低压配电装置.doc

低 压 配 电 装 置
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、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。保护电器主要包括各种熔断器、磁力启动器的热断电器、电磁式过电流继电器和失压（欠压）脱扣器、低压断路器的热脱扣器等。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；后者没有触头，直接由机械运动进行控制。
第一节保护电器
一、 保护类型
保护电器分别起短路保护、过载保护和失压（欠压）保护的作用。
短路保护是指线路或设备发生短路时，迅速切断电源。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装置。应当注意，在中性点直接接地的三相四线制供电系统中，当设备外壳接地时，短路保护装置应迅速切断电源，以防触电。在这种情况下，短路保护装置直接承担人身安全和设备安全两方面的任务。
过载保护是当线路或设备的负荷超过允许范围时，能延时切断电源的一种保护。热继电器的热脱扣器是常用的过载保护装置；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装置。由于设备损坏往往造成人身事故，所以过载保护对人身安全也有重大意义。
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。
二、 熔断器
熔断器有RM系列的和RT系列的管式熔断器、RL系列的螺塞式熔断器、RC1A系列的插式熔断器，还有盒式熔断器及其他形式的熔断器。管式熔断器有两种，RM系列的是配用纤维材料管，由纤维材料分解大量气体灭弧；RT系列的是配用陶瓷管，管内填充石英砂，由石英砂冷却和熄灭电弧。填料管式熔断器和螺塞式熔断器都是封闭式结构，电弧不容易与外界接触，适用范围较广。管式熔断器多用于较大容量的线路。螺塞式熔断器多用于中、小容量的线路或设备。插式熔断器和盒式熔断器都是防护式结构，用于所在环境条件较好的中、小容量的线路或设备。
熔断器的熔体做成丝或片的形状。低熔点熔体由锑铅合金、锡铅合金、锌等材料制成。
保护特性和分断能力是熔断器的主要技术指标。熔断器的保护特性是较陡的反时限曲线，而且有一个临界电流Ib。熔体的额定电流小于其临界电流。熔断器的保护特性虽然带有反时限特性，但由于热容量小，动作快，仍宜于用做短路保护元件。
选用熔断器时，应注意其防护形式满足生产环境的要求；其额定电压符合线路电压；其额定电流满足安全条件和工作条件的要求；其极限分断电流大于线路上可能出现的最大故障电流；其保护特性应与保护对象的过载特性相适应；在多级保护的场合，为了满足选择性的要求，上一级熔断器的熔断时间一般应大于下一级的3倍。
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。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。应当在停电后再更换熔体；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。
三、 热继电器和失压（欠压）脱扣器
热继电器和热脱扣器也是利用电流的热效应做成的。
热继电器主要由热元件、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。在他近旁的双金属片也受热而变形。双金属片由两层热胀系数不同的金属片冷压黏合而成，上层热胀系数小，下层热胀系数大，受热时向上弯曲。当双金属片向上弯曲到一定程度时，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拉开触头。
对于磁力启动器，热继电器的触头串联在吸引线圈回路中；对于减压启动器，热继电器的触头串联在失压脱扣器线圈回路中，而对于自动空气开关，热脱扣器直接把机械运动传递给开关的脱扣轴。这样，热继电器或热脱扣器动作就能通过磁力启动器、减压启动器或自动空气开关断开线路。热元件因其热容较大，动作不是太快，所以，只宜作过载保护，而不宜作短路保护。
失压（欠压）脱扣器也是利用电磁力的作用来工作的，线圈并联在线路上，电压正常时，衔铁处于闭合位置。当线路电压消失或降低至40%—75%时，衔铁被弹簧拉开，并通过脱扣机构使减压启动器或自动空气开关动作而断开线路。
第二节开关电器
开关电器的主要作用是接通和断开线路。闸刀开关、自动断路器、减压启动器、交流接触器、控制器等都属于开关电器。
一、 刀开关
刀开关是手动开关。包括胶盖刀开关，石板刀开关、铁壳开关、转扳开关、组合开关等。刀开关只能用于不频繁启动的场合。用刀开关操作异步电动机时，开关额定电流应大于或等于电动机额定电流的3倍。
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，刀开关须与有切断短路电流能力的其他开关串联使用。胶盖刀开关只能用来控制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的刀开关；220V的照明线路，应采用250V的刀开关。对于照明负荷，刀开关的额定电流可大于负荷电流。还应注意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护和操作的安全，应该在刀开关的上方另装一组熔断器。
低压配电盘上，经常用到熔断器式刀开关。这种开关具有高分断能力的RT0填料管式熔断器、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。在正常供电的情况下，由开关的触头接通或分断电路，线路短路时由熔断器分断故障电流。
二、 低压断路器（自动开关）
按照结构形式，低压断路器可分为框架式（万能式）和塑料外壳式（装置式）两类。前者结构灵活多变，可装较多种类的脱扣器和辅助触头；后者结构紧凑、体积小、重量轻、使用比较安全;经常应用的还有具有剩余电流动作保护功能的漏电断路器等。
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、失压脱扣器、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。
低压断路器有很强的分断能力。例如，DZ10—100型断路器的额定电流为100A，而对交流380V，cosφ≥0.4电路的最大分断电流为12kA。低压断路器有良好的保护特性，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，当线路未恢复正常，脱扣器未恢复原位时，不能合闸送电。由于低压断路器有以上优点，它广泛用于交、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、欠电压的故障的危害；低压断路器也可用于电动机的不频繁的启动以及电路不频繁的操作和切换。
我校低压进线柜、联络柜普遍采用的KFW2系列智能型万能式断路器系江苏凯帆电器有限公司生产。适用于交流50Hz，额定电压至690V，额定电流630—6300A的配电系统中，用来分配电能，保护线路、电源设备免受过载、欠电压、短路、单相接地等故障的危害。断路器配用的ST40—M型智能控制器具有三相电流、最大电流数码显示；短路瞬时脱扣，过流延时脱扣和接地故障脱扣等功能。其中脱扣电流和延时时长分别可调。智能控制器故障复位或断电后仍具有故障记忆功能，保留一次历史事件，以便于事后分析。只有当再次出现新故障时，原信息才被清除，并保存当前最新故障数据。
三、 交流接触器
交流接触器在各种电力传动系统中，用来频繁接通、断开带有负载的主电路或大容量的控制电路，便于实现远距离自动控制。
交流接触器由电磁部分、触头部分和弹簧部分组成。主触头接于主电路中，电磁铁的线圈接于控制电路中。当线圈通电后，产生电磁吸力，使动铁芯吸合，带动动触头与静触头闭合，接通主回路。若线圈断电后，线圈的电磁吸力消失，在复位弹簧作用下，动铁芯释放，带动动触头与静触头分离，切断主电路。
我国生产的交流接触器有多种型号下面以新型常用交流接触器CJX1为例说明：
C J X 1 — □ / □ □
│ │ │ │ │ │ └ 以数字表示的动断辅助触头数量
│ │ │ │ │ └───以数字表示的动合辅助触头数量
│ │ │ │ └ ─────表示在AC—3使用类别下额定工作
│ │ │ │ 电压为380V时的额定工作电流值
│ │ │ └──────── 表示设计序号
│ │ └───────────表示小容量
│ └───────────── 表示交流
└────────────────表示接触器
接触器为E字形铁芯，双断点触头的直动式运动结构：辅助触头可有一常开、一常闭或二常开、二常闭。接触器动作机构灵活，手动检查方便，结构设计紧凑，可防止外界杂物及灰尘落入接触器活动部位。接线端都有罩覆盖，人手不能直接接触带电部位，可确保使用安全，符合安全用电标准。接触器外形尺寸小巧，安装面积小。安装方式可用螺钉紧固，也可扣装在35mm宽的标准安装轨道上，具有装卸迅速、方便之优点。
主触头、辅助触头均为桥式双断点结构，触头材料由电性能优越的银合金制成，具有使用寿命长及良好的接触可靠性。灭弧室均呈封闭型，并有阻燃型材料阻挡电弧向外喷溅，保证人身及邻近电器的安全。
各等级接触器的磁系统是通用的，电磁铁工作可靠、损耗小、噪声低，具有很高的机械强度，线圈的接线端装有电压规格的标志牌，标志牌按电压等级着有特定的颜色，清晰醒目，接线方便，可避免因接错电压规格而导致线圈烧毁。
交流接触器常见故障及处理
1、 铁芯吸不上或吸力不足：电源电压过低，线圈技术参数不符合使用要求，线圈烧毁或断线，卡住，生锈，弹簧弹力过大。
2、 铁芯不放开或释放过慢：触头熔焊或弹力过小，卡住，生锈，磁面有油污或尘埃，剩磁过大（铁芯材料或加工问题）。
3、 线圈过热或烧损：铁芯不能完全吸合，使用条件不符，操作频率过高（交流），空气潮湿或含有腐蚀性气体。
4、 电磁铁噪声过大：电压过低，压力过大，磁面不平、有油污、尘埃，短路环断裂。
5、 触头熔焊：操作频率过高或过负荷，触头表面有金属颗粒突起或异物，有卡住现象。
第三节配电装置
一、 低压配电屏用途
低压配电屏又叫开关屏或配电盘、配电柜，它是将低压电路所需的开关设备、测量仪表、保护装置和辅助设备等，按一定的接线方案安装在金属柜内构成的一种组合式电器设备，用以进行控制、保护、计量、分配和监视等。适合用于发电厂、变电所、厂矿企业中作为额定工作电压不超过380V低压配电系统中的动力配电、照明配电之用。
二、 低压配电屏结构特点
我国生产的低压配电屏基本可以分为固定式和手车式（抽屉式）两大类，基本结构方式可分为焊接式和组合式两种。我校采用的低压配电屏大致有GCK、GCS、MNS几种型号。
1、 GCK系列低压配电屏（G—柜式结构，C—抽屉式，K—控制中心）
GCK系列低压配电屏是一种工矿企业动力配电、照明配电与电动机控制用的新型低压配电装置。根据功能特性分为JX（进线型）和KD（馈线型）两类。
这种控制中心为全封闭功能单元独立式结构，防护等级为IP40级，它的保护设备完善，保护特性好，所有功能单元均可通过接口与编程程序控制器或微处理机连接，作为自动控制系统的执行单元。主母线电流3150A，垂直母线600A。
2、 GCS型低压配电屏（G—柜式结构，C—抽出式，S—森源电气系统）
GCS型低压配电屏是原电力部、机械部委托森源电气有限公司组织电力部和机械部联合设计组，进行设计和研制的。产品具有接通与分断能力高、动热稳定性好、电气方案灵活、组合方便等特点。结构类似GCK，主母线达4000A，垂直母线规格为1000A。它适用于交流50（60）Hz、额定电压660V及以下、额定电流4000A及以下的电力系统中。在某些应用场合，能够满足与计算机接口，实现集中监测与控制的特殊需要。
3、 MNS型低压配电屏
MNS型低压配电屏是按照ABB公司转让技术制造的产品，是一种用标准模件由工厂组装的组合式低压开关柜。主母线电流可达5000A，垂直母线标准1000A，双母线2000A，性能好于GCS。装置适用于交流50Hz—60Hz、额定电压660V及以下的供电系统，用于发电、输电、配电、电能转换和电能消耗设备的控制。广泛应用于发电厂、变电所、厂矿企业和高层建筑的动力配电中心和电动机控制中心。加装智能仪表后，可以形成智能配电柜与上位机组成监控系统。
GCK柜和GCS、MNS柜抽屉推进机构不同。
除上述配电箱外，还有XL型和XM型的配电照明箱。
三、 低压配电屏安装及投运前检查
安装时，配电屏相互间及其与建筑物间的距离应符合设计和制造厂的要求，且应牢固、整齐美观。若有振动影响，应采取防振措施，并接地良好。两侧和顶部隔板完整，门应开闭灵活，回路名称及部件标号齐全，内外清洁无杂物。
低压配电屏在安装或检修后，投入运行前应进行下列各项检查试验：
1、 检查柜体与基础型钢固定是否牢固，安装是否平直。屏面油漆应完好，屏内应清洁，无积垢。
2、 各开关操作灵活，无卡涩，各触点接触良好。
3、 用塞尺检查母线连接处接触是否良好。
4、 二次回路接线应整齐牢固，线端编号符合设计要求。
5、 检查接地是否良好。
6、 抽屉式配电屏应检查推抽是否灵活轻便，动、静触头应接触良好，并有足够的接触压力。
7、 试验各表计是否准确，继电器动作是否正常。
8、 用1000V兆欧表测量绝缘电阻，应不小于0.5MΩ，并按标准进行交流耐压试验，一次回路的试验电压为工频1kV，也可用2500V兆欧表试验代替。
四、 低压配电屏巡视检查
为了保证对用电场所的正常供电，对配电屏上的仪表和电器应经常进行检查和维护，并做好记录，以便随时分析运行及用电情况，及时发现问题和消除隐患。
对运行中的低压配电屏，通常应检查以下内容：
1、 配电屏及屏上的电气元件的名称、编号等是否清楚、正确，标识是否脱落，盘上所有的操作把手、按键和旋钮等的位置与现场实际情况是否相符，固定是否牢靠，操作是否灵活。
2、 配电屏上表示“合”、“分”等信号灯和其他信号指示灯是否正确。
3、 隔离开关、断路器、熔断器和互感器等的触点接触是否牢靠，有无过热、变色现象。
4、 二次回路导线的绝缘是否破损、老化。
5、 仪表或表盘玻璃是否松动，仪表指示是否正确，并清扫仪表或其他电器上的灰尘。
6、 配电室内的照明灯具是否完好，照度是否明亮均匀，观察仪表时有无眩光。
7、 配电屏上标有操作模拟板时，模拟板与现场电气设备的运行状态是否对应。
8、 巡视检查中发现的问题应及时处理并记录在册，若发现重大安全隐患，应立即向部门领导汇报，请求指示。
五、 低压配电装置运行维护
1、 对低压配电装置的有关设备，应定期清扫和摇绝缘电阻（对工作环境较差的应适当增加次数），如用500V兆欧表测量母线、断路器、接触器和互感器的绝缘电阻，以及二次回路的对地绝缘电阻等，均应符合规程要求。
2、 低压断路器故障跳闸后，应检修或更换触头和灭弧罩，只有查明并消除跳闸原因后，才可再次合闸运行。
3、 对频繁操作的交流接触器，每三个月进行检查，测试项目有：三相触头是否同时闭合或同时分断，检查时应清扫一次触头和灭弧栅，用500V兆欧表摇测三相触头间绝缘电阻。
4、 定期校验交流接触器的吸引线圈，在线路电压为额定值的85%—105%时吸引线圈应可靠吸合，而电压低于额定值的40%时，则应可靠地释放。
5、 经常检查熔断器各连接点接触是否良好，有无烧损现象，并在检查时清除各部位的积灰。
6、 检查三相瓷底胶盖刀闸是否符合要求，用做总开关的瓷底胶盖刀闸内的熔体是否已更换为铜或铝导线，在开关的出线侧是否装有熔断器与之配合使用。
第四节低压带电工作的要求
低压带电工作应设专人监护，使用有绝缘柄的工具，工作时站在干燥的绝缘物上，带绝缘手套和安全帽，穿长袖衣，严禁使用锉刀、金属尺和带有金属物的毛刷、毛掸等工具。
在高低压同杆架设的低压带电线路上工作时，应先检查与高压线的距离，采取防止误碰高压带电设备的措施。
在低压带电导线未采用绝缘措施前，工作人员不得穿越。在带电的低压配电装置上工作时，要保证人体和大地之间、人体与周围接地金属之间、人体与其他导体或零线之间有良好的绝缘或相应的安全距离。应采取防止相间短路和单相接地的隔离措施。上杆前先分清相、中性线，选好工作位置。断开导线时，应先断开相线，后断开中性零线。搭接导线时，顺序正好相反。因低压相间距离很小，检修中要注意防止人体同时接触两根线头。