额定漏电动作电流的关键。电力网的正常漏电电流,系指非故障情况下各相对地以及其它因素形成的泄漏电流,它是由容性泄漏电流和阻性泄漏电流所组成。
(1) 容性泄漏电流。电力网在正常情况下,相线与大地之间以空气作为绝缘介质,形成了分布电容,该分布电容在交流电的作用下,就产生对地电容电流。对于低压电力网而言,电压低、网络短,各相对地的分布电容相差不大,故容性泄漏电流可忽略不计。
但是,对于采用“两线一地制”供电所产生的不利影响,则必须认真对待。因为“两线一地制”供电,不但会产生较大的不平衡电磁场,而且非接地相(指架空的两相)对地还形成了一个电容电流,这一对地的电容电流IC沿线路在“地”中流动,并随着线路长度的增加而加大。由于“两线一地制”的工作接地与穿过漏电断路器中零序电流互感器的中性线(零线),使用同一个接地装置,所以这一容性电流,可使漏电断路器中的零序电流互感器感应出容性泄漏电流,从而导致漏电断路器误动作。
(2) 阻性泄漏电流,是指带有一定电压的相线通过对地的绝缘介质(比如绝缘子、聚乙烯绝缘层等)表面向大地泄漏的电流。就低压电力网而言,相对地的绝缘电阻,由于受气候条件和空气中导电尘埃的影响,阻值波动较大,且三相相差悬殊,特别是单、三相混合供电的TT系统及TN-C系统,尤为显著。可见,由容性泄漏电流和阻性泄漏电流形成的电力网正常漏电电流,是一个受多种因素影响、不断变化的量。而部分工作人员,在选择额定漏电动作电流时,却忽视了这一正常漏电电流的存在,故导致漏电断路器频繁的误动作。针对这一问题,笔者认为应采取以下措施:
a. 根据上述规程的规定和《使用说明书》提供的资料,应选择具有“动作电流三档可调”功能的漏电断路器。因其额定漏电动作电流分为三档可调且范围较大,所以能够满足漏电动作电流的选择及条件;
b. 工作人员应在安装漏电总保护的低压电力网送电之前,使用1000V兆欧表,分别测量各相及中性线对地的绝缘电阻,其绝缘阻值应达到要求并基本平衡,若相差悬殊,则应查找原因并进行处理;
c. 工作人员应在安装漏电总保护的低压电力网送电之后(不带负载),使用毫安表测量电力网的正常漏电电流;
d. 根据现场所测的正常漏电电流IZO,按照IZO≤0.5I∑D(I∑D-漏电总保护的额定漏电动作电流)这一规定,选取漏电断路器的额定漏电动作电流。
2. 分断时间选配不合理
在合理选配漏电总保护额定漏电动作电流的同时,还应根据以确定的保护方式合理选配分断时间。为此,《农村低压电力技术规程》第4.5.3条做出了明确规定:“低压电力网实施分级保护时,上级保护应选用延时型保护器,其分断时间应比下一级保护器的动作时间增加0.2s。”这就说,根据保护的方式、随着保护范围的扩大,漏电保护动作的时间应按照0.2s这个阶梯增加,而不应该选择统一的、一个动作时间的漏电断路器。这样做可得到以下好处:
(1) 能将事故设备就近从电网中摘除,免得株连其它正常设备的用电;
(2) 防止越级跳闸,扩大事故面;
(3) 还可作为下一级漏电保护的后备保护。
转贴于 三、保护方式不完善
《农村低压电力技术规程》第4.2.1 、4.2.3和第4.2.4条规定:“采用TT系统的低压电力网,应装设漏电总保护和漏电末级保护。对于供电范围较大或有重要用户的低压电力网可酌情增设漏电中级保护。”“漏电中级保护可根据网络分布情况装设在分支配电箱的电源上。”“漏电末级保护可装在接户或动力配电箱内,也可装在用户室内的进户线上。”
目前,部分地区采用的保护方式为:装设有漏电总保护和漏电末级保护(保护的范围仅限于居民照明的单相供电网络),未装设漏电中级保护。这种不完善的保护方式,对于单、三相混合供电的低压电力网来说,存在着以下死角和弊端:
(1) 如前所述,漏电总保护的额定漏电动作电流是按照躲过正常漏电电流这一原则确定的,故额定漏电动作电流较大。由于部分用电设备未装设漏电末级保护,所以当发生人身触电事故时,漏电总保护极有可能拒动。
(2) 当未装设漏电末级保护的任一用电设备发生接地故障时,漏电总保护都会无选择的动作,这无疑扩大了事故停电的范围,同时也不利于事故点的查找。
针对目前存在的这个问题,应采取的措施就是:按照规程的规定完善漏电末级保护,增设漏电中级保护(视网络实际情况而定),不留死角、消除弊端。
四、导致漏电断路器(漏电总保护)误动、拒动或不动作的其它原因
(1) 漏电断路器在安装使用过程中若遭受剧烈碰撞或震动,会造成整体结构松动、操作机构失灵,导致误动作。
(2) 漏电断路器负载侧的中性线(零线)重复接地,会使正常工作电流经接地点分入地,导致漏电断路器误动作;另外,在某些条件下,如果用电设备发生漏电故障,漏电电流的一部分经接地点分流,其综合结果使漏电电流的差值变小,如果此值小于漏电断路器的额定漏电动作电流,则会导致漏电断路器拒动。
(3) 将三级漏电断路器,误用于三相四线供电网络中,由于中性线(零线)中的正常工作电流不流经零序电流互感器,所以当启动单相负载时,漏电断路器就会动作。
(4) 当人体同时触及负载侧的两条线时,人体实际上成为了电源的负载,因此漏电断路器不会提供安全保护。
(5) 当人体同时触及负载侧带电的某一相线或中性线、断线的两端时,人体实际上成为一个串接在该回路中的电阻,因此漏电断路器不会提供安全保护。
针对上述诸多其它原因,应采取的措施有:
(1) 安装前认真检查漏电断路器的电压、电流和规格是否与被保护线路(或设备)一致,其额定漏电动作电流是否满足要求;
(2) 按照规程规定和《使用说明书》的要求,进行安装接线;
(3) 学习掌握、宣传普及、正确安装使用漏电断路器的知识和相关规定;
(4) 通过宣传让广大用户知道,即使安装使用了漏电断路器,由于它对特定的触电方式不会提供安全保护,所以不能认为万无一失,并产生麻痹大意的思想。
五、安装后的现场检测
安装后的现场检测,是漏电断路器作为漏电保护投运前一项必不可少的重要环节。为此,《农村低压电力技术规程》第4.6.4条做出了明确规定:“保护器安装后应进行如下检测:带负荷分、合开关3次,不得误动作;用试验按钮试验3次,应正确动作;各相用试验电阻接地试验3次,应正确动作。”
进行安装后的现场检测,其主要目的:
(1) 考核该漏电断路器抗冲击电流的能力是否满足使用的条件及要求;
(2) 通过试验按钮模拟人体触电情况,检测该漏电断路器动作的可靠性;
(3) 在现场各项实地参数的基础上,通过使用试验电阻接地,检测该漏电断路器动作的可靠性。
因由此可见,只有完成以上的检测项目并全部合格后,投运的漏电断路器方能够安全可靠的运行。
一、农村低压电网配电系统的供电方式
在《农村低压电力技术规程》中对TN-C系统、TT系统及IT系统都作了规定,其中IT系统和TT系统的设备外露可导电部分经各自的保护线直接接地(过去称为保护接地);TN系统的设备外露可导电部分经公共的保护线与电源中性点直接电气连接(过去称为接零保护),按其保护线形式,TN系统又分为:TN—C系统、TN—S系统和TN—C—S系统三种。
二、农村低压电网配电系统的接地类型
低压电网配电系统分三种接地。一是工作接地,为保证电力设备达到正常工作要求的接地,称为工作接地。中性点直接接地的电力系统中,变压器中性点接地,或发电机中性点接地都属工作接地;二是保护接地,为保障人身安全、防止间接触电,将设备的外露可导电部分进行接地,称为保护接地。保护接地的形式有两种:一种是设备的外露可导电部分经各自的接地保护线分别直接接地;另一种是设备的外露可导电部分经公共的保护线接地;三是重复接地,在中性线直接接地系统中,为确保保护安全可靠,除在变压器或发电机中性点处进行工作接地外,还在保护线其他地方进行必要的接地,称为重复接地。
另外还有保护接中性线,在380/220V低压系统中,由于中性点是直接接地的,通常又将电气设备的外壳与中性线相连,称为低压保护接中性线。
三、农村低压电网配电系统分析比较
农村低压电网配电系统应采用哪一种系统,根据规程规定:农村低压电力网宜采用TT系统,城镇、厂矿企业采用TN-C系统;对安全有特殊要求或纯排灌的动力电力网可采用IT系统。由于农村用电有多样性(综合用电)、分散性、季节性等特点,一般情况下不宜采用IT系统,除特殊要求外。现就农村低压电网配电系统的各种供电方式进行详细分析比较:
1.IT系统
系统的电源中性点是对地绝缘的或经高阻抗接地,而用电设备的金属外壳直接接地。其工作原理是:若设备外壳没有接地,在发生单相碰壳故障时,设备外壳带上了相电压,若此时人触摸外壳,就会有相当危险的电流流经人身与电网和大地之间的分布电容所构成的回路。而设备的金属外壳有了保护接地后,由于人体电阻远比接地装置的接地电阻大,在发生单相碰壳时,大部分的接地电流被接地装置分流,流经人体的电流很小,从而对人身安全起了保护作用。IT系统适用于对安全有特殊要求或纯排灌的动力电力网。
2.TT系统
系统有一个直接接地点,电气装置的外露导电部分(金属外壳),接至电气上与低压系统的接地点无关的接地装置。其工作原理是:当发生单相碰壳故障时,接地电流经保护接地装置所构成的回路流过。此时如有人触带电的外壳,则由于保护接地装置的电阻小于人体的电阻,大部分的接地电流被接地装置分流,从而对人身起保护作用。TT系统在确保安全用电方面还存在有不足之处,主要表现在:
①当设备发生单相碰壳故障时,接地电流并不很大,往往不能使保护装置动作,这将导致线路长期带故障运行。
②当TT系统中的用电设备只是由于绝缘不良引起漏电时,因漏电电流往往不大(仅为毫安级),不可能使线路的保护装置动作,这也导致漏电设备的外壳长期带电,增加了人身触电的危险。
因此,TT系统必须加装剩余电流动作保护器,方能成为较完善的保护系统。目前,TT系统广泛应用于城镇、农村居民区、工业企业和由公用变压器供电的民用建筑中。
3.TN系统:
在变压器或发电机中性点直接接地的380/220V三相四线低压电网中,将正常运行时不带电的用电设备的金属外壳经公共的保护线与电源的中性点直接电气连接。即:过去称三相四线制供电系统中的保护接零。当电气设备发生单相碰壳时,故障电流经设备的金属外壳形成相线对保护线的单相短路。这将产生较大的短路电流,令线路上的保护装置立即动作,将故障部分迅速切除,从而保证人身安全和其他设备或线路的正常运行。
TN系统的电源中性点直接接地,并有中性线引出。按其保护线形式,TN系统又分为:TN—C系统、TN—S系统和TN—C—S系统等三种。
①TN—C系统(三相四线制),该系统的中性线(N)和保护线(PE)是合一的,该线又称为保护中性线(PEN)线。它的优点是节省了一条导线,但在三相负载不平衡或保护中性线断开时会使所有用电设备的金属外壳都带上危险电压。在一般情况下,如保护装置和导线截面选择适当,TN—C系统是能够满足要求的。
②TN—S系统(三相五线制),该系统的N线和PE线是分开的。它的优点是PE线在正常情况下没有电流通过,因此不会对接在PE线上的其他设备产生电磁干扰。此外,由于N线与PE线分开,N线断开也不会影响PE线的保护作用。但TN—S系统耗用的导电材料较多,投资较大。这种系统多用于对安全可靠性要求较高、设备对电磁抗干扰要求较严、或环境条件较差的场所使用。对新建的大型民用建筑、住宅小区,特别推荐使用TN—S系统。
③TN—C—S系统(三相四线与三相五线混合系统),系统中有一部分中性线和保护是合一的;而且一部分是分开的。它兼有TN—C系统和TN—S系统的特点,常用于配电系统末端环境较差或有对电磁抗干扰要求较严的场所。
在TN—C、TN—S和TN—S—C系统中,为确保PE线或PEN线安全可靠,除在电源中性点进行工作接地外,对PE线和PEN线还必须进行必要的重复接地。PE线PEN线上不允许装设熔断器和开关。
电力变压器是一种改变交流电压大小静止的电力设备,是电力系统中核心设备之一。如果变压器发生故障,将影响电力系统的安全稳定运行。结合20多年的工作经验和电力技术规程,就电力技术标准对变压器的运行维护和事故处理做以下论述。
关键词:变压器;运行维护;事故处理
中图分类号:TM4文献标识码:A文章编号:
Abstract: As a result of each transformer load, cooling conditions and different seasons, running not only to the upper temperature allowed value as the basis, should also be based on the previous working experience and in the above case and the last oil temperature comparison. If the temperature suddenly increased, it should check whether the normal cooling device, oil circulation is destroyed, to judge whether a fault inside transformer.
Power transformer is a kind of changing AC voltage size of static electric power equipment in electric power system, is one of the core equipment. If the transformer failure, it will affect the safe and stable operation of power system. With 20 years of work experience and power technical specification, technical standards on power transformer operation maintenance and accident treatment for the following discussion.
Key words: power transformer; operation and maintenance; accident handling
一、变压器运行中出现的不正常现象
1.变压器运行中如漏油、油位过高或过低,温度异常,音响不正常及冷却系统不正常等,应设法尽快消除【1】。
2.当变压器的负荷超过允许的正常过负荷值时,应按规定降低变压器的负荷。
3.变压器内部音响很大,很不正常,有爆裂声;温度不正常并不断上升;严重漏油使油面下降,低于油位计的指示限度;油色变化过快,油内出现碳质;套管有严重的破损和放电现象等,应立即停电修理【2】。
4.当发现变压器的油温较高时,而其油温所应有的油位显着降低时,应立即加油。
5.变压器油位因温度上升而逐渐升高时,若最高温度时的油位可能高出油位指示计,则应放油,使油位降至适当的高度,以免溢油。
二、变压器运行中的检查
1.运行监视。无人值班的变电站按规定进行巡视。对高温、尘土、污秽、大雾、结冰、雨雪等特殊气象条件,过负荷或冷却装置故障时应增加检查次数,除巡视检查外,还应有计划地进行变压器的停电清扫,以保证变压器处于可以带电运行的完好状态。对检修后或长期停用的变压器,还应当检查接地线;核对分接开关位置和测量绝缘电阻【3】。
2.检查变压器上层油温是否超过允许范围。定期用红外线测温仪对变压器进行测温。由于每台变压器负荷大小、冷却条件及季节不同,运行中的变压器不能以上层油温不超过允许值为依据,还应根据以往运行经验及在上述情况下与上次的油温比较【4】。
3.检查油质,应为透明、微带黄色,说明油质较好。油面应符合周围温度的标准线。
4.变压器的声音应正常。正常运行时一般有均匀的嗡嗡电磁声,如声音有所改变,应细心检查。 检查油枕油面。油面均应正常,无渗漏现象,高低压套管应清洁,无裂纹,无破损及放电烧伤痕迹,螺丝是否紧固。一、二次引线不应过紧或过松,接头接触良好,呼吸器应畅通,硅胶吸潮不应达到饱和,无变色,变压器外壳和零线接地应良好。
三、变压器的事故及原因
1.绕组故障。绕组故障包括相间短路、对地击穿、匝间短路的断线。相间短路是由于主绝缘老化、有破裂、断折等缺陷;变压器油受潮;线圈内有杂物;短路冲击变形损坏,因此要定期检测低压开关灵敏性、可靠性,防止因电缆短路造成变压器的损坏。不允许带负荷停送变压器。过电压冲击及引线间短路所造成,会使瓦斯、差动、过流保护动作,防爆管爆破。应测量绝缘电阻及吊芯检查。绕组对地绝缘击穿,是由于绝缘老化、油受潮、线圈内有杂物、短路冲击和过电压冲击所造成,会使瓦斯继电器动作。应测量绕组对油箱的绝缘电阻及做油简化验检查。匝间短路是由于匝间绝缘老化,长期过载,散热不良及自然损坏;短路冲击振动与变形;机械损伤;压装或排列换位不正确等原因造成。匝间短路会使瓦斯继电器内的气体呈灰白色或蓝色;油温增高,重瓦斯和差动保护动作跳闸。断线是由于接头焊接不良;短路电流冲击或匝间短路烧断导线所致。断线可能使断口放电产生电弧,使油分解,瓦斯继电器动作。应进行吊芯、测量电流和直流电阻进行比较判断或测量绝缘电阻判断【5】。
2.套管故障。这种故障常见的是炸毁、闪落和漏油。其原因有:
(1)密封不良,电容芯子制造不良,内部发生游离放电,套客脏污严重及瓷件有机械损伤,均会造成套管闪落或爆炸。
(2)呼吸器配置不当或者吸入水分未及时处理。
3.分接开关故障。【6】常见的故障是表面熔化与灼伤,相间触头放电或各接头放电。主要原因有:
(1)连接螺丝松动;
(2)带负荷调整装置不良和调整不当;
(3)分接头绝缘板绝缘不良;
(4)接头焊锡不满,接触不良,制造工艺不好,弹簧压力不足;
(5)油的酸价过高,使分接开关接触面被腐蚀。
4.接地不良。
遭受雷击配电变压器的防雷保护工作一般都做了,但存在两个问题:一是避雷器接地不良;二是只重视高压侧装设避雷器,而忽视低压侧也需装设避雷器的问题(尤其是多雷地区) 【7】 。如果避雷器接地不良,发生过电压时,避雷器不能很好地泄放电流,就会使变压器的绝缘损坏;如果低压侧未装设避雷器,当高压侧避雷器向大地泄放很大的雷电流时,在接地位置上产生电压降,此电压在经变压器外壳的同时作用在低压侧绕组的中性点,而低压侧绕组通过低压线路的波阻抗接地。因此,低压侧绕组中流过雷电流,它使高压侧绕组按变比感应出很高地电势,即“反变换”电势。该电势与高压侧绕组的雷电侵入波电压叠加,会使高压侧绕组电位变得很高,击穿绝缘.如果低压侧装设了避雷器,当高压侧避雷器放电,接地装置上电位升高到一定值时,低压侧避雷器就会放电,使低压侧绕组出线端电位与其中性点及外壳的电位差减小,就能减小或消除“反变换”电势。解决的办法如下:
①查清与避雷器有关的接地不良处,按要求重新进行改接。注意先要把避雷器的接地线直接与变压器的外壳,低压侧中性点连接在一起,然后共用接地装置。其接地电阻不亦超过4Ω。
②对于多雷区(雷暴日>40d/年),低压侧要增设一组低压避雷器。
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是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。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障【8】。
四、经常维护
(1)保持瓷套管及绝缘子的清洁。
(2)在油冷却系统中,检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限制油自由流动的机械损伤。
(3)保证电气连接的紧固可靠。
(4)定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位。
(5)每三年应对变压器线圈、套管以及避雷器进行介损的检测。
(6)每年检验避雷器接地的可靠性。接地必须可靠,而引线应尽可能短。旱季应检测 接地电阻,其值不应超过5Ω。
五、结束语
变压器是电网中的重要设备之一。虽配有避雷器、差动、接地等多重保护,但由于内部 结构复杂、电场及热场不均等诸多因素,事故率仍然很高。所以我们要认真对待各项分析的问题原因保证日常运行安全。
【参考文献】
[1]、《农村电气化》
[2]、《中小企业管理与科技》
[3]、《低压配电设计规范》国家技术监督局中华人民共和国建设部联合
[4]、《国家电网公司电力安全工作规程(变电部分)》中国电力出版社
[5]、《电力设施保护法律法规汇编》中国电力出版社
[6]、《智能电网知识读本》中国电力出版社出版。
【论文摘要】:分析了电力网建设与管理中应注意的问题,并就如何解决这些问题提出了对应措施与方法。
在当今的现代生活中,电对于人民越来越重要,电的品质好坏直接影响人们的工作、生活与学习,而对于输电线路的建设和管理质量如何,又将对电的品质高低有着直接联系,那么,为了达到电力网经济、科学、合理,我们如何来做好电力线路建设,加强电力网的管理成为大家用电管理的一项重要工作。下面,就多年的实际工作经历,谈谈我们在电力网建设与管理中应注意的几个问题。
一、了解电力网的建设必须满足电力系统经济性、可靠性与灵活性相结合的原则,熟悉掌握电力网建设的基本要求
1.适应系统发展的需要,适应各种运行方式下的潮流变化,潮流流向合理,并且具备一定的灵活性。
2.电力网中任一元件无故障断开,应能保持电力网的稳定运行,并不致使其他超过事故过负荷的规定。
3.电力网应当具有较大的抗干扰能力,能够满足电力系统安全稳定的要求,防止发生灾害性的大面积停电。
4.规划电力网结构要简明,层次清晰,要贯彻"分层分区"的原则,主力电源一般接入高压输电网,避免电源过于集中,防止因负荷转移引起恶心连锁反应。
5.电网无功功率基本上按输电电压分层补偿与控制,按电网分区就地平衡。
二、低压配电线路供电方式、路径、导线截面的选择
1.低压配电线路路径的选择
线路路径的设计必须与学校经济发展计划相结合,与校园规划建设相吻合,合理选择接点,避免迂回供电、卡脖子线路;同时要少占绿地、道路,线路要尽量短,转角、跨越尽量少,满足施工,运行维护方便。此外,要远离储有易燃易爆物品的场所,并尽量避开容易受山洪,雨水冲刷的地方。为了达到这一目标,根据自己工作经验认为,一般选用电缆作为输电线路,它与架空线相比,具有如下优点:(1)埋设于地下,不需大走廊,占地少;(2)不受气候和环境污秽影响,送电性能稳定;(3)维护工作量小,安全性高;(4)可用于架空线难以通过的地方。
同时,电缆的选择应根据其电压等级,输送容量的大小,安全环境等因素综合考虑。在高压电网中,广泛使用的是交联聚乙烯电缆和自容式充油电缆。主要因为交联聚乙烯电缆具有绝缘性能好,介质损耗小;耐热耐老化性能好,工作温度高,输送容量大;不受高落差的制约;施工和维护都方便;防水问题容易处理。
2.导线截面的选择
输电线路导线截面要根据所输送的用电负荷来确定,且考虑5-10年内负荷的增长;同时必须满足发热条件、电压损失,经济电流密度和机械强度。其截面的选择一般按输送的有功功率及规定电压损失计算出导线截面,再核实这种导线实际载流量是否超过安全载流量,最后确定导线型号与截面。另外,中性线的截面应与相线截面相同。
3.供电方式的选择
在低压电网规划设计时,应以负荷需要而不是以负荷性质来确定低压电网结构。对条件特别好,动力、照明用电量特别大的用户可实行"二条线"供电方式;对条件一般的用户只出一路三相四线即可,这样,既可以节约大量资金,又可为一户一表管理奠定良好基础。
三、电力网安全保护方式选择
1.防雷保护
实践证明,由于防雷保护装置不完善,当雷击高、低压线路,或在附近发生放电时,极易造成雷击事故,从而烧坏变压器及其他用电设备。因此,在规划设计低压电网时,防雷保护应给予足够重视,一般作如下处理:
A、为了防止雷击损坏配电变压器,应在其高、低压两侧都要安装避雷器,并且符合防雷接地规程的要求。
B、为了防止雷击损坏用户用电设备,在用户计量箱内相线与接地之间加装一个0.2kv金属氧化物无间隙避雷器,这样既可以有效防雷,又可防止三相四线进户接地线断线引起中性点位移而产生的过电压危及人身和家用电器的安全。
2.剩余电流动作保护器
在保护方式方面,对低压电网应装设剩余电流总保护和剩余电流未级保护,剩余电流未级保护应采用具有过电压、欠电压和剩余电流保护等功能的组合式自动开关。对于供电范围较大或有重要用户的低压电网可酌情增设剩余电流中级保护,保护器的额定动作电流应符合规程要求。
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3.操作过电压的保护及限制措施
在电力系统中由于操作或发生故障时,使电容、电感等储能元件发生突变,引起电压发生振荡而产生操作过电压。操作过电压水平过高,将危及设备绝缘。在220kv及以下电力系统中,对操作过电压,一般可不采取特别限制措施,只有少部分情况操作过电压水平超过规定时,需采取限制措施。例如操作关联电容补偿装置时,操作过电压可能超过4p.u,需采用不重击穿的断路器及装设金属氧化物避雷器保护;用真空断路器(或少油断路器)开断高压感应电动机时,过电压也可能超过4p.u,不宜装设电动机保护,用避雷器或阻容吸收装置。
四、低压计量装置的选择
首先应根据用户的不同供电方式在变压器低压出口处安装计量总表,此表在同价之后作为考核表。其次用户用电要实行一户一表,电能表要集中安装在计量箱内,计量箱应安装在通风、背阴、防雨处,箱底面对地距离不小于2.5m。计量箱内应装设总闸刀,箱外有防雨罩,且留有观察孔,整个表箱应留有一定空间,为以后实现远程集中抄表服务。另外,电能表空量的选择应根据用户的用电负荷来确定,合理选择容量相符、宽量程新型节能电能表。
五、输电线路中线损的降损管理措施
1.调整线路的功率因数,按照负荷变化及时投切电容,实现降损节能。采用电容进行无功补偿,有效降低电网线损,改善电压质量,提高配变供电能力和用电设备的能力。减少无功电流的传输,不仅可以减少其在线路和变压器中引起的有功损耗,而且可以提高电能质量。
2.根据负荷情况,调节线路的电压,使线路的电压始终运行在一个经济合理的水平上。在高峰负荷时,可变损耗占总损耗比例较大,可适当提高电压使其接近上限运行。在低谷负荷时,可适当降低电压使其接近下限运行。此措施可通过调节变电所的主变分接头来实现。
3.及时进行线损的理论计算,制定线损指标和线损考核管理制度。进行线损的理论计算,是提高供电部门的经济效益,贯彻"安全、经济、多供、少损"方针的有力措施,改造完成后,应及时整理出线损理论计算的基础数据。利用切实可行的线损理论计算软件对电网进行高、低压线损理论计算,再结合实行制定合理的线损指标,与线损考核奖惩办法挂钩。同时,为了加强各供电所高压线损的考核管理,应对各配变台区的计量装置进行技术改造,以保证考核的准确性。作到有考核、有兑现。
4.调整配电容量,使配电经济合理的运行。在电网中,配电变压器运行不经济的主要原因是由于配变容量的选择不合理,安装位置不恰当。尤其用电负荷存在季节性强,峰谷差大,年利网小时低,全年轻载甚至空载时间长,加之管理不善等因素造成损耗大。因此,必须合理选型和调整配电容量,提高配变负荷。
总的说来,为了建立一个合理,经济的电力网,保证安全、良好地运行。我们既要在以上这些方面加以注意,添加措施。同时还要根据国家有关电气规程要求,科学地设计、规范地施工,严格地管理,只有通过这些途径,方可保证电力网建设和管理安全合理。
参考文献
关键词:农村低压电网;线路改造;电网防雷保护;无功补偿
中图分类号:TM727 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)33-0123-02
随着农村经济的快速发展及用电水平的提高,每年迎峰度夏期间,运行人员在高峰负荷测量电气设备接头温度及负荷电流,以便及时发现10kV线路、配电变压器、400V及以下线路地过温过载情况,对于存在严重过载的线路、配变则作为电网评估的依据,合理规划农村低压电网,彻底地优化电网结构,从而降低能耗,提高使用效能是农村低压电网改造中的一个瓶颈性问题。
一、农村低压电网改造与设计技术原则
首先低压配电线路设计应该与农村发展规划相结合,不允许使用单股或者破股线,电杆通常情况下采用大于八米的混凝土杆;接户线的中性线、相线应该从同一个电杆引下来,档距应该小于25米,假如超过则需要加接户杆,进户线在穿墙时,需要装硬质绝缘管;按照“密布点、短半径”的原则来改建变压器台区,选用低损耗的配电变压器容量需要以现有的负荷为基础,在一定的条件下适当留有一定的余度;农网无功补偿,需要坚持“合理布局、就地平衡、分级补偿”以及“降损和调压相结合,低压补偿和高压补偿相结合”的原则,变压器的无功补偿依据变压器容量的10%~15%进行配置;最后实行一户一表计费,对于农村公用设施的用电需要单独装表进行另外的计费,电能表需要根据用户电负荷科学合理地进行配置。
二、农村低压配电线路供电方式、路径及导线截面的选择
(一)供电方式的选择
目前我国大部分农村地区实行的是“三条线”供电方式,在未来农村低压电网改造规划与技术设计时,应该要用负荷需求来确定低压电网的结构,而不是用负荷的性质来确定,对那些经济较为发达用电量大的村镇,可以推行“两条线”供电方式,对相对较落后的村镇出一路三相四线就可以达到目的,这样做一来可以节省投资,另外也为一户一表及城乡同网同价打下坚实的基础。
(二)路径的选择
农村低压配电线路路径的设计需要考虑经济发展计划,与农村建设规划相一致,选择合理的接点,尽量避免迂回供电,与此同时尽量少占用农田,线路转角及跨越要尽量少,线路尽量短,方便运行及维护,最后要远离山洪及泥石流易发场所。
(三)导线截面的选择
首先架空线路导线截面由所输送的用电负荷来决定且充分考虑五到十年之内负荷的增长,一定要满足电压损失、经济电流密度、发热条件及强度。选择截面通常情况下是按所输送的有功功率及规定电压损失,计算出导线截面,并核查这种导线实际载流量是否大于安全载流量,最终确定截面导线及型号。
三、变压器容量、位置及低压计量表的选择
(一)配电变压器容量的选择
在一些地方由于缺少精确的计算及科学的分析,在选择变压器时常常出现资源浪费现象,既增加了一次性投入,同时也使能耗增加,造成资源浪费,因此在今后农村低压电网改造,选择配电变压器时要结合实际负荷及选定五到十年的发展规划,由于农村用电受季节的影响,特别是在夏季及春节期间是用电高峰期,经济较好的农村地区可以利用调容变压器来实现不同季节的需求。
(二)配电变压器位置的选择
要依据短半径及密布点的原则来科学选择变压器的位置,对那些用电集中的相对较小的村镇,应该依据现有的负荷及发展规划,尽量把变压器放置在负荷中心,尽量以辐射方式向四周延伸,对于用户较多,负荷分布不均的大村镇应该采用小容量的台变压器进行,尽量避开可燃物及易爆场所,最后还需要考虑地理位置,变压器最好是安装在公众不易聚居,但利于高、低压线路进出的地方。
(三)低压计量表的选择
以前农村电网线损率较高的一个重要原因就是计量表的超期使用,严重影响了结算表的精确性。因此电能表的使用对提高经济效益具有很大的作用,单相电子式计量表与单相感应式计量表具有功耗低、误差曲线线性好、过载能力强、防窃电功能、启动电流小、重量轻,体积小,振动影响小、对安装要求不严格以及精度高的优点。电能表的安装要遵循相关规定,比如农村用户需要实行一户一表,电能表要集中安装在集表箱内,箱外有防雨罩且留有观察孔,为未来远程集中抄表提供便利;根据不同的供电方式,在变压器低压出口处安装计量总表,根据用电负荷来科学选择电能表容量;在低压配电柜内安装配电监测终端。
四、农村低压电网的无功补偿
(一)无功补偿的配置原则
配电网在消耗无功功率方面是最大的,为了提高输配电设备效率,无功补偿设备的配置需要依据“就地平衡,分级补偿”进行科学布局,首先总体平衡与局部平衡相结合,同时以局部为主,用户补偿与电力部门补偿相结合;其次集中补偿与分散补偿相结合,同时以分散为主最后调压与降损相结合,以降损为主。
(二)无功负荷的补偿方式
无功负荷的补偿方式主要包括集中补偿、分组补偿及单台电动机的补偿。将电容器组装在专用配电变压器的低压母线上,自动追踪无功功率变化进而改变用户总的补偿容量,从而达到最优补偿;将电容器分散地安装在主要用电设备的车间之内,可以减小线路输送无功功率的损耗,从而分组补偿比集中补偿更利于降损节电;电容器组随电动机运行及退出运行,从而补偿电动机消耗的无功功率,减少线路输送无功功率具有显著的效应。
五、电网防雷保护方式选择
实践证明,由于防雷保护装置不完善,当雷击高、低压线路,或在附近发生放电易造成雷击事故,从而烧坏变压器及其它用电设备。因此,在规划设计低压电网时,防雷保护应给予足够重视:
1.为了防止雷击损坏配电变压器,应在其高、低压两侧都要安装避雷器,在选型方面最好选择金属氧化物避雷器,其典型接线如图1所示;位置的安装应尽量靠近变压器,距离越近保护效果越好;其接地线应与配电变压器的金属外壳、低压中性点“三位一体”共同接地,接地电阻应符合规程要求;防雷引线的截面积、引线连接头、接地体的埋设都要符合防雷接地规程的要求。
2.为了防止雷击损坏用户用电设备,在用户集表箱内相线与接地线之间加装一个0.22kV金属氧化物无间隙避雷器,这样不仅可以有效防雷,还能防止由于三相四线进户接地线断线引起中性点位移而产生的过电压危及人身和家用电器的安全。
六、应注意的问题
在设计低压线路时,应尽量避免与10kV线路同杆架设;配电室高低压设备应设置安全遮栏。低压线路在架设时要避开通讯线、有线电视线,最好沿上述线路的不同侧架设,上述线路未经许可寄生在低压线路的,应依法交涉去除。进户线在穿墙时,一定要加防护瓷管或塑料管,并在室外做滴水湾,穿墙套管应内高外低,滴水湾最低点距地面不应小于2m。漏电保护器和刀闸后的用户线不属于农网改造的范围,但农民缺乏电工知识,蜘蛛网式的拉线,既不美观,又不安全,应指导农民科学合理布线,普及电工知识。
总之,在农村低压电网改造与设计技术中,科学合理地选择变压器容量,预留五到十年的电力负荷发展容量,选择单相电子式计量表,同时加大无功补偿力度可以节省电网投资,减少资源的浪费,提高电力网的传输能力,进而为农村经济的发展提供了电力保证,为农民用电带来了实惠。
参考文献
[1] 谷宏建. 浅谈农网改造中低压电网规划设计[J].科学之友(B版),2007,(6).
[2] 吴欣华. 农村低压电网的规划设计[J].农村电气化,2006,(3).