【文章內(nèi)容簡介】 下級時間差來保證短路保護動作的選擇性。這一做法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計比較合理，但也帶來了另一個問題，即除末端斷路器外，其上各級斷路器即使在出口處短路它也不能瞬時動作而只能延時動作。按上述 GB50054－ 96 規(guī)范第 條規(guī)定，發(fā)生短路時為滿足熱穩(wěn)定 要求，流過短路電流的導(dǎo)體的截面 S 應(yīng)滿足下式要求： KtIS /? 式中， I、 t、 k 分別是短路電流有效值，短路電流作用時間（也即斷路器動作時間）和計算系數(shù)。如果斷路器延時動作，導(dǎo)體截面將按此式增大。越靠近電源的斷路器其出口處短路電流越大，以至大到十分不合理的地步，其結(jié)果是大量耗用有色金屬和絕緣材料。而斷路器也需能承受長時間短路電流的熱作用和機械作用，這必然增大斷路器的制作成本。所以國外的這種全靠短延時來保證選擇性的做法也是 難以令人滿意的。 (2) ZSI 圓滿的解決了配電系統(tǒng)短路保護的選擇性問題 值得欣慰的是現(xiàn)時國際上已得到了較好的采用級間選擇性連鎖技術(shù)，簡稱 ZSI（ Zone Selective Interlocking），可以較好的解決這一老大難題。 由于電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，八十年代后期國際上推出了所謂的智能型斷路器，它有許多新功能，從而大大提高了斷路器的性能，使配電系統(tǒng)得以設(shè)計得更加完善。其中之一就是 ZSI，它能圓滿地解決短路保護的級間選擇性問題，其原理可用圖2 來說明。圖中末端回路上的斷路器 4K 是帶有長延時和瞬動的一般斷路器， 3K 、 2K和 1K 都是帶有長延時、短延時和瞬動以及 ZSI 功能的智能型斷路器。采用 ZSI 時要求在智能型斷路器間加設(shè)一與主回路平列的信號回路，如圖上虛線所示。 圖 2 ZSI 動作原理圖 當末端回路上 A 點發(fā)生短路時， 4K 瞬時動作，這時 3K 也檢測出短路電流，它通過信號線給 2K 、 1K 發(fā)出信號（同理， 2K 也給 1K 發(fā)出同樣的信號），使 2K 、 1K 的瞬K1 K2 K30 . 5 s 0 . 3 s 0 . 1 sK40sABCD用電設(shè)備? ? ?? 畢業(yè)設(shè)計 12 動元件被鎖住而不動作，同時 3K 也給自己發(fā)出自鎖信號，使自己的瞬動元件不動作，只有 的延時動作，以作 4K 的后備短路保護，從而在 4K 和 3K 間實現(xiàn)了選擇性動作。當 B 點短路時，情況相同。 3K 仍給 2K 、 1K 發(fā)出連鎖信號，短路電流也小，對回路導(dǎo)體截面的影響不大。當 C 點短路時， 2K 檢測出短路電流，它發(fā)出信號，使 1K不能瞬動而只剩 的延時動作，而 2K 本身未自鎖，也未接到前級的連鎖信號，可瞬時動作，從而大減小了被保護線路的截面。當 D 點短路時， 1K 未接收到前級發(fā)來的連鎖信號，它可立即瞬時動作，以減輕被保護導(dǎo)體承受的短路能量的沖擊。 綜上所述，可見 ZSI 具有良好的滿足配電系統(tǒng)選擇性要求的功能。該瞬動則瞬動，該延時則延時；即不增加配電回路數(shù)，也不需增大導(dǎo)體截面。應(yīng)該說 ZSI 是現(xiàn)時國際上能滿足配電系統(tǒng)選擇性要求的一 項新技術(shù)，能有效地避免大面積停電引起的巨大經(jīng)濟損失，可用在重要負荷上及一般較重要負荷上。換言之，保證配電系統(tǒng)保護選擇性的面將因 ZSI 推廣應(yīng)用而拓寬了。 畢業(yè)設(shè)計 13 第 3 章 樓宇供配電系統(tǒng)主接線圖的布置 主接線方式的確定 在選擇主接線方式時，必須考慮的主要因數(shù)是：滿足用戶對供電可靠性和電壓質(zhì)量的要求，運行靈活方便，有好的經(jīng)濟指標等。 1). 主接線的基本要求有四點： (1) 可靠性 (2) 靈活性 (3) 安全性 (4) 經(jīng)濟性 2). 變配電所的主接線常見的形式有： (1)單母線不分段 (2) 單母線分段 (3) 橋式接線，包括內(nèi)橋與外橋 (4) 單母線加旁路母線 (5) 雙母線 在進行該樓宇的變配電所的設(shè)計中，初步做了以下兩種設(shè)計方案進行比較。 方案一：單母線分段接線形式 當任一臺主變壓器檢修或發(fā)生故障時，或電源進線檢修或發(fā)生故障時，通過手動 畢業(yè)設(shè)計 14 或自動切換操作，可很快恢復(fù)整個變配電所的供電或其主要負荷的供電。此方案的優(yōu)點是供電可靠性較高，操作靈活，除母線故障或檢修外，可對用戶連續(xù)供電。缺點是母線故障或檢修時，有 50%左右的用戶停電。 方案 二：單母線不分段接線方式 當母線或母線隔離開關(guān)，變壓器等發(fā)生故障或進行檢修時，必須斷開所有供電電源，造成全所停電，即 100%負荷停電。此方安的優(yōu)點是電路簡單，使用設(shè)備少，配電裝置投資少。缺點是可靠性差，靈活性差。 對于方案一與方案二的比較，且該樓宇對供配電系統(tǒng)的高要求，適合采用供電可靠性高，靈活性高且安全的設(shè)計方案，所以在本設(shè)計中宜采用方案一進行設(shè)計。 配電系統(tǒng)的主接線圖 根據(jù)前面計算負荷和主接線方案的選定，該樓宇的主接線圖的布置如下： 畢業(yè)設(shè)計 15 自備應(yīng)急電源 凡是允許中斷 供電時間在 15s 以上時，可采用柴油發(fā)電機組作為應(yīng)急備用電源。凡符合下列條件之一的，亦可采用柴油發(fā)電機組作自備電源： (1) 需要設(shè)置自自備電源作為一級負荷中特別重要負荷的應(yīng)急電源時。 (2) 設(shè)置自備電源比從電力系統(tǒng)中取得第二電源經(jīng)濟合理，或第二電源不能滿足一級 畢業(yè)設(shè)計 16 負荷要求的條件時。當市電中斷時，機組應(yīng)立即啟動，機組應(yīng)與電力系統(tǒng)聯(lián)鎖，避免與其并列運行。當市電恢復(fù)時，機組應(yīng)自動退出工作，并延時停機。 1). 柴油發(fā)電機選擇注意事項 (1) 選用相應(yīng)容量上一等級的的柴油發(fā)電機組功率 PH，即 PH≥Pjs。 PH為柴油發(fā)動機的連續(xù)輸出功率，主機容量或備用電源，對于某些機組，應(yīng)按其實驗條件及使用環(huán)境溫度，適當降容。 (2) 按選定的電機容量，校核用戶中最大一臺容量的電機，啟動時發(fā)電機母線上的壓降不應(yīng)小于 20%，若沒有電梯設(shè)備，壓降可以達到 25%。 (3) 在初步設(shè)計階段，可按供電變壓器的容量的 10%20%估算柴油發(fā)動機的容量。 2). 柴油發(fā)動機容量及臺數(shù)的選擇 (1) 高層建筑的自備發(fā)動機組是應(yīng)急電源設(shè)備，供電對象一般是一級負荷或重要負荷，其容量的選擇應(yīng)按應(yīng)急負荷大小和投入順序以及應(yīng)急設(shè)備拖動電動機的起動容量參數(shù)決定。 (2) 高層建筑中自備發(fā)動機組應(yīng)選擇應(yīng)急自起動型柴油發(fā)動機組全自動型柴油發(fā)動機組，而且要熱動性能好，運行可靠，高速小體型機組，起輸出功率應(yīng)按應(yīng)急備用功率來選取。 (3) 所選的機組裝設(shè)快速自起動裝置和電源自動切換裝置，并應(yīng)具有連接三次自起動的功能，機組一般應(yīng)采用電起動，不宜采用壓縮空氣起動。 3). 自備電源容量的計算 一般情況下，按變壓器容量的 10%20% 估算， SN=2020KVA 柴油發(fā)動機組容量為： S 柴 = SN20% =202020% =400KVA 根據(jù)英國伯瓊斯 勞斯萊斯柴油發(fā)動機組參數(shù)表初步確定該樓宇的柴油發(fā)動機組容量為 400KVA 相關(guān)參數(shù)如下： 型號 P425E 額定容量 425KVA 連續(xù)輸出功率 340KW 連續(xù)輸出電流 646A 最大輸出功率 376KW 柴油機型號 2020TTAG 注：查《供配電系統(tǒng)》 P38 畢業(yè)設(shè)計 17 第 4 章 智能樓宇配電系統(tǒng)漏電的火災(zāi)危險性及其防范 多年來，我國對電氣火災(zāi)的防范工作大多只限于一般性的 防火檢查，這與許多發(fā)達國家存在著較明顯的差異。發(fā)達國家更注重依靠完善的電氣系統(tǒng)設(shè)計、安裝和管理來消除電氣起火的隱患，從根本上杜絕電氣起火事故的發(fā)生。正是由于側(cè)重點的差異，才造成今日我國電氣火災(zāi)此起彼伏，防不勝防的嚴峻局面。近年來，由漏電引起的火災(zāi)不斷發(fā)生，而且這種火災(zāi)比起短路等引起的火災(zāi)更具隱蔽性。通常是消消地發(fā)生，失火后也難以找到真正的原因（被短路等假象所掩蓋）來加以防范，因此，危害性也就更大。充分了解漏電的火災(zāi)危險性，加強對漏電的技術(shù)防范措施應(yīng)是當前電氣防火工作的重要任務(wù)之一。 漏電的火災(zāi)危險性 在線路短路中大部分是接地故障 ,即相線與大地、電氣設(shè)備外殼、金屬結(jié)構(gòu)管道之間的短路。電氣線路或設(shè)備絕緣損壞后 ,在一定的環(huán)境下 ,對靠近物質(zhì) (穿線金屬管、電氣裝置金屬外殼、潮濕木材等 )會發(fā)生漏電。就像水管漏水使局部物質(zhì)受潮或水漬一樣，漏電可使局部物質(zhì)帶電，給人們造成嚴重的或致命的觸電或產(chǎn)生火花、電弧、過熱高溫等而造成火災(zāi)。目前，在低壓配電系統(tǒng)中多采用接零保護（接地保護）及過流保護裝置（熔斷器等）來防止嚴重的漏電短路的情況發(fā)生。但往往是接地故障短路電流不足以使過電流保護裝置可靠動作切斷電源。 1). 漏電引起火災(zāi) 的原因 (1) 接地電弧短路 ——最危險且多發(fā)的電氣火災(zāi)隱患 人們都知道電氣短路會引起火災(zāi)，但不清楚哪一種短路容易起火和如何加以防止。電氣短路有兩類：一類是金屬性短路，另一類是電弧性短路。前一類的短路短路電流大，線路能產(chǎn)生高溫，人們以為這種短路起火危險大，其實不然，因為保險絲能被短路時的大電流燒斷而切斷電源，無從起火；后類短路是由于短路點未被焊死而迸發(fā)電弧或電火花，它短路電流不大，保險絲一般不會被熔斷，而電弧則持續(xù)存在，其局部溫度可高達 2020℃ 3000℃ ，很容易引燃旁可燃物質(zhì)，這種短路電弧往往成為火災(zāi)的點 火源。因此，接地電弧性短路是最常見且多發(fā)的電氣火災(zāi)起因。國外電氣防火研究的結(jié)論如此，我國幾年一些電氣短路火災(zāi)的現(xiàn)場分析結(jié)果也是如此。 (2) 漏電電流引起火災(zāi)漏電故障點一般情況下接觸會不實，似接非接，導(dǎo)致接觸電阻較大，使過流保護裝置難以動作，同時會在故障點處產(chǎn)生電弧。據(jù)檢測，僅 的電流其電弧溫度就可達 2020℃ 以上，足以引燃所有可燃物。 畢業(yè)設(shè)計 18 保護零線可保護地線的線徑大小容易被忽視，如果選擇過小，當通過較大的漏電電流時，線路溫升較快，同樣也能引起火災(zāi)。 還有一種情況，在潮濕的環(huán)境下，當帶電裸導(dǎo)線接觸木材，泄 漏電流流經(jīng)它有表面纖維素時，會使木材炭化發(fā)展成火災(zāi)事故。所以電氣線路未經(jīng)穿插管保護而通過可燃物時，是十分危險的，這種漏電的危險性存在于所有的配電系統(tǒng)中。 (3) 保護零線或保護地線的接線端子處連接不實，引起火災(zāi)。 相線與零線接線端子連接不實，設(shè)備工作不正?？梢约皶r發(fā)現(xiàn)處理，而保護零線或地線的接線端子連接不實，電阻過大，設(shè)備照常工作，但故障點不易發(fā)現(xiàn)。一旦發(fā)生漏電，由于故障點接頭太松或腐蝕等，出現(xiàn)高阻，造成局部過熱，連接端子處產(chǎn)生高溫或電弧，能夠引燃周圍可燃物質(zhì)，或者燒壞電器插座、開關(guān)等，引燃木質(zhì)底座，這是較 常見的漏電起火形式。 (4) 漏電電流引起火災(zāi)漏電持續(xù)發(fā)生后，由于電流不能流散，而尋找阻抗小的另一回路通地，會沿保護接零線（接地線）傳導(dǎo)使所有與之相連的電氣裝置的金屬外殼帶有對地電壓，這時就可能向鄰近低電位的水暖管、煤氣管等金屬構(gòu)件飛弧成為起火源，僅 20V 的維持電壓就可使電弧連續(xù)發(fā)生，同樣能引燃周圍可燃物，如果是向燃氣管飛弧，就可能擊穿管壁，造成煤氣泄漏引起火災(zāi)，需要說明的是，由于電壓的傳導(dǎo)，漏電點與起火點不一定會一致。 2). 造成漏電的因素 造成漏電的因素很多，歸納起來，主要有以下幾點： (1) 低 壓配電系統(tǒng)的安裝質(zhì)量得不到保證。表現(xiàn)在：潮濕或有酸堿腐蝕性的環(huán)境中，電線明敷，設(shè)備未做保護直接安裝；布線時，刀、鉗、錘等損傷絕緣層；導(dǎo)線接頭連接質(zhì)量和絕緣包扎質(zhì)量不符合要求等等不規(guī)范現(xiàn)象。 (2) 電氣線路或設(shè)備疏于檢查，因過負荷或使用年限較長等原因絕緣劣化； (3) 選用假冒的電氣產(chǎn)品； (4) 外界因素：水分浸入、擠壓、鼠咬等。 漏電火災(zāi)的防范措施 1). 為了防范漏電而引起火災(zāi)，國內(nèi)外一般都采用裝設(shè)正確合理的漏電保護器。 現(xiàn)行的低壓配電系統(tǒng)中設(shè)置的保護接零和過流保護裝置等措施不能完全有效地防止 漏電火災(zāi)的發(fā)生，因此，在建筑物電源總進線處應(yīng)設(shè)置專用于防火的漏電保護器。96 年施行的國際《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（ GB5005495）對此也作了較明確的要求。為防止大面積停電，配電線路都應(yīng)有接地故障保護，而 RCD 是最有效的接地故障保護器。因為當發(fā)生電弧性接地故障起火時，