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1、第八章 供配电系统的运行及维护 供配电系统是高速公路机电工程必不可少的辅助系统,它的作用是保证各种机电设备24小时无间断供应电源,既能可靠正常供电,又能紧急供电。第一节 供配电系统的组成正常供电包含变电和配电两部分。变电通常在各收费站、隧道口建设有高压和低压配电房以及装备各种配电箱和配电柜。配电则须沿线布设电缆管道及各种规格电力电缆和控制电缆。紧急供电一般配备柴油发电机组、蓄电瓶或UPS电源。各站区的供电设施的外供电能输入通常由当地电力供电部门采用架空线或敷设高压电缆将当地公共电力网的610KV的三相交流电送至高速公路沿线各站区。由各站区所设置的电力变压器,将610KV的高压降低成一般用电设备
2、所需的电压(如出220/380V)。由变电房低压配电出线柜经低压配电线送给各用电设备(例如收费亭的收费设备照明灯具或隧道的风机照明灯具等)使用。为了收费、监控设备获得电压稳定度更高的交流电源,各站区通常设置有交流稳压器,近年采用一种所谓参稳压器较普遍。为保证各站区在公用电网停电的条件下,有关重要电器设备不间断工作,一般都配备应急电源如柴油发电机、UPS电源等。由于应急电源设备的容量有限,首先必须保证营运所需重要设备的供电(例如收费、监控设备、隧道的紧急照明等)。综上所述高速公路沿线各站的供配电系统主要包含以下组成部分:1、外供配电线路(架空线或高压电揽)将当地电网的610KV高压交流电源,传输
3、给各站区变电房。2、电力变压器将外线所输610KV三相交流电,变换为220/380V的低压交流电。3、高压开关柜装有真空断路器或稀有气体的断路器,用来控制10KV高压传输,并具有短路保护、过流保护、高压计量等功能。4、低压开关柜用以控制220/380V交流电源电压输出到各不同低压负载(如通风风机、照明灯具、收费监控设备、水泵房设备等)。它也具有短路、过流保护、低压计量等功能。图8-1是一个中等长度隧道双回路供电系统的系统组成图。所谓双回路供电,就是采用不同源头的两路电源同时供给一处负载,以提高供电的可靠性。从上述系统框图可以看出,这个隧道的高压配电室有两条610KV的电源进线,分别接在高压配电
4、室的两段母线上。这两段母线间装有一个分段隔离开关,在任何一条电源回路进线发生故障或者进行检修而被切除后,可以利用分段开关来恢复对整个配电室的供电。由于公共电网供电条件所限,如果不能实现A和A双电源供电时,也可以将A、A两进线并接在一起用单电源供电。图8-1 中等长度隧道双回路供电的系统组成图对于一般设备用电容量在500KVA以下的供电点,例如一般高速公路的收费站,通常只设一个简单的降压变电所,公共电网的10KV高压加到室外杆上变压器的高压侧(变压器也可以安装到室内),变压器的低压侧将220/380V交流电源,经低压配电室的低压开关柜的控制分配供给各用电设备。例如各收费站的低压配电室常需要将22
5、0/380V的电源送至收费站的收费监控设备、收费广场灯具照明、收费亭及收费雨棚照明、办公楼生活区用电、水泵房及污水处理设施等。一般高速公路收费站供电系统框图如图8-2所示。图8-2 高速公路收费站供电系统框图图中的参数稳压器、是用以保证收费监控设备得到的电压稳定度较高的供电,当低压配电室输出电压在一定范围内过高或过低时,参数稳压器输出给收费监控设备的电压可以达到相对稳定。参数稳压器在室内往往会发出较多的热量,故必须注意加强室内通风,必要时可设置空调保证室内温度不超过允许值。在高速公路沿线各站点引入的交流电源基本都是三相交流电。所谓三相交流电路,就是其电源供电电路能供给三相交流电压,它们每相电压
6、的频率相同,而相位彼此相位差为120。其相位关系如图8-3所示。 图8-3 三相交流电源示意图三相交流电路的连接型式,其电源绕组和负载均可以接成星型(或称Y形)或三角形(或称形)。在高速公路机电系统中,电源绕组和负载的联接基本都是接成星型,其联接电路图如图8-4所示。 图8-4 三相电源、负载的星形联结电路图在星型联接三相电路中:相电压即三相输电线(俗称火线)与中性线间电压,如图示中所示的UA、UB、UC均称为相电压。线电压三相输电线间的电压,如图中所示的UAB、UBC、UCA均为线电压。若将电源和负载的中点,用导线连接起来,称为中心线,这种供电方式称为三相四线制。中性线可简称中线,如果中线接
7、地,也可称作零线或地线,电气设备某部与大地相连,称为接零。实际工作必须注意,中线必须采用机械强度大的材料,而且绝对不能在中线里串接熔断器、断路器等器件。这是因为星型接法的负载,通常大多为不对称负载,如果中线某处断开,就可能造成三相负载的相电压的严重不对称,特别是过高的相电压,造成过高电压烧坏负载电器的严重事故。在三相交流电路中,经常要关心其三相交流供电的功率的分析。在三相负载对称的条件下:有功功率 P=U线I线cos 单位:瓦(W),千瓦(KW)无功功率 Q=U线I线sin 单位:无功伏安,简称乏(VAR)视在功率 S=U线I线=3U相I相 单位:伏安(VA),千伏安(KVA)三相负载不对称时
8、,则不能使用上述公式,应分别计算出各相功率,再相加后得出总功率。在以上公式中cos称功率因数,在供配设备中通常设置功率因数表指示其数值,供电部门通常要求达到0.9以上,功率因数愈高,表示电能利用率愈高。对一般负载例如照明灯具、三相交流感应电动机等多为感应性负载,通常在负载上并接补偿电容,以提高功率因数。为保证整个供电系统,在低压配电系统中常设置电容配电柜,可根据负载的变化,自动调整补偿电容的容量,保证全供配电系统的功率因数达到规定值。合理提高供配电系统的功率因数值,对节约能源有重要意义。高速公路机电系统的外供电通常可在当地供电网络,通过与当地供电管理部门协调,由附近变电站到负载点之间,架设61
9、0KV电压的专线供电。如果电网供电可靠性、供电质量能得到保证的条件下,也可在负载点附近供电网络上T结,这样能有效降低供电线路建设成本。但在T结供电主干上,不应接有过多的变压器,以减少因线路检修停电的次数,保证供电主干的可靠性。由于高速公路通常需途经广大农村,据我国实际情况,多数农村电网有不少中小水力发电厂并网供电,每逢雨季来临,中小水电站为争先输出更多的有功功率以取得更高的经济效益,而将电压调高,从而造成在丰水季节电压经常超过规定的标准值,很容易因过压而损坏公路沿线各种用电设备或器件。因而高速公路有关部门和技术管理人员,加强与当地供电部门协调,采取有效措施,例如选用非标调压档位的变压器(调压档
10、位增加)或另加装有载自动调压变压器,便于及时供电压调至规定值。由当地供电网络将电能传输至高速公路各站点,通常采用架空线路或铺设电缆两种形式供电。第二节 架空线路的运行与维护架空线路在长期的运行过程中,既要承受机械和电气的负荷,又要经受风、雷、雨、雪的侵扰,线路上的设备和元件会逐渐老化、变形以至损坏,使线路的电气强度与机械强度逐渐降低,不能保持原设计的要求。线路上不断出现的各种缺陷,要由运行管理部门在经常性的巡视、检查、测试中发现,并通过大修和日常维护手段加以消除。为了掌握线路的运行状况、及时发现缺陷和沿线威胁线路安全运行的隐患,必须按期进行巡视检查。一、线路巡检种类(一)定期巡检。由专职巡线员
11、进行,掌握线路的运行状况、沿线环境变化情况,并做好护线宣传工作。(二)特殊性巡检。在气候恶劣(如台风、暴雨、覆冰等)、河水泛滥、火灾和其他特殊情况下,对线路的全部或部分进行巡视或检查。(三)夜间巡检。一般在线路高峰负荷或阴雾天气时进行,检查导线接点有无发热打火现象,绝缘子表面有无闪络。(四)故障性巡检。查明线路发生故障的地点和原因,并及时对故障进行排除。(五)监察性巡检。由部门领导和线路负责技术人员进行,目的是了解线路及设备状况,并检查、指导巡线员的工作。 线路巡检周期按表8-1执行。表8-1 线路巡视周期表顺序巡 视 项 目周 期备 注1定期巡检10KV线路1KV以下线路市区:每月1次郊区及
12、农村:每季至少1次2特殊性巡检一般每季至少1次3夜间巡检按需要定4故障性巡检重负荷和污染地区10KV线路每年至少一次5监察性巡检重要线路和故障多的线路每年至少一次由主管生产的领导决定一般线路的抽查巡视二、线路巡检的主要内容(一)杆塔。包括:1、杆塔是否倾斜,铁塔构件有无弯曲、变形、锈蚀,螺栓有无松动,混凝土杆有无裂纹、疏松、钢筋外露,焊接处有无开裂、锈蚀;2、基础有无损坏、下沉或上拔,周围土壤有无挖掘或沉陷,寒冷地区电杆有无冻鼓现象;3、杆塔位置是否合适,有无被车撞的可能,保护设施是否完好,标志是否清晰;4、杆塔有无被水淹、水冲的可能,保护设施是否完好,标志是否清晰;5、杆塔标志(杆号、相位警
13、告牌等)是否齐全、明显;6、杆塔周围有无杂草和蔓藤类植物附生,有无危及安全的鸟巢、风筝及杂物。(二)横担及金具。主要巡视铁横担有无锈蚀、变形,螺栓是否紧固、有无缺帽,开口销有无锈蚀、断裂、脱落。(三)绝缘子。包括:1、瓷件有无脏污、损坏、裂纹和闪络痕迹;2、铁脚、铁帽有无锈蚀、松动、弯曲。(四)导线(包括架空地线、耦合地线)。包括:1、有无断股、损伤、烧伤痕迹,在化工、沿海等地区的导线有无腐蚀现象;2、三相弛度是否平衡,有无过紧、松动现象;3、接头是否良好,有无过热现象(如接头变色,雪先融化等),连接线夹弹簧垫是否齐全,螺帽是否紧固;4、过(跳)引线有无损伤、断股、歪扭,与杆塔、构件及其他引线
14、间距离是否符合规定;5、导线上有无抛扔物;6、固定导线用绝缘子上的绑线有无松弛或开断现象。(五)防雷设施。包括:1、避雷器瓷套有无裂纹、损伤、闪络痕迹,表面是否脏污;2、避雷器的绑定是否牢固;3、引线连接是否良好,与零相和杆塔构件的距离是否符合规定;4、各部附件是否锈蚀,接地端焊接有无开裂、脱落;5、保护间隙有无烧损、锈蚀或经物短接,间隙距离是否符合规定。(六)接地装置。包括:1、接地引下线有无丢失、断股、损伤;2、接头接触是否良好,线夹螺栓有无松动、锈蚀;3、接地引下线的保护管有无破损、丢失,固定是否牢固;4、接地体有无外露、严重腐蚀,在埋范围内有无土方工程。(七)拉线、顶(撑)杆、拉线柱。
15、包括:1、拉线有无锈蚀、松弛、断股和张力分配不均等现象;2、水平拉线对地面距离是否符合要求;3、拉线绝缘子是否损坏或缺少;4、拉线是否妨碍交通或被车碰撞;5、拉线棒(下把)、抱箍等金具有无变形、锈蚀;6、拉线固定是否牢固,拉线基础周围土壤有无突起、沉陷、缺土等现象;7、顶(撑)杆、拉线柱、保护桩等有无损坏、开裂、腐朽等现象。(八)沿线情况。主要有:1、沿线有无易燃、易爆物品和腐蚀性液、气体;2、导线对地、道路、公路、铁路、管道、索道、河流、建筑物等距离是否符合规定,有无可能触及导线的铁烟筒、天线等;3、周围有无被风刮起危及线路安全的金属薄膜、杂物等;4、有无威胁线路安全的工程设施(机械、脚手架
16、等);5、查明线路附件的爆破工程有无爆破申请手续,其安全措施是否妥当;6、查明防护区内的植树、种竹等情况及导线与树竹间距离是否符合规定;7、线路附件有无射击、放风筝、抛扔外物、飘洒金属和在杆塔、拉线上拴牲畜等;8、查明沿线污染情况;9、查明沿线江河泛滥、山洪和泥石流等异常现象;10、有无违反电力设施保护条例的建筑。配电线路的检查与维护周期按表8-2执行。表8-2 配电线路的检查与维护周期序 号项 目周 期备 注1登杆塔检查(110KV线路)5年至少1次木杆、木横担线路每年一次2绝缘子清扫或水冲根据污染程度3杆根部检查、刷防腐油每年1次4铁塔金属基础检查5年1次锈后每年1次5盐、碱、低硅地区混凝
17、土杆根部检查一般5年1次发现问题后每年1次6导线连接线夹检查拉线根部检查5年至少1次7镀锌拉线镀锌拉线棒3年1次5年1次锈后每年1次锈后每年1次8铁塔和混凝土杆钢圈刷油漆根据油漆脱落情况9铁塔紧螺栓10悬式绝缘子绝缘电阻测试5年1次11导线弧垂交叉跨越距离测量根据需要根据巡视结果第三节 电缆线路的运行与维护 作好电缆的运行和维护工作,必须全面了解其敷设方式、结构布置、定向和电缆头位置。对线路做定期和不定期巡查,以防止电缆受外力破坏,避免终端头缺陷引起故障。 除巡查外并应经常监视其负荷大小,发热情况及对电缆绝缘电阻和耐压作定期的预防性试验。一、巡查内容(一)直埋电缆巡查内容1、电缆路径附近的地面
18、是否正常,有无挖掘,有无堆放垃圾、矿渣、易燃易爆物及化学物品等;2、电缆路标是否完整无缺;3、对室外露出地面的电缆的保护管或角钢有无锈蚀、移位现象,固定是否可靠;4、进入室内电缆的穿管是否封堵严密,有无进水现象。(二)户内外电缆及终端头的巡查内容1、清扫电缆沟,终端盒及瓷套管;2、检查终端盒内有无积水、空隙或裂缝等现象;3、检查终端头有无漏胶现象,如发现漏胶,应立即用沥青封口(或干封),绝缘胶不满时,应用相同绝缘胶添满;4、核对终端头引出线和线路的相位,并检查引出险接触是否良好,如发现有松动、断线现象,应停电修理;5、测定接地电阻,并用摇表测量电缆绝缘电阻;6、检查电缆支架有无松动或锈蚀现象,
19、必要时应涂防锈油漆;7、检查电缆钢带是否完好,麻被外护层脱落超过40%者,应全部剥光,并在钢带上涂防腐漆;8、检查电缆标示线是否下沉;9、检查靠近衬垫部分的单芯电缆的铝护层,是否有放电烧毁的痕迹。(三) 电缆沟及管道的巡查内容1、检查电缆沟及隧道管内有无积水,排水沟应通畅,清除淤泥杂物;2、检查隧道有无下沉、裂缝和漏水现象;3、检查电缆沟及隧道内的通风情况;4、检查沟、管内的电缆及终端盒情况,接头是否漏胶,接地是否良好;5、检查电缆沟内的支架是否牢固及锈蚀现象;6、检查隧道口及电缆井的门锁。以上巡视中发现的问题应记入专用记录本内,较重要的异常情况,应及时报告上级,以便采取措施。二、电缆线路的预
20、防性试验 预防性试验可分为竣工实验和运行中的定期试验。新敷设电缆运行两个月后应进行一次实验,以后每年试验一次。其预防性试验的主要目的是绝缘电阻试验和耐压试验。有条件时还可进行泄漏电流和介质损失的补充实验。 (一)绝缘电阻试验:测定绝缘电阻,通常是在电缆耐压试验前进行。应使用1000V(2500V更好)的摇表测电缆芯之间和电缆芯对地的绝缘电阻。其值不应底于表8-3所列数值。表8-3 电缆最低绝缘电阻值电缆额定电压(KV)36102035绝缘电阻(M)300750400100040010006001500 用摇表测量电缆的绝缘电阻的接线方法见图8-5。 (二)直流耐压试验和补充试验:电缆定期耐压试
21、验最好在土壤水分饱和时进行,要求在电缆停电48h后,重新运行前进行。 直流后对滤波电容C充电,在C两端即可得到较稳定的直流高压,电容C一般要求在0.010.1F或更大一些为宜。电缆在实验中可能出现放电以至击穿。为防止大电流流过微安表,在试验回路中还必须对毫安表进行保护。一般采用与微安表并联一个开关的办法将表短路,当读数时把开关打开。 图8-5 用摇表测量电缆的绝缘电阻 图8-6 直流耐压试验接线 T1-调压器;T2-高压试验变压器;R-限流电阻; C-滤波电容;V-硅整流器;A-微安表 电缆的绝缘如有损坏之处,绝缘电阻试验时可能很好,但在耐压试验时其损坏出就回被击穿。如果要作泄露电流试验时,在
22、电缆线路每一相试验和试验最后一分钟,分别记下串联微安表的读数。良好的电缆线路在试验最后一分钟的泄漏电流比开始时会小些。如果泄漏电流比开始时还大,则试验应该延长到1520min。如果仍继续增长,则实验必须继续到电缆线路障碍处被击穿为止。泄漏电流与上次试验的比值,以及各项最大泄漏电流与最小泄漏电流的比值叫做不对称系数,电缆的不对称系数和其他的试验数据见表8-4表8-4 泄漏电流和不对称系数允许值电缆型式额定电压(KV)测定泄漏电流时整流电压(KV)泄漏电流(A)不对称系数新电缆运行中电缆新电缆运行中电缆三芯输配电电力电缆35106310040251215012075503002501501001.
23、251.51.521.75222.5第四节 三相变压器的运行与维护 高速公路机电系统在隧道、收费站的变电站常用的电力变压器大多为三相变压器,这里以三相变压器为例阐明其运行与维护。 三相变压器的维护应由专人负责日常维护,并进行定期维护、检修工作。一、日常维护工作主要内容(一) 监视变压器是否定额运行,超差值是否在允许范围以内;(二) 变压器运行声音是否正常(三) 观察储油柜油位,油面高不应低于油面线。(四) 观察油温是否超标,油色有无变化(五) 检查是否有渗油、漏油现象(六) 检查套管有无裂痕和放电痕迹及其他异常现象(七) 接地线及其他附属设备的状况是否正常。二、变压器的定期巡查与维护(一) 变
24、压器定期巡查、试验按表8-5规定进行表8-5 变压器巡视检查、试验周期序 号项 目周 期备 注1定期巡视2个月至少一次2清扫套管检查熔丝6个月至少一次3电流电压测量每年至少一次4绝缘电阻测量每年一次5工频耐压试验必要时6绝缘油耐压、水分试验35年一次有条件的也可做简化试验7匝、层间绝缘试验必要时新上、检修后必须做8变压器大修10年一次(二) 变压器外部巡视检查的一般项目如下:1、 有无漏、渗油,油面、油温是否正常,有无异味等;2、 套管是否清洁,有无裂纹、损伤、放电痕迹,耐酸胶垫有无脆化、破损等情况;3、 变压器音响是否正常;4、 一、二次熔丝容量是否合适,各处接点有无烧损现象;5、 一、二次
25、引线及母线有无异状,与其他导线有无接触的可能;6、 变压器台架有无柴草、杂物堆积,围栏是否安全可靠;7、 名牌及其他标志是否齐全,有无锈蚀现象。(三) 变压器或检修后的变压器投入运行时应符合以下几点要求:1、 变压器的铭牌清楚、牢固,额定电压、额定电容、容量符合要求;2、 分接头开关切换良好,分接头位置正确、合适;3、 持有变压器试验合格证和油化验合格证(必须是局技术部门指定的鉴定单位发的合格证);4、 绝缘电阻测量合格,外部检查合乎要求。(四) 停运的变压器在恢复送电时,必须进行清扫、检查、绝缘电阻试验,停运期超过六个月,须按检修后鉴定项目做试验(五) 变压器绝缘电阻测量:1、 测量绝缘电阻
26、应使用2500V的兆欧表;2、 运行中的变压器应在气温5以上的干燥天气下(温度不超过85%)进行;3、 测量绝缘电阻时,必须测量变压器温度,封闭式变压器无测温孔时的测温部位为变压器中上背阴处。(六) 变压器绝缘电阻容许值可参考表8-6 表8-6 10KV及以下变压器绝缘电阻容许值 M 温度()测量项目1020304050607080一次对二次及地45030020013090604025二次对地40201053211 新变压器投入运行前绝缘电阻值,应不低于制造厂所测量值的70%(换算到同一温度)。运行中变压器的绝缘电阻值(换算为相同温度时)应不低于初试时的50%。换算系数可参考表8-7。表8-7
27、 绝缘电阻换算系数温度差()51015202530354050二次对地1.21.51.82.32.83.44.15.257.6(七) 工频耐压试验1、 绝缘电阻值低于允许值时,不得进行耐压试验;2、 工频耐压试验值按表8-8中的规定;3、 实验电压应均匀升起至规定值,并保持1min。 表8-8 工频耐压试验值 KV电压等级一 次二 次新产品交接预防性试验新产品交接预防性试验103530546252131815 在试验过程中,应仔细探听变压器内部的响声,如果仪表指示正常,没有绝缘击穿放电声、焦烟等现象,则认为变压器工频耐压试验合格。(八) 绕阻及绝缘的故障及原因,见表8-9表8-9 绕组及绝缘的
28、故障及原因故 障 种 类现 象可 能 原 因判 断 方 法距间短路及层间短路1.异常发热,油温升高2.电源侧电流增大,且不平蘅3.油枕盖上有黑烟4.气体继电器动作。高压熔断器熔断、保险脱落5.内部发出特殊的“咝咝”声1.变压器进水、浸入绕组2.制造时绕组匝间绝缘有损伤3.绝缘老化,局部绝缘能力下降4.大电流冲击,造成局部匝间绝缘损伤1.观察外接仪表2.听内部声音3.停电测三相电阻4.测匝间耐压,看放电波形绕组对地(铁心、夹件、油箱等)短路,相间短路1.熔断器熔断,保险脱落2.短路时有较大声响3.气体继电器动作,安全气道膜片破坏、喷油气4.无安全气道和气体继电器的变压器,可能使箱体变形甚至破坏5
29、.导电异物进入线圈内1.变压器油严重受潮或存有较多的游离碳2.绝缘严重老化或遭到机械损伤3.由于漏油使引线等露出油面,绝缘距离不足而击穿4.各种过电压造成击穿现象明显,一看便知断 线1.发出放电声2.输出缺相或三相电压严重不平3.输入缺相或三相电流不平4.强烈的机械损伤1.线路连接点不实,特别是焊接点不良2.各种过电压使线路薄弱部位由过电流烧断3.匝间、相间、对地等故障使线路切断1.观察仪表的示值2.用仪表测量各绕组的通断情况第五节 供配电系统常用电器件及其维修 供配电系统的电器件,用于电路、电机等有关设备,起作开关、保护、调节和控制的作用。按电路中电压高低不同可分为低压电器件和高压电器件。一
30、、低压电器件的功能与维修 (一)开关 开关是最普遍使用的电器。其作用是用以分合电路、开断电流。常用的有刀开关、负荷开关、转换开关(组合开关)、自动开关(空气断路器)等1、 低压刀开关的常见故障和排除方法选用低压开关的额定电流一定要等于或大于各路负载电流的总和。对于电动机等特殊负载,要考虑其启动电流,应选择其额定电流大一级的刀开关。刀开关的常用常见故障有触刀过热或烧坏和开关手柄拉动失灵等。触刀过热可能是由电流过大、触刀和静触接触不良,触刀表面电弧烧伤所引起的,则需要选用较大容量的刀开关,调整触刀和静触座的位置或打磨毛刺和高点。对手柄故障,可能是由定位机械损坏或触刀转动铰链过松所引起,则需要更换或
31、修理,并拧紧固定螺栓。(二)负荷开关 对于照明或电热电路,负荷开关额定电路应等于或大于使用电路中各负载额定电流的总和。对于电动机电路,开启负荷开关的额定电流一般应为电动机额定电流的3倍。半封闭式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的1.5倍。 负荷开关的常见故障、故障原因和排除方法见表8-10表8-10 负荷开关的常见故障和排除方法表序 号故 障 现 象故 障 原 因排 除 方 法1合闸后一相或两相不通电夹座弹性消失或开口过大,使闸刀(夹座与动触头)不能接触更换夹座熔体熔断或虚接更换熔体夹座和动触头氧化或有污物清理夹座和动触头电源进线和出线头氧化,接触不良检修电源线和引出线2夹座过热或烧毁开
32、关容量选择得太小更换各容量较大的开关分合时动作太慢,形成电弧烧坏夹座和动触头操作时需正确操作夹座表面烧毛锉和打磨修理动触头和夹座压力不够加强夹座的压力负载过大减轻负载或选用较大容量的开关3半封闭式负荷开的手柄带电外壳接地不良检修接地线电源线外壳绝缘破损并碰到外壳更换电源线(三)组合开关(转换开关) 组合开关应用很广泛,可控制照明和电热电路,可以控制仪表转换,也可以控制电动机的启动、停止和变速。组合开关的常见故障和排除方法:1、受柄转动后,内部触头未动这种故障常因为手柄上的几何形状口磨成圆形、操作机构损坏、绝缘杆变形或轴与绝缘杆装配不紧造成,修理时,应更换手柄或绝缘杆、紧固轴,或修理操作机构。2
33、、手柄转动后,静触头和动触头不能同时分合这种故障常因为开关选型错误、触头失去弹性或有污物所致。修理时,应重新选型、重新装配或更换触头并清理。3、开关接线柱相间短路这种故障常因为长期使用、绝缘损坏、胶木烧焦或有导电异物引起短路,应更换新品、进行清理或进行必要的绝缘处理。4、控制达不到预定要求这种故障常因为开关选型错误、或接线错误,应该正确选型、并对照说明书的开关接线图表正确接线。试车并注意先不带负载,进行测量,动作正确后,再接负载实际试车,以免造成危险。(四)空气断路器(自动空气开关)空气断路器可用于接通和分断负载电路,也可以直接用来控制不频繁启动的电动机。它对电路和电气设备具有短路、过载和欠压
34、保护作用。它的结构主要由机构部分、触头及灭弧系统和绝缘外壳组成。空气断路器的常见故障和排除方法见表8-11表8-11 空气断路器的常见故障和排除方法表序 号故 障 现 象故 障 原 因排 除 方 法1手动操作后,断路器合不上欠电压脱扣器无电压或线圈开路、短路检查电路的电压或更换检修线圈储能弹簧变形,使闭合力量不够更换储能弹簧、恢复闭合力量反作用弹簧力量过大减小反作用弹簧力机械机构不能复位再扣检修或更新操作机械机构2电动操作后,断路器合不上电动操作电源电压太低提高电源电压电磁铁拉杆行程不够调整行程或更换拉杆电动机操作定位开关错位调整操作定位开关控制器中二极管或电容损坏更换二极管或电容器3分励脱扣
35、器动作时断路器不能分断线圈匝间短路更换线圈电源电压过低调节电源电压符合要求螺栓松动紧固螺栓4欠压脱扣器动作时断路器不能分断反作用弹簧力量小调整弹簧力量储能弹簧力量小更换储能弹簧或调大弹簧力机构卡死修理机械机构5欠压脱扣器噪声大反作用弹簧反作用力太大调小反作用力弹簧力铁芯工作极面吸合不实加些润滑机油短路环开裂检修短路环或更换铁芯6断路器发热触头压力太小调大触头压力触头表面磨损或接触不良更换触头或清理触头7断路器误动作整定电流值调错调大整定电流锁链或搭钩磨损更换锁链或搭钩(五)接触器接触器是供配电系统和自动控制系统应用最普遍的一种电器。可以远距离接通和断开交直流电路和大容量控制电路,具有失压保护功
36、能。主要由电磁系统、触主系统、灭弧装置等几部分组成。其基本工作原理,当吸引线圈通电后,线圈电流产生磁场,而产生足够的电磁吸力,在大于反作用力时,动铁心吸合,机械机构起作用,使常开触头闭合,常闭触头断开。反之,当线圈电压消失或降低到一定值时,动铁心即行释放,常开触头断开,常闭触头又恢复闭合,为下一次动作做好准备。接触器的常见故障和排除方法见表8-12表8-12 接触器的常见故障和排除方法故 障 现 象故 障 原 因排 除 方 法1.线圈通电后接触器不动作或动作不正常1.电源电压过低2.线圈断线3.线圈技术参数与使用条件不符4.接触器运动部分卡阻、弹簧反力过大、转轴锈蚀或歪斜5.线圈或骨架外力损伤
37、6.使用频率不对1.调整电源电压2.用万用表测量后调换线圈3.调换线圈4.排除卡阻物,调整弹簧、除锈、加油、紧固、2.线圈断电后接触不释放或释放缓慢1.触头熔焊2.铁心表面有油污3.E型铁心,中柱去磁气隙消失、剩磁增大4.触头弹簧压力过小或反作用弹簧失效或损坏5.机械部分卡阻、转轴生锈或歪斜6.直流接触器的非磁性垫片磨损或脱落1.拆开触头、打磨修理或更换触头2.清理铁心极面3.更换铁心4.调整或更换反作用弹簧5.排除卡阻物,除锈、加油、找正6.调整非磁性垫片3.触头熔焊1.操作频率过高或过负载使用2.负载短路3.触头弹簧压力过小4.触头表面不光滑、接触不良、恶性循环5.线圈电压过低、吸合不良6
38、.机械部分卡阻1.减小负载、选择合适容量的接触器2.排除短路故障,并更换触头3.调整触头弹簧压力4.休整触头表面或更新5.调整电源电压6.排除卡阻物4.运行中噪声大1.电源电压过低2.短路环断裂3.铁心机械卡阻4.铁心极面有油垢或磨损不平5.弹簧压力过大1.检查和调整电源电压2.调换铁心或短路环3.排除卡阻物4.用汽油清洗极面或更换铁心5.调整触头弹簧压力*注:经常加以少许机油在铁心表面是消除噪声的有效办法5.线圈过热或烧毁1.电源电压过高或过低2.线圈闸间短路3.操作频率过高4.线圈参数与实际使用条件不符5.铁心机械卡阻6.铁心极面不平或剩磁气隙过大7.环境潮湿或空气中含有腐蚀性气体1.调整
39、电源电压2.找出原因并更换线圈3.调换合适的接触器4.调换线圈或接触器5.排除卡阻物6.清理极面或调换铁心7.改用特殊绝缘线圈或采取防腐防潮措施6.相间短路1.相间绝缘损坏2.相间导电尘埃堆积或潮湿3.可逆转换接触器连锁不可靠或铁心剩磁过大,致使两台接触同时投入运行引起相间短路1.更换碳化后的胶木件2.经常清理、保持清洁、干燥3.加装可靠的电器联锁及机械联锁,对剩磁过大的接触器修整铁心或更换新品(六)继电器 继电器是一种自动电器,它是当一次过程中任何一个参数达到一定的已知值时,能突然改变二次过程的自动装置元件,它由三部分组成: 1、测量机构(或称感受接受结构):它接受输入参数,并使输入参数转变
40、为继电器工作时所必需的物理量。2、 中间机构:对接收量与给定值进行比较,并把作用传递到执行机构上去。3、 执行机构:专作控制工程用。常见的继电器包括:(1) 时间继电器(或称延时继电器):接通或切断电源,经过设定的时间后,再行动作控制过程。(2) 热继电器:作为电动机过载保护用的,由热元件和辅助接点组成,热元件整定电流需按照电动机额定电流来选择。(3) 中间继电器:它是一种辅助继电器,经常起到增加触头数量和过渡的作用。(4) 电压电流继电器:是以电压或电流为限值而动作的继电器,起到过电压、欠电压、过电流、欠电流的保护作用。继电器的常见故障的维护修理,通常是触头不良或动作失灵,可据其不同结构参考
41、接触器的维修方法实施。(七)熔断器 熔断器是一种结构简单,使用方便,价格低廉的保护电器。它常同所保护的电路串联,当发生过载或短路故障时,如果通过熔体电流达到或超过一定值,熔体发热致使熔断,则切断电路,起到保护电器设备不被损坏的作用。 电气设备的电流保护有过载延时保护和短路瞬间保护两种形式。过载保护需要反实现保护特性,短路保护则需要顺动保护特性。普通熔断器容体电流的确定: 1、对于变压器、照明和电炉等负载电流,熔体额定电流应略大于或等于负载电流 2、对输配电线路、容体额定电流应略小于或等于线路的安全电流。 3、对于电动机等一类负载,因启动电流较大,容体应能承受其启动电流,在电动机启动时,熔体不应
42、熔断。二、高压电器件的功能与维护 高压电器是指额定电压在1000V及以上,用来接通、断开线路或保护线路及电器设备的电气元件。工业企业所接触到的高压电器多数是担负输送、接受和分配电能任务的电气设备,属于强电设备。按它们在变配电系统中所起的主要作用,可分为开关电器(如断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关等)、保护电器(如熔断器、避雷器、电抗器等)、测量电器(如电流互感器、电压互感器等)、成套电器、组合电器。 根据本手册的读者对象,这里介绍的高压电器包括电力系统末级变配电所10KV及以下最常用的高压熔断器、高压隔离开关、负荷开关、高压断路器等有关电器。其他有关电器如成套配电装置、电流互感器、电压互感
43、器、母线、绝缘子等将在本章中介绍。 (一)高压熔断器 它是一种最简单的保护电器,使用时串联在线路中。当线路出现严重过载或短路故障时,故障电流通过熔断器后,使熔件(又称熔体)因发热温度过高而熔断,从而切断电源,实现过载或短路保护。因此,它以广泛应用于高压配电装置中,用来保护线路、变压器及电压互感器等电气设备。另外,它与负荷开关组合在一起,既可通断负荷电流,又可切断故障电流。 在高速公路沿线各站区常用一种名为跌落式熔断器(或称跌落保险),适用于周围空间没有导电尘埃和腐蚀气体,没有易燃易爆、危险及剧烈振动的和户外场所,做高压线路和610KV变压器的短路保护。可在一定条件下直接用高压钩棒来操作熔管的分合,以断开或接通小容量的空载变压器、空载线路小负载电流。操作顺序在分闸断电时,先断中间相,后断 两边相。合闸时先合两边相,后合中间相。 当线路上发生故障时,故障电流使熔件熔断,形成电弧,熔管内气体形成纵向吹弧,使电弧熄灭。熔体熔断后因机械原因,熔管借助本身的重量绕轴跌落,将线路以明显断口断开。 (二)高压隔离开关 高压开关是一种分合或切换电路的开关。但它没有专门的灭弧装置,故不能用来接通和断开负荷电流,更不能断开短路电流。 高压隔离
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