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在工程项目设计中,电气工程师属于设计方,主要任务是电气工程设计和现场技术指导。建筑电气工程设计包括以供配电、照明、防雷为代表的强电设计和以电话、电视、消防、楼宇自控为代表弱电设计。本文对下列建筑电气工程设计问题进行了讨论:应急电源设计、照明控制系统设计和中性线断线检测。
电气设备的选型和控制系统选择是设计中的难点,分析研究设备的电气特性与控制方法可以帮助工程师进行设计。本文将结合应急电源与照明控制系统的例子对此进行说明。
中性线断线检测是一个目前工程设计中无法彻底解决的难题。在三相四线制低压配电系统中三相负荷通常不平衡,中性线断线会导致因中性点电压偏移造成的馈线严重的电压不平衡,从而损坏电器甚至引发火灾。目前所有的中性线断线检测设备都必须安装在靠近负荷或馈线终端,从而造成高昂成本和维护困难。本文提出一种新的检测方法,使用该方法的检测装置仅需安装在馈线首端,无需考虑馈线的负荷情况。由于发生中性线断线时,馈线首端相线上的基波和三次谐波电流变动显著,故该方法的主要思路就是通过测量馈线首端相线上的基波和三次谐波电流变动来判定故障。本文提供了中性线断线的谐波特性分析和实验、仿真结果。具体工作如下:
根据中性线断线故障特征,提出一种利用线路首端的基波与三次谐波电流变化进行检测的方法。从电路结构上分析,中性线断线故障与负荷正常变动存在识别上的困难,负荷减小与中性线断线故障表现出来的电流谐波变化相似。建立一个基于Simulink平台的三相四线制低压配电系统仿真模型来研究这个问题,改变电路参数模拟低压馈线的正常运行和中性线断线故障,分析了故障发生后线路首端电流变动情况。通过实验进行住宅配电线路数据采集,得到了正常运行时馈线首端电流波动情况。结合实验与仿真结果得到了中性线断线故障的判据:低压配电干线首端测得三相上的三次谐波变化率△I3/I3减小超过20%同时三次谐波、基波电流变化比|△I3/△I1|大于15%则判定中性线断线故障。仿真结果表明该判据可有效地对中性线断线故障和正常负荷变动进行识别,并且在一定程度上对故障位置做出定位。