低壓電氣裝置的過負(fù)荷與短路保護

蘇英秋+劉欲欣

摘 要：低壓電氣裝置設(shè)備以及配電線路過負(fù)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(fā)生上述故障時應(yīng)及時切斷電源，確保人身和財產(chǎn)的安全，或使這類故障產(chǎn)生的危害最小化。基于此，相關(guān)工作人員務(wù)必了解有關(guān)的保護原理和應(yīng)用必要的方法，以解除和減少故障帶來的危害和影響。

關(guān)鍵詞：配電變壓器;配電線路;短路保護

低壓電氣裝置過負(fù)荷與短路保護一直都是企業(yè)實施自身基礎(chǔ)管理工作中的重點內(nèi)容，如今在企業(yè)的低壓電氣裝置過負(fù)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(xì)的分析，通過分析在企業(yè)低壓電氣裝置過程中檢測技術(shù)所起到的重要作用，來探討開展企業(yè)低壓電氣裝置過負(fù)荷與短路保護工作所應(yīng)該加強的問題以及加強企業(yè)人員培訓(xùn)所取得的實效，結(jié)合自身工作實際情況來進行論述，本文就對企業(yè)低壓電氣裝置過負(fù)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(yè)低壓電氣裝置過負(fù)荷與短路保護措施這一重要目的。

1.低壓電氣裝置電源設(shè)備

低壓電氣裝置（或低壓配電系統(tǒng)）的電源設(shè)備通過配電線路向負(fù)荷配電。有3類電源設(shè)備，不同類型的電源設(shè)備可提供的過負(fù)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(tài)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(zhì)是一種恒流源設(shè)備，它只能提供短暫的過負(fù)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(yīng)急電源使用的。投入電源時，15s內(nèi)可對80%的負(fù)荷供電，20s才可滿負(fù)荷供電。發(fā)電機的內(nèi)部阻抗比較大，它能提供3In（發(fā)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(fù)荷和短路保護通常是指變壓器作為電源設(shè)備時的保護電器特性與電纜過熱耐受曲線的協(xié)調(diào)配合。

2.低壓電氣裝置過負(fù)荷的原因分析

2.1配電變壓器的過負(fù)荷原因

在低壓供配電系統(tǒng)當(dāng)中，配電變壓器主要負(fù)責(zé)電壓的轉(zhuǎn)換，其在輸配電過程中具有非常重要的作用，是系統(tǒng)中不可或缺的重要電氣裝置之一。該裝置的運行穩(wěn)定性和可靠性對電力供應(yīng)具有直接影響，一旦出現(xiàn)過負(fù)荷現(xiàn)象，很容易引起各種故障，據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，配電變壓器故障中，由過負(fù)荷引起的故障所占的比例較大。導(dǎo)致配電變壓器過負(fù)荷最為主要的原因是環(huán)境溫度變化以及負(fù)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(fù)荷運行。當(dāng)配電變壓器在過負(fù)荷的條件下運行時，容易加速絕緣老化，并且裝置內(nèi)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(qū)當(dāng)中，配電變壓器的臺數(shù)及容量不足時，也有可能引起配變超負(fù)荷運行，這會導(dǎo)致變壓器的運行可靠性下降。

2.2電動機的過負(fù)荷原因

通常在供電設(shè)備導(dǎo)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(dǎo)致負(fù)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(zhuǎn)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(xiàn)過早老化現(xiàn)象。電動機的激磁電流會隨著電網(wǎng)電壓的增加而增加，從而加大定子的銅損，以及定子和轉(zhuǎn)子的鐵損，造成電動機內(nèi)部熱量不斷升高。如果電網(wǎng)電壓不對稱，就會消弱電動機內(nèi)部基波磁場，大幅度降低電磁轉(zhuǎn)矩，在負(fù)荷阻力轉(zhuǎn)矩不發(fā)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(zhuǎn)子以及鐵芯中的鐵損增大，導(dǎo)致電動機過熱。

2.3低壓配電線路的過負(fù)荷原因

導(dǎo)致低壓配電線路過負(fù)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(shè)計的過程中，由于設(shè)計人員缺乏經(jīng)驗，從而使得導(dǎo)線截面的選擇不當(dāng)，即導(dǎo)線截面無法滿足實際負(fù)荷電流，這樣非常容易引起線路過負(fù)荷;配電線路所在區(qū)域內(nèi)的電力用戶將較大功率的電氣設(shè)備接入到線路當(dāng)中，因為線路在設(shè)計時的負(fù)荷能力是有限的，隨著大功率電氣設(shè)備的接入，勢必會超過線路的負(fù)荷能力，由此便會引起過負(fù)荷。國內(nèi)的配電網(wǎng)一般采用的都是輻射供電模式，所以當(dāng)配電線路出現(xiàn)過負(fù)荷現(xiàn)象時，無法將這部分負(fù)荷轉(zhuǎn)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(yīng)裝設(shè)短路保護裝置。短路保護裝置的裝設(shè)，應(yīng)保證線路末端發(fā)生短路時，保護裝置能可靠動作。短路保護裝置應(yīng)能避開線路中短時間過負(fù)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(dāng)采用電纜或穿管絕緣導(dǎo)線配電時，熔斷器熔體的額定電流應(yīng)小于或等于電纜或穿管絕緣導(dǎo)線允許載流量的2.5倍。當(dāng)采用明敷絕緣導(dǎo)線配電時，熔斷器熔體的額定電流應(yīng)小于或等于導(dǎo)線允許載流量的1.5倍，這是由于明敷絕緣導(dǎo)線的絕緣等級偏低，絕緣容易老化的緣故。當(dāng)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(yīng)小于或等于線路末端發(fā)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(wǎng)中運行的變壓器低壓側(cè)發(fā)生短路時可以認(rèn)為變壓器的高壓側(cè)端電壓不變和低壓側(cè)短路電流不衰減。也就是說，變壓器高壓側(cè)電源可視為無窮大。理論上，變壓器低壓側(cè)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(wǎng)一般以三相短路電流為最大，并與中性點是否接地?zé)o關(guān)。在低壓電網(wǎng)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(wǎng)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(jié)束語

現(xiàn)今社會環(huán)境下加強低壓電氣裝置過負(fù)荷與短路保護是當(dāng)前市場條件下面企業(yè)謀求發(fā)展和生存必然的要求，我們必須要完善企業(yè)低壓電氣裝置過負(fù)荷與短路保護的措施。

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