6.安全隔离与可靠保护国际技术论坛_9.2.pptx
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1、,安全隔离&可靠保护-技术分析报告,Unrestricted,国际技术论坛,目录,第一部分 安全隔离1、低压配电系统概述2、隔离开关定义及作用3、隔离及安全检修要点4、隔离开关的种类及比较5、隔离开关的应用第二部分 可靠保护1、电气保护;2、熔断器简介3、熔断器比较及优势;4、熔断器应用,1. 低压配电系统概述,低压元件在配电系统中作用:,电流分配,过载、短路保护,隔离、检修,交流1000V以下,直流1500V以下。,标准 GB14048.3-2008标准 IEC60947-3:2005,隔离开关: 在断开状态下能符合隔离器的隔离要求的开关;,通常所说的负荷隔离开关,在标准中,无此名称,标准中
2、对应为隔离开关;开关必须具有负荷功能,无此功能的被称为隔离器(以前俗称其为隔离开关),2. 隔离开关定义及作用2.1 隔离开关定义,隔离开关在电路中的作用,开关:,隔离: 安全检修:将电气设备与带电的电网隔离,以保证被隔离的电气设备有明显的开断点能安全地检修,承载:承载正常(额定)工作电流,承受非正常(短路)电流;,接通或分断电路:紧急情况带负荷分、合闸,2. 隔离开关定义及作用2.2 隔离开关作用,2.2 隔离开关作用,2. 隔离开关定义及作用2.2 隔离开关作用,?,3. 隔离及安全检修要点,隔离电器与维护、检修相关,与生命安全密切相关,安全至上!,断开位置可挂锁触头位置指示可靠,可视泄露
3、电流小电压防护好短路稳定性好,隔离功能,5大原则:,断开位置可挂锁。 防止维修人员或者无关人员的误操作; 以确保动触头不与任何一个电源接通(例如:用1-3把锁锁定);,操作机构可锁,可靠验证(3F验证),3. 隔离安全检修要点3.1 挂锁,假设触头熔焊时,正确指示 手柄不允许在OFF位置停留(3F验证)! 不能被锁住!,1F及3F测量,3. 隔离及安全检修要点3.2 触头位置指示可靠,可视,适用于隔离的电器,在断开位置时,必须具有符合隔离功能安全要求的隔离距离,并应提供一种或几种方法显示主触头的位置: A. 用操动器的位置; B. 独立的机械式指示器; C.动触头可视。电器提供的每种指示方式有
4、效性和机械强度,应进行有效的验证(3F力)。,看得见的安全;可视触头技术,提供最高级别的安全保证;,平移触头可视技术,动触头,静触头,3. 隔离及安全检修要点3.3 泄露电流小,标准规定,符合隔离功能的电器,在电操作(额定负载)及接通与分断(过载)性能试验后,在1.1Ue电压下的泄漏电流每极不应超过2mA。,3. 隔离及安全检修要点3.4 电压防护好,隔离电器需提供较高的绝缘电压Ui,额定冲击耐受电压Uimp,以对电路维护检修人员,以及下游设备,提供电压安全防护。,IEC依据多年的电工经验,电路维护、检修时,电源端、配电端,AC400V-1000V供电系统,绝缘电压值要求为1000V;对应额定
5、冲击耐受电压值为12kV; 依据GB14048.1标准,隔离电器绝缘耐压12kV时,实验电压为18.5kV, 而绝缘电压8kV的实验电压为12.3kV.,隔离电器电压防护相关标准,3. 隔离及安全检修要点3.4 电压防护好,依据GB17045-2008电击防护标准,交流电压400/690V系统,最低冲击耐压为8-10kV; 过电压类别I 类及II类设备不能用于隔离;,3. 隔离及安全检修要点3.4 电压防护好,GB17045-2008电击防护,3. 隔离及安全检修要点3.5 短路稳定性好: Icw, Icm 要求值较高,4. 隔离开关种类及比较4.1 隔离开关分类,依据外观组成形式,分成两类,
6、派生型隔离开关专用型隔离开关,框架断路器式隔离开关,短路性能优越,通常用作电源侧隔离开关,不作比较。断路器式隔离开关是把脱扣器(或者保护单元)去掉取其本体作为隔离开关;,触头不同决定电气性能,夹紧式触头:吸力;优势:静特性好 拍合式触头:斥力;优势:动特性好,专用隔离开关触头形式,通常设计成加紧式触头;如图(1)、(2)、(3);依据安培定则,吸力好,静特性好,短耐及短路接通容量大;,4. 隔离开关种类及比较4.2 隔离开关的比较:触头,断路器(塑壳、微断)设计成拍合式触头;如图(4)、(5)限流型断路器触头取电动斥力原理,大电流易被斥开,用作电路故障保护,如过载保护、短路保护(Icu, Ic
7、s)。 断路器动态性能好,而静态性能不好!,图(4)、(5)断路器触头,4. 隔离开关种类及比较4.2 隔离开关比较:触头,拍合式触头,短路斥开触头易被烧损,电离子附着于灭弧栅片,降低灭弧室绝缘性能,断路器隔离作用急速衰减。夹紧式触头不易被斥开,灭弧室不易被烧损,绝缘性能好;绝缘性能衰减实验统计数据曲线如下:,4. 隔离开关种类及比较4.2 隔离开关比较:触头,4. 隔离开关种类及比较4.3 隔离开关的比较:结构,专用隔离开关从设计原理、隔离性能等方面专门研发,更适合作隔离开关,隔离开关操作机构, 假设触头熔焊时,正确指示 手柄不允许在OFF位置停留(3F验证)! 不能被锁住!,断路器常见机构
8、,从双断点塑壳断路器出现的滑扣 现象进行剖析, 造成滑扣的主要原因为:一级脱扣机构的误动作;二级脱扣机构锁扣与牵引杆的扣面小;三级脱扣机构跳扣与锁扣的搭扣面小。断路器触头熔焊,手柄指示有可能不正确指示,维修安全存在隐患。,隔离开关常见机构,断路器含滑扣机构,4. 隔离开关种类及比较4.3 隔离开关的比较:结构,4. 隔离开关种类及比较4.4 隔离开关的比较:电气性能,专用隔离开关在耐压、泄露电流、短路性能(选择性、短接)等方面,隔离电气性能更高;派生型隔离开关因为拍合式触头,隔离电气性能较低。,使用隔离开关,减少保护层级,使用塑壳,增加保护层级,使电缆线径变粗,4. 隔离开关种类及比较4.5
9、隔离开关的比较:投资经济性不同,主回路采用隔离开关,较采用隔离功能断路器,降低投资,电气配合更容易。,双断点式或多断点式(4断点)(开距大,Uimp高)触头系统新型灭弧技术应用,如弧光检测技术电动操作远程分合操作 DC1000V/DC1500V应用 (光伏应用)模块化结构可通讯,4. 隔离开关种类及比较4.5 隔离开关研发、制造前瞻,虽然众多国内外标准中明确规定电源进线端应安装可视的隔离开关,但:70-80年代仿苏产品,隔离器HD13, 缺点:不能带负荷操作(AC-20);外壳无防护;体积大,铜耗大; 优点:触头可视;故除了在电力系统延续至今比较大量使用外,90年代以后,断路器(塑壳、微断)大
10、量进入中国,在建筑、工业等领域,逐步被断路器取代,隔离开关使用较少。,至少从80年代开始, 欧洲的法国施耐德(INS,INV),SOCOMEC,瑞士的ABB(OT),德国的西门子(3KA),丹麦LK等公司; 美国的EATON、GE等公司, 持续推出专用低压隔离开关、隔离开关熔断器组,并不断推陈出新,技术不断进步; 但是进入中国比较缓慢,推广厂家偏少(厦控90年代引进丹麦技术);,HD13隔离器,OT隔离开关,隔离开关有推陈出新,推广不普及,5. 隔离开关应用,IEC 60364-5-53 536.2 要求一个隔离装置来提供隔离功能隔离装置 需符合 IEC 60947-3标准要求隔离开关可以带载
11、操作,电源配电柜,配电柜,IEC 60364-5-53 536.2 隔离: 手动操作实现隔离,隔离装置,隔离开关,AC 21, 22, 23,AC 20,5. 隔离开关应用,8.2.2总配电箱的电器应具备电源隔离,正常接通与分断电路,以及短路、过载、漏电保护功能。电器设置应符合下列原则:1当总路设置总漏电保护器时,还应装设总隔离开关、分路隔离开关以及总断路器、分路断路器或总熔断器、分路熔断器。当所设总漏电保护器是同时具备短路、过载、漏电保护功能的漏电断路器时,可不设总断路器或总熔断器。2当各分路设置分路漏电保护器时,还应装设总隔离开关、分路隔离开关以及总断路器、分路断路器或总熔断器、分路熔断器
12、。当分路所设漏电保护器是同时具备短路、过载、漏电保护功能的漏电断路器时,可不设分路断路器或分路熔断器。3隔离开关应设置于电源进线端,应采用分断时具有可见分断点,并能同时断开电源所有极的隔离电器。如采用分断时具有可见分断点的断路器,可不另设隔离开关。,中华人民共和国建设部:JGJ462005:施工现场临时用电安全技术规范,5. 隔离开关应用,5.隔离开关的典型应用5.1 配电柜(箱)进线隔离开关,西门子3KD作为进线主开关满足隔离检修,5. 隔离开关的典型应用5.2 马达控制中心MCC,低压交流电动机的主回路设计1. 低压交流电动机的主回路由隔离电器、短路保护电器、控制电器、过负荷保护电器、附加
13、保护器件和导线组成。2. 隔离电器的装设应符合下列要求: 2.1 每台电动机主回路上应装设隔离电器, 2.2 隔离电器应将电动机及其控制电器与带电体有效的隔离。 2.3 隔离电器宜装设在控制电器附近或其它便于操作和维修的地点。,-美国NFPA的要求,5. 隔离开关的典型应用5.2 马达控制中心,两台电动机可共用一套隔离电器,5. 隔离开关的典型应用5.3 数据中心,Fuse systems (AC),4,1,MCCBs (AC),Switch disconnectors,3,2,MCCBs (DC),Semiconductor protection fuses (AC/DC),5,AC con
14、tactors,6,DC contactors,7,隔离开关设置的位置:1,逆变器前端;2,蓄电池组前端;3,旁路。4,固态转换开关输出端。,Control electronics,Battery breaker,手动旁路,4,5,5,1,2,5,逆变器输入侧,旁路,Terminal blocks,6,Control panel,Terminal blocks,6,3,Semi conductorprotection,MCBs,1,Overvoltage protection devices,2,Fuse systems,3,MCCBs (AC/DC);,4,Switch disconnect
15、ors,5,5. 隔离开关的典型应用5.3 数据中心,汇流箱,5. 隔离开关的典型应用5.4 光伏应用,维护一般在晚间或早晨,那个时候电流很小;此时断开开关,太阳能电池板所发出的电流自然达到 I临界;,电压,电流,I短路,I临界,I额定,V额定,V开路,当开关闭合时,太阳能电池板工作在额定电压和额定电流状况下,典型太阳能电池板的 U/I 曲线,当开关断开时,电压会迅速达到开路电压,而电流会迅速减小到临界电流,直流隔离开关较直流断路器更容易断开I临界;直流隔离开关通常是无极性开关,直流断路器通常有极性,使用更方便;,5. 隔离开关的典型应用5.4 光伏应用,5. 隔离开关的典型应用5.4 光伏应
16、用,CGC/GF 037:2014光伏汇流设备技术规范,5. 隔离开关的典型应用5.4 光伏应用,汇流箱的电源输出主回路设置隔开离开关;国际上通行、普遍方案;,SPD,5. 隔离开关的典型应用5.4 光伏应用,IEC60364-7-712,5. 隔离开关的典型应用5.5 ATS前面的隔离,5. 隔离开关的典型应用5.6 旁路隔离,5. 隔离开关的典型应用5.7 楼层户表箱,低压电缆分支箱,户表箱进线处设置隔离开关低压电缆分支线总进线设置隔离开关,5. 隔离开关应用5.8 总结,专用隔离开关优点:专业性好,用作电路主开关,有利于安全检修;缺点:远程操作分合不方便通断次数不频繁,上级有保护,同时,
17、不需要远程控制的场合,应选用专用隔离开关;需要远程操作时,如消防分闸,推荐用带电动操作隔离开关,或者断路器派生隔离开关;,注释1:隔离开关目前比较难做到远程分合,部分产品能做到,如SIDERMAT(Socomec),但价格较高;注释2:主流断路器做不到触头可视,即使少数断路器宣传可视,但是触头动作不明显;,隔离开关,接触器,断路器,ATSE,维修使用,通断电控制,过电流保护,保证电源供应,岗位职责不同,核心功能也就不一样,供电系统的专业设计方案应是将用电负载需要的各种功能:供电保证、保护、控制、维修等,用不同的开关独立完成,每一种开关具有一个独立的功能,最后形成一个高可靠性的供电系统。,IEC
18、 60947-3IEC 60947-6-1IEC 60947-2IEC60947-4,M,5. 隔离开关应用5.8 各司其职 物享其能,目录,第二部分 可靠保护 1、电气保护; 2、熔断器简介 3、熔断器比较及优势; 4、熔断器应用,过电流可能引起下列危害导线或母线的热损害;金属气化;气体离子化;燃弧,起火,爆炸;绝缘伤害;除了人身伤害外,由于停机时间和对受损设备进行修理,过电流可能造成巨大的经济损失。,高速数码录像机在测试时拍下的镜头,它显示了操作失误或使用不当可能会造成的爆炸形势。,1. 电气保护1.1 为何需要电气保护,1. 电气保护1.2 历史,熔断器: 一个传统经典、可靠、经济的解决
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