摘要：压配电系统是整个电力系统的重要组成部分，它与人们的日常用电生活息息相关。因此，很多线路的故障问题都发生在低压配电系统中。短路故障是线路故障中的常见问题，如果低压配电线路设计、施工不当，将直接导致电气设备运行过程中发生火灾或人身触电，从而严重危及人身安全。
关键词：配电线路；短路；负荷断路器；接地故障
1 低压配电线路保护特点
1.1 低压配电线路特点
低压配电线路分为主干线、分干线和末端线路三种。主干线是从变电所低压配电屏引出的馈电线。末端线路是直接连接用电设备，当线路发生短路或接地故障时，要求瞬时切断电路，无选择性要求。
1.2 低压配电线路故障特点
短路和接地故障大多发生在末端回路，大约占到90%以上，特别是插座回路更是如此，因为是插头、插座和移动电器及其导线和接头等较容易出现故障。就故障类型而言，接地故障多，相间短路少，前者约占80%-90%。
2 短路保护
低压配电线路装设短路保护，应在短路电流对被保护对象产生的热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流。在民用建筑的低压配电系统中，大多数的短路保护，可以采用断路器来实现。我们一般用断路器的极限短路分断能力、运行短路分断能力和短时耐受电流三个指标来表示其分断能力；在某些场合，我们希望一台断路器在分断线路最大的短路电流后不维护还可以继续承载额定电流，那么，我们可以按断路器的运行分断能力不小于线路的预期最大短路电流的条件来选择断路器。否则，可以按断路器的极限分断能力来选择断路器。
从短路发生到短路保护电器动作并分断短路电流需要一定的时间，一般要求配电系统在承受这段时间的短路电流后不会被破坏，这就必须对配电系统中的各种电器、导体及相关连接件进行热稳定的校验；绝缘导体的热稳定校验应符合《低压配电设计规范》第4.2.2条规定。在设计中，应特别注意那些距离供电变压器较近，计算负荷较小的线路，往往按计算电流选择的导线截面是无法满足热稳定要求。
3 过负载保护
低压配电线路装设过负载保护，应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前切断负载电流。过负荷保护电器的动作特性应同时满足以下两个条件：
(1) IB≤In≤IZ
(2)I2≤1.45IZ
式中：IB被保护线路计算电流。
In保护电器的额定电流（对于可调的保护电器，额定电流In是给定的整定电流）。
IZ被保护导体的允许持续载流量。
I2保证保护电器在约定时间内可靠动作的电流。
对于突然断电会导致比因过负荷而造成的损失更大的配电线路，不应装设切断电路的过负荷保护电器（如消防水泵的配电线路等），但应装设过负荷报警电器。还有对于多个低压断路器同时装入密闭箱体内的过负荷保护，应根据环境温度、散热条件及断路器的数量、特性等因素考虑降容使用。另外，过负荷保护电器的整定电流应躲过正常的短时尖峰负荷电流（如用电设备启动电流）。
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4 低压配电线路对保护电器的选择
根据低压配电线路的故障特点和低压保护电器级间选择性的配合情况，按照“技术先进、经济合理”的原则，对低压保护电器的选择要求如下：低压主开关柜内保护电器应选用选择型短路器；对于一般设备，一般配电柜内保护电器宜采用熔断器，因为熔断器限流特性好，价格便宜，容易满足选择性要求。但如果供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；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，以提高保护电器的灵敏度；对于重要设备，各级均宜采用智能型断路器来确保级间选择性的配合，提高供电可靠性。
引起低压配电线路过电流的原因是短路或过载（即过负荷）。短路大多起因是线路的绝缘破坏而引起，过载则主要因用电负荷的盲目增加而引起。因此，低压配电线路的保护一般分为短路保护和过载保护两种。通常照明线路按过载保护要求选定保护装置，而动力线路则按短路保护要求选定保护装置。下面简要介绍熔断器和断路器的选型及参数整定。
4 防范低压配电网中短路故障隐患的有效措施
4.1 设立移动变电站
设立移动的变电站可以缩短低压供电的距离，来减小短路回路的阻抗，并提号远端的两相短路电流数值。虽然该种方法对制造业及石油的开采企业来说没有大碍，但是针对煤矿的企业，如果采用该方法也会有不足：首先其在掘进方面，由于规定移变不能掘进巷道，而只能放在进风的巷道里，由于掘进巷道的总长达数千米，造成移变低压侧线路仍十分长。如果在这种情况下使用移动变电站，则不能够达到预期目的。其次，在采煤企业的顺槽中虽然使用移动变电站可使低压供电的距离降低到几百米，但正像前面所说的在低压线路的阻抗占短路回路阻抗的份额很小情况下，如果盲目缩短供电距离，不能使线路末端短路的电流值提升，反而会引发更大的短路危害。
4.2 增加低压电缆的截面或并联电缆
通过这样的方法可以减小短路故障时回路的阻抗，以此增大线路短路时的电流值，从而达到正确区分远端线路的短路状态以及大容量变压器设备的起动状态。然而，采用这种方法会出现一些问题。如在有些低压供电的系统中，由于低压电缆的阻抗在回路中的总阻抗大小上只占十分小的份额，仅仅是靠加大低压电缆的截面是不能使短路的回路阻抗下降很多的，同时短路的电流数值也不可以得到很好提高。并联电缆会使低压线路接线环节变多，接线端子处就会容易发热，这样造成接触电阻的变大。在线路发生的短路时候，回路的总阻抗仍然比较大，实际的短路电流值会小于理论值，在发生远端短路的故障时，相应的保护装置就可能不运作。其次，由于对电缆的投资增加很多，会造成机电的安装维护工作量变大大。电缆是在供电系统中安全的薄弱之处，如果并联电缆会使增多电缆的用量，同时也就会增多故障易发生点，这样对工厂安全没有益处。此外，受电气设备的进线装置数量的限制，电缆的截面也能增大的很多。
4.3 完善电压取样的短路保护装置
有效的电路保护装置能够很好地应对突发的短路事故，主要是由于电路的短路保护与线路短路电流值大小基本无关。短路的点出现在线路何处都会让供电线路的末端电压为零或下降，会相比线路上的大容量设备的线路末端电压低，所以从线路的末端进行电压取样的短路保护方法，能够有效将设备的起动情况以及短路情况分开，这样就不会出现拒动及误动的隐患。由于无论供电线路多长，在发生短路时末端电压会变为零或下降十分多，所以在满足线路起动压降要求下，如果从末端进行电压取样的短路保护，一定能够保护整条供电线路的安全。
如果是线路出现弧光短路问题，其线路的末端电压也会大幅度地减小，采取电压取样的短路保护可以在弧光短路瞬间，根据电压下降情况的特点，迅速实现保护行动。同时由于电压取样短路保护与线路电流值的大小是无关的，所以在满足电机起动压降的需要，就可以省去并联电缆的成本及相关安装和维护的工作。此外，电压取样的短路保护方法在安装使用的过程中，不需要进行整定，十分方便实用，且保证电路的安全。
5结束语
综上所述，作为设计人员要做好低压配电线路的保护，就应全面准确的理解、执行《低压配电设计规范》，并要求在设计过程中精心考虑，从安全、可靠、经济及节能等方面进行综合分析；只有这样才能更好地保证大家用电安全、用电可靠。
参考文献
[1]杨艺.低压故障电弧检测概述[J].低压电器，2009（5）.
[2]李冀昆.牵引供电新型异相短路保护原理的研究[J].电力系统保护与控制，2010（22）.
论文作者:贺江超
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/19
标签：线路论文; 电流论文; 断路器论文; 低压论文; 电器论文; 低压配电论文; 故障论文; 《电力设备》2017年第15期论文;