浅谈中低压电气设计的保护应用:电气工程师好考吗

　　【摘 要】在拟制设备电气线路时，人们一般是按照电气法则进行设计的。但随着用电水平的提高，特别是家用电器普及和公共场所装潢兴起导致用电设备及负荷的急剧增加，过去电气设计中的一些容量规定和需用电系数已经远远不能满足当前的要求。本文在分析本文旨在分析中低压电气线路的防火系统设计，从技术层面细化电气线路的有效设计，包括电缆、电线及母线槽的防火设计，从配电线路敷设的防火蔓延措施进行探讨，形成配电线路的电气防火保护系统，避免引起短路、负荷超大等现象，构建最佳的中低压电器设计的保护应用。
　　【关键词】中低压；电气设计；保护应用
　　
　　中低压电气有效设计，具有很大的意义，尤其是牵涉到技术层面的安全性管理，防火系统设计是一个综合、操作性强的应用过程，电气设计和施工的好坏直接影响用电的安全管理，因此，构建全方位的中低压电气设计的保护应用模式，具有深厚的现实意义。
　　一、简述中低压电气相关材料的防火设计
　　（一）材料选取整体性能的把握
　　在全面分析阻燃型电缆、电线的局部性能的基础上，充分掌握好电气线路材料的选取。电气火灾的危害案例最多的还是线路，如电缆、电线(包括母线槽)等配电线路。因此，全面选购一些不易造成火灾的配电线路系统和材料具有更大的价值与作用。在选用上，由于阻燃材料作导体的绝缘有一定的局限性，主要表现在材料氧指数，难燃化和不燃化的措施等。阻燃性能的PVC绝缘和护套电缆、电线，耐温存在有70℃、90℃、105℃之分，因此，在材料选取上严格要求。
　　（二）绝缘铜芯不燃电缆的特色分析
　　在全面把握绝缘铜芯的不燃电缆的基本功能基础上，细细分析其中具备的防火、耐火、耐高温的特点，通过对MI电缆的铜护套、绝缘粉、铜护套三维一体的结构的了解，实现电气和绝缘性指标的不变形，在外力的严重敲打下也不发生损坏等；MI电缆在火烤后，氧化镁无机绝缘材料不会降低电气和绝缘性能，仍可继续使用，无需更换，具有很好的安全性能。
　　二、概括中低压电气的防火保护设计
　　（一）配电线路应设过负荷保护
　　负荷保护是有效防止电气起火的重要措施，在配电线路上严格按照工程建设的需要，着手考虑多方面的因素，尤其是在超过母线槽、电缆、电线允许范围内的升温，就会造成严重的短路现象。所有机电设备的金属外壳必须与保护零线做可靠联接。根据现场情况总配电柜出线采用放射式和树干式相结合的配电方式。对负荷比较大的塔吊、砼输送泵、现场消防水泵采用单独回路配电，对负荷较远且较小的木工机械、钢筋机械及楼内装修电源可采用树干式配电方式[1]。
　　（二）配电线路应设短路保护
　　考虑发生故障时的非正常运行状态，尤其是短路故障，即配电线路中不同相或相与中性线的绝缘导体，直接金属性连接或经过小阻抗连接在一起。无论是采用电缆配电，还是采用穿管绝缘导线，只要采用低压断路器作短路保护，其过流脱扣器的整定值一般小于或等于电缆、绝缘导线允许载流量的1.1倍；当采用低压断路器作为配电线路末端的短路保护时，其过流脱扣器的整定值应小于或等于线路末端发生单相接地短路或两相短路时短路电流的1/3倍。配电线路短路时，如果不在短路电流对导体和连接件产生热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流，那么短路电流会迅速使电气线路的绝缘软化甚至燃烧。其导体、电流、电火花的高温，也会引燃近旁易燃物质[2]。
　　三、阐述中低压电气设计的保护应用
　　（一）智能系统配置
　　智能箱变采用的智能型元器件应配置电源、接口器件、通信介质、控制设备(上位机、智能仪表等)以满足智能化的要求。智能箱变为：采用Profibus-DP标准的、开放型的现场总线技术将具有通讯能力的元器件(从站)与之连接，从而实现主站通过总线对开关、电网的远程测量、调节、控制、通讯；或采用智能控制仪对高低压侧进行本地或远程的测量、调节、控制、通讯。智能化低压配电系统由低压开关设备具有通信功能的智能化元件经数字通信与计算机系统网络连接，实现变电站低压开关设备运行管理的自动化、智能化。系统可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制、保护定值管理、事件记录与告警、故障分析、各类报表及设备维护信息管理等功能。针对低压电气系统直接面向控制终端，设备多、分布广，而且现场条件复杂，系统本身及设备频繁操作、故障脱扣等产生的强电磁及谐波干扰等特点，智能化监控系统应能实现面向对象的操作模式，具有强抗干扰能力，主要控制功能由设备层智能化元件完成，形成网络集成式全分布控制系统，以满足系统运行的实时、快速及可靠性的要求。
　　（二）交流接触器动态过程弹跳控制的研究
　　交流接触器是一种广泛用于电动机控制、电气传动以及自动化控制领域中的电器设备。以往接触器动态控制的研究中，对于触头和铁心闭合状态的检测有多种方法，如通过检测触头或衔铁的速度、位移等方法，判断触头和铁心的闭合状态。现通过对吸合过程中线圈电流进行检测，来实现交流接触器动态过程控制，从而改善动态过程特性，达到减少动态过程弹跳、节能的目的。譬如，在铁路电气，中低压接触器以及测试接触器触头弹跳的应用上，由电源模块、驱动模块、控制回路模块、微控制器等组成。电源部分为驱动模块和控制器供电;微控制器为驱动模块提供控制信号;控制回路控制电磁线圈的供电，并测量线圈电流作为反馈信号，为动态控制提供依据，吸合时刻的检测利用线圈电流积分的方法来实现。将动态过程进行分段调整，以电流积分法检测吸合时刻作为调整的标志。
　　（三）道路照明设计中的应用
　　一是在办公区路灯灯具选择时，应该首先考虑利用系数较高的照明灯具，对灯的配光进行合理地选择，将块板式作为首选。二是在选择灯具时，不应该选择附件多的灯具，而应该尽可能选用没有任何附件的照明灯具，确保所选的灯具具有较高的保持率。三是从灯具防护来看，且等级至少不能低于IP44。布灯的方式多种多样，都应遵循节能的原则：可以进行单侧、中央、交错和对称等形式的布灯。四是在电信路灯中，一般采用的是高8-10杆，灯具之间的距离为30米到40米。在主干道，一般进行两侧对称布灯，在次干道则使用单侧布灯方式，试车跑道一般用交错布灯的方式，停车场则课设计为35米飞蝶形高杆灯。对于路灯位置的设置，主要是考虑到不能对正常通车造成影响为宜。如下图所设计的电信路灯照明简单实用的LED灯电路设计图，功率只有1W左右，工作电流只有15mA，在提高亮度的同时又节约电能。
　　参考文献
　　[1]杨玉坤,刘奇.应用于中低压输电线路的高性能微机保护平台设计.电气时代,2010年08期
　　[2]王月波.电气设计中低压交流接触器的选用.黑龙江科技信息,2008年第01期
　　[3]李建军.110KV继电保护状态检修与故障诊断技术研究[J];青年科学,2010年01期
　　[4]焦志峰.浅谈电气设计中低压交流接触器的选用;城市建设理论研究,2011年第20期
　　[5]王继伟,薛明,庄乾隆,刘珂.变电站综合自动化系统应用[A],全国冶金自动化信息网2010年年会论文集[C],2010年