页数:212页文件大小:457.9 KB来源: 电气安全技术ppt课件
本课件可查阅用电环境三类分级与外壳防护等级标注,电动机选用、运行与故障处理,电气照明与手持电动工具的安装要求,刀开关、断路器、熔断器、热继电器等低压电器,以及变压器、互感器、高压电器与电容器的安全运行要点。
§6电气设备安全低压用电设备、低压电器和变、配电设备的安全要求。§6.1用电设备安全§6.2低压电器§6.3变、配电设备
无较大危险的环境正常情况下,有绝缘地板(如木地板)、没有接地导体或接地导体很少的干燥、无尘环境,属于无较大危险的环境。
外壳防护等级标注图:本页为图示,按GB4208-84给出防护等级代号两位数字的含义与构成。
电气设备外壳防护等级(GB4208-84标准):
电动机的选用应根据环境条件,选用相应防护等级的电动机。例如,多尘、水土习溅或火灾危险场所应选用封闭式电动机,爆炸危险场所应选用防爆型电动机等。电动机的功率必须与生产机械负荷的大小及持续和间断的远见律相适应。电动机功率太小,势必造成电动机过负载工作。造成电动机过热。过热对电动机的绝缘是很不利的,它不仅会加速绝缘的老化,还会缩短电动机的使用年限,而且还可能由于绝缘损坏而造成触电事故。
电动机故障处理电动机或其控制电器内起火冒烟、剧烈振动、温度超过允许值并继续上升、转速突然明显下降、三相电动机缺相运行、电动机内发出撞击声或其控制电器、被拖动机械严重故障时,应停止运行。
单相电气设备防触电分类。0级电器:仅仅依靠基本绝缘来防止触电。0Ⅰ级电器:依靠基本绝缘来防止触电,可以有双重绝缘或加强绝缘的部件,以及在安全电压下工作的部件。Ⅰ级电器:依靠基本绝缘外,还有一个附加的安全措施。接零和接地都可用作为这种设备的附加安全措施。
Ⅰ级电器可以有双重绝缘或加强绝缘的Ⅱ级结构部件,也可以有在超低安全电压下工作的Ⅲ级结构部件。Ⅱ级电器:具有双重绝缘和加强绝缘的安全防护措施。按外壳构成,Ⅱ级电器分为三类。Ⅲ级电器:依靠超低安全电压供电来防止触电。
为了减轻短路或过载造成火灾的危险,工作零线上可以装有开关和熔断器。对于三相四线配电线路,为了避免一相负载过大或短路影响其他两相的工作,工作零线上不应装有熔断器。
防火措施。电炉、灯泡、日光灯镇流器等电器应避开易燃物,周围不得有不利通风的障碍物,以防热量积累过热。各种单相电气设备的温度和温升不得超过允许值,为此,各种单相设备必须在规定的电压和规定的工作方式下运行。对运行中的单相设备,应经常检查和清扫,不能让单相设备带故障运行。消除积尘不但有利于防止漏电,还可以防止积尘受潮酿成短路火灾。
不论是长时使用还是短时使用的单相设备,用完后应及时切断电源。对于使用后要收藏的单相设备,特别是电炉、电熨斗、电烙铁等温度高、热容量大的电器必须静置一段时间,待冷却后再予包装。如使用中意外停电,一定要注意切断电源。据统计,由于疏忽、忘记切断电源而引起的电气火灾占10%以上。
导线连接应始终保持接触紧密,固定连接处不得松动,并保持有足够的触头压力;插接头的连接件也不得松动,应有足够的压力。各接头部位的温度不得有明显升高。
电气照明的类别及特点按光源的性质分:热辐射光源照明和气体放电光源照明。按照明功能分:工作照明和事故照明(包括应急照明)。按灯具防护型式分:普通型灯具、防水型灯具、防尘型灯具和防爆型灯具等。
热辐射光源照明由电流通过钨丝使之升温达到白炽状态而发光的照明器具,如白炽灯、碘钨灯等照明灯具,其特点是发光效率低。
气体放电光源照明利用电极间气体放电产生可见光和紫外线,再由可见光和紫外线激发灯管或灯泡内壁上的荧光粉使之发光的照明器具。如日光灯、高压汞灯、高压钠灯等照明灯具,其发光效率可达白炽灯的3倍左右。
工作照明又分为用于整个场地的一般照明和用于工作场地的局部照明。一般照明的电源采用220V电压,但若灯具达不到要求的最小高度时,应采用36V安全电压。凡有较大危险的环境里的局部照明灯和手持照明灯(行灯),应采用36V或24V安全电压。在金属容器内、水井内、特别潮湿的地沟内等特别危险环境中使用的手持照明灯,应采用12V安全电压。
在爆炸危险环境、中毒危险环境、中毒危险环境、火灾危险性较大的环境及手术室之类一旦停电即关系到人身安危的环境、500人以上的公共环境、一旦停电,使生产受到影响会造成大量废品的环境等都应该有事故照明(至少应有应急照明)。事故照明线路不能与动力线路或照明线路合用,而必须有自己的供电线路。
某些事故照明应根据需要安装自动世换装置,如一般照明与事故照明共用照明器具,且当事故照明采用直流电源时,因直流电源一般还要同时供给控制线路用电而不允许接地,所以,在中性点接地系统中,直流电源从不接地的工作零线引进照明器具。
一般照明的电源采用220V电压,但若灯具达不到要求的最小高度时,应采用36V安全电压。岁夺较大危险的环境里的局部照明灯和手持照明灯(行灯),应采用36V或24V安全电压。在金属容器内、水井内、特别潮湿的地沟内等特别危险环境中使用的手持照明灯,应采用12V安全电压。
灯座分卡口灯座和螺口灯座:卡口灯座的带电部分封闭在里面,比较安全,但卡口灯座能够承受的重量较小。螺口灯座的螺旋部分容易暴露在外,接线时必须将相线接在顶芯上,中性线(工作零线)接在螺口上。为了安全,应采用带电部分不暴露在外的螺口灯座。为了防止火灾,除敝开式灯具外,凡100W及其以上的照明器应采用瓷灯座。从安全角度考虑,灯座不宜带有开关或插座。
户内吊灯灯具高度一般不应小于2.5m。在干燥的非生严环境,如受条件限制,户内吊灯灯具高度允许降低为2~2.2m;户内吊灯灯具位于桌面上方等人碰不到的地方时,则灯具高度允诈降低为1.5m。户外灯具高度一般不应小于3m ,墙上灯具高度可减为2.5m;不足上述高度时应加防护等。
灯具安装牢固可靠:户外灯具除要考虑承受本身重量外,还要考虑承受风力。1㎏以下的灯具可采用软导线自身吊装,吊盒及灯座内均应做防拉脱结扣。1~3㎏的灯具应采用吊链子或吊管安装,采用吊链安装者,导线应编又在吊链内;采用吊管安装者,吊管直径不得小于10mm,管内导线不得有接头。质量在3㎏以上的灯具应采用预埋件,用吊管安装。带自在器的软导线应穿软塑料管并应采用安全型灯座等。
照明灯具、日光灯镇流器等发热元件不能紧贴可燃物安装,其间应留有足够的距离,周围可燃物不得阻碍灯具通风。
灯具若带电金属件、金属吊管和吊链应采取接零(或接地)措施。
每一照明支路上熔断器熔体的额定电流不应超过15~20A,每一支路上所接的灯具,室内原则上不超过20盏(插座应按灯计入),室外原则上不超过10盏(节日彩灯除外)。
照明配线应采用额定电压500V的绝缘导线。凡重要的政治活动场所、易燃易爆场所、重要的仓库等均应采用金属管配线。风重要的政治活动场所、重要的控制回路和二次回路、移动的导线和剧烈振动处的导线、特别潮湿场所和严重腐蚀场所等均应采用铜导线。照明线路应避开暖气管道,其间距离不得小于30㎝。
配电箱内单相照明线路的开关必须采用双极开关;照明器具的单极开关必须装在相线上。照明开关应排列整齐,便于操作;相邻开关相线、零线的配置及开、合的位置都应当一致接线必须保证开关在断开位置时灯具不得带电。
照明线路的相线和工作零线上都应装有熔断器。熔断器熔体的额定电流原则上按过载保护确定。熔体额定电流不应大于线路导线的许用电流,熔体的临界熔断电流不应大于线路导玫许用电流的1.45倍。从不影响线路正常工作的角度考虑,熔体额定电流应符合相应的要求。
对于照明线路上低压断路器的热脱扣器,其动作电流应满足相应的规定。
非生产环境的单相插座应按每个别2.5A计入照明负荷。安装插座应注意插座不得贴近平开关安装,也不得安装在床头或桌面上,以免误触插孔内带电导体。明装插座的高度一般不应低于1.3m,暗装插座的高度不应低于0.3m。在托儿所、幼儿园等小孩容易触及的环境,插座的高度不宜低于1.8m,否则,必需使用安全型插座。
单相插座遵循“上相(L)下零(N)、右相(L)左零(N)”的原则。插座的保护线(PE线)插孔应位于上方,凡要求接零或接地的环境,均应采用带有保护插孔的插座,即单相设备用三孔插座。在同一用电区域,不同电压等级的插座应有明显区别,以防止互相插错。车间照明线路的绝缘电阻,每伏工作电压不得低于1000Ω;在特别潮湿的环境,可以放宽至每伏工作电压500Ω。
手持电动工具和移动式电气设备手持电动工具包括手电钻、手砂轮、冲击电钻,电锤、手电锯等工具。使用手持电动工具时,应满足相应的安全要求;移动式设备包括蛙夯、振捣器、水磨石磨平机、电焊机等电气设备。使用移动式电气设备时,应满足相应的安全要求。
⑷电源线应采用橡皮绝缘软电缆,单相用三芯电缆、三相用四芯电缆。电缆不得有破损或龟裂,中间不得有接头。⑸Ⅰ类设备应有良好的接零或接地措施,且保护导体应与工作零线分开。保护零线(或地线应采用截面积0.75~1.5mm2以上的多股软铜线,且保护零线,且保护零线(或地线)最好与相线、工作零线在同一护套内。
上述手持电动工具的使用安全要求,对于一般移动式设备同样适用。但对于有些移动式电器设备(如交流弧焊机等)还有特殊的要求。
交流弧焊的一次侧额定电压为380V,二次侧空载电压为70V左右、额定工作电压为30V左右、工作电流达数十至数百安,电弧温度高达6000℃。由其工作参数可知,交流弧焊机的火灾危险和电击危险都比较大。因此,相应的安全要求较高。
低压电器可分为控制电器和保护电器。控制电器主要用来接通和断开线路,以及用来控制用电设备。刀开关、低压断路器、减压启动器、电磁启动器属于低压控制电器。保护电器主要用来获取、转换和传递信号,并通过其他电器对电路实现控制。熔断器、热继电器属于低压保护电器。
⑷触头接触表面光洁,接触紧密并有足够的接触压力。各极触头应当同时动作。⑸防护完善、门(或盖上的联锁装置可靠,外壳、手柄、河流层无变形和损伤。
刀开关的类型包括胶盖刀开关、石板刀开关、铁壳开关、转换开关、组合开关等。手动减压启动器属于带有专用机构的刀开关。
刀开关的灭弧刀开关一般是靠拉长电弧而使之熄灭的。为了克服手动拉闸不快、电弧强烈燃烧的缺点,容量较大的闸刀开关常带有快动作灭弧刀片。低压配电盘上,经常用到熔断器式刀开关。这种开关由具有高分断能力的RT0填料管型熔断器、静触头、杠杆操作机构和底座组成。熔断器作为动触刀,其上方和下方分别装有两个栅片灭弧室。
这种刀开关拉闸时,主刀座主刀片与刀座之间也不产生电弧。当主刀片被拉开至一定程度时,灭弧刀片在拉力弹簧作用下迅速断开,电弧被迅速拉长而熄灭。合闸时,由于灭弧刀片先于主刀片接触刀座,主刀片刀座之间也不产生电弧。
熔断器式刀开关在正常供电的情况下,由开关的触头接通和分断电路,线路短路时由熔断器分断故障电流。
刀开关是手动开关!
刀开关是最简单的控制电器。由于没有或只有极为简单的灭弧装置,刀开关无力切断短路电流。因此,刀开关下方应装有熔体或熔断器。对于容量较大的线路,刀开关必须与有切断短路电流能力的其他开关串联使用。刀开关断流能力有限,单独使用时不宜用于大容量线路。
胶盖刀开关只能用来控5.5kW以下的三相电动机。刀开关的额定电压必须与线路电压相适应。380V的动力线路应采用500V的闸刀开关;220V的照明线路可采用250V的刀开关。对于照明负荷刀开关的额定电流大于负荷电流即可;对于动力负荷,开关的额定电流应大于负荷电流的3倍。
还应注意,闸刀开关所配用熔断器和熔体的额定电流不得大于开关的额定电流用刀开关控制电动机时,为了维也纳护和操作的安全,应该在刀开关上方另装一组插式熔断器。
铁壳开关也是一种手动控制电器主要由刀形触头,熔断器铁制外壳、操作手枘等几部分组成。铁壳开关借助专门的弹簧和凸轮机构使拉闸、合闸迅速地进行。有的铁壳开关带有简的翻滚弧装置。所以,铁壳开关的断流能力较强,能用来控15KW以下的三相电动机。铁壳开关有铁壳保护,其铁盖上有机械联锁装置,能保证合闸时打不开盖,而开盖时合不上闸。因此,铁壳开关在使用中比较安全。
转换开关包括组合开关,主要用于小容量电动机的控制,转换开关的手柄按---标示有三个位置,中间是断开电源的位置,左右两边的或者都是正转位置,或者一个是正转位置,另一个是反转位置。转换开关由弹簧机构实现快动作分、合闸,可用来控7.5KW以下的电动机。转换开关的前面加装刀开关,以避免停机时由某种偶然因素碰撞转换开关的手柄而可能发生误操作。转换开关和插座的前面应加装熔断器。
低压断路器主要由感受元件、执行元件和传递元件组成。感受元件感受电路中不正常的状态参量或操作人员的操作指令,经传递元件推动执行元件动作。过电流脱扣器、分励脱扣器都属于感受元件。执行元件指触头和灭弧室,触头用来接通或断开电路灭弧室用来配合触头熄灭电弧。传递元件是承担力的传递和变换的零部件,包括传动机构脱扣机构、主轴、脱扣轴等。
低压断路器的动作原理如图6----7所示。其主触头、辅肋触头由传动杆连动,当逆时针方向推动操作手柄时,操作力经自由脱扣机构传递给传动杆,主触头闭合;随之锁扣将自由脱扣机构锁住,使电路保持接通状态。断路器由储能弹簧实现分闸,分闸速度很高。
低压断路器可以装有多种型式的脱扣器。老式DW系列的断路器一般装有瞬时动作的欠电压脱扣器和电磁式过电流脱扣器等;新式DW系列的断路器一般装有瞬时动作或延时动作的欠电压脱扣器和热式及半导体式脱扣器。半导体式脱扣器包括长延时、短延时、瞬时动动作的过电流脱扣器和延时动作的欠电压脱扣器。新式DZ系列的断路器装有电磁式或热式(或两者都有)过电流脱扣器;DZ15系列的断路器装有液压电磁式过电流脱扣器。
电磁式过电流脱扣器的励磁线圈串联在主线路中,当主电路任何一相的电流超过整定值时,过电流脱扣器产生的电磁力克服弹簧的反作用力吸引街铁向上运动,其上顶板推动脱扣杆,使脱扣半轴反时针方向运动,从而自由脱扣机构脱扣,在分闸弹簧的作用下,主触头断开,将电路分断。欠电压脱扣器的控制线圈经常闭按钮等并联在主线路上,当主电路内电压消失或降低至额定电压的40%~75%时,欠电压脱扣器的电磁吸力不足以继续吸引住街铁,在弹簧力的作用下街铁的顶板推动脱扣杆,从而使低压断路器分断电路。
分励脱扣器由控制电源供电,它可以按照操作人员的命令或继电保护信号将线圈接通电源。其街铁也向上运动,推动脱扣杆,使低压断路器分断电路。分励脱扣器的工作电压为额定电压的75%~105%。为了充分利用线路或设备的过载能力,以及为了提高电网供电的可靠性和有选择地断开线路往往要求过电流脱扣器经一定延时后才使低压断路器跳闸。热式、半导体式等过电流脱扣器可以取得动作延时。
低压断路器常采用对接式触头、桥式触头或插入式触头。DW系列和部分DZ系列断路器装有辅助触头。大型低压断路器的主触头包含导电触头和弧触头,二者并联,接通时弧触头先接通,分断时弧触头后断开,以免在导电触头上产生电弧。为了提高接触性能,在导电触头接触处焊有银质或银基合金镶块。触头必须具备额定电流下长期工作的载流能力、必须能安全可靠地接通和分断极限短路电流还必须有足够的电气寿命。
交流低压断路器采用金属栅片式灭弧室。室壁用石棉水泥或耐弧塑料等材料制作,在电弧高温的作用下能产生有利于灭弧的气体。灭弧室必须保证迅速而可靠地熄灭电弧并尽可能减小飞弧距离,灭弧室还必须有良好的绝缘性能、耐热性和机械强度。
不同型式的低压断路器装有手柄传动杠杆传动电磁铁传动电动机传动气动传动和液压传动等多种操动方式。低压断路器的由自由脱扣机构实现传动机构与触头系统之间的联锁。自由脱扣机构扣上时,传动机构才能带动触头系统一起运动,并使之闭合;而当脱扣之后,传动机构与触头之间失去制约关系,触头分断,而且在脱扣器和自由脱扣机构复位之前,不论传动机构在什么位置,都将暂时失去操作功能。
由于低压断路器具有许多优点,被广泛用于交、直流配电线路控制线路的通断,并使之免受过电流、逆电流、短路、欠电压等故障的危害。低压断路器也可用于电动机不频繁的启动以及电路不频繁的操作和切换。同时,使用时亦应注意其安全要求。
低压断路器有很强的分断能力,具有良好的保护特性,能在极短的时间内,乃至在线路电流尚未达到稳定的短路电流之前即完全断开线路。其反时限特性能与被保护对象的过载特性理想地配合;其特性便于调节和整定,便于实现多级保护;低压断路器的自由脱扣机构有联锁作用,当线路未复正常、脱扣器未恢复原位时,不能合闸送电。
选用时,应当注意低压断路器的额定电压及其欠电压脱扣器的额定电压不得低于线路额定电压、断路器的额定电流及其过电流脱扣器的额定电流不应小于线路计算负荷电流,断路器的极限通断能力不应小于线路最大短路电流低压断路器瞬时(或短延时)过电流脱扣器的整定电流应小于线路末端单相短路电流的等。低压断路器的瞬时动作过电流脱扣器的整定电流应大于线路上可能出现的峰值电流。
低压断路器的瞬时动作过电流脱扣器动作电流的调整范围多为其额定电流的3~10倍。长延时动作过电流脱扣器应按照线路计算负荷电流或电动机额定电流整定,具有反时限特性,以实现过载保护。短延时动作过电流脱扣器一般都是定时限的,延时为0.1~0.4。该脱扣器亦按线路峰值电流整定,但其值应大于或等于下级低压断路器短延时或瞬时动作过电流脱扣器整定值的1.2倍。
一台低压断路器可能装有以上三种过电流脱扣器也可能只装有其中的两种或一种。如图6----8所示,上级断路器的保护特性应高于下级的保护特属于五者不能交又。
电磁启动器(电磁开关)电磁启动器属于自动化电器,广泛用于电动机等多种电气设备的启动制动反转控制和保护。作为控制电器,电磁启动器有很多优点,如可实现自动和远动操作、适用于频繁操作,操作安全等。在用电领域,须电磁启动器控制的电能占全部用电能量的50%以上。电磁启动器由接触器、热继电器、按钮、外壳和底板等元件组成。接触器的吸引线圈通电时,在拉力弹簧作用下,街铁被迅速拉开。接触器带有不同型式的灭弧室,灭弧能力较强。
电磁启动器本身能实现失压保护和过载保护。为了实现短路保护,需另装熔断器。启动器的前面,应装设隔离用的刀开关。使用电磁启动器比较安全,但应防止误触启动按钮,机器突然运转的危险。电磁启动器的金属外壳或支架应采取接零(或接地)措施,应注意防止控制线路绝缘损坏可能造成的突然启动。为此,控制线路应采用良好的绝线。
减压启动器常见的减压启动器有星形-三角形启动器延边三角形启动器,电阻减压启动器、电抗减压启动器和自耦减压启动器。
控制器控制器是电力传动控制中用来改变电路状态的多触头控制电器。常见的有平面控制器和凸轮控制器,前者的动触头在平面内运动;后者由凸轮的转动推动动触头运动。
低压保护电器主要包括熔断器、热继电器、电磁式过电流继电器以及低压断路器减压启动器电磁接触器里安装的各种脱扣器。继电器和脱扣器的区别在于:前者带有触头,通过触头进行控制而后者没有触头,直接由机械运动进行控制。
短路保护短路保护是指线路或设备发生短路时,迅速切断电源的一种保护。熔断器、电磁式过电流继电器和脱扣器都是常用的短路保护元件。应当注意,在中性点直接接地的三相四线系统中,当设备发生碰壳短路时,短路保护元件应该迅速切断电源,以防发生电击事故。在这种情况下,短路保护元件直接承担人身安全和设备安全两方面的任务。
过载保护当线路或设备的载荷超过允许范围时,能延时切断电源的一种保护。热继电器和热脱扣器是常用过载保护元件;熔断器可用作照明线路或其他没有冲击载荷的线路或设备的过载保护元件;具有延时特性的电磁式过电流继电器也可作为线路和设备的过载保护元件。
失压(欠压)保护是当电源电压消失或低于某一限度时,能自动断开线路的一种保护。其作用是当电压恢复时,设备不致突然启动,造成事故;同时,能避免设备在过低的电压下勉强运行而损坏。失压(欠压)保护由失压(欠压)脱扣器等元件执行。
熔断器分类熔断器分为:管式熔断器、螺塞式熔断器、插式熔断器、盒式及其他型式的熔断器等。常用的管式熔断器有RM系列(配用纤维材料管,有纤维材料分解大量气体灭弧)和RT系列(配用陶瓷管,管内填充石英砂,有石英砂冷却和熄灭电弧)等。螺塞式熔断器有RL系列等。插式熔断器有RCIA系列等。
熔体熔体(丝或片)分为:低熔点熔体(锑铅合金、锡铅合金、锌等);高熔点熔体(铜、银、铝等)。
熔断器技术参数熔断器的主要技术参数包括:保护特性;分断能力;熔化系数等。
保护特性指流过熔体的电流与熔断时间的关系曲线(反时限曲线)。
分断能力是指熔断器在额定电压及一定的功率因数下切断短路电流的极限能力,因此,通常用极限分断电流表示分断能力。
熔化系数:临界电流与额定电流之比。临界电流:熔体达到刚刚不被熔断的稳定温度时,长时间的作用电流。熔体的额定电流必须小于其临界电流。熔化系数越小,熔体过载保护的灵敏度越高。
同一熔断器可以配用几种不同规格的熔体,但熔体的额定电流不得超过熔断器的额定电流。熔断器的熔体与触刀、触刀与刀座应保持接触良好,触头触头钳口应有足够的压力。在有爆炸危险的环境,不得装设电弧可能与周围介质接触的熔断器;一般环境也必须考虑防止电弧飞出的措施。应当在停电以后更换熔体,不能轻易改变熔体的规格,不得使用不明规格的熔体,更不准随意使用铜丝或铁丝代替熔丝。
热继电器(过载保护)热继电器和热脱扣器也是利用电流的热效应制成的。热继电器的基本结构如图6---14所示。它主要由热元件、双金属片、扣板、拉力弹簧、绝缘拉板、触头等元件组成。负荷电流通过热元件并使其发热。位于热元件近旁的双金属片被加热而变形。当双金属片向上弯曲到一定和度时,扣板失去约束,在拉力弹簧作用下迅速绕扣板轴逆时针转动并带动绝缘拉板向右方移动而断开触头。
电磁式继电器电磁式继电器可以实现过载、短路(延时或不延时)和欠压保护。
电磁式过电流继电器(或脱扣器)是依靠电磁力的作用进行工作的。电磁部分主要由线圈和铁心组成。线圈串联在主线路中,当线路电流达到继电器(或脱扣器)的整定电流时,在电磁吸力的作用下,街铁很快被吸合。街铁运动或者带动触头实现控制(继电器),或者驱动脱扣轴实现控制(脱扣器)。
电磁继电器选用注意事项:工作电流(电压)、吸合、释放、动作时间等;还有触头的分断能力、机械寿命、电气寿命以及工作制式等。
变、配电所不论是从配电网引进高压电源还是自己备有发电设备的工业企业,都必须有相应的变、配电装置。完成变电和配电工作的场所叫做变、配电所(站或室)。有的场所只有配电任务,没有变电任务,则根据电压的高低,叫做高压配电所或低压配电所。
变、配电所的组成变、配电所包括多种高压设备和一些低压设备,如变压器、互感器、避雷器、电力电容器、高低压开关、高低压母线等。变、配电所是企业的动力枢纽。变、配电设备的安全运行对企业的安全生产有十分重要的意义。
变、配电所容量确定变、配电所的容量有多种方法,比较常用的是按用电设备的配备进行负荷计算,并根据补偿后的结果确定变电所的容量。确定变、配电所的容量时应考虑到将来的发展,留有一定的裕量。考虑到备用的必要和运行的经济性,有时应选用两台容量较小的变压器代替一台容量较大的变压器。
间距、屏护和隔离变配电所各装置间距和屏护应符合第二章的要求。户外变、配电装置与建筑物应保持规定的防火间距。变压器容量越大,或贮罐容量越大、建筑物耐火等级越低,则要求的间距越大。
不论是户内的还是户外的配电装置,一般都少不了裸露的带电部分。为了防止电弧烧伤或金属熔化溅出烫伤,应将可能产生电弧的部件隔离开来。为了防止检修时错误地触及带电部分,应在母线与母线之间、母线与隔离开关之间,以及不同线路的设备之间设立水久的或临时的防护遮栏。
对于安装在车间或公共场所的配电装置,宜采用保护式结构。如果采用敝开式结构,户内的配电装置须设置适当的遮栏或栅栏;户外的配电装置须设置栅栏或围墙。
通风蓄电池室有可燃气体产生,必须有良好的通风。变压器室、电容器室等有较多热量排放,必须有良好的自然通风,必要时采取强迫通风。进风口均宜在下方,出风口均宜在上方。
联锁装置为了避免注意力不集中造成事故,应当采用必要的联锁装置。如油断路器与隔离开关操动机构之间的联锁装置。电力电容器的开关与其放电负荷之间的联锁装置,禁区门上的联锁装置等。还可以安装指示灯或其他位号装置。
电气设备正常运行保持电气设备正常运行包括观察电流电压、功率因数、油量、油色、温度指示、接点状态等是否正常,观察设备和线路有无损坏,是否严重脏污以及观察门窗、围栏等辅助设施是否完好,听其声音是否正常,注意有无放电声等异常声响;闻有无焦糊味及其他异常气味。
安全用具和灭火器材变、配电所应备有绝缘杆、绝缘夹钳、绝缘靴、绝缘手套、绝缘垫、绝缘站台、各种标示牌、临时接地线、验电器脚扣、安全带、梯子等各种安全用具,具体内容详见第九章。变、配电所应配备可用于带电灭火的灭火器材,如二氧化碳灭火器、干粉灭火器等。
管理制度变、配电所应建立并执行各项行之有效的规章制度,如工作票制度、操作票制度、工作许可制度、工作监护制度、值班制度、巡视制度、检查制度、检修制度、检修制度及防火责任制、岗位责任制等。
变压器的额定容量SN变压器的额定容量是变压器在正常工作条件下能发挥出来的最大容量,指视在功率,单位为kVA。
变压器的额定电压变压器的额定电压包括一次额定电压和二次额定电压,均指线电压。由于允许高压电源电压在5%的范围内浮动,一次额定电压往往只表示电压等级,二次额定电压指空载电压。
阻抗电压短路电压与额定电压之比称为变压器的阻抗电压。阻抗电压是表示变压器内阻抗大小的参数。阻抗电压由短路试验求得。
储油柜和油标储油柜又叫油枕。储油柜容积一般为油箱容积的十分之一。储油柜位于油箱上部,其下部有油管与油箱连通。储油柜的作用是给油的热胀冷缩留有缓冲余地,保持油箱始终充满油;同时,由于有了储油柜,减小了油与空气的接触面积,可减缓油的氧化。储油柜上有油标,供观察之用。储油柜经吸湿器或注油器与外界相通。储油柜上还有集污盒、取油样放油阀等附件。
呼吸器又称吸湿器,装设在储油柜的下方或侧面。呼吸器主要由玻璃筒、干燥剂(硅胶)、底罩、连接管等组成。其作用是使油箱内、外压力保持一致并减缓油箱内变压器油的氧化和受潮,延长其使用期限。
气体继电器变压器的气体继电器安装在变压器油箱与储油柜之间连接油管的中部。气体继电器主要由上油杯、下油杯、永久磁铁、干簧接点、挡板、连接线、接线盒、橡胶衬垫程放气螺丝等组成,其作用是驱动报警和/或保护装置。
防爆管大型变压器或安全要求高的变压器装有防爆管。防爆管装在变压器大盖上面,下端与变压器油箱相连,上端弯曲向外。防爆管主要由钢管和安全阀片(低强度的玻璃膜片或酚醛树脂膜片)组成。当变压器内部发生放电等严重故障,内部压力剧增时,安全阀片被冲破,泄去变压器内部压力,防止变压器变形或爆炸。
绝缘套管油浸式变压器一般采用瓷质绝缘套管,干工期变压器采用树脂浇铸的套管。高、低压绝缘套管的作用是使高、低压绕组引线与油箱保持良好绝缘,并对引线予以固定。
分接开关用于改变变压器一次绕组抽头,借以改变变压比,调整二次侧电压的专用开关。分接开关分为有载调压和无载调压两种。用户变压器配备的一般都是无载调压分接开关。
测温元件安装在变压器油箱上部或铭牌附近的温度计或测温元件用于测量温度。
④变压器的接地一般是其低压绕组中性点、外壳及其阀型避雷器三者共用的接地。变压器的工作零线应与接地线分开,工作零线不得埋入地下;接地必须良好;接地线上应有可断开的连接点。⑤变压器防爆管喷口前方不得有可燃物体。
⑥变压器室必须是耐火建筑。变压器室的门应以非燃材料或难燃材料制成(木质门应包铁皮),并向外开。变压器室不得开窗。单台变压器油量超过600㎏时,变压器下方应有储油坑,坑内应铺以厚25cm以上的卵石层,地面应向坑边稍有倾斜。变压器室应有通风考储油坑,坑内应铺以厚25cm以上的卵石层,地面应向坑边稍有倾斜。变压器室应有通风考虑,排风温度不宜高于45;空气进、出口应有百叶窗和铁丝肉,以防止小动物钻入而引起短路事故。
⑦居住建筑物内安装的油浸式变压器,单台容量不得超过400kvA。⑧为了维护安全,安装变压器时应考虑把油标、温度计、气体继电器、取油放样油阀等放在最方便的地方,通常是在靠近门的一面,而且这一面应留有稍大的间距。变压器宽面推进者低压面应在外侧,窄面推进者储油柜端应在外侧。10KV变压器壳体距门不应小于2m,距墙不应小于1.5m
防雷保护变压器的防雷保护主要是指对沿线路传来的高压冲击波的防护,这种保护是借助于在变压器进线上安装避雷器来实现的。
继电保护继电保护的作用是在正常条件下,经电压互感器、电流互感器等元件接入电路,监视设备和线路的运行状态。继电保护包括气体保护、熔丝保护、反时限过电流保护、定时限过电流保护等内容。
互感器的原理与变压器相似,其功能是把线路上的高电压变换成低电压,把线路上的大电流变换成小电流,以便于各种测量仪表和继电保护装置使用。变换电压的叫电压互感器;变换电流的叫电流互感器。有了互感器不但大大简化了仪表和继电器的结构,有利于仪表和继电器产品的标准化,而且能使工作人员远离高压部分,免受高压威胁。
电流互感器的种类电流互感器的种类很多,按绝缘型式,可分为瓷绝缘、浇注绝缘等型式的电流互感器;按安装方式,可分为支柱式、穿墙式、母线式等型式的电流互感器。例如,LA----10型为穿越式、额定电压为10kv的电流互感器,LQJ-------10型为线圈式、树脂浇铸、额定电压为10kv的电流互感器等。
电流互感器的接线电流互感器最常用的接线方式是Y形接线和V形接线(见图6---32)。Y形接线主要用于对称和不对称三相电路(包括三相四线线路)电流的测量和继电保护;V形接线主要用于对称和不对称的三相三线电路电流的测量及继电保护。
电压互感器的种类电压互感器的种类也很多按按绝缘型式,分为油浸式、干式、浇注式等型式的电压互感器,按照相数,分为单相电压互感器和三相电压互感器;按结构型式,分为五柱三线圈式、接地保护式、带补偿线圈式等型式的电压互感器。
电压互感器的额定电压指电压互感器一次线圈的额定电压(线电压),变压比指一次线圈额定电压与二次侧额定电压(100V)之比。
电压互感器的额定容量指在功率因数的条件下,电压互感器二次侧允许接入的视在功率。电压互感器二次侧并联的负载越多,视在功率也就越大。因此,尽管二次侧电压与二次侧负荷的关系不大,电压互感器的二次侧负荷也不能无限增加,否则,电压互感器有烧毁的可能。
电压互感器安全运行要点熔断器是电压互感器唯一的保护装置,必须正确选用和维护。一次侧熔断器的保护范围是互感器的一次线路和互感器本身,并可作为二次侧短路故障状态下的穿越性保护;二次侧熔断器的保护范围是互感器的二次线路。
高压电器与低压电器相似,也包括保护电器和开关电器。前者指各种高压熔断器;后者指各种高压断路器、高压负荷开关和高压隔离开关。
户内型管式熔断器户内型管式熔断器由熔丝、熔断指示器、瓷质熔管、金属管帽、弹性触座、熔断指示器、接线板、绝缘子和底座组成。
户外型跌开式熔断器跌开式熔断器除有过电流保护功能外,还可用来接通和分断空载架空线路、空载变压器和小负荷电流。
结构和安装高压隔离开关简称高压刀闸或高压闸刀。高压隔离开关分断时有明显可见的断开点。高压隔离开关主要由片状静触头、双刀动触头、瓷绝缘、传动机构(转轴、拐臂)和框架(底座)组成。动触头两条铜板之间装有夹紧弹簧,两条铜板流过同方向的电流时,常产生向内的作用力,可提高运行的稳定性。在两条铜板接触端的外侧,都贴装着一条镀锌钢板,其作用是加大动触头的电动夹紧力。
安全要点因为隔离开关不能带负荷操作,所以拉闸、合闸前应检查与之单联安装的断路器是否在分闸位置。如用隔离开关操作规定容量范围内的变压器,拉闸、合闸前应先从低压侧停掉全部负载。
高压负荷开关高压负荷开关有比较简单的灭弧装置,用来接通和断开负荷电流高压负荷开关分断时也肝明显可见的断开点。就分断能力而言,负荷开关是介于隔离开关与断路器之间的一种高压开关。
高压断路器是高压开关设备中最重要、最复杂的开关设备。高压断路器有强有力的灭弧装置,既能在正常情况下接通和分断负荷电流,又能借助继电保护装置在故障情况下切断过载电流和短路电流。而且,很多高压断路器还可以借助自动装置实现自动重合操作。显然,高压断路器是能够实现控制与保护双重作用的开关电器。
种类和技术参数高压断路器通常按来弧介质和灭弧方式分类,可分为少油断路器多油断路器、真空断路器、六氟化硫断路器、压缩空气断路器、固体产气断路器和磁吹断路器。高压断路器的主要技术参数是额定电压、额定电流额定开断电流、额定断流容量、最大关合电流、极限通过电流和热稳定电流等性能参数。
运行安全油断路器是有爆炸危险的设备。为了防止断路器爆炸,应根据额定电压、额定电流和额定开断电流等参数正确选用断路器并应保持断路器在正常的运行状态。高压断路器必须与高压隔离开关串联使用,由前者接通和分断电流由后者隔断电源。
运行中高压断路器的各电气接点不应过热,瓷绝缘表面应保持光洁,不得有放电痕迹,不得有裂纹或破损,油位、油色应正常,不应有渗油、漏油现象,传动部分应正常,销轴不应脱落,传动杆不得有裂纹或损坏;分、合闸回路应保持完好,控制电源、操作电源及其熔断器应保持正常,有关仪表、信号灯等指示无件应保持正常。对运行中的高压断路器应按规定进行巡视检查和维修。
在检修工作中,为了防止断路器意眩地接通电源,手动操作的断路器应当挂警告牌,电动操作的断路器应当断开操作电源。在合闸送电前,应检查断路器的继电保护装置是否在使用位置,以便在意外情况下能切断电源。
操动机构是高压开关的配套装置。运用操动机构完成高压开关的分、合闸、可以使操作人员与带电部分保持足够的距离,操动机构还能为高压开关的分、合闸提供足够的速度和机械力。操动机构与控制开关和继电保护装置配合,还能实现高压开关的远距离控制和自动操作。高压开关常用的操动机构有手力操动机构、弹簧储能操动机构和电磁操动机构。
手力操动机构。CS6型手力操动机构为带有定位销的杠杆式操动机构,主要用于隔离开关的手动分、合闸。操作时,必须先拔出定位销;操作后,定位销在弹簧作用下进入相应的定位孔,起自锁作用。CS2型手力操动机构为可以装有瞬时过电流脱扣器、延时过电流脱扣器、分励脱扣器及失压脱扣器的操动机构,广泛用于额定电压10KV、开断电流6KA以下的少油断路器和10KV负荷开关的操作。它采用手动合闸、手动分闸或脱扣器分闸。
弹簧储能操动机构。该机构装有合闸弹簧。合闸弹簧可以手动储能,也可以电动机储能。操动机构由合闸弹簧实现合闸,由分闸弹簧实现分闸。弹簧储能操动机构可以装有多种脱扣器。弹簧操动机构的能源功率小,动作快,能实现自动重合;但其结构复杂,动作冲击力大。弹簧储能操动机构主要用于少油断路器的分、合闸操作。
电磁操动机构。该机构由合闸电磁铁、自由脱扣机构及传动部分组成。电磁操动机构由直流螺管电磁铁合闸;由分闸弹簧实现分闸。电磁操动机构可以装有多种脱扣器,便于实现遥控和自动重合,制造工艺比较简单;但需要大功率直流电源,电压变化对合闸速度影响较大。电磁操动机构主要用于少油断路器的分、合闸操作。
电力电容容器是改善电能质量,降低电能损耗,提高供电设备利用率的常用设备。运行中电容器的爆炸危险和断电后电容器残留电荷的危险是必须重视的安全问题。
补偿原理和应用电力系统中,提高功率因数最方便的方法是并联电容器,产生领前的电容电流去抵消落后电感电流,将不做功的所谓无功电流减小到一定的范围以内。(★)补偿用电力电容器或者安装在高压侧,或者安装在低压侧;可以集中安装,也可以分散安装。从补偿的完善角度看,高压补偿比低运补偿好,集中补偿比分散补偿好。
电力电容器补偿原理图:本页为图示,展示电容电流与电感电流的相位关系及无功电流的抵消过程。
电力电容器的安装和接线电容器所在环境温度不应超过40℃,周围空气相对湿度不应大于80%,海拔高度不应超过1000m,周围不应有腐蚀性气体或蒸气,不应有大量灰尘或纤维,所安装的环境应无易燃,易爆危险或强烈振动。
电容器室应为耐火建筑,耐火等级不应低于二级;电容器室应有良好的通风。总油量300㎏以上的高压电容器应安装在单独的防爆室内;总油量300㎏以下的高压电容器和低压电容器应视其油量的多少,安装在有防爆墙的间隔内或有隔板间隔内。
电容器应避免阳光直射的窗玻璃应涂以白色。电容器分层安装时一般不超过三层,层与层之间不得有隔板,以免阻碍通风。相邻电容器之间的距离不得小于5m;上、下层之间的净距不应小于20cm;下层电容器底面对地高度不宜小于30cm。电容器的铭牌应面向通道。
电容器外壳和钢架均应采取接地(或接零)措施。电容器应有合格的放电装置。高压电容器可以用电压互感器的高压绕组作为放电负荷;低压电容器可以用灯泡或电动机绕组作为放电负荷。放电电阻值不宜太高,只要满足经过放电后,电容器最高残留电压不超过安全电压即可。
对于低压电容器放电电阻可以稍大些。经常接入的放电电阻也不宜太小,以免能量损耗太大。放电电阻的比功率损耗不应超过。高压电容器组和总容量30kvar及以上的低压电容器组,每相应装电流表;总容量60kvar及以上的低压电容器组应装电压表。
电容器安全运行电容器运行中,电流不应长时间超过电容器额定电流的1.3倍,电压不应长时间超过电容器额定电压的1.1倍。电容器使用的环境温度不得超出表6---11所列的限值。电容器外壳温度不得超过生产厂家的规定值(一般为60或65)。电容器各接点应保持良好,不得有松动或过热迹象;套管应清洁并不得有放电痕迹;外壳不应有明显变形,不应有漏油痕迹。电容器的开关设备、保护电器和放电装置应保持完好。
正常情况下,应根据线路上功率因数的高低和电压的高低投入或退出并联电容器。当功率因数低于0.9、电压偏低时应投入电容器组;当功率因数趋近于1且有超前趋势、电压偏高时应退出电容器组。
当运行参数异常、超出电容器的工作条件时,应退出电容器组。如果电容器三相电流明显不平衡,也应退出运行。当发现电容器连接点严重过热甚至熔化,瓷套管严重闪络放电,外壳严重膨胀变形,电容器或其放电装置发出严重异常声响,电容器爆裂或火、冒烟时,应紧急退出运行。
⑷不论是高压电容器还是低压电容器都不允许在带有残留电荷的情况下会闸。否则,可能产生很大的电流冲击。电容器重新合闸前,至少应放电3min。⑸为了检查、修理的需要,电容器断开电源后,工作人员接近之前,不论该电容器是否装有放电装置,都必须用可携带的专门放电负荷进行人工放电。
本章结束
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