低壓配電保護講稿

中國寰球工程公司

低壓配電設計中的保護問題

一.幾個基本概念電氣系統(tǒng)ElectricalPowersystemIEC50.601-01-01.Allinstallationandplantprovidedforthepurposeofgenerating,transmittinganddistributingelectricity.所有的發(fā)電、輸電、配電（用電）為目的的裝置和工廠的組合?！峨姽ぁ罚河砂l(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)和消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電變電、和配電將電能供應到各用戶。狹義的：(偏重“電網(wǎng)”)601-01-02《電工》：電力系統(tǒng)中除發(fā)電設備和用電設備以外的部分。它包括輸電、變電和配電3個環(huán)節(jié)。

用于輸電和配電的變電站、電線電纜和專門的裝置如：華北電網(wǎng)330KV110KV電網(wǎng)等一.幾個基本概念輸電（transmissionofelectricity）IEC50601-01-09.Thetransferinbulkofelectricity,fromgeneratingstationstoareasofconsumption.從發(fā)電廠到用電地區(qū)的大量的電的輸送配電（distributionofelectricity）IEC50601-01-10Thetransferofelectricitytoconsumerswithinanareaofconsumption.在用電區(qū)內(nèi)，把電力輸送給電力用戶《電工》：電力系統(tǒng)中直接與用戶相連、并向用戶分配電能的環(huán)節(jié)。配電系統(tǒng)由配電變電所、高壓配電線路、配電變壓器、低壓配電線路及相應的控制保護設備組成。

發(fā)電、變電、和電力變換（略）

電網(wǎng)一.幾個基本概念低壓（LV）：小于等于1000VAC（IEC50.601-01-26）

小于等于1500VAC（IEC60364-1，11.2不是定義，僅是適用范圍）高壓（HV）

大于LV輸電網(wǎng)上的較高的值.中壓（MV）

（UK和Australianotused）介于高壓和中壓之間，國內(nèi)一般指3-66KV并與高壓有交迭，一般30-100KV，為交迭區(qū)

二.低壓配電系統(tǒng)的主要元件（組成)

電源（變壓器），開關和控制設備，導體，用電設備電源：變壓器，UPS，DC盤，發(fā)電機開關和控制設備：控制、測量、保護、調(diào)節(jié)器件及外殼、支架等附件,是執(zhí)行隔離、分合、保護、控制中的一項或多項功能的設備.MCC應屬控制設備導線：母線，導線，電纜。用電設備：電動機，照明燈具，電熱器，插座，家用電器等。

二.低壓配電系統(tǒng)的主要元件（組成)電氣設計的任務就是合理的選擇,組合系統(tǒng)中的每一個元件，并指出安裝方法和安裝位置。本節(jié)重點介紹：開關和控制設備中的隔離和保護功能，及電纜相關問題

三.隔離（isolation）與分合（switchon–off）

定義：IEC862.08.01因為安全原因而將整個裝置或其單個部分從各受電點分離的功能。

中心意思為帶電導體的電氣隔離，隔離的功能是在執(zhí)行工作維修、故障測定或更換設備之前，為人提供安全。機械檢修（不接觸）和電氣檢修（接觸帶電體）均要求或保證電氣裝置正常工作的需要.

三.隔離（isolation）與分合（switchon–off）規(guī)范要求：《低配》2.1.3條：當維護、測試和檢修設備需要斷開電源時，應設置隔離電氣2.1.4條：隔離電器應使所在回路與帶電部分隔離。包括相線，N線，但不包括PEN線。IEC462.1每個電路都應與每根帶電的供電導線相隔離，但461.2條所述者除外。如果運行條件允許，可以采取一種共用裝置將成組電路隔離。

三.隔離（isolation）與分合（switchon–off）對規(guī)范的理解：PEN不得隔離1：隔離是必須的，N線不需要隔離

可以成組隔離2．四極（雙極）開關不能濫用

IEC461.2:

在TN-C系統(tǒng)中，PEN不得被隔離或開關

在TN-S系統(tǒng)中，N不需要隔離或開關對危險1區(qū)，要求同時斷開相線和N線.對危險2區(qū)，沒要求，但檢修時最好也斷開N線在TT系統(tǒng)中，應為電修設四極開關，在IT系統(tǒng)中：不存在N時,三極

三.隔離（isolation）與分合（switchon–off）建議：總進線及母聯(lián)開關，帶漏電保護時用四極，否則用三極MCC及配電柜進線四極隔離開關出線回路用三極開關或單極，但對危險1區(qū)用4極或2極開關問題：IT系統(tǒng)當N引出時，因電氣維修安全是否要裝四極開關

三.隔離（isolation）與分合（switchon–off）3．隔離電器：

①隔離開關，②隔離插頭，③插座與插頭，④連接片板，⑤熔斷器，⑥具有隔離功能的斷路器

條件:A在斷開時，沖擊耐受電壓達標B.斷開觸頭間漏電流，新的為0.5mA，壽命期前為6mAC.隔離距離，明顯可見，并用“分、合”標示D.防意外合閘E.能承受短路電流三.隔離（isolation）與分合（switchon–off）分合：定義沒有找到用途：在正常運行中使裝置的任何元件通電或斷電，除上面外，接觸器，繼電器（包括半導體繼電器）都是分合設備問題：隔離與分合有何不同，有何聯(lián)系？

四.配電線路保護的要求

《低配》4.1.1條，配電線路應設短路保護，過負荷保護和接地故障保護，作用于切斷供電電源或發(fā)出報警信號4.1.2條：配電線路采用的上下級保護電器，其動作應具有選擇性，各級之間應能協(xié)調(diào)配合，但對于非重要負荷的保護電器，可采用無選擇性切斷4.1.3條：對電動機、電焊機等用電設備的配電線路的保護，除應符合本章要求外，尚應符合現(xiàn)行國家標準《通用用電設備配電設計規(guī)范》（GB50055-94）的規(guī)定。

四.配電線路保護的要求《通用用電設備配電設計規(guī)范》（GB50055-94）第四節(jié)

低壓電動機的保護第2.4.1條

交流電動機應裝設短路保護和接地故障保護，并應根據(jù)具體情況分別裝設過載保護、斷相保護和低電壓保護。同步電動機尚應裝設失步保護。

四.配電線路保護的要求過電流：任何超過額定值的電流短路：shortcircuitGB2900-1-82通過一個比較低的電阻或阻抗，偶然的或有意的對一個電路中正常情況下處于不同電壓下的兩個或幾個點之間的連接短路電流：正常操作條件下，由于具有不同電位的帶電導體之間出現(xiàn)阻抗可忽略不計的故障而引起的過電流后果：火災及巨大機械力四.配電線路保護的要求過負荷電流：電路在非電氣故障條件下的過電流

例如：堵轉(zhuǎn)、欠電壓。(缺相、及過熱等)后果：絕緣老化加速，壽命縮短接地故障(earthfault;groundfault)：4.4.1條文解釋中：接地故障是指相線對地或與地有聯(lián)系的導體之間的短路，它包括相線與大地，PE線，PEN線，外殼等等.IEC195.04.14考慮中

《工民手冊》P746中，也有問題：電動機電壓偏離額定值時，電流如何變化？

四.配電線路保護的要求

五.過負荷保護

1．

保護電器：熔斷器或帶過載脫扣器的斷路器.2．

保護要求：第4.3.4條：過負載保護電器的動作特性應同時滿足下列條件：IB≤IN≤IZ

I2≤1.45IZ

式中IB------線路計算負載電流（A）；IN-------熔斷器熔體額定電流或斷路器額定電流或整定電流（A）IZ-----導體允許持續(xù)載流量（A）I2------保證保護電器可靠動作的電流（A），當保護電器為低壓斷路器時，I2為約定內(nèi)的約定動作電流，當為熔斷器時，I2為約定內(nèi)的約定熔斷電流。五.過負荷保護

I2：約定時間內(nèi)的熔斷電流

對g1熔斷器，約定時間1小時，熔斷電流1.6In

對g2熔斷器，約定時間1小時，熔斷電流1.6InX0.9對斷路器，約定時間1小時，脫扣動作電流1.3IN。五.過負荷保護例：照明末端電路：計算電流13A，選3X2.5mm2電線（載流量Iz=20A）

選g1熔斷器In=16AI2=1.6XIn=25.6＜1.45Iz=29，通過

選g1熔斷器In=20AI2=1.6XIn=32＞1.45I2=29，不通過

選斷路器20AI2=1.3XIn=26＜1.45I2=29，

通過

五.過負荷保護問題：計算電流13A，選3X2.5mm2電線（載流量I2=16A）選斷路器16A，能否通過過負荷校驗?五.過負荷保護3.過載保護電器的安裝位置

回路的供電端和回路分支處FITF2

五.過負荷保護4.過載保護的免裝（防爆區(qū)有要求者除外）

《通設》2.4.6條：功率小于等于3KW連續(xù)運行（次重要的）;斷電導致的損失比過載更大時；短時工作或斷續(xù)周期工作的電動機.典型用戶：軸流風機五.過負荷保護4.過載保護的免裝（防爆區(qū)有要求者除外）不可能過負荷的線路，如電熱水器分支變化，但上級防護電器仍能有效防范其過載回路電源的容量很小，不可能輸出導致過載的電流從安全原因建議：例激磁回路，CT二次回路吊運鐵件的線圈等五.過負荷保護過載保護可采用：熱繼電器，要區(qū)別脫扣等級（10，10A,20，30）在7.2倍IN下脫扣時間小于XXs反時限特性脫扣器反時限電流繼電器溫度或其他適當?shù)谋Ｗo整定值略大于或等于電動機額定電流

六.短路保護

后果：能直接引起各種電氣危險和災害。

金屬性短路：短路點阻抗小，可忽略不計

電弧性短路：短路點阻抗大六.短路保護1．

絕緣導體的熱穩(wěn)定校驗條件0.1≤t≤5t短路電流的持續(xù)作用時間，短路切除時間取值：斷路器《工民手冊》P173，表5-7

t=tb+tgu+thutb

主保護動作時間tgu固有分閘時間NS：25~30msIsomaxS:3.5~22msthu燃弧持續(xù)時間0.01~0.02秒一般來說：對HV斷路器，饋電回路?。?.15S；進線?。?.5S對LV斷路器，饋電回路取：0.1S；饋電回路帶短延時取：0.3S；總進線?。?S

熔斷體通常在0.01s內(nèi)熔斷六.短路保護對配電線路，如果已知K、t、S則可求IF.max=KS/t1/2Lmin對電動機回路可不校驗，一級負荷需校驗(《通設》2.5.4條)六.短路保護2．

按短路電流校驗低壓斷路器動作的靈敏性線路末端短路Ikmin≥KiIzdKi=1.3TN為相-中或相保短路TT為相-中線短路IT兩相

六.短路保護3.

用斷路器做電動機短路保護選電動機保護型瞬動脫扣器整定電流應取電動機起動電流的2~2.5倍電動機額定電流Ied,起動倍數(shù)5~8倍，峰值約2~2.5倍起動電流斷路器瞬動：一般10~14倍固定NS80H-MA：（6~14）InIsomaxS:13倍固定;（4~12）倍六.短路保護六.短路保護七.接地故障保護

不同于接地短路：短路電流較?。豢赡荛L時間存在；存在范圍大；后果：間接電擊；火災；線路損壞；1.規(guī)范要求《低壓配電》：第4．4．1條

接地故障保護的設置應能防止人身間接電擊以及電氣火災、線路損壞等事故。接地故障保護電器的選擇應根據(jù)配電系統(tǒng)的接地型式，移動式、手握式或固定式電氣設備的區(qū)別，以及導體截面等因素經(jīng)技術經(jīng)濟比較確定。保護目的：防止人身間接電擊，電氣火災及線路損壞等

七.接地故障保護直接電擊：電氣裝置沒有發(fā)生故障，正常工作時人體觸及帶電部分的電擊事故。防護措施（略）間接接觸：IEC826.03.08人或家畜與在故障狀態(tài)下已帶電的外露可導電部分相接觸。當電氣裝置因絕緣破壞發(fā)生接地故障，原本不帶電的外露可導電部分因此帶對地故障電壓時，人體接觸此故障電壓而引起的電擊，稱為間接電擊。移動式、手握式電氣設備IEC826.07.04~07不可移動式設備：固定、沒有手柄，18公斤以上

七.接地故障保護

2.

間接電擊的保護措施：電氣設備產(chǎn)品設計和制造中予以配置電氣設計中予以補充：

不切斷電源、切斷電源不切斷電源：第4.4.2條

防止人身間接電擊的保護采用下列措施之一時，可不采用本規(guī)范第4.4．1條規(guī)定的接地故障保護。

一、采用雙重絕緣或加強絕緣的電氣設備（II類設備）；

二、采取電氣隔離措施；

三、采用安全超低壓；

四、將電氣設備安裝在非導電場所內(nèi)；

五、設置不接地的等電位聯(lián)結(jié)。

注：I類設備的定義應符合《電氣和電子設備按防觸電保護的分類》（GB／T12501-92）的規(guī)定。

七.接地故障保護《電工電子設備防觸電保護分類》GB/T12501-1990O類：只有基本絕緣，沒有接地（保護）線.例臺燈,電風扇;已漸趨淘汰.Ⅰ類：有基本絕緣外還有經(jīng)PE線接地的分段Ⅱ類：有基本絕緣外還有第二絕緣，形成雙重或加強絕緣不采用保護接地.

例電視機,洗衣機等Ⅲ類：依靠特低電壓供電（50VAC，120VDC）組合防護措施見下表七.接地故障保護3.

配電系統(tǒng)接地型式配電系統(tǒng)型式的兩個特征：帶電導體系統(tǒng)的型式：AC系統(tǒng)包括：單相二線、單相三線、二相三線、二相五線、三相三線、三相四線、DC系統(tǒng)包括：二線制、三線制系統(tǒng)接地型式的定義(略)各類接地型式的特點分析TN小

約1歐以下從接地回路阻抗的觀點看：TT中

約1~10歐IT大

約千歐

IT接地電流很小，不會產(chǎn)生危險接觸電壓接地后外殼帶電情況：TT產(chǎn)生危險的接觸電壓，但不會蔓延TN產(chǎn)生危險的接觸電壓，而且沿PE線蔓延

《石化系統(tǒng)選擇接地型式的思考》：另見拙文七.接地故障保護各類系統(tǒng)的保護方法是針對其特點進行的

TT系統(tǒng):①切斷電源的條件ZSIa≤50V；②總等電位聯(lián)結(jié)；③采用電擊防護電器剩余電流動作保護電器（RCD-residualcurrentdevice）過電流防護電器④如采用RCD則TT系統(tǒng)中性線不應重復接地。

七.接地故障保護IT系統(tǒng):①切斷電源的條件ZSIa≤50V；

絕緣監(jiān)視器