供配电自我总结知识Word下载.docx

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6.3特殊环境电动机的保护18

6.4电动机过载和缺相保护的实现和设定18

6.5断路器电动机短路保护和整定19

1增大电缆截面，减少回路阻抗；

19

6.6电动机欠载保护和整定20

6.7电动机的启动方式20

6.8电动机的运行方式21

第七章配电回路设计22

7.1树干式母干线配电回路设计22

7.2直线多级配电回路设计22

7.2.1过载保护23

7.2.2短路保护23

7.2.3单相对地接地故障保护保护23

7.2.4关于中性线保护24

第八章照明配电回路和保护25

8.1照明负荷电流计算25

8.1.1白炽灯25

8.1.2荧光灯25

8.1.3高压钠蒸汽灯25

8.1.4低压钠蒸汽灯25

8.1.5金属卤化物灯26

8.2照明回路的保护和设定26

第九章电伴热回路和保护27

9.1串联恒功率型电伴热带配电和保护27

9.2自调控型电伴热带配电和保护27

第十章10KV保护（采用电子脱扣器）28

10.1电动机保护28

10.1.1过负荷保护28

10.1.2速断保护（短路保护）28

10.1.3接地故障保护28

第一章变压器

1.1变压器的接线方式

在变压器的联接组别中“Yn”表示一次侧为星形带中性线的接线，Y表示星形，n表示带中性线；

“d”表示二次侧为三角形接线。

“11”表示变压器二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330度（或超前30度）。

变压器的联接组别的表示方法是：

大写字母表示一次侧（或原边）的接线方式，小写字母表示二次侧（或副边）的接线方式。

Y（或y）为星形接线，D（或d）为三角形接线。

数字采用时钟表示法，用来表示一、二次侧线电压的相位关系，一次侧线电压相量作为分针，固定指在时钟12点的位置，二次侧的线电压相量作为时针。

例如：

“Yn，d11”，其中11就是表示：

当一次侧线电压相量作为分针指在时钟12点的位置时，二次侧的线电压相量在时钟的11点位置。

也就是，二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330度（或超前30度）。

变压器接线方式有4种基本连接形式：

“Y，y”、“D，y”、“Y，d”和“D，d”。

我国只采用“Y，y”和“Y，d”。

由于Y连接时还有带中性线和不带中性线两种，不带中性线则不增加任何符号表示，带中性线则在字母Y后面加字母n表示。

油品事业部变压器多采用的是D,yn11的组别联接方式。

D,yn11组别联接方式的变压器适用范围如下：

单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流的25%时；

供电系统中存在着较大的“谐波源”，3n次谐波电流比较突出时；

用于10KV配电系统，需要提高低压侧单相接地故障保护灵敏度时。

1.2变压器的参数

额定容量

1.2变压器的运行方式

1.2.1并列运行

变压器的并列运行指的是将二台变压器或多台变压器的一次侧以及二次侧同极性的端子之间通过同一母线分别互相连接。

对于二台变压器的情况既是：

Ⅰ、Ⅱ段母线变压器同时工作，母联开关合闸。

1.2.2分列运行

变压器的分列运行是指二台变压器一次母线并列运行，二次母线用联络断路器联络。

正常运行时，联络断路器是分断的。

这时变压器通过各自的二次母线供给各自的负荷。

Ⅰ、Ⅱ段母线变压器同时工作，母联开关断开。

1.2.3变压器一用一备

一台变压器工作，另外一台变压器不工作，母联开关合闸。

第二章计算负荷

2.1负荷等级的确定及对应的供电方式

2.1.1负荷等级的确定

负荷等级分为一级负荷、一级负荷中特别重要的负荷、二级负荷和二级以外的负荷。

系统供电需要确定负荷等级，根据规范、参考“工业与民用配电设计手册”确定负荷等级。

负荷等级的确定必须严格按照相关规范既要满足安全要求又要经济合理。

比如工艺和消防；

消防也未必都是一级负荷（散粮）；

油品工艺也未必都是二级负荷；

负荷定义后分别满足供电要求。

一个供电系统中可能具有不同的负荷等级。

各事业部根据工艺进行总结。

2.1.2一级负荷供电方式

一级负荷应由两个电源供电；

当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏关键是如何确认一级负荷的两个电源：

两个电源来自两个不同的发电厂；

两个电源来自两个区域的变电站（电压一般在35千伏及以上）；

两个电源其中一个来自一个区域变电所，另一个应急电源。

下列电源可作为应急电源：

独立于正常电源的发电机组。

供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。

UPS

EPS

蓄电池/干电池

2.1.3一级负荷中特别重要的负荷供电方式

一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。

2.1.4二级负荷供电方式

二级负荷的供电系统，宜用两回线路供电。

在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路或电缆供电。

当采用架空线时，可为一回路架空线供电；

当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100％的二级负荷。

6KV及以上电压供电的变压器也要能承受100％的二级负荷。

2.2低压供电接地系统（接地故障保护）

2.2.1设计规范要求

#电力装置接地设计应节约有色金属，节约用铜。

#为保证人身和设备的安全，电力装置宜接地或接零。

#中性点直接接地的电力网，应装设能迅速自动切除接地故障的保护装置。

（TT接地系统和TN接地系统）；

中性点非直接接地的电力网，应装设能迅速反应接地故障的信号装置，必要时，也可装设延时时自动切除故障的装置（IT接地系统）。

#在中性点直接接地的低压电力网中，电力设备的外壳宜采用低压接零保护，即接零。

TT接地系统则不是。

如用电设备较少、分散、采用接零保护确有困难，且土壤电阻率较低，可采用低压接地保护。

单如用电设备漏电，设备外壳和其它有电气连接的金属部分可能带电，应采取装设自动切除接地故障的继电保护装置、使用绝缘垫、安装围栏或均压等安全措施。

2.2.2低压电气接地系统解释

低压电气接地系统（或称系统接地方式和电源系统类型），我们统称为系统接地方式。

表示了高压/低压变压器二次绕组以下电气装置接地方式的特征和低压电气装置外露导电部分采取的接地方式。

也就是说变压器的接地方式决定低压电气装置外露导电部分采取的接地方式。

用于进行电气装置外露导电部分短路保护，确切说是对地故障保护（间接人身保护和安全保护）。

2.2.3系统接地方式类型

系统接地方式分为TT接地系统、TN接地系统和IT接地系统。

1:

TT接地系统

TT接地系统变压器中性点直接接地（与接地极连接，注意符号），低压电气装置外露导电部分直接接地（与接地极连接，注意符号）。

TT接地系统低压电气装置外露导电部分接地故障时，其接地阻抗是电源接地极和电气装置接地极之间阻抗串联，阻抗较大，故障电流较小，相对比较安全。

断路器难于兼任接地故障保护。

一般采用剩余电流动作保护。

当然，TT接地系统与TN接地系统相比每个低压电气装置也省了一根保护线，但需要多个接地极。

TT接地系统比较适用于有户外架空线配电系统或经常移动的电气装置的配电系统或有大量相线-中性线的单相负载或根据相关规范要求采取的配电系统或电设备较少、分散、距离远、采用接零保护确有困难场合。

2:

TN接地系统

TN接地系统变压器中性点直接接地（与接地极连接，注意符号），低压电气装置外露导电部分通过导线与变压器直接接地的中性点相连。

这根导线称为保护线。

TN接地系统由于低压电气装置外露导电部分通过导线与变压器直接接地的中性点相连，接地阻抗较小，故障电流较大，可通过断路器或熔断器进行接地故障保护。

但由于故障电流较大，在火灾危险的场合可能有较大的火灾危险性。

TN接地系统根据由变压器供电的单相负荷（相线对中性点）要求，又分为TN-C接地系统、TN-S接地系统、TN-C-S接地系统。

（1）TN-C接地系统是保护线与中性线合为一根线，称为PEN线。

TN-C接地系统适合三相负荷比较平衡的配电负荷，由于PEN线流过的不平衡电流较小，PEN线截面可以小于相截面，还可以省掉一根专用保护线。

但不适合有大量单相负荷或谐波电流较大的供电负荷或火灾危险大的场所。

需要强调的是，PEN线要满足规范最小截面要求，特别是16平方以下与相线同截面要求，个别人设计时有误。

（2）TN-S接地系统是保护线与中性线分为2根线，中性线是接单相负荷。

保护线称为PE线、中性线也称为N线。

TN-S接地系统适用于设有变电所的、有爆炸或火灾危险的、谐波电流较大的、单相负荷较多的供电负荷。

（3）TN-C-S接地系统中，部分保护线与中性线合为一根线，即TN-C接地系统，部分是分开的，即TN-S接地系统。

TN-C-S接地系统适合上级供电为TN-C接地系统，下级供电有TN-S接地系统的需求。

需要强调的是，PE线和N线要满足规范最小截面要求。

3:

IT接地系统

IT接地系统变压器中性点不接地或经过高电阻接地，低压电气装置外露导电部分直接接地（与接地极连接，注意符号）。

其特点是发生接地故障时，系统可不间断电源而继续工作，此故障称为第一次故障。

由于接地故障电流很小（毫安级），因而既不能在故障点造成严重损坏，也不能产生危险的接触电压或导致火灾危险。

因此系统发生接地故障时系统仍可以正常供电到，提高了供电的不间断性。

适合于不间断供电要求高和对接地故障电压有严格要求的供电负荷。

如应急电源、消防、矿井下电气装置、胸腔手术室以及防火防爆要求的场所。

同时可以总结，接地故障电流TN接地系统最大、TT接地系统次之、IT接地系统最小。

2.2.4目前接地系统选择

IT接地系统适合要求强调供电连续性（不间断）的场合；

TT接地系统适合电设备较少、分散、距离远、采用接零保护确有困难场合或少量单相负荷，设备已经有接地极（油品）。

问题：

在TN接地方式下，3相平衡负荷（如电机），采用漏电保护还需要保护线吗？

采用漏电保护（毫安级）可不需要保护线，也不需要核算对地短路电流，但电气装置外露导电部分需要直接与接地极连接，如果没有与接地极相连，则需要保护线。

在TN接地方式下，3相平衡负荷（如电机）采用接地故障保护还需要保护线吗？

由于接地故障保护的设定电流是额定电流的0.2倍以上，电流都是几十安级以上，需要保护线。

接地故障保护是

目前接地方式矿石、煤炭为TN-C-S；

油品、散粮为TN-S；

接地方式也确定供电方式，必须在设计说明和系统图表达清楚。

2.3关于中性线和中性线保护

由变压器供电的单相负荷（相线对中性点）要求时，需要中性线；

中性线的截面需根据单相负荷电流进行计算；

如果是TN-C接地方式，保护线与中性线合为一根线，要考虑对地短路保护的兼顾；

如果距离较远的用电装置有小容量单相负荷，尽量采用下级设变压器，不用中性线，即节约一根电缆，又便于保护。

在TN-S和TT接地系统如果中性线的截面小于相线截面，则必须对中性线进行短路和过载保护。

必须采用4极断路器。

单相采用2极断路器。

截面相同，中性线不需要保护；

还需要4极断路器吗？

另外，相线对中性线短路电流等于相线对地短路电流，但接地故障保护要求不等于相线对中性线短路保护，因为接地故障保护是规范要求的（为安全需快速切断电源），如接地故障电流很小，需采用剩余电流保护（俗称漏电保护或接地故障保护）来满足接地故障保护的要求，但满足不了相线对中性线短路保护，需对中性线设另单独保护。

例如采用中性线办保护。

TN-C接地系统中，保护线与中性线合为一根线，这根线不能断开，所以PEN线不需要单独保护，断路器采用3极。

单相（相对相）需要2极断路器；

单相（相对中性线）需要1极断路器；

2.4关于重复接地问题

规范要求：

中性点直接接地的低压电网中，采用接零保护时，零线宜在电源处接地，但移动式电源设备除外。

架空线路的干线和分支线的终端以及沿线每1公里，零线应重复接地。

电缆和架空线在引入车间或大型建筑物处，零线应重复接地（距离地点不超过50米除外）。

若屋内配电屏、控制屏有接地装置时，也可以将零线直接接到接地装置上。

低压线路零线每一重复接地装置的接地电阻不应大于10欧。

在电力设备接地装置的接地电阻允许达到10欧的电力网中，每一重复接地接地的接地电阻不应大于30欧，但重复接地不应少于三处。

零线的重复接地，应充分利用自然接地体。

为防止触电危险，在低压电力网中，严禁利用大地作为相线或零线。

2.5关于接地故障保护的设计

首先选择系统接地方式，即TT接地系统、TN接地系统和IT接地系统，变压器次级必须是Y（即星型，具有中性点）；

TN接地系统，选择好供电电缆后计算对地短路电流；

对于配电线路或仅供给固定式电气设备用电的末端线路，根据对地短路电流，选择断路器的脱扣器；

如果对地短路电流大于断路器的瞬时或短延时（跳闸时间小于5秒）脱扣电流，其脱扣电流又能满足电动机启动电流（如果有，取8倍）或配电装置启动要求；

则满足接地故障电流保护要求。

如果小于断路器的瞬时或短延时（跳闸时间小于5秒）脱扣电流，则选择具有接地故障保护的脱扣器或者漏电保护器。

具有接地故障保护的脱扣器是剩余电流型接地保护，其特点是故障电流范围大且可调，可以防止干扰或阻抗不明的情况。

漏电保护器虽然也是剩余电流型接地保护，主要用于直接人身防护（插座、移动电气装置），动作电流小（30毫安、300毫安），也可以兼作接地故障保护，但易干扰且不可调。

具体方案要考虑性价比，小电流还可以考虑增大电缆截面。

第三章供电容量计算

以前所说的负荷计算更确切的定义应当是供电容量的计算，供电容量是指向一个系统或一台设备供电的视在功率。

其单位是KVA。

应当明确供电容量包括有功功率、无功功率、谐波功率、效率（电动负载内部损耗）。

谐波功率要开始重视，暂不涉及计算。

例如电动机的供电容量应是额定功率除以功率因数除以效率。

计算供给电流时应当是供电容量的计算电流。

而不是额定功率的计算电流。

系统图注意。

系统的供电容量不是所有用电设备供电容量的简单的算术和，更不是所有用电设备额定功率的算术和，因为有的设备不同时运行，同时运行的设备也不会都在满负荷（单个供电容量是按满负荷计算）运行，因此在利用系数法计算时，引入了利用系数和同时系数。

注意计算要合理，不能太保守。

要注意供电容量计算是生产作业负荷、检修负荷和消防负荷的关系。

如果检修时不作业或部分不作业，而且检修负荷小于作业负荷，检修负荷可不考虑。

如果消防负荷采用时不允许作业，则取作业负荷与消防负荷值大的作为供电容量。

要注意电拌热（自调控）、照明、断续工作制的设备额定功率计算。

具有多个供电负荷等级的系统，分别计算不同负荷等级的供电容量。

供电容量计算同时要计算功率因数补偿量。

第四章供电电压确定

由于有色金属价格的不断提高，提高供电电压的趋势在增加，设计时要注意考虑这种趋势，特别注意用电设备的情况，如电机、照明（有无690伏？

价格因数）等。

在码头等大场合供电尤其重要。

第五章配电系统图

5.1配电系统图要表达的要素

供电来源

根据负荷等级确定的供电方式（双电源、双回路、分列运行等）和技术规格；

根据负荷计算确定供电进线、变压器、母线容量和技术规格；

根据负荷计算和负载形式确定功率因数补偿的容量和技术规格；

根据接地方式确定接地系统图表达；

根据单体或单机负载性质确定馈出配电形式（驱动和保护）和技术选型；

根据技术要求确定柜型和组合；

根据单体或单机供电容量、接线长度、温度、敷设方式、环境要求（防爆）等因数计算

并选择电缆；

根据测量和计量要求选择测量和计量器件；

根据工艺要求作出控制说明，必要时作出控制单线图；

做出必要的设计说明。

5.2配电系统图要注意的问题

配电系统图除供电容量计算外，还涉及短路电流计算、导体（电缆和母排）载流量计算、用电设备运行压降计算、用电设备启动时母线压降计算。

一个项目的配电系统图是完整的，不光是变电所、配电间，包括除前之外的配电箱、盒。

核算运行压降时采用设备供电容量的电流，不是电缆的载流量。

配电系统图配出回路是多个用电设备组合（箱盒），在该回路表示的设备容量是指组合计算的供电容量，而不是组合功率的算术和。

配电电缆按接地方式的选择，有没有中性线要清楚。

配电系统图是在配电系统方案图的基础上，选择母线、电缆、电器件；

选择配电柜形式。

根据单体或单机负荷电流、受电端的短路电流计算、受电设备的启动电流、启动时间、选择断路器（熔断器）/接触器/热继电器；

根据经验或计算评估选择最佳启动方式；

根据工艺要求作出控制说明，必要时作出单线图；

作出必要的设计说明；

5.3单线系统图要素

要素包括用电设备单机功率、功率因数、负载持续率、启动电流倍数、启动时间；

要数包括用电设备与供电电距离、环境温度、电缆敷设方式、环境要求（防爆）；

要数包括用电设备的控制方式（配电）、驱动方式、保护要求；

要数包括用电设备检测要求、电计量要求、控制要求；

5.4单线系统图中的控制方式

单线系统图的控制方式是指用电设备配电回路的隔离开关、断路器（熔断器）、接触器、软启动器、变频器、热继电器等器件的组合。

短时运行工作制（反复短时工作制）使用电设备以断续的方式反复进行工作，在工作时间内，用电设备来不及发热到稳定温升就开始冷却，而其发热足以在停歇时间内冷却到周围介质的温度。

断续工作制（反复短时工作制）用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间与停歇时间相互交替。

通常以负载持续率来表示在一个周期内工作的长短，负载持续率又称暂载率。

负载持续率等于工作时间除以工作周期，工作周期等于工作时间加上停歇时间。

我国技术标准规定，工作周期以10分钟为计算依据。

关于短时和断续工作制用于负荷计算和电缆选择。

在负荷计算中，短时工作制的电机容量等于电机名牌的额定功率。

在断续工作制中，其电机容量按负载持续率百分之25统一核算。

趋势是容量增加。

选择电缆是注意，短时和断续工作制时，按连续工作选择的电缆电缆的载流量增大趋势，具体查“工业与民用配电设计手册”第769页。

第六章电动机配电回路和保护设计

6.1电动机负荷电流计算（指单台）

电动机负荷电流计算要考虑供电电压、电机额定功率、电机额定功率因数、电机额定效率。

注意都是额定是在满负荷运行。

电动机负荷电流的计算一是为电缆选择和断路器额定电流作依据，其二可以算出供电容量，也可以通过供电容量计算负荷电流。

如何通过额定功率算

6.2电动机应设基本保护

电动机必须具有短路（三相短路、两相短路、单相对地短路）保护，过载保护和缺相保护。

6.3特殊环境电动机的保护

处于爆炸火灾环境的泵类电机除上述保护外，还具有欠载保护。

功率较大的电机还具有电机过热保护（通过热电阻元件）。

由于电源错相造成重大安全事故的，需有相序保护。

如电梯、起重机械。

对于浸入水中的电机需要漏电保护。

突然断电将导致比因过载而造成的损失更大的电机回路，其过载保护只给出信号，例如供给起重电磁铁、无备用的消防泵。

短时工作或断续工作或额定功率不超过3KW的电动机，可不装设缺相保护。

如电动阀门。

短时工作或断续周期工作的电动机，可不装设过载保护。

要慎重。

6.4电动机过载和缺相保护的实现和设定

电动机过载和缺相保护一般采用热继电器（3元件、即断路器、接触器、热继电器）或具有过载和缺相保护的电动机保护断路器（2元件、即断路器和接触器）。

过载保护电流的整定符合以下条件：

线路持续载流量≥长延时整定值≥计算负荷电流

线路持续载流量≥热继电器整定值≥计算负荷电流

过载保护既保护电机也保护电缆。

注意1：

不要把选择电缆允许持续载流量当作电机计算负荷电流。

注意2：

断路器进行过载保护是脱扣器使断路器分断而切断电源；

热继电器进行过载保护是通过控制接触器切断电源。

注意3：

注意核对断路器和热继电器的过载脱扣曲线必须躲过电机启动电流和启动时间。

在调试过程中要相信计算和正常整定，不要轻易加大整定电流。

注意4：

STR43ME脱扣器的的过载整定可分别满足短冷（热态）态和长冷态的10A、10、20三个脱扣级别。

简单说，热态保护曲线最低，冷态曲线向右上移。

10A曲线最低10、20曲线向右上移。

如果限制电机频繁启动，就设热态10A，也就是整定面板上fast的10A。

就施耐德低压电气而言，以NSX为例（MICROLOGIC2-M脱扣器）、GV系列和敖马系列具有过载和缺相保护。

其它品牌查样本。

MA脱扣器只有电动机短路保护的功能，没有过载和缺相保护功能，采用此脱扣器必须配热继电器进行过载和缺相保护；

C65#-D和NC100H-D具有电动机短路和过载保护的功能，没有缺相保护功能。

适合短时工作或断续工作或额定功率不超过3KW的电动机。

缺相保护加热继电器。

6.5断路器电动机短路保护和整定

计算得出断路器进线端的3相短路电流；

电机进线端的3相、2相和单相对地短路电流值；

根据计算进线端的3相短路电流选择断路器的分断电流。

根据计算电机进线端的3相、2相和单相对地最小短路电流值，选择脱扣器。

脱扣器瞬时或短延时短路电流必须满足最小短路电流值（一般是指单相对地短路），如果满足不了，则有以下几种措施；

2采用具有接地故障保护的电动机脱口器，如就施耐德NSX的MICROLOGIC6E-M脱扣器或ABB同类型电动机脱扣器。

如敖马系列（小功率15KW以下）

3采用漏电保护的脱口器。

需要注意的是，以上3种方案的选择要根据性能价格比综合考虑选择。

注意：

三相短路和单相对地短路电流整定值小于计算值，进线分断能力大于计算值。

接地故障保护不但是保护电缆，也是保护电动机，再次强调需要。

另外接地故障保护不要和等电位连接混为一谈，等电位连接取代不了接地故障保护。

但接地故障保护可以兼作间接人身保护。

6.6电动机欠载保护和整定

对于泵类电机特别是爆炸火灾危险环境的泵类电机，需有欠载保护，欠载保护一般采用检测