文档介绍：第2章常用有触点保护电器概论
在现代社会生产与生活中,电能已成为一种不可或缺的能量。如何在最经济的条件下将优质电能传输负载,除了要具备优化的发电设施与控制设施以外,还必须具备优化的保护设施。
保护低压负载正常安全用电的设施主要依靠低压保护电器组成的各种保护装置。这些低压保护电器主要有熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器、低压断路器以及漏电保护电器等。
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保护电器的功用
保护电器就是对电器系统和电器设备进行安全保护的电器。
保护电器利用故障发生时电器系统的异常电压和电流的相关信息,迸行一系列保护动作,最终切断被保护对象的电源,有些保护电器同时发出指示信号及报警信号。另外有些保护电器还具备自动恢复供电的功能,以减少由于暂时性的故障而停电过久的损失。
低压配电线路和用电设备在运行中应该安全可靠,当发生各种故障时,设置在低压配电线路上的各种低压保护电器就能按要求及时开断电源,消除故障。保护主要包括两方面:
一,保证在故障工作状态下人身安全;
二,保证在故障工作状态下系统及设备的安全。
常见的保护设施有:过电流保护、欠电压与失压保护、电动机的断相保护、漏电保护等。
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为了充分发挥低压保护电器的作用,其保护特性必须得到良好配合,主要是以下两方面的配合:
①同被保护对象允许过载特性的良好配合。
②选择性保护的各级保护电器特性之间的良好配合。
首先以保护电动机用的断路器为例来进行分析。图2-1为保护电器与被保护电动机在特性方面的配合情况,图中曲线1为电动机允许过载特性,曲线2和曲线3为保护电器的保护特性曲线。曲线2和曲线1配合良好,但曲线3利曲线1的配合则较差,因为它不能最大限度地利用被保护设备的过载能力,反而会因电动机启动电流导致保护电器的误动作,因而无法在实际中应用。
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图2-1 保护电器与被保护电动机特性的配合
1—电动机的过载特性 2,3—保护电器的保护特性
4—电动机启动电流的变化曲线
在三相交流电力系统中,最常见且最危险的故障是各种形式的短路。其中包括三相短路、两相短路、一相接地短路以及电动机和变压器一相绕组上的匝间短路等。除此以外,配电线路、电机和变压器还可能发生一相或两相断线以及上述几种故障同时发生的复杂故障。电器系统故障可能引起下列严重后果。
①短路电流通过短路点将燃起电弧、使电器设备烧坏甚至烧毁,严重时会引发火灾。
②短路电流通过故障设备和非故障设备时,产生热和电动力的作用,使其绝缘遭到损坏或缩短其使用寿命。
③造成电网电压下降,并可能波及其他用户和设备,使正常工作和生产受到影响甚至造成整个配电和用电系统的瘫痪。
最常见的不正常工作情况是过负荷。长时间的过负荷会使过载设备和绝缘线的温度升高,从而使绝缘加速老化或使设备发生故障,严重时会导致设备的损坏。
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短路故障
短路保护装置在电器控制系统中的基本作用可以概括为下列几点:
①借助于自动保护电器将电器控制系统的故障设备与非故障设备自动隔离,使系统的运行恢复正常。但对于某些不正常工作情况,例如,轻度过载,由于不会立即破坏电器控制系统的正常远行,因此在许多情况下并不需要保护电器立即动作,为了不影响用电设备工作的连续性,保护装置可以只记忆下故障信号而不动作。
②监护用电设备的异常工作状况,并根据异常工作状况和设备运行维护条件发出相应处理信号,或由值班人员进行处理,或由装置自动地进行调整,或将那些继续运行会引起事故的电器设备予以切除。监护异常工作情况的保护装置一般会有一定的延时。
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电路保护装置设计准则
①可靠性:可靠性包括可靠度及安全度两个因素。如故障发生在保护电器系统的保护区域以内,此时它们应该能够准确地动作,这种性能的程度称为可靠度;又如故障发生在其保护区域以外时,它们则一定不能动作,这种性能称为安全度。
②选择性:当故障发生时,应尽量缩小电器控制系统被停电的范围,以保证最大限度工作的持续性。
③速动性:当故障发生时,应尽量快速将故障隔离,以减轻电器设备损害的程度及提高维护电器系统的稳定度。
④简练性:原则上电器保护系统的设计以简单为主,复杂的保护系统不仅投资费用高,而且隐藏故障的机会也较多,所需的维护技术也较复杂。
⑤经济性:这也就是追求最高的性能价格比。
电器保护装置设计的五项准则,其重要属性按可靠性、选择性、速动性、简练性及经济性的次序排列。在设计中要尽量追求五者的最佳结合点。
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保护电器的分类
电器控制系统发生短路和过电流等故障时,其主要特征如下:
①电流增大: 在短路点与电源之间直接联系的电器设备上电流会增大。
②电压降低: 系统故障相的电压或相间电压会下降。而且压降离故障点愈近愈大,甚至降为零。
③电流电压间的相位角会发生变化。
利用短路时这些物理量的变化,可以构成多