低壓配電線路常見故障分析

王 暉

（中鐵十一局集團電務工程有限公司，湖北 武漢 430073）

在低壓配電線路在地鐵機電安裝過程中，能夠有效保障地鐵電力系統設備的正常運轉，為地鐵的運行穩定起著非常重要的作用。隨著我國社會經濟的迅速發展，地鐵軌道交通的發展也越來也迅速。但是，在地鐵機電安裝過程中，低壓配電線路通常采用的是TN—S接低保護系統。低壓配電系統還存在一些問題和故障，為地鐵機電設備的穩定運行帶來很大的困擾，給社會企業帶來嚴重的經濟損失。因此，要及時發現和解決低壓配電線路的常見故障，做好有效的故障分析和防治工作，保障電氣系統的穩定運行。

1 低壓配電線路的常見故障

在低壓配電線路的施工與管理過程中，設計與施工缺陷都會對線路的穩定運行造成一定的故障。加之有些維護人員的經驗不足，在日常的線路巡視和檢修過程中，不能夠抓住線路的核心問題，進而無法準確排除線路存在的安全故障。經過梳理，低壓配電線路的常見問題主要有以下幾點。

1.1 斷路故障

斷路故障在低壓配電系統中是一種十分常見的線路故障。它主要是由于導電的回路沒有暢通，從而造成斷路的現象。低壓配電線路斷路點，由于線路不同，而線路經過的電壓很容產生電弧，嚴重情況下會產生火災，造成電力系統的損壞，給設備的安全穩定運行帶來很大的隱患。而造成斷路故障的原因主要有以下幾個方面。首先，低壓配電線路的電線很容易受到外力的破壞，導致線路的受損。在低壓配電線路的電線敷設過程中，電線很容易被尖銳的、堅硬的東西劃傷損壞。例如，金屬電氣配管切割面未經打磨的毛刺或者焊接管內的焊縫，都極易劃傷電線。其次，電線在正常的運行過程中，遭受外部環境的損壞。例如，預埋在地板下的低壓配電線路，在水汽的侵蝕和破壞下，很容易使絕緣層受到破壞從而產生斷路的問題。然后，在低壓配電線路的電線連接處，由于沒能對電線的接頭進行合理的密封處理，使得配電線路在正常的運行中，由于接觸電阻的增大，從而使電線連接處產生高溫，損壞線路，造成斷路現象。最后，在電路末端的終端頭處，如果沒能進行有效的加固處理，在外力的作用下發生松動，也極易造成斷路現象的發生。

1.2 短路故障

在安全運行的電氣系統中，短路故障通常是指載流導體接地或者沒有經過負荷就產生接觸，出現短路的線路點電阻較小，使得線路通過的電流瞬間增大，從而影響低壓配電線路的穩定運行。低壓配電線路發生短路的主要原因有以下幾點：第一，配電線路的絕緣遭到損壞，使得線路絕緣失效。在低壓配電線路設備設計安裝的過程中，如果使用的電纜線橫截面太小或者擴大生產增加負荷，這很容易導致配電線路的過載，造成絕緣的老化。配電線路在長期的電力運行中，會使得絕緣的完全失效，這就會引起線路的短路問題。此外，絕緣材料在長期的高溫以及強電場環境下運行，很容易發生性能的改變。第二，電線的連接，金屬裸線在外力的作用下，產生擺動碰撞，也容易導致線路的短路。第三，不符合標準的電氣系統操作也很容易導致配電線路的短路。在拉閘與合閘的操作中，帶負荷拉閘很容易造成電弧的短路，而帶電合閘，也很容易產生配電線路短路的現象。

1.3 過載故障

在低壓配電線路中，線路中所帶的負荷超過了線路允許的安全電流量，就會引起線路過載的故障。造成線路過載的原因主要是配電線路在長期的運行工作中，由于電線本身具有電阻，當電流從電線經過時，會產生一定的熱量。而電線的溫度越高，經過的電流也就越大，形成惡性循環，最后在高溫的環境下，線路絕緣材料就會慢慢的老化和損壞。一旦絕緣材料在高溫的環境下，產生自燃，那就會給配電線路帶來嚴重的火災，影響電氣設備的穩定運行。配電線路在長期的超負荷運行中，容易出現電路老化等問題，線路的接點經常會因為過負荷運行，產生高溫，從而出現斷線的現象。

圖1 正常漏電流（IZ）示意圖

圖2 非正常漏電流（If）示意圖

1.4 接地故障

在低壓配電線路中，一旦電線或者絕緣路出現損壞和故障，而電線的對地絕緣能力也就會產生下降，從而增加了對地泄露的電流，使得電線產生接地故障。在單相接地故障中，對地泄露電流主要有兩個部分，其一是正常的泄露電流，另外一部分是接地故障電流。在單相接地故障的產生中主要是接地故障電流。在金屬性接地故障產生過程中，接地導體金屬和電線金屬出現直接連接的現象，使電阻設備無法產生作用，從而使得電線流過的電流量過大，出現故障電流。這些故障電流經過回路中的熔斷器、過載保護器等，并產生相應的動作切斷故障電路。而在非金屬性接地故障中，接地金屬和電線故障點沒有徹底的連接，這就使得接地金屬和電線故障點之間會不斷產生電弧和放電現象，電弧和放電點的溫度會在瞬間提高，一旦接地故障點有可燃物，那么就很容易引起火災，損害電氣設備。

1.5 漏電故障

在低壓配電線路中，電線以及支架材料的絕緣性能較差，很容易使電線與電線之間或者電線與地面之間有電流通過，這就形成了漏電故障。低壓配電線路在正常情況下運行，地面和配電線路之間或者電氣線路和配電線路之間存在著電容。因此，低壓配電線路中，就會存在著一定的漏電流，這些漏電流沿著線路均勻分布，由于電流量較小，線路的絕緣并不會受到損害，如圖1所示。但是，一旦線路受某些因素的影響，那么就很容易使絕緣遭到破壞，配電線路與大地接觸時，就會發生非正常漏電，如圖2所示。這時候的漏電流在經過線路故障點、變壓器節點構成了漏電回路。

2 低壓配電線路常見故障的防治辦法

2.1 斷路故障的防治方法

在低壓配電線路的故障防治辦法中，要充分考慮線路的設計、安裝以及檢修等問題。首先，在三相四線制的低壓配電線路中，要積極根據線路的電流量情況，合理地增加零線的橫截面積，從而增加零線的機械強度，避免零線斷路故障。同時，對于零線的連接端子以及接頭出，要進行正確的操作處理，確保零線接觸的可靠與牢固。另外，值得注意的是不能在零線上進行熔斷器的串接，避免熔斷器熔斷，產生斷路問題。其次，在選擇熔斷器的過程中，要充分保證三相線的熔斷器與保護電器配套的熔斷器規格一致。相線的連接處以及接頭要連接好，保證接觸穩定牢固。而線路的回路中各類的開關電器也要連接緊密，不能出現松動的現象。

2.2 短路故障的防治方法

在低壓配電線路中，電線和絕緣材料都要具備耐熱的性能。所以，在低壓配電線路的短路保護設備中，可以合理地選用低壓熔斷器和電子脫扣器，以避免電氣系統的短路故障。由于低壓配電線路過長，使得電纜線路末端短路電流過小，平時低壓配電線路中使用的斷路器熱磁脫扣器，對低壓配電線路的保護作用十分小。而采用帶電子脫扣器的斷路器，通過設置短延時脫扣，可以滿足斷路保護靈敏度的要求。在正常的電流情況下，熔斷器具有反時限發熱的特性，就相當于一段電線。但是，在電路發生故障時，熔體能夠迅速的熔斷，切斷電路，起到保護電路的作用。在過載系數要求較低的配電電路中，低壓熔斷器能夠對較為嚴重的過載故障進行有效的保護。而過流脫扣器不僅可以保護反時限特性的過載故障，還可以作用于短路故障發生的瞬間動作保護。

2.3 過載故障的防治辦法

對于低壓配電線路過載故障防治，可以合理地在配電線路中安裝過載保護器。過載保護器能夠在線路中及時監測經過的電流量，當經過的電流量超過線路的允許流量時，過載保護器就會在一段延時后作用于主回路中串接的斷路器動作，對產生故障的線路進行切斷。另外，由于在線路在過載時，產生的過量電流，會引起線路的發熱。所以，可以在低壓配電線路中，安裝低壓熔斷器和過流脫扣器，實現對過載故障的反時限保護。

2.4 接地故障的防治辦法

在低壓配電線路的接地故障防治措施中，可以通過使用漏電保護器對其進行有效的防治和保護。低壓配電線路在出現接地故障時，漏電保護器通過瞬時動作，斷開接地的低壓配電線路，從而可以有效地避免接地電弧的產生。在選擇和使用漏電保護器進行接地保護的過程中，要積極依據配電線路對地泄露電流的大小，充分考慮泄露電流對人體接觸的觸電危害，同時還要避免電流過大，產生電弧造成的火災問題。要對配電線路進行分級保護，主要分成支線、主干線、電源總進線等這幾個等級，根據等級的不同，合理選擇和使用漏電保護器。漏電保護器的選擇和使用時，還要充分考慮與低壓配電線路的保護形式的配套問題，使漏電保護器能夠進行可靠的動作，以保證可以成功地切斷接地線路，從而避免接地故障。此外，還可以利用剩余電流動作保護，對接地故障進行保護。低壓配電線路在產生電流泄漏等故障問題時，三相負荷電流與中性電流的矢量和為零。而一旦發生單相接地故障問題時，故障電流通過PE線與大地構成了通路，這就使得三相負荷電流與中性電流的矢量和不等于零，剩余電流I0就是等于接地故障電流加上配電線路以及電氣設備的泄漏電流。剩余電流在實現接地故障保護的過程中，其動作電流要大于配電線路以及電氣設備的正常泄漏電流，從而實現對接地故障的防治。

2.5 漏電故障的防治辦法

在低壓配電線路的TN-S接地系統中，PE線要與相關的電氣設備可觸及到的金屬物體相連。但是，由于雜散電流的存在，而埋地線和保護鋼管與結構鋼筋絕緣效果特別差，很容易遭到電蝕，進而影響PE線的截面數值。所以，在PE線的選擇中，可以選擇多芯電纜的芯線、絕緣電線。這些PE線還要具有足夠大的電導以及良好的電氣連續性，見表1。

TN-S接地系統有著良好的接地措施，采用了合理的PE線，但仍然有可能存在漏電故障，因此，要積極采用漏電保護裝置。在漏電斷路器的選擇中，也要根據相關的需要選擇漏電保護的動作信號是用于報警還是跳閘。在分線和分干線的漏電斷路器選擇中，不僅要考慮到它的防觸電問題，也要兼顧到它的火災預防問題。所以可以根據相關的A=50mA·s原則，確定漏電動作電流值和動作時間，動作的時間不能超過0.2s。在干線上，其主要是以防止漏電為主，防觸電作為次要考慮對象。因為干線漏電的電流量十分大，而且干線的敷設通常都是在人們很難接觸到的地方。所以，為了避免發生錯誤動作，漏電斷路器最好不要過于靈敏。根據相關的A=200mA·s原則，確定漏電動作電流值和動作時間。

表1 PE線的最小截面（mm2）

結語

隨著我國社會經濟的迅速發展，電氣設備檢修人員要積極加強對配電線路的常見性故障進行檢測與維修，保障配電線路的穩定安全。這不僅能夠有效維護電氣設備的運行穩定與安全，滿足人們日常生產的需要，還能夠有效減少配電系統常見故障中引發的觸電、火災等現象，極大的保障人身安全。因此，在電力系統的建設發展過程中，要積極通過科學的管理技術和方法，對低壓配電線路的網絡系統進行管理和維護，從而進一步保障低壓配電線路的安全性與穩定性。

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