 |
| 本站首页 电路图 元器件 设计制作 电子维修 电子资料 技术资讯 单片机 PCB 电路制图 创意设计 造型设计 电脑网络 平面设计 神气科技 创业资料 产品营销 供求信息 本站邮购 创业指南 I C设计 研发生产 网站制作 人力资源 免费资源 实用查询 工业设计 动画制作 |
|
|
| 本站首页 电路图 元器件 设计制作 电子维修 电子资料 技术资讯 单片机 PCB 电路制图 创意设计 造型设计 电脑网络 平面设计 神气科技 创业资料 产品营销 供求信息 本站邮购 创业指南 I C设计 研发生产 网站制作 人力资源 免费资源 实用查询 工业设计 动画制作 |
|
摘要：380V低压系统电能计量装置由于设计和安装存在缺陷，在运行中当电能计量装置出现故障，一旦系统运行方式改变，则有可能产生高达1000V以上的相对地电压，严重威胁着人身和设备的安全。通过上百次的现场和实验室试验，找到了产生过电压的原因，分析过电压的产生条件及其危害程度，以及对电能计量装置计量值的影响。并提出要采取的必要预防措施，对规范380V低压系统电能计量装置的设计和安装，将有着极其深远的意义！ 关键词：380V 停电 线路 异常 过电压 分析 研究 380V低压系统电能计量装置由于设计和安装存在缺陷，在运行中当电能计量装置出现故障，一旦系统运行方式改变，则有可能产生高达1000V以上的相对地电压，严重威胁着人身和设备的安全。分析谐振过电压的产生条件及其危害程度，采取必要的预防措施，规范380V低压系统电能计量装置的设计和安装，将有着极其深远的意义。 1 380V低压系统过电压的危害 380V低压系统线电压一般为380V±10%，相电压为220V±10%，而且相电压一般也不会超过260V。但在2000年度，贵州黔桂发电有限责任公司发生了一起严重的380V低压系统异常过电压事件，电气运行值班人员在对一条已停电的电缆线路进行例行的验电时，发现原本已停电的电缆线路的B相竞然带电。通过进一步用电压表检测，检测到的电压值更是让运行值班员大吃一惊：停电的B相电缆对地电压高达420V，对运行中的A、C相的线电压高达620V！试验人员到现场核实了这一觳饨峁恼沸裕谧邢傅募觳橹蟹⑾值缒鼙淼缪购偷缌骰芈返墓步拥叵哂氲刂涠峡诵邢呗飞习沧暗牡ハ嗟缒鼙碓诜伤俚胤醋Ｔ诨指唇拥卣泛螅诵邢呗飞习沧暗牡ハ嗟缒鼙肀湮５缦呗稡相电缆上的电压也随之消失。 380V低压系统过电压的危害是不言而喻的，它不但严重威胁着人身的安全，而且还破坏电缆的绝缘。通过现场和试验室上百次的试验，终于找到了过电压的产生原因。 2 380V低压系统电能计量装置的设计和安装概述 目前，电力系统中380V低压系统负荷电能常采用一块单相电能表计量三相电能，计量方式不合理。380V系统属于三相四线制系统，且负荷极不平衡，但在设计中没有考虑到计量方式是否符合实际运行方式。对于不平衡的三相四线制系统，必须采用三块单相电能表或一块三相四线电能表才能正确计量，而设计时只在B相安装了一块单电能表，根本无法正确对三相电能进行准确计量，电能表接线方式如图1：  设计时，同一开关柜内的所有负荷电能表电压线圈和电流线圈的非“*”端全部短接后，经一根导线接在地线“N”上。在运行中，同一开关柜内多个负载只要有负载停电或带电的状态并存，而公共的接地线“N”断开，即使在最好的情况下，也会使停电线路的B相电缆带电（～220V左右），威胁着人身的安全。 3 谐振过电压的产生原因 停电线路的B相电缆带电（～220V左右）属于比较正的情况，但对地电压超过400V，则极不正常。首先，我们认为产生过电压的原因是电能表电压线圈和电流线圈所产生的磁通交链，而使电压线圈产生与电源电压相位相反的电势，电源电压与电压线圈产生的电势相叠加而产生高电压。在现场和实验室多次模拟电能表运行的各种工况，以期找到产生过电压的原因，但都以失败而告终。在多次的试验失败之后，通过对电路的仔细分析，认为停电线路电缆与地之间可等值为一个电容器，电能表电压线圈可行值为一个电感，再加上电源电压，线路便具有了产生串联谐振的可能。在现场，用电容器和停电电缆等值电容分别做实验，都满足了串联谐振的条件，并产生了很高的谐振过电压。通过对电能表和电缆结构的进一步剖析，使产生过串联谐振电压的原因更加明析。 380V同一开关柜内的所有负荷电能表电压线圈和电流线圈的非“*”端是全部短接的，电能表的电压线圈相当于一个电感，而停电线路的电缆对地有一定的电容量，未停电线路的B相电压经过电能表电压线圈（为未停电线路电能表电压线圈通过短接点与停电线路电能表电压线圈串联），加在停电线路上，而停电线路的电缆对地相当于一个等值电容。现以图1中Wh1带电，Wh2停电为例，等效电路图如图2：  由于接地线“N”设计不合理，同一开关柜内多个负载电能表的电压线圈和电流线圈并没有分开接地，而是所有的非“*”端是全部短接后通过一根公共导线接地。当公共导线与地线“N”断开后，未停电线路的B相电压经本线路电能表Wh1的电压线圈，通过短接点后与停电线路电能表Wh2的电压圈串联，再与停电线路B相电缆的等值电容串联接到地线“N”上。只要有负载停电或带电的状态并存，而公共的接地线“N”断开，即使在最好的情况下，也会使停电线路的B相带电。而一旦jX1+jX2=jXCL，则线路将发生串联谐振，极高的谐振过电压也将严重威胁到人身和设备的安全。 4 谐振过电压的限制条件  谐振过电压的高低取决于电源电压U的高低和谐振电路的品质因数Q的大小，谐振电路及产生串联谐振时的相量图见图3： 当XL=XC时，电路发生串联谐振。在实验室对一批DD862单相电能表的两个电压线圈进行串联后的各项参数进行测试，参数如下： 直流电阻：R=850W～940W 总阻抗： Z=13704W～14530W（电压范围198V～242V，采用电流、电压法计算阻抗） 感抗： XL2=Z2 -R2 XL=13677W～14499W 电感： L=43.5H～46.2H 谐振电路的品质因数Q=wL/R= XL/R=14.55～17.06 由于谐振电路的品质因数Q高达17.06左右（在电力线路中已是一个相当高的值），当发生串联谐振时，总的电抗为零，阻抗最小（Z=R），电流最大（I=U/R），因电路呈全阻性，故电流I与电压同相，U=UR。电感和电容上的电压数值相等，相位相反，UL=UC=IwL=QU，即发生串联谐振时，电感上（或电容上）的电压是外加电压的Q倍。 U=198V～240V（电压变化范围取220V±10%） Q=14.55～17.06 UL=UC=IwL=QU=2881V～4128V 从计算可以看出,当电路发生串联谐振时，电感上（或电容上）的电压将达4128V左右（理论计算值）。 以上谐振过电压为理论计算值。在工程实践中，只要同一开关柜间隔内有负载停电或带电的状态并存，而公共的接地线“N”断开，在停电线路的B相电缆上就会产生一定的电压,并不是只有发生串联谐振时才会产生高压。从图3可得，I=U/（R+jXL-jXC ）,电容上的电压与I和XC 的大小有关，在U一定的情况下，XL 与XC 的数值越接近，且谐振电路的品质因数Q 越高，则电容上的电压越高。 4.1 电容上电压与电缆电容的关系曲线 在现场通过不同的电容接入，测试电压如表1，变化曲线如图4（测试条件：电源电压：221.5V～224.5V，50Hz，电能表感抗14000Ω，直流电阻915Ω）。
4.2 电容上电压与电路的功率角的关系 电路的功率因数角与电路接入的电容容抗有关，当接入的容抗和电能表电压线圈感抗越接近，功率因数角j越小，当接入的容抗和电能表电压线圈感抗相等时，功率因数角j则为零。通过接入不同电缆线路，测量电容上的电压及相量图，如图5（测试条件：电源电压：221.5V～224.5V，50Hz，电能表感抗14000Ω，直流电阻915Ω）。  在图5中，图（a）与图(b)为整个电路呈容性时电压相量图，图（c）与图（d）为整个电路呈感性时电压相量图。 电路呈容性情况下，根据平行四边形法则，得出： UC-UL=UCosd=Usin(－j) （1） UR=UCosj （2）I I=UR /R，UL=IXL （3） 联立式（1）、（2）、（3）得 UC=（XL/R）×UCosj+Usin(-j)=Q×UCosj+ Usin(－j) 同理，可得出电路呈感性情况下电容上电压UC： 因UL-UC=UCosd=USinj UC=（XL/R）×UCosj-USinj=Q×UCosj-USinj 从以上推导可以看出，在电路感抗与容抗差值相等的情况下，电路呈感性情况下电容上的电压，要比电路呈容性情况下时的低。电容上的电压随电路功率因数角的变化曲线如图6。由于电能表电压线圈的电阻和电感存在，谐振电路完全呈感性和容性（即j=90°）是不可能的，只是随着电路参数的变化，j只能接近于90°，而永远不能等于90°。  4.3 对电能计量装置计量误差的影响 未停电线路的电能表Wh1电压线圈上的电压U1的有效值为UL与UR合成相量的 1/2，功率因数角φU1的计算方法如下： φU1=tg-1(XL/R)= tg-1(14000L/915)=86.26° U1与U的夹角φ2的计算如下： φ2=φU1-φ=86.26°-φ 正常情况下单相电源供给给负载的功率P=UI负cosφ负，异常情况下电路负载的功率P1= U1I负cos（φ2+φ负）。 测试条件：电源电压：221.5V～224.5V，50Hz，电能表感抗14000Ω，直流电阻915Ω
表2 4.4 电容上电压实测值与理论计算值差别原因 由于电路各元件的损耗，实际谐振时电容上的电压和理论计算值有一定差别，如图5（a）图中计算值为583V；如（b）图中计算值为1681V；如（c）图中计算值为3080V，（d）图中计算值为1379V。另外，测量表计的输入电压回路电阻的接入，也改变了电路的参数，使电路实际的最高电压点和理论的最高电压点发生了偏移，标准表测量的相位角和理论的相位角也有很大的偏移，从而使电容上的电压发生了变化。因为测量表计的输入电压回路电阻不是理论上的无穷大，一般的表计只能达到几十千欧姆，测量时采用CLL311A多功能标准表，电压回路输入电阻为860kΩ(电阻表测量值)，测量表计输入电阻对电路的影响如图7：  值得特别指出的是，当电容上电压UC超过300V时，每个电能表电压线圈上的电压将远远超过正常电压范围，尤其当电路呈感性时，电能表电压线圈上的电压将更高。由于考虑到电能表和电缆线路的安全，在现场作试验时电容上电压UC只试验到1100V左右，但这个电压值足以严重威胁到人身和设备的安全，过电压也使电气设备的绝缘加速老化，使用寿命大大缩短。 5 电能计量装置引起过电压的限制 380V低压系统采用单相电能表计量三相不平衡负载的电能表，毫无任何实用性，必须将这一计量方式改变，使之和电路性质相适应。为了保证人身和设备的安全及电能表的正确性，应采取以下措施： 5.1 每个负荷采用一个三相四线电能表独立计量或三个单相电能表综合计量，保证电能的正确计划； 5.2 将电能表电压回路和电流回路的接地点独立开来，保证CT二次回路的电压值不超过正常值； 5.3 将各个电能表电压回路的接地线“N”单独接地，即使各个电能表电压回路的接地线“N”与地断开，也互不影响，不会产生过电压。各电力设计和安装单位必须对此引起足够重视，消灭电力系统设计和安装中存在的安全隐患。 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 提供数字电路设计、模拟电路设计、单片机软件开发，电子产品批量生产，请联系： 无锡神气科技有限公司：www.shenqikeji.com；0510-88966311；13961896016；QQ：908821848 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| [] [返回上一页] [打 印] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 创意设计评论 （评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
关于本站 -
网站帮助 -
广告联系 -
下载声明 -
友情链接 -
网站地图 -
管理登陆 -
 -
 -
|
|
中国电子产品开发网 www.dzcpkf.com 无锡滴翠路100号（国家）工业设计园A幢十二层 电话：0510-88966311 13961896016 QQ:908821848 苏ICP备08007953号 Email:cpkf@163.com
|
您当前的位置：
减小字体
增大字体