低壓電氣裝置的過負荷與短路保護

蘇英秋+劉欲欣

摘 要：低壓電氣裝置設備以及配電線路過負荷、短路故障，是影響低壓電氣裝置正常運行的主要故障因素。因此，為了保護低壓電氣以及配電線路，在發生上述故障時應及時切斷電源，確保人身和財產的安全，或使這類故障產生的危害最小化。基于此，相關工作人員務必了解有關的保護原理和應用必要的方法，以解除和減少故障帶來的危害和影響。

關鍵詞：配電變壓器;配電線路;短路保護

低壓電氣裝置過負荷與短路保護一直都是企業實施自身基礎管理工作中的重點內容，如今在企業的低壓電氣裝置過負荷與短路保護過程中，我們必須要對存在的各種問題進行探討和詳細的分析，通過分析在企業低壓電氣裝置過程中檢測技術所起到的重要作用，來探討開展企業低壓電氣裝置過負荷與短路保護工作所應該加強的問題以及加強企業人員培訓所取得的實效，結合自身工作實際情況來進行論述，本文就對企業低壓電氣裝置過負荷與短路保護的措施以及建議進行分析，旨在為廣大工作人員提供借鑒和參考，以便能夠達到完善企業低壓電氣裝置過負荷與短路保護措施這一重要目的。

1.低壓電氣裝置電源設備

低壓電氣裝置（或低壓配電系統）的電源設備通過配電線路向負荷配電。有3類電源設備，不同類型的電源設備可提供的過負荷電流和短路電流是不同的，對保護電器的選擇與整定的要求也是不同的。靜態不間斷電源裝置是基于電力電子器件的整流器和逆變器，實質是一種恒流源設備，它只能提供短暫的過負荷電流，如1.5In（UPS額定電流）/5s。通常作為低壓電氣裝置的備用電源或稱冗余電源.也有作為應急電源使用的。投入電源時，15s內可對80%的負荷供電，20s才可滿負荷供電。發電機的內部阻抗比較大，它能提供3In（發電機額定電流）的單相短路電流，或5In的三相短路電流。正常供電電源均采用變壓器。配電線路的過負荷和短路保護通常是指變壓器作為電源設備時的保護電器特性與電纜過熱耐受曲線的協調配合。

2.低壓電氣裝置過負荷的原因分析

2.1配電變壓器的過負荷原因

在低壓供配電系統當中，配電變壓器主要負責電壓的轉換，其在輸配電過程中具有非常重要的作用，是系統中不可或缺的重要電氣裝置之一。該裝置的運行穩定性和可靠性對電力供應具有直接影響，一旦出現過負荷現象，很容易引起各種故障，據有關調查統計數據顯示，配電變壓器故障中，由過負荷引起的故障所占的比例較大。導致配電變壓器過負荷最為主要的原因是環境溫度變化以及負荷波動變化，在這一前提下，配變的繞組熱點溫度會顯著升高，由此便會造成配電變壓器超過額定負荷運行。當配電變壓器在過負荷的條件下運行時，容易加速絕緣老化，并且裝置內的各元器件的溫度也會隨之升高，使用壽命會大幅度降低。此外，若是在一個臺區當中，配電變壓器的臺數及容量不足時，也有可能引起配變超負荷運行，這會導致變壓器的運行可靠性下降。

2.2電動機的過負荷原因

通常在供電設備導線截面過小或供電容量不足的情況下，容易造成過大的電壓損失，導致負荷電壓降低。在供電電壓小于額定值的情況下，會增加電動機轉子電流和定子電流，加大繞組中的銅損，使得絕緣材料受電動機高溫的影響出現過早老化現象。電動機的激磁電流會隨著電網電壓的增加而增加，從而加大定子的銅損，以及定子和轉子的鐵損，造成電動機內部熱量不斷升高。如果電網電壓不對稱，就會消弱電動機內部基波磁場，大幅度降低電磁轉矩，在負荷阻力轉矩不發生變化的情況下，會增大電動機的定子電流，進一步加大銅損。同時，高次諧波磁場也會造成定子、轉子以及鐵芯中的鐵損增大，導致電動機過熱。

2.3低壓配電線路的過負荷原因

導致低壓配電線路過負荷的原因大體上可歸納為以下幾個方面：在進行低壓配電線路設計的過程中，由于設計人員缺乏經驗，從而使得導線截面的選擇不當，即導線截面無法滿足實際負荷電流，這樣非常容易引起線路過負荷;配電線路所在區域內的電力用戶將較大功率的電氣設備接入到線路當中，因為線路在設計時的負荷能力是有限的，隨著大功率電氣設備的接入，勢必會超過線路的負荷能力，由此便會引起過負荷。國內的配電網一般采用的都是輻射供電模式，所以當配電線路出現過負荷現象時，無法將這部分負荷轉移走，只能采取停、限電的方式進行控制。

3.低壓電氣配電線路的短路保護

3.1短路保護要求

所有的低壓配電線路都應裝設短路保護裝置。短路保護裝置的裝設，應保證線路末端發生短路時，保護裝置能可靠動作。短路保護裝置應能避開線路中短時間過負荷的影響，如大容量異步電動機的啟動瞬間等，同時又能可靠地保護線路。低壓配電線路的短路保護，通常采用熔斷器或低壓斷路器來完成。

3.2熔斷器熔體電流

當采用電纜或穿管絕緣導線配電時，熔斷器熔體的額定電流應小于或等于電纜或穿管絕緣導線允許載流量的2.5倍。當采用明敷絕緣導線配電時，熔斷器熔體的額定電流應小于或等于導線允許載流量的1.5倍，這是由于明敷絕緣導線的絕緣等級偏低，絕緣容易老化的緣故。當熔斷器用來保護配電線路末端的短路事故時，熔斷器熔體的額定電流應小于或等于線路末端發生單相接地短路或兩相短路時短路電流的1/4倍。

3.3短路電流計算

在低壓電網中運行的變壓器低壓側發生短路時可以認為變壓器的高壓側端電壓不變和低壓側短路電流不衰減。也就是說，變壓器高壓側電源可視為無窮大。理論上，變壓器低壓側的所有低壓元件，包括母線和電纜、電流互感器的一次線圈、斷路器和刀閘觸頭的接觸電阻等，對低壓短路電流都有影響，但為了簡化計算，使計算出的短路電流值又偏于安全，容許不考慮占回路總阻抗不超過10%的元件。低壓電網一般以三相短路電流為最大，并與中性點是否接地無關。在低壓電網中，一般不允許忽略電阻，因此短路電流非周期分量比高壓電網衰減快得多，故短路電流最大有效值及短路沖擊電流與周期分量比值一般不太大。

4.結束語

現今社會環境下加強低壓電氣裝置過負荷與短路保護是當前市場條件下面企業謀求發展和生存必然的要求，我們必須要完善企業低壓電氣裝置過負荷與短路保護的措施。

參考文獻：

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