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配电系统中工业插座的应用分析

2019/09/02 阅读:

摘要:当前的低压配电为TN-C-S系统,系统终端插座箱的配置只仅限于三相四线电气设备,没有三相五线工业插座的配置,工作中多次遇到与实验相关的三相五线集成移动电气设备(三相380V、单相220V相线合用),因此提出改进建议,解决当前存在的问题。

关键词:现状;系统的配置;改进措施

我国的低压配电系统主要有IT、TN、和TT三种,其中TN-C-S系统和TN-S系统同属三相五线制系统;目前国内在企业或民用方面还没有三相五线插座和插头的相关标准,对于需要经三相五线供电的移动电气设备,不得不将原有的TN-C-S系统改为TT系统或更为复杂的接线方式。对此作者选择在产品调试工房的插座箱内加装三相五线工业插座和配备插头,设立三相五线移动设备专用插座箱。当前有不少新建企业生产线和部分民用配电系统;一律实行三相五线制供电方式,做到保护零线和工作零线单独敷设;对现有企业应逐步将三相四线制改为三相五线制供电;既然把三相五线定为国家标准,是否应该批量生产与系统匹配的三相五线插座,将此列入低压配电系统作为配套标准,并大力推广和普及应用。虽然系统设计时考虑了多项保护措施,最大限度地满足于现用的三相四线和单相三线式用电设备,这些设备是针对过去常用的TN-C系统设计生产的,对后期是否会采用三相五线设备(移动)或使用精度更高的特种电气设备配置,不够完善。

1分析与配电系统配套不全存在的实际问题

随着经济时代的发展,科技不断的创新和各领域的科研技术日益成熟,有不少电气产品生产企业将以往体积较大搬运困难的三相设备或单相设备更换为使用性能精细化、体积精简化、适用方面多功能一体化(三相、单相用电集成化,能在不同场所不同环境使用)设备;而大多数企业的配电系统的配线都为三相四线或三相五线制,但线路末端的配置上只仅限于当时的标准和要求,所配套的插座箱内以三相四孔、单相三孔和单相两孔插座为标准,没有三相五孔插座的配置。例如:现今我场的各科室逐步购进三相五线设备,这些设备多为三相380V、单相220V共用相线的集成设备,只能经三相五孔插座连接的移动电气设备,当设备运至工房时,现场的使用人员对工房内的所有配电箱、插座箱都找遍了,就是找不到与之配套的插口;作为一名电工遇到此类情况,场面很是被动和尴尬;只能凭借电工长期从事本职业所积攒的经验和对场内配电系统的熟悉,想出一个既实用又合理的解决办法。简单描述三相五线移动电气设备的供电原理:设备电源进线为A、B、C三根相线+N(零线)+PE(工作接地线)五芯电缆,A、B、C三相分别与N线组成220V电源进入用电设备,PE线串联;设备属于高精度电子仪器,多台单相用电设备合成一个整体(体积与单套动力柜相等),同时开启使用,设计时为了分散负荷及三相平衡,所以进线使用三相五线;但也有部分台子存在小功率三相电机与单相用电设备构成一个整体。下面就谈谈作者使用过的两种接线方式(以下两种接线方式都不符合电工操作规程安全要求):把插座箱内原装三相四线插座中的PE线改为N线,A、B、C三根相线和N线接在一个四孔插座,PE线则改接到单项两孔插座的进线端;设备端的电源引出线配装上三相四线插头(接线方式必须与改装后的插孔对应),PE线用单相两孔插头(必须与改装后的单相插孔对应),这种接线方式操作步骤繁杂,而且存在极大的安全隐患,改变了原装电源插座箱接线原理,如果不及时对改装过的电源插座箱盖标注专用警示标识,误将三相四线用电设备在改装后的插座箱使用,将造成漏电保护误动作影响其他的用电设备使用;工房内原装配置了三相四插、单相三插、单相两插。(1)另一种接线方式是在前一种接线方式的基础上改变了PE线接线位置,将PE线接到释放静电的接地排上,这样的接线方式不仅改变了PE线接线位置,也改变了系统的用电特性,原TN-C-S系统变成TT系统。(2)因配电系统终端配套存在的缺陷,将三相五线用电设备使用在三相四孔插座上,引发多起设备上电断路器保护功能动作跳闸,经对引起保护功能动作原因查找时发现,多起故障的起因都是因脉冲型电流保护器中互感器线圈输入、输出的电流出现不平衡引起保护功能动作。(3)三相用电设备的电源线路连接时,把三相四孔插头上的PE线改为N线,取消接地保护PE线,而控制本台电气设备的断路器为普通型无漏电保护功能,一旦该设备因故障发生电流泄漏,可能对操作人员及设备造成严重的伤害,甚至泄漏的电流经线路传输危及同条线路在用设备。(4)各生产企业、厂矿因合理选用电气装置,根据场所特点选用适当形式的电气装置,配置应满足安全要求。

2TN-C-S系统和TT系统两者之间的特点及区

TN-C-S系统:系统中一部分中性线和保护线的功能合在一根导线上(即为共用);而另一部分中性线和保护线是由各自的导线提供的,如果从装置的任何一点起,中性线及保护线是由各自的导线提供的,则从该点起不允许将这些导线互相连接。在分开点,必须各自设有保护线及中性线用的端子或母线,而PEN线必须接至共保护线用的线端子或母线上。系统的特点:工作中性线N与专用保护线PE相连通,PE线上没有电流,即该段导线上正常运行不产生电压降;连通前段线路不平衡电流比较大时,PE线连接的电气设备外壳会有接触电压产生;因此TN-C-S系统可以降低电气设备外露导电部分对地电压。TT系统:电源系统有一点直接接地,设备外露导电部分的接地与电源系统的接地在电气上无关的系统。系统的特点:在接地的低压配电系统中,即变压器中性点直接接地系统,如果电气设备不采用保护接地,则当设备三相电源中的一相碰壳时,其外壳就存在相电压,人体一旦接触带电的设备外壳,就会通过电流,造成触电事故。

3N线与PE线

在低压配电系统中各自的用途及混淆后的危险低压供电系统中,多以三相四线和三相五线供电方式为主,简单的说就是三根相线和一根零线与负载侧的电气设备连接组成三相电路,获得线电压和相电压,设备外壳连接地线,这种电路就成为“三相五线制”。零线的作用:保证电源的中性点与负载的中性点电位相等,使单相设备、电器获得稳定的相电压,并构成工作回路;当三相不对称时,保证零线上的阻抗为零,以消除中性点位移,使各相的电压保持对称,即各相负载的相电压等于电源相电压。保护接地的作用:就是利用接地装置将电力系统中各种电气设备的某一点(设备外壳接地连接点)与大地直接构成回路;使电力系统无论在正常运行,还是遭受雷击或发生故障的情况下形成对地电流和引流雷电流,从而保证整个电力系统的安全运行。零线和地线的根本差别在于一个构成工作回路,流回电网,一个起保护作用叫做保护接地,将泄露电流释放到大地,电器元件的损坏往往只要几秒的时间,需要设备外壳接地端直接接地,将泄露电流快速引入大地;如果零线与保护接地混淆后,应用到精密的电子仪器设备上,对于电路中的零点会有一定的影响,虽然理论上零线和地线都与大地连接,都是0电位,当发生设备漏电引起的一个电涌脉冲冲击到工作零线,如果零点漂移现象严重时,那么电气外壳就可能带电,干扰电子仪器对数字信号的采集,甚至损坏用电设备或危及人身安全。

4采取的措施

低压配电系统属于TN-S或TN-C-S系统的企业或新建建筑在配电系统的配套元器件应与配电系统配套,一律实行满足三相五线配置要求。车间的电源插座箱加装三相五线插座、配备与插座孔匹配的插头;为了用电的安全性和方便对三相五线用电设备的监督、管理,对满足三相五线制供电箱应做好标识。

5后期的效果分析

TN-S系统实现了三相五线制配线方式,弥补了IT、TT、TN-C-S系统各系统的不足,此系统的接口方式都可满足三相三线、三相四线或三相五线的用电设备电源的引入。在保护方面:避免了保护接地线需要打临时接地桩(临时接地体敷设时,若达不到要求,会降低散流效果,增加接地电阻,从而影响了保护的可靠性。)或接工作接地排,其接地阻值均大于10Ω,设备一旦出现电流泄漏,因接地电阻过高不能及时将剩余电流释放,影响设备正常运行,严重时可引起电流波动过大造成元件击穿等;现场操作人员一旦接触带电的外壳,就会通过电流,造成触电事故。采用配电系统提供的经重复接地连接的保护接地装置,由具备专业资质的单位检测出具的检测报告中标明接地电阻为2.25Ω,按照《工业与民用电力装置的接地设计规范》GBJ65-83中要求,保护接地电阻值不应大于4Ω的要求。当有设备漏电的情况发生时,能及时释放泄漏电流消除隐患,间接地降低了用电设备的损坏及人员的触电风险。

参考文献:

[1]电工[Z].上海:上海市安全生产科学研究所,2006.

[2]李国胜.电能计量及用电检查实用技术[M].北京:中国电力出版社,2009.

[3]维修电工[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2003.

[4]电工进网作业许可考试参考教材[Z].北京:国家电力监管委员会,电力业务资质管理中心,2012.

[5]浅谈电力系统稳定运行的方法分析及对策[J].科技资讯,2017.

作者:吕洪禄 单位:昆明船舶设备研究试验中心

配电系统中工业插座的应用分析

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