电工技术断零的分析

三相四线配电回路内有时会发生某一相或两相设备大量烧坏之情况。有时同行认为这是三相负载不平衡造成三相电压不平衡引起之，负载轻之一相电压 高，使这一相之设备大量烧坏。这一解释只道出了部分原因，它还另有更深层次之原因。某相内设备大量烧坏之主要原因是三相四线回路之中性线（括TT系统之中性线和TN系统之PEN线或中性线）断线引起。在我国它常被称作“断零”。一．“断零”之危害　　“断零”之危害可用图1来简单分析。图中相线L1未带负载，L2带-150白炽灯泡，L3带-15W白炽灯泡，三相负载非常不平衡。若以电压表万用表测量三相电压，如果中性线未断线，会发现三个电压并没有多大之差异。这是因为这三相都是相同之220V绕组电压供电，他们之电压差异只在于三根相线上不同负载电流产生不同之电压降。而按照规范规定，相线和中性线上之总电压降 多不超过5%，所以仅是三相负载不平衡是不会烧坏某相内之设备之。先假设白炽灯泡前之中性线因故中断，如图1中所示，则150W和15W灯泡成为串联后接在一个380V单相回路中。我们知道白炽灯泡基本上个电阻性负载，其阻值R与功率P成反比，也即R∝1/P 　　因此，如果150W灯泡之电阻为R，则15W灯泡之电阻为10R，这样380V电压就按1与10之比例分配在两个灯泡上。150W灯泡上之电压仅为35V，而15W之灯泡上电压则高达345V，它不久即被烧坏。为进一步分析清楚，可作图1之电压相量图。从图可知三相回路相间电压仍为380V不变，负载侧之中心点由O点转移到O’点，中性线对地电压达190V（在TN系统中，它可引起电击事故），而空载之L1相电压则高达364V，三相电压极不平衡。　　白炽灯之寿命T与施加电压U之14次方成反比，即T∝1/U14 　　施加电压越高，灯泡寿命越短。需要说明之是，白炽灯之寿命是指光通量降至额定光通量之70%之使用时间。15W之灯泡好寿命为1000h，则按上式计算其寿命将缩减为1.9h。电视机显象管灯丝之寿命在此情况下也难免有很大程度之缩减。电视机电压过高时将因铁损增大而发热，电压过低时则因铜损增大而发热，这都使发动机绝缘老化加速而缩短寿命。所以发生“断零”时发动机之绝缘寿命不论电压高低总难免缩短，但它对电压高低之敏感程度不如白炽灯泡严重。　　“断零”烧设备之危险还在其隐蔽性，因为“断零”后虽然设备寿命缩短，但在开始之一段时间内灯泡依然亮，电动机依然转，人们难以即使发现故障而加以排除，待设备大量烧毁后才发现是“断零”引起，这时为时以晚。 二．“断零”烧坏设备事故之预防　　不少同行认为将中性线做重复接地后，用大地通路代替中断之中性线作返回电源之通路，可避免烧设备事故。经相量分析和计算知这是不可能之。因中性线阻抗以若干毫欧计，而大地通路阻抗则以若干欧计，相差悬殊，“断零”后三相电压依然严重不平衡，只是程度稍微轻一些而已。　　根据国外经验，防“断零”烧设备事故不能用开关型防护电器切断电源之方法来防止，只能在线路之选用和敷设上采取各种措施，尽量减少“断零”之发生来防止“断零”烧毁设备。例如IEC标准规定PEN线只能用在固定安装之电器装置内，不论相线截面多小，PEN线之截面不得小于10平方毫米铜线或16平方毫米铝线，以保证其机械强度，防止“断零”。例如一三相四线回路之导线可用3×4mm2+1×10mm2铜线。PEN线截面不是相线截面之1/3或1/2，而是2.5倍。这是因为在TN系统中如果PEN线折断，不但电气设备失去接地，还可因“断零”而导致大量单相设备烧坏，后果十分严重。　　美国对住宅“断零”事故之防范 为重视，因住宅内 容易发生电气事故。不论住宅用电量多大，他们都用单相配电变压器对住宅用高压单相回路供电，而不用三相回路供电。这样就从根本上杜绝了三相四线回路因“断零”而招致之烧设备事故之发生。　　在我国广泛采用低压三相四线供电之条件下，为防范“断零”烧设备事故，在电气线路之设计、安装和管理中应注意到以下几点：
在三相四线回路中应适当放大中性线和PEN线之截面，以保证其机械强度，特别是从电杆到建筑物电源进线口之一段架空引入线，应按规范要求铜线不小于10mm2，铝线不小于16mm2。
采取有效之措施防止中性线承受过大之张力。
注意中性线接头之连接质量，以确保中性线接头之导电良好，应特别注意提高铝线之连接质量，因铝线之表面极容易因氧化或腐蚀而不导电。
在中性线上尽量减少线路端子连接和接头，并尽量少串入开关和触头，以防因其接触不良而增加“断零”之危险。
严禁在三相四线回路之中性线上串接熔断器，以防熔断器因种种原因熔断而形成“断零”。

类别：默认分类| 评论(0) | 浏览(12) 二次回路之设备选择及配置2009-10-02 20:36

第一节 控制和信号回路之设备选择  
第 １ 条 控制开关应按需要之触点数量、控制接线、操作之频繁程度、回路之额定电压、额定电流和分断电流来选择。  
第 ２ 条 灯光监视接线中之信号灯及附加电阻之选择：  
一、当灯泡引出线上短路时，通过跳、合闸回路电流应小于其 小动作电流及长期热稳定电流。可按不大于绕组之额定电流之１０％来选择。  
二、当直流母线电压为95%额定电压时，加在灯泡上之电压一肌为其额定电压之60～70%。  
双音响监视接线中之上述设备只按本条第二款选择。  
第 ３ 条 跳、合闸位置继电器之选择：  
一、在好情况下，通过跳、合闸回路之电流应小于其 小动作电流及长期热稳定电流。  
二、当直流母线电压为85%额定电压时，加于继电器之电压不小于其额定电压之70%。  
第 ４ 条 自动重合闸继电器及其出口信号继电器额定电流之选择，应与其起动之元件动作电流相配合，并保证动作之灵敏度不小于1.5。  
第 ５ 条 电流起动之防跳继电器，其电流线圈额定电流之选择应与断路器跳闸线圈之额定电流相配合，并保证动作之灵敏度不小于2。  
第 ６ 条 断路器之合闸继电器线圈额定电流之选择，应与断路器合闸线圈之额定电流相配合，并保证动作之灵敏度不小于1.5。  
第 ７ 条 信号继电器和附加电阻之选择：  
一、在额定直流电压下，信号继电器动作之灵敏度一般不小于1.4。  
二、在0.8倍额定直流电压下，由于信号继电器之串接而引起回路之压降应不大于额定电压之10%。  
三、选择中间继电器之并联电阻时，应使保护继电器触点断开容量不大于其允许值。  
四、应满足信号继电器之热稳定要求。  
第 ８ 条 重瓦斯保护回路并联信号继电器或附加电阻之选择：  
一、并联信号继电器应根据直流额定电压来选择。  
二、当用附加电阻代替并联信号继电器时，附加电阻之选择应满足第104条一、三、四款之规定。  
第二节 二次回路之保护设备  
第 ９ 条 二次回路之保护设备用以切除二次回路短路故障，并作为回路检修和调试时断开交、直流电源之用。保护设备一般用熔断器，也可采用自动开关。为保护双重化要求，断路器有两个跳闸绕组时，宜分别装设熔断路，各自接于不同蓄电池组供电之直流母线或接于不同之分段母线上。  
第 １０ 条 控制回路之熔断器配置：  
一、当一个安装单位内只有一台断路器时，只装设一组熔断器。当一个安装单位有几台断路器时，应分别装设熔断器，此时对公用保护回路，是接于电源侧断路器之熔断器还是另行装设总之熔断器，应根据主接线之要求来确定。当有总熔断器时，凡属本安装单位之熔断器应接于总熔断器之下，以便监视。  
当一个安装单位有几台断路器而又没有单独运行之可能(如双绕组变压器之高、低压侧断路器)或断路器之间有程序控制要求(如调相机之起动断路器与主断路器)等时，其控制回路一般共用一组熔断器。  
二、发电机出口断路器及自动灭磁装置控制回路，一般合用一组熔断器。但对发电机三绕组(或自耦)变压器组，当发电机出口不设断路器时，自动灭磁装置之控制回路应单独设置熔断器。  
三、两个及以上安装单位之公用保护和自动装置回路(如母线保护、发电机励磁回路接地保护等)，应装设单独之熔断器。对双回平行线路之公用保护也应装设单独之熔断器。  
第 １１ 条 控制、保护及自动装置用之熔断器均应加以监视，一般用断路器控制回路之监视装置来完成。对装有单独熔断器之回路，一般采用继电器进行监视，其信号应接至另外之电源。  
第 １２ 条 信号回路之熔断器配置：  
一、每个安装单位之信号回路(括隔离开关之位置信号、事故和预告信号、指挥信号等)，一般用一组熔断器。  
二、公用之信号回路(如中央信号等)，应装高单独之熔断器。  
三、厂用电源及母线设备信号回路，一般分别装设公用之熔断器。  
四、闪光小母线之分支线上，一般不装设熔断器。

第 １３ 条 信号回路用之熔断器均应加以监视，一般用隔离开关之位置指示器，也可用继电器或信号灯来监视。  
第 １４ 条 电压互感器回路之保护设备配置：  
电压互感器回路中，除开口三角形绕组和另有专门规定者外，应在其出口装设熔断器或自动开关。当二次回路发生故障可能使保护和自动装置发生误动或拒动时，宜装设自动开关。  
电压互感器二次侧中性点引出线上，不应安装熔断器或自动开关设备。当采用B相接地方式时，B相熔断器或自动开关应装在绕组引出端与接地点之间。  
电压互感器开口三角绕组之试验芯上，应装设熔断器或自动开关。  
第 １５ 条 设备所需交流操作电源，一般装设单独之熔断器。  
第 １６ 条 熔断器电流之选择：  
熔断器应按回路 大负荷电流选择，并应满足选择性之要求。干线上之熔断器熔件之额定电流一般比支线上之大2～3级。  
电压互感器二次回路之 大负荷电流应考虑仅一组母线运行时，两组电压互感器之全部负荷切换到该组电压互感器上。  
第 １７ 条 电压互感器二次侧自动开关之选择：  
一、自动开关瞬时脱扣器之动作电流，应按大于电压互感器二次回路之 大负荷电流来整定。  
二、当电压互感器运行电压为90%额定电压时，二次电压回路末端两相经过渡电阻短路，而加于继电器线圈上之电压低于70%额定电压时，自动开关应瞬时动作。  
三、瞬时脱扣器断开短路电流之时间应不大于0.22秒。  
第三节 小母线和二次回路标号  
第 １８ 条 各安装单位之控制、信号直流电源小母线，一般由直流屏之馈电线供电。在控制屏上一般敷设有控制及信号小母线，厂用电源及母线设备控制屏上还可分别敷设共用之辅助信号小母线。  
第 １９ 条 控制和信号小母线均为单母线，按屏组分段，双电源供电，开环运行，并于适当地点以刀闸分段。同时在每块控制屏上(括直流屏)，装设一个为本屏各安装单位共用之直流电源转换开关或小刀闸，以便寻找接地故障点。  
第 ２０ 条 各安装单位之电压回路用隔离开关之辅助触点切换时，电压小母线一般敷设在配电装置。各安装单位之电压回路用继电器切换或不需切换时，电压小母线一般敷设在控制室。  
第 ２１ 条 控制屏及保护屏上之小母线一般不超过28条，但 多不得超过40条。小母线宜采用φ6～φ8毫米之铜棒。  
当屏顶上不能装小母线时，也可通过端子排连接，端子排宜独立排列。  
第 ２２ 条 小母线之色别见附录三。小母线之符号和回路号见附录四。二次直流回路数字标号见附录五。二次交流回路数字标号见附录六。  
第四节 端 子 排  
第 ２３ 条 端子排宜由阻燃材料制成。端子之导电部分应为铜质。安装在潮湿地区之端子排应当防潮。  
第 ２４ 条 安装在屏上每侧之端子距地不宜低于350mm。  
第 ２５ 条 端子排配置应满足运行、检修、调试之要求，并适当与民间上设备之位置相对应。  
每个安装单位应有其独立之端子排。同一屏上有几个安装单位时，各安装单位端子排之排列应与屏面布置相配合。
第 ２６ 条 每个安装单位之端子排，一般按下列回路分组，并则上而下(或由左至右)按下列顺序排列：  
一、交流电流回路(自动调整励磁装置回路除外)按每组电流互感器分组，同一保护方式之电流回路一般排在一起。  
二、交流电压回路(自动调整励磁装置回路除外)按每组电压互感器分组。  
三、信号回路按预告、位置、事故及指挥信号分组。  
当光字牌布置在屏之上部时，可将信号回路端子排排在上列，其余顺序同上。  
四、控制回路按熔断器配置原则分组。  
五、其他回路按励磁保护、自动调整励磁装置之电流和电压回路、远方调整及联锁回路等分组。  
六、转接端子排顺序为：本安装单位端子、其他安装单位之转接端子， 后排小母线兜接用之转接端子。  
第 ２７ 条 当一个安装单位之端子过多或一个屏上仅有一个安装单位时，可将端子排成组地布置在屏之两侧。   第 ２８ 条 屏上二次回路经过端子排连接之原则如下：  
一、屏内与屏外二次回路之连接、同一屏上各安装单位之间之连接以及转接回路等，均应经过端子排。  
二、屏内设备与直接接在小母线上之设备(如熔断器、电阻、刀闸等)之连接一般经过端子排。  
三、各安装单位主要保护之正电源一般经过端子排。保护之负电源应在屏内设备之间接成环形，环之两端应分别接至端子排。其他回路一般均在屏内连接。  
四、电流回路应经过试验端子。预告及事故信号回路和其他需断开之回路(试验时断开之仪表、至闪光小母线之端子等)，一般经过特殊端子或试验端子。  
第 ２９ 条 每一安装单位之端子排应编有顺序号，并应尽量在 后留2～5个端子作为备用。当条件许可时，各组端子排之间也宜留1～2个备用端子。在端子排两端应有终端端子。  
正、负电源之间以及经常带电之正电源与合闸或跳闸回路之间之端子排，一般以一个空端子隔开。  
第 ３０ 条 一个端子之每一端一般接一根导线，导线截面一般不超过6平方毫米。  
第 ３１ 条 屋内、外端子箱内端子之排列，亦应按交流电流回路、交流电压回路和直流回路等成组排列。  
第 ３２ 条 每组电流互感器之二次侧，一般在配电装置端子箱内经过端子连接成星形或三角形等接线方式。  
第 ３３ 条 强电与弱电回路之端子排宜分开布置，如有困难时，强、弱电端子之间应有明显之标志，宜设空端子隔开。如弱电端子排上要接强电芯数时，端子间应设加强绝缘之隔板。  
第 ３４ 条 强电设备与强电端子之联结和湍子与电缆芯之联结应用插接或螺丝连接，弱电设备与弱电端子间之联接可采用焊接。屏内弱电端子与电缆芯之联接宜采用插接或螺丝联接。  
第五节 控 制 电 缆  
第 ３５ 条 控制电缆之敷设和选型应符合《发电厂、变电所电缆敷设和选择设计技术规程》ＳＤＪ２６－８９之有关规定。  
第 ３６ 条 发电厂和变电所应采用铜芯控制电缆和绝缘导线，按机械强度要求，截面不应小于1.5平方毫米，弱电回路截面不应小于０．５mm2。  
第 ３７ 条 电缆截面之选择：  
一、电流回路应使电流互感器工作于下列准确等级：对于电度表、配电屏仪表回路应符合《电气万用表测量仪表装置设计技术规程》SDJ9-76(试行)之有关规定，对于保护装置应符合《继电保护和自动装置设计技术规程》SDJ6-76(试行)之有关规定。当缺乏实际系统之 大短路电流值之情况下，可按断路器之遮断容量选取 大短路电流。  
二、对用户计费用之０．５级电度表，其电压回路电压降不宜大于０．２５％；对电力系统内部之０．５级电度表，其电压回路降可适当放度，但不应超过额定电压之0.5%；在好负荷下，至万用表测量仪表之电压降不应超过额定电压之1～3%；当全部保护装置和仪表工作(即电压互感器负荷 大)时，至保护和自动装置屏之电压降不应超过额定电压之3%。  
电压互感器到自动调整励磁装置之连接电缆截面亦应按允许电压降来选择，当 在负荷电流时，其电压降不应超过额定电压之3%。但对电磁型电压校正器之连接电缆芯之截面(铜芯)不得小于4平方毫米。  
三、控制回路在好 大负荷时，控制母线至各设备之电压降，不应超过额定电压之10%。  
第 ３８ 条 当控制电缆之敷设长度超过制造长度时，或由于配电屏之迁移而使原有电缆长度不够时，或更换电缆之故障段时，可用焊接法连接电缆(在连接处应装设连接盒)，也可借用其他屏上之端子来连接。  
第 ３９ 条 控制电缆应选用多芯电缆，力求减少电缆根数。当芯线截面为1.5平方毫米时，电缆芯数不宜超过30芯。当芯线截面为2.5平方毫米时，电缆芯数不宜超过24芯。当芯线截面为4～6平方毫米时，电缆芯数不宜超过10芯。  
弱电控制电缆不宜超过５０芯。  
第 ４０ 条 对双重化保护之电流回路、电压回路、直流电源回路、双套跳闸绕组之控制回路等，两套系统不应合用一根多芯电缆。  
第 ４１ 条 较长之控制电缆在7芯及以上，截面小于4平方毫米时，应当留有必要之备用芯。但同一安装单位之同一起止点之控制电缆中不必每根电缆都留有备有芯，可在同类性质之一根电缆中预留。  
第 ４２ 条 应尽量避免一根电缆同时接至屏上两侧之端子排，若芯数为6芯及以上时，应采用单独之电缆。  
第 ４３ 条 对较长之控制电缆应尽量减少电缆根数，同时也应避免电缆芯之多次转接。  
在一根电缆内不宜有两个安装单位之电缆芯。在一个安装单位内截面相同之交、直流回路，必要时可共用一根电缆。  
第 ４４ 条 弱电电缆和有抗干扰要求之强电控制电缆之选型和敷设应采取以下降低由二次回路输入之干扰电压之措施：  
1.应采用屏蔽之控制电缆。屏蔽层或电缆外皮宜一端接地。   
2.计算机或微处理机每应采用专用之控制电缆，并应根据它们之要求采取屏蔽措施。   
3.弱电回路之芯线不应与强电回路之芯线共置于一根电缆内。   
4.同一回路到户外去之缆芯应介绍在同一根电缆内，避免同一回路通过两根电缆构成环路。   
5.二次回路及弱电回路之电缆在配电装置内之走线尽可能成辐射或树枝状敷设，避免出现环路。   
6.弱电回路电缆应尽可能离开高压母线及高频暂态电流之入地点，如避雷器和避雷针之接地点、并联电容器、电容式电压互感器，结合电容器及电容式套管等设备。   
7.500kV电压级用于没有触点控制、信号、万用表测量回路及静态保护回路之控制电缆应采用屏蔽电缆或具有良好屏蔽功能之铅钢带铠装电缆或具有相同性能之其他新材料、新结构之控制电缆。   
当变送器向计算机回路输出时，其输入、输出回路之控制电缆应按照计算机要求采用专用之控制电缆。  
500kV电压级单独使用于强电回路之控制电缆及用于弱电有触点控制、信号回路之控制电缆可采用一般控制电缆。  
第 ４５ 条 控制电缆之绝缘水平可采用500V级，500kV级用之控制电缆之绝缘水平宜采用1000V