关于低压配电保护技术及无功补偿技术的探讨

关于低压配电保护技术及无功补偿技术的探讨

孔祥鹏

孔祥鹏

（国网吉林省电力有限公司延边供电公司，吉林，延边，133000）

【摘要】低压配电技术是电气设备中的重要技术之一，通过电气低压配电技术可以帮助整个电气系统与设备实现良好的运行。如果技术处理的不当则会产生电气设备导致的火灾或事故。因此，在未来的电气设备应用中必须要学会科学低压配电保护。作者以低压配电保护为视角进行分析，提出了低压配电技术的相应方案与策略。

【关键词】电气设备；低压配电；保护技术

1、配电线路保护的选择性

配电线路保护的选择性是指在配电网络中某一点发生过电流故障时，配电保护电器按预先规定动作的次序有选择性地动作，不允许越级动作，把事故停电限制在最小范围内。

1.1配电线路对保护电器的要求

配电线路对电气设备的要求很高，需要对电气设备的线路进行分析，掌握具体的电气安装技术与线路。在一般情况下，配电线路通过两种方式实现功能，主要是放射性与树干式两种。保护电器在配电线路中的位置以及重要性，分为三级保证电器设备的具体设计。

1.2低压保护电器的级间选择性配合技术

在对低压保护电气的级间选择性配合进行选择的过程中，首先要充分了解低压保护电器的特性，这样才能够结合实际情况进行分析，并选择出适合的保护电气；其次，就是要对保护电气的动作电流、时间以及额定电流进行整定，这样才能够在线路出现故障之后将停电范围缩小。

2、线路保护的选择性与保护电器的灵敏度之间的关系

确保低压保护电器动作的选择性和提高保护电器的灵敏度是有矛盾的。在设计过程中只有正确整定参数，才可能做到两者兼顾。而对于最末一级线路的保护，在符合其它条件下选择性应尽量选低些以利于提高灵敏度，同时也有利于上级保护的选择性。若考虑技术经济的合理性出现了难以两者兼顾的情况，则应权衡利弊，有所取舍。例如在火灾爆炸危险环境和有触电危险的场所，应着重于提高保护电器的灵敏度，而对触电危险性不大而对供电可靠性有较高要求的场所，则应着重考虑线路保护的选择性。

3、无功补偿的原理

电网输出的功率包括两部分：①有功功率；②无功功率。在电力系统中，不仅有功功率要平衡，无功功率也要平衡。假设有功功率P、无功功率Q、视在功率S，φ为功率因数角，它的余弦cosφ＝p/s就是功率因数。由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业的功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果不进行补偿，则必须由供电系统提供。为了满足用电要求，供电线路和变压器的容量就必须增大，这不仅增加了供电投资、降低了设备的利用率，还将增加线路损耗。不论是对于供电部门还是用电部门，对无功功率进行适时补偿以提高功率因数，以防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的作用。如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能作功的能力。把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷的装置并联接在同一电路中，能量在两种负荷间相互转换，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿，这就是无功补偿的原理。

4、为什么要进行无功功率补偿

在现代工业中，大部分的用电设备都是电动机、变压器等感性负载，电网需要通过线路向它们输送大量的无功功率。无功功率的传输加重了电网的负荷，使电网损耗增加，故需对其进行补偿。无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率提供，电网的负荷率和损耗大大减轻。

5、无功补偿的配置原则

为了最大限度地减少无功功率的传输损耗,提高输配电设备的效率,无功补偿设备的配置,应按照“分级补偿,就地平衡”的原则,合理布局。具体而言,有以下几点:

（1）总体平衡与局部平衡相结合,以局部为主。

（2）电力部门补偿与用户补偿相结合。在配电网络中,用户消耗的无功功率约占50%~60%,其余的无功功率消耗在配电网中。因此,为了减少无功功率在网络中的输送,要尽可能地实现就地补偿,就地平衡,所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。

（3）分散补偿与集中补偿相结合,以分散补偿为主。集中补偿,是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿,指在配电网络中分散的负荷区,如配电线路,配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿,主要是补偿主变压器本身的无功损耗,以及减少变电所以上输电线路的无功电力,从而降低供电网络的无功损耗,但不能降低配电网络的无功损耗。用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送,所以为了有效地降低线损,必须做到无功功率在哪里发生,就应在哪里补偿,中、低压配电网应以分散补偿为主。

（4）降损与调压相结合,以降损为主。

6、低压保护电器选型方案

（1）低压保护电器应用现状

随着科学技术水平的不断发展与进步，传统以熔断器作为低压保护电器的方式存在种种不足，已经不适应社会的发展需求，只有少数旧小区以及生产装置在应用。目前，一些新小区以及生产装置中普遍应用的低压配电保护电气为低压断路器，这主要是因为其不仅可以遥控合闸、带电负载断开，而且还具有很多的保护功能，能够有效提高其安全性。

（2）配电线路故障特点

根据《规范》要求，配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护。对于配电线路来说，主要故障为接地故障，约占所有配电线路故障的80～90%。而短路和接地故障发生在末端回路多，大约占至90%以上，特别是插座回路更是如此，因为插头、插座和移动电器及其导线和接头等较容易出现故障。对于电动机等用电设备来说，通常是过载多，短路故障较少，而过载通常用热继电器或电动机保护器保护，不会使终端配电箱内保护电器动作。

（3）低压保护电器选择

根据配电线路的故障特点和低压保护电器的级间选择性的配合情况，依照“技术先进，经济合理”的原则，对保护电器的选型方案建议如下：

第一、低压主开关柜内保护电器应选用选择型断路器。

第二、终端配电箱内保护电器通常选用非选择型断路器或漏电断路器，以提高保护电器灵敏度。

第三、对于一般设备，一般配电柜内保护电器宜选用熔断器，因为熔断器限流特性好，价格便宜，易满足选择性要求。但供电用电设备不多，且偶然停电影响不太大时，也可选用非选择型断路器。

第四、对于重要设备，各级均宜选用智能型断路器并采用ZSI技术确保级间选择性的配合，提高供电可靠性。

综上所述，随着我国工业化进程的不断推进，各类低压配电保护装置得到了广泛应用。可是人们却忽视了保护技术的不断改革与创新，传统的低压配电保护技术已经不适应社会的发展需求，给我们的工作与生活带来了一定的安全隐患。所以，在今后的发展过程中一定要积极探索更加安全、环保、可靠的低压配电保护技术。

参考文献：

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