中性点直接接地系统中低压电动机接地保护配置原则的浅析
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低压配电系统中的系统接地和保护接地低压配电系统的接地关系与低压用电用户的人身财产安全及电气、电子设备的正常使用息息相关。
本文主要讨论低压配电系统的系统接地和保护接地的作用,为什么要进行系统接地和保护接地?1、系统接地系统接地是指系统电源的某一点进行接地,该点通常是指变压器或者发电机的中性点。
根据系统是否接地可以分为系统接地和系统不接地,系统接地比如TT系统和TN系统都是系统接地,而IT系统是指系统不接地。
那么系统为什么要接地,而有时系统为什么又不接地呢?系统接地的主要目的是为了给配电系统一个零电位参考点和保证系统安全、正常、可靠运行。
比如,220/380V配电系统中心点接地后,中性点电位被大地钳住为零电位。
低压侧线路或者设备发生接地故障后,对于TT系统,接地故障电流通过接地故障点、大地、系统接地电阻、电源和相线构成一个回路;对于TN系统,接地故障电流通过接地故障点、PEN线或者PE线、电源和相线构成一个回路,接地故障电流可以通过接地系统接地电阻回到电源首端通过保护电器(断路器、熔断器或者剩余电流动作保护器),使保护电器动作,切断故障回路,避免了故障电流继续产生危害。
还有通过系统接地后降低配电线路上过电压的幅值,比如雷电过电压、操作过电压等,避免了设备和线路的绝缘损坏。
如果系统采用不接地系统时,当线路发生接地故障时,非故障相电压由220V变成了380V,这将对线路的绝缘要求增加,此时虽然发生了单相接地故障但是三相电压之间还是相互平衡的,由于电源系统处没有接地,接地故障电流为两个非故障相对地电容电流,该故障电流很小,一般的保护设备很难起到作用,也不会引起电击事故。
所以发生第一次接地故障时不切断电源中断供电,一般用于对供电可靠性要求较高的场合,比如医院、钢铁厂和矿井下等。
2、保护接地保护接地是指配电系统中电气装置的外露可导电部分与地进行连接。
比如,TT系统中保护接地是指电气装置的外露可导电部分与大地进行连接,该地与系统接地中地是相互独立的;TN系统中保护接地是指电气装置的外露可导电部分与PEN线或者PE线进行连接。
低压配电系统保护接地安全运行的不同方式模版低压配电系统是电力系统中重要的一环,保护接地的安全运行对于电力系统的正常运行至关重要。
以下是保护低压配电系统接地安全运行的不同方式模板,以供参考。
一、理论基础1. 低压配电系统的接地保护原则低压配电系统的接地保护原则主要包括直接接地保护和间接接地保护两种方式。
直接接地保护是指将低压配电系统的中性点直接接地,以减小系统接地电阻,提高操作人员和设备的安全性。
间接接地保护是通过在低压配电系统的中性点安装感应式接地保护器,当出现接地故障时,及时切断故障点的电流,起到保护的作用。
2. 低压配电系统接地的安全运行要求低压配电系统接地的安全运行要求主要包括以下几个方面:(1) 接地电阻:接地电阻是衡量低压配电系统接地安全程度的重要指标,一般要求接地电阻不大于10欧姆。
(2) 接地故障的及时切除:出现接地故障时,需要确保及时切除故障电流,避免事故的扩大。
(3) 接地故障的自动报警:需要安装接地故障的自动报警装置,以便及时掌握故障信息,采取相应的措施。
(4) 接地故障的定位:出现接地故障时,需要能够准确定位故障点的位置,以便进行修复。
(5) 接地故障的记录和分析:需要对接地故障进行记录和分析,以便总结故障原因,改进设计和运行方式。
二、保护低压配电系统接地安全运行的不同方式1. 直接接地保护方式直接接地保护方式是将低压配电系统的中性点接地,形成星形接地系统。
这种方式的优点是接地电阻低,接地电压稳定,可以有效地保护人身安全和设备运行安全。
但是,直接接地系统容易产生接地故障电流和零序电流过大的问题,需要配备相应的保护装置来切除故障。
(1) 接地电阻的设计与测量直接接地保护方式要求接地电阻不大于10欧姆,因此需要在设计中采取相应的措施来降低接地电阻。
一般采用埋地接地极、接地网和接地体井等方式来减小接地电阻。
在低压配电系统运行中,需要定期测量接地电阻,检查接地系统的安全性能。
一般采用电桥法、反复算法或者使用专门的接地电阻测试仪器来测量接地电阻。
低压配电系统的接地与保护摘要:低压配电系统的接地和保护直接关系到人身和设备的安全,文中介绍了低压配电系统中性点的接地方式及其特点,并针对各种接地方式下发生的接地故障提出了具体的保护措施,重点讨论了漏电保护器的原理,选型配置原则及其运行维护。
关键词:低压配电系统;接地;漏电保护随着人们物质生活水平的提高,家用电器的种类和数量猛增,现代化住宅智能化的发展,致使电器线路复杂密集,强电与弱电并存,因此发生电器事故的频率明显增高。
长期以来,配电系统的安全可靠运行始终是人们关注的问题,而配电系统中性点的正确接地方式及对接地故障合理有效的保护又是保证安全生产、系统可靠运行的重要方面。
近年来,因电器接地(短路)等引起的火灾、电击等事故多有发生,并造成严重的生命财产损失,因此电器保护系统的保安性能设计显得非常重要。
在我国分布较广的三相四线制(380V/220V)低压系统中常采用以下接地保护型和安全措施。
1 低压配电系统的接地方式低压配电系统的接地方式分为工作接地和保护接地。
配电系统为了分别取得相电压和线电压,减少中心点电位偏移而采用的接地,称为工作接地。
电力设备及低压用电设备的金属外壳,钢筋混凝土和电杆等由于绝缘损坏而可能带电,为防止带电电压危及人身安全而设置的接地,称为保护接地。
根据低压配电系统接地方式的不同,保护接地又可分为接零和接地两种类型。
在我国《现行建筑设备规范大会》(JGJ/T16—92)标准中将低压配电系统分为三种,即TN系统、TT系统和IT系统三种形式。
1.1 TN 系统TN 系统采用接零保护,系统有一点直接接地,电气设备外露可导电部分通过保护线(或公用中性线PEN)与接地点连接。
按照中性线与保护线组合情况的不同,TN系统又可分三种型式,即TN—C系统,TN—S系统和TN—C—S系统。
1.1.1 TN—C 系统TN—C系统(如图1)中保护零线(PE)与工作零线(N)共用,当发生电气设备相线与外壳接触故障时,故障电流经中性线回流到接地点,故障电流较大。
低压系统接地分析及保护配置电力系统根据中性点接地方式的不同可以分为大接地电流系统和小接地电流系统。
前者即中性点直接接地电流系统,后者又分为中性点不接地系统和中性点经消弧线圈或电阻接地,是我国低压电网(35KV及以下)的主要接地方式。
中性点不接地方式:这种系统中某相接地时,不构成短路回路,接地相电流也不大,不必迅速切除接地相,但这时接地相对地电压降低,金属性接地对地电压将至零,非接地相的对地电压升高,最高达到线电压,对绝缘水平要求高。
在电压等级较高的系统中,绝缘费用在设备总价格中占很大比例,降低绝缘水平带来的经济效益很显著,一般采用中性点直接接地方式,因此在我国110kV 及以上系统,中性点采用直接接地,60kV及以下系统采用中性点不接地。
近年来,随着电网的迅速发展,尤其是在城市电网中,电力电缆开始大量使用,造成系统的对地电容电流大幅增加,单相接地故障时,如系统仍持续运行容易发生电缆绝缘击穿,因此中性点不接地系统已不适应电网的发展,越来越多的开始采用中性点经消弧线圈或经电阻接地系统所替代。
中性点不接地系统发生接地故障时,故障线路零序电流的大小等于所有非故障线路的零序电流,保护配置为小电流接地选线装置。
对于接地电流较大的系统根据以上分析不宜采用中性点不接地方式,中性点经消弧线圈接地的优点在于其能迅速补偿中性点不接地系统单相接地时产生的电容电流,减少弧光过电压的发生。
由于经消弧线圈补偿后接地电容电流降低,所以大部分经消弧线圈接地系统保护也采用小电流接地选线装置。
中性点经消弧线圈接地系统虽然能降低接地电流,使系统继续供电,但在接地电流大于30A时,产生的电弧不能自熄,造成弧光接地,不利于电网安全运行。
此引出中性点经电阻接地特别是小电阻接地系统。
小电阻接地也可以说属于大电流接地系统的一种,其实现方式又分为两种:一种为主变低压侧为星型经小电阻接地(或星/星/角,角侧为平衡绕组),另一种为经接地变接地,接地变接入系统的作用是为中性点不接地系统引出一个中性点。
浅谈低压配电系统中的保护接地内容摘要:保护接地接地保护接零保护工作接地重复接地中性线名词解释常见低压配电系统供电方式(IT系统TT系统TN系统)接地保护和接零保护的区别及应用范围和注意事项保护线和零线在应用中注意事项(TT系统TN-S系统TN-C系统)漏电保护器在不同系统中的应用注意事项保护接地中的重复接地接地电阻的阻值要求结束语低压配电系统中确保安全用电的措施之一就是保护接地,但是在实际工作中如何正确选择和使用接地保护、接零保护、重复接地等是较难的,许多电气工作中都不能正确使用这些保护措施。
我就这些保护措施和工作中容易出现的常见错误谈一下本人的经验和看法。
一、容易混淆的概念首先回顾一下与保护接地相关的名词解释。
1、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。
保护接地根据其接地方式可分为接地保护和接零保护;2、接地保护: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叫接地保护,此线称为接地保护线或PE线。
3、接零保护:设备外露可导电部分经公共的保护线与电源中性点(通过接地体接地)直接电气连接叫接零保护,此线称为保护接零线或保护中性线(PEN线);4、工作接地:为了保正电力系统的正常运行,在电力系统中将需要的电气装置导电部分任何一点(通常为电源中性点)接地,称为工作接地。
交流系统中,此点一般为中性点如变压器中性点接地,或发电机中性点接地;5、重复接地: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,还可在保护线(PEN线或PE线)其它地方进行必要的接地外,还可在保护线(PEN线或PE线)其它地方进行必要的接地将与地再次作电气连接,称为重复接地;6、中性线是从发电机或电力变压器中性点引出的线,如果不接地就成为中线;如果与大地良好接触(大地为零电位),此时的中线又称为零线即工作零线(有了它用电设备才能正常工作)。
火线是相对零线而言,通常它的对地电压为220V(国内),它是通过用电设备和零线构成用电回路。
发电厂低压厂用电动机单相接地短路保护摘要:近年来,我国对电能的需求不断增加,发电厂建设越来越多。
本文根据DL/T5153-2014《火力发电厂厂用电设计技术规程》关于低压厂用电电动机的单相接地短路保护的相关规定,通过ETAP软件分析和计算单相接地故障电流,对各类低压厂用电动机单相接地短路保护的配置提出相应方案,并使其能达到更安全,更经济,更可靠的运行目的。
关键词:单相接地;短路保护;低压输煤系统;电动机引言所谓单相接地,就是电动机的定子绕组,某一相因绝缘损坏使导体与铁芯或电机外壳(机座)相通,统称为定子单相接地。
下面分别对电动机定子绕组单相接地、单相接地危害和原因以及接地后的检查方法加以论述。
1单相接地接地故障及特征1.1接地故障故障接地又称为接地故障,是指导体与大地的意外连接。
当连接的阻抗小到可以忽略时,这种连接叫做“完全接地”。
在小电流接地系统中,单相接地是一种常见的临时性故障,在该系统中,如发生单相接地时,由于线电压的大小和相位不变(仍对称),且系统绝缘又是按线电压设计的,所以允许短时运行而不切断故障设备,系统可运行1~2h,从而提高了供电可靠性,这也是小电流接地系统的最大优点。
但是,若一相发生接地,则其它两相对地电压升高为相电压的1.732倍,特别是发生间歇性电弧接地时,接地相对地电压可能升高到相电压的2.5~3.0倍。
1.2单相接地短路的危害短路是电力系统的严重故障。
所谓短路是指一切不正常的相与相之间或相与地(对于中性点接地的系统)发生通路的情况。
在中性点直接接地的电力网络中,单相接地短路是短路中最常见的一种,约占全部短路故障的70%以上。
当单相接地短路发生后,需要及早切断,不然可能发生线路绝缘烧损、设备过热损坏,系统电压下降等危险后果,从而影响企业的供电量指标和经济效益。
综合考虑线路在接地短路时的热稳定承受能力、躲开电动机启动电流的影响、保护电器在小故障电流下的动作灵敏度以及线路的合理截面等因数,IEC标准将所有接地系统切断故障设备和配电线路干线的允许最长时间规定为5s。
低压配电系统的接地保护低压配电是一项关于电力系统的复杂工程,因为其接地的形式和安全关系到人们日常的生活,只有正确的处理好低压配电的接地保护,才可以有效的防止触电和火灾的发生,提高安全用电,因此文章分析了低压配电的接地保护。
标签:低压配电;配电系统;接地保护随着我国生活水平的提高和经济的发展,电能已经是人们日常生活和工业生产中基本的不可替代的能源,所以,如果电能的接地保护措施等等不完善的话,就会引发各类的电气事故,其中最引人关注同时也是最容易被忽视的是触电。
保护接地就是防止触电的最基本的措施。
1 低压配电的接地方式电源的接地称之为系統的接地,而电源负载的接地我们称之为保护接地,按照国际的标准,接地的系统分为:IT系统、TT系统、TN系统三种。
1.1 IT系统这个系统适用的范围多是环境条件没有那么符合电源理想的,容易发生火宅等高危的场所,例如纺织厂、棉花生产加工等以及电缆没有那么完善的农村地区,但是这个系统不能装断零保护,所以导致在系统工作中容易电位不固定,也不应该设置零线的重复接地。
1.2 TT系统TT系统的示意图见图1。
这个系统的特点是保护接地和接地制,因为其电源的中性点直接与地面接触,用电的金属外壳与电源接地点无关的接地级。
如果当配电系统中有较大的用电设备时,线路的环境容易造成接地线或者是零线的断裂,从而使得电路短路或者是电位升高,所以有电气设备外壳的不适宜接零采用TT系统,这个系统适用于农村住宅区以及民用建筑的场所,因为这个的系统的负荷端口和线路的开端都要配置好漏电的开关,并且要在线路的末端装有断零的保护,才有可能使得整个配电系统完善。
图1 TT系统示意图1.3 TN系统TN系统的电源中性点接地,用电设备的金属外壳与中心点连接,这种方式称为保护接零或者是接零制,按照一定的组合方式,TN系统又分为三种组合形式:1.3.1 TN-C系统这个系统称为三相四线制的系统,工作零线和保护零线通用,系统简单结构图如图2所示。
低压配电系统接地保护的分析摘要:交流低压配电接地系统是配电系统中很重要的组成部分,能否正确选用直接影响到整个系统的可靠性和安全性。
目前在建筑电气设计和施工中仍存在接地形式混乱、接地做法欠合理、剩余电流保护器(RCD)接线错误等问题,电气事故时有发生。
关键词:低压配电系统;接地;保护一、低压配电系统的接地形式(一)IT系统电源端带电部分不接地或经高电阻、电抗或阻抗接地,而用电设备外露导电部分直接接地。
IT系统供电的可靠性高、安全性好,适用对不间断供电要求高的某些场所,如重要的连续生产装置。
近几年逐步应用于医院手术室等重要场所的动力和照明系统。
(二)TT系统电源中性点直接接地,电气设备的外露导电部分接至与电源中性点接地无电气联系的接地极上。
该系统中性线N和PE线没有电的联系,在正常运行时,N 线带电情况下,PE线不会带电。
TT系统可适用于用电设备容量小且很分散的农村居住区。
个别城市由公用低压线路供电的用户,按供电部门的规定亦采用TT系统。
(三)TN系统在TN系统中,所有电气设备的外壳接到保护线(PE)上,与配电系统的中性点相连。
国际标准IEC60364规定,根据中性线与保护线是否合并,系统分为以下3种:TN-C、TN-S、TN-C-S。
对电网来说,当铜导线截面积≤10 mm2时,必须采用TN-S系统,而不允许采用TN-C系统。
1.TN-C系统的特点系统组成如图1所示,TN-C系统被称之为三相四线系统,该系统中性线N与保护接地PE合二为一,通称PEN线。
其优点为:a.TN -C方案易实现,节省了一根导线和保护电器可节省一极,降低设备的初期投资费用。
b.发生接地短路故障时,故障电流大,可采用一个过电流保护器瞬时切断电源,保证人员生命和财产安全。
缺点为:a.线路中有单相负荷或三相负荷不平衡,且电网中有谐波电流时,由于PEN中有电流,电气设备的外壳和线路金属套管间有压降,对敏感性电子设备不利,在有爆炸危险的环境中会引起爆炸。
低压供电系统接地与漏电保护装置的设置及应用低压供电系统接地与漏电保护装置的设置及应用1.引言接地是电气工作人员十分熟悉的电气安全措施。
大地的电位一般被看作为零电位,所谓接地就是将金属导体与大地相连接,以取得大地电位作为参考电位。
低压供电系统接地是十分重要的,它与采取什么样的电击防护措施,选用什么样的保护装置,这些防护措施怎样实施,都与供电系统接地有关系。
如果选择不当,不但不能实现所要求的保护,反而会降低供电系统的可靠性。
本文先分析供电系统接地的适用范围及优缺点,然后介绍设置漏电保护装置的必要性,使漏电保护装置在供电系统接地中能够有效和正确安装使用。
2.低压供电系统接地低压供电系统接地分为系统接地与保护接地,系统接地是指变压器、发电机等中性点的接地,而保护接地是指电气装置内电气设备金属外壳、布线金属管槽等外露导电部分的接地。
系统接地的作用是保证系统的正常运行;保护接地是利用防护电器动作而切断电源,起到防人身电击和接地故障火灾的作用。
在我国的电网中接地系统分TN、TT和IT三种类型,系统特性以符号表示,字母含义为:第一个字母表示电源与大地的关系。
“T”表示电源的一点(通常是中性点)与大地直接连接;“I”表示电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗与大地直接连接。
第二个字母表示电气装置的外露导电部分与大地的关系。
“T”表示外壳牢固的接地,且与电源接地无关;“N”表示外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地。
其后的字母表示电网中中性线与保护线的组合方式。
“C”表示中线与保护线是合一的(PEN线);“S”表示中性线与保护线是分开的2.1TN系统TN系统按中性线和保护线的不同组合又分为三种类型:(1)TN-C系统在全系统内N线和PE线是合一的。
系统内的PEN线兼起PE线和N线的作用,可节省一根导线,比较经济,我国过去曾广泛采用这一系统。
由于该系统全部用PEN线作设备接地,因PEN线含有PE线而不允许被开关断开,使它无法实现电气隔离,不能保证电气检修人身安全,因此除维护管理水平较高的场所外,TN-C系统在国际上基本不被采用。
中性点不接地系统及其保护配置天津大学李斌一、电网的分类1.按任务分类:输电网、供电网和配电网电网是把发电厂发出的电能输送到负荷中心和分配到电力用户的1.按任务分类:输电网、供电网和配电网电网是把发电厂发出的电能输送到负荷中心和分配到电力用户1.按任务分类:输电网、供电网和配电网连系输电网和配电网的、主要保证电能供应的可靠性和2.按中性点接地方式分类:•110kV电网大接地电流系统:•35kV电网小接地电流系统:小接地电流系统的接地保护带有很大的特殊性,是继电中性点接地方式与下列因素有关供电可靠性一、电网的分类故障的通用计算,适用于中性点接地和不接地系统。
一组不对称电势源,应用对称分量法分析各种以AA相接地故障A相接地故障:由故障相各序电压求得各相电压为:故障相健全相U&=健全相U&B特例1:B U &Δ特例2:B U &Δ特例3:B U &Δ一般情形:大电流接地系统的特点(1)发生单相接地故障后,故障相有短路电流;故障点小电流接地系统的特点一、电网的分类(一)中性点不接地电网单相接地故障的特点一、电网的分类2002故障类型(一)发生接地故障时零序分量的特点(一)发生接地故障时零序分量的特点1.零序电压的分布(一)发生接地故障时零序分量的特点1.2.零序电流的大小和分布(一)发生接地故障时零序分量的特点1.3.零序功率的实际方向(一)发生接地故障时零序分量的特点1.4.零序电压与零序电流的相位关系(一)发生接地故障时零序分量的特点1.零序电压过滤器2.零序电流过滤器3.零序电流过滤器的不平衡电流流入继电器的电流I&(一)发生接地故障时零序分量的特点1. 零序电流速断保护(零序Ⅰ段)(1)躲过下一个线路出口接地短路的最大三倍零序电流1. 零序电流速断保护(零序Ⅰ段)(2)躲过断路器三相触头不同时合闸时出现的求最大零序电流(1)正序网取最大运行方式。
中性点直接接地系统中低压电动机接地保护配置原则的浅析
陈进1 杨涛2
(1鄂州供电公司检修公司2鄂州电力勘察设计有限责任公司湖北鄂州436000)
摘要:文章根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》及《电力工程电气设计手册1》中的规定和计算表格及曲线,分析了低压厂用电系统中性点为直接接地时,不同容量的电动机单相接地短路保护的实现方式,提出了经济、合理的配置低压电动机单相接地短路保护措施。
关键词:中性点接地;单相接地短路保护;相间短路保护
中图分类号:TM732 文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1665-2272.2014.07.073
1概述
在火力发电厂厂用电系统的供电负荷中,低压厂用电动机的种类繁多、数量庞大,其重要性也各不相同,如何根据“厂技规”中低压厂用电动机的配置原则,经济、合理的配置低压厂用电动机单相接地短路保护,保证整个低压厂用电系统安全、可靠的运行,具有重要的现实意义。
本文结合“厂技规”的规定,重点分析了几种不同容量的低压厂用电动机的相间短路保护对单项接地短路保护的灵敏性,提出了低压厂用电动机在几种典型的配置接线方式下单相接地短路保护的实现方式。
2低压常用电动机单相接地短路保护的配置原则
“厂技规”第41页、42页完整地描述了低压厂用电动机的保护配置原则,其中对低压厂用电动机单相接地短路保护的配置原则作了明确规定,全文引用如下:
低压厂用电系统中性点为直接接地时,对容量为100kW以上的电动机宜装设单相接地短路保护。
对55kW及以上的电动机如相间短路保护能满足单相接地短路的灵敏性时,可由相间短路保护兼作接地短路保护;当不能满足时,应另装设接地短路保护。
保护装置由1个接于零序电流互感器上的电流继电器构成,瞬时动作于断路器跳闸。
355kW及以上的电动机的单相接地短路保护措施
根据“手册1”第310页的设备选择表,以下面的1组数据对55kW及以上的低压厂用电动机的单相接地短路保护进行分析;电动机的额定功率Pe=110kW,额定电流Ie=201.9A,起动电流Iq=1413.3A,所选电缆截面3×185,ΔU≤5%,允许长度为L=277m。
低压厂用电动机电流速段保护动作电流的整定值可根据《电力工程电气设计手册2》(电气二次部分)③(以下简称“手册2”)第215页的计算公式(23-3)进行计算,即:Idz=Kk·Iqd=2×1413.3=2826.6A(Kk为可靠系数,取2)。
根据“厂技规”第32页9.1.1的规定,动作于跳闸的单相接地保护的灵敏度不小于1.5,当由相间短路保护兼作接地短路保护时,在电动机的出口单相接地的短路电流应不小于1.5×2826.6=4239.9A,以低压厂用变压器为干式变压器,其容量为1600kVA(Ud=8%),根据“厂技规”第134页的关系曲线,当L≤53m时,Id(1)≥4240>4239.9,电动机的相间短路保护兼作接地短路保护时满足灵敏度的要求。
根据上面的分析,当低压厂用电系统中性点为直接接地时,对容量为100kW以上的电动机,考虑到相间短路的整定值高,满足单相接地短路保护的灵敏性时供电距离短。
在实际的工程设计时,大量的供电距离稍远的100kW以上的低压电动机,是应装设单相接地短路保护的,只有极少量供电距离很近的100kW以上的低压电动机,其相间短路保护兼作短路保护时能满足灵敏度的要求,考虑到容量为100kW以上的电动机本身的价值高、数量少,相间短路保护兼作接地保护时满足灵敏度要求的几率小,另外装设一套灵敏性高的
单相接地短路保护是值得的,因此规程规定“宜装设单相接地短路保护”。
对容量在100kW以下、55kW及以上的电动机,相间短路的整定值相对较低,满足单相接地短路保护的灵敏性的要求,是应装设单相接地短路保护的;而部分供电距离较近、容量在100kW以下、55kW及以上的低压厂用电动机,其相间短路保护兼作接地短路保护是能够满足灵敏度的要求,不必再装设单相接地短路保护。
考虑到容量在100kW以下、55kW及以上的低压厂用电动机数量较多,相间短路保护兼作接地保护时满足或不满足灵敏度要求的机会均等,为了减少投资,增加厂用电熊的供电可靠性,规程规定容量在100kW以下、55kW及以上的低压厂用电动机“可由相间短路保护兼作接地短路保护;当不能满足时,应另装接地短路保护”。
因此,在具体的工程实施中,建议对55kW及以上的电动机,通过计算分析来确定是否安装单相接地短路保护,对于增强设计的合理性,减少设备投资,其益处是不言而喻的。
455kW以下的电动机的单相接地短路保护措施
对容量在55kW以下的低压厂用电动机的单相接地短路保护,规程没有给出明确规定,根据“手册1”第306页、307页的设备选择表,以下面的1组数据对容量在55kW以下的电动机的单相接地保护进行分析;电动机的额定功率Pe=37kW,额定电流Ie=69.8A,启动电流Iq=488.6A,所选电缆截面3×50,ΔU≤5%允许长度为L=232m。
根据上面介绍的计算方法,电动机相间短路保护的动作电流整定值Idz=2Iqd=2×488.6=977.2A。
当由相间短路保护兼作接地短路保护时,在电动机的出口单相接地的短路电流应不小于1.5×977.2=1465.8A,以低压厂用变压器为干式变压器,其容量为1600kVA(Ud=8%),根据“厂技规”第134页的关系曲线,当L≤95m时,Id(1)≥1480>1465.8A,电动机的相间短路保护兼作接地短路保护时满足灵敏度的要求。
在实际的工程设计过程中,存在着大量的供电距离较远,容量在55kW以下的电动机,其相间短路保护兼作接地短路保护时灵敏度不能满足规程的要求,下面将重点讨论这一类电动机的在电动机出口处发生单相接地短路时的短路电流。
假定单相接地短路发生在B相靠近电动机侧,取计算长度L=200m。
根据“厂技规”第103页(P2)的计算公式Id(1)=Id(100)(1)×100/L=1334×100/200=667,次计算电流为B相的单相短路电流,A、C相的电流计算如下:
B相接地前、后,A、B、C三相电源的相位和幅值均不发生变化电动机的输出功率维持不变,根据电动机各绕组间的电流、电压和他们之间的相角关系,可列出以下等式:U相·I1+U相·I3+U线·I2=U相·I线=K·Pe
I2=I1
I1=I3
式中:K为考虑功率因素和效率的系数求解上面的方程组,可以得出:
I2=0.6U相·I线=1.04I线
根据向量图,结合余弦定理(c2=a2+b2-2abcosφ),可以得出:Ia=Ic=1.53I线
计算结果表明:当在靠近电动机B相发生短路时,流过A、C相的电流仅为额定工作电流的1.53倍,流过B相的短路电流为Id(1)=667A,为额定电流的9.55倍,均小于电动机相间短路保护的动作电流整定值Idz=977.2A,此时,流过电动机绕组的最大工作电流为正常运行时的1.80倍(1.04I线).
根据计算结果,对容量在55kW以下的低压电动机,当其相间短路保护兼作接地短路保护,灵敏度不能满足规程的要求时,结合电动机不同配置接线方式,可以得出如下结论:(1)当电动机回路的保护设备由带磁保护的断路器(或者是熔断器)、热继电器构成、且热继电器安装在电动机附近时,如果单相接地短路发生在热继电器之前,同时电动机的单相短路电流无法使电动机的速断保护可靠动作(根据上面的计算结果,这种概率是很大
的),电动机将较长时间在B相接地的工况下运行(此运行时间将受短路点的位置、电动机的容量、电缆截面等的影响),极有可能烧毁电动机绕组。
如果单相接地短路发生在热继电器之后,电动机的单相接地故障将由热继电器(反时限曲线段)快速切除故障,对保护电动机具有积极的意义。
(2)当电动机回路的保护设备由带热磁保护断路器构成时,电动机的相间短路故障由断路器的磁保护来切除,而电动机的单相接地故障和过载则由断路器的热保护(反时限曲线段)来切除,此时,没有必要再配置热继电器。
(3)如果忽略接地电阻的影响,电动机B相接地运行时流过变压器中性点的零序电流将达到Id(1)=667A。
如果低压厂用电系统已存在某1台电动机在B相接地的工况下运行却又不能及时切除故障点,而此时又有其他某台电动机在B相短路的条件下运行时,极有可能是流过变压器中性点的零序电流(其值在数值上等于两台电动机B相接地短路电流的和)大于其整定值(其值通常由躲过未装设接地保护的某台电动机的相间保护兼作接地保护的整定值决定)而使变压器跳闸,扩大了事故范围。