低壓配電線(xiàn)路常見(jiàn)故障分析

王 暉

（中鐵十一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，湖北 武漢 430073）

在低壓配電線(xiàn)路在地鐵機(jī)電安裝過(guò)程中，能夠有效保障地鐵電力系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為地鐵的運(yùn)行穩(wěn)定起著非常重要的作用。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，地鐵軌道交通的發(fā)展也越來(lái)也迅速。但是，在地鐵機(jī)電安裝過(guò)程中，低壓配電線(xiàn)路通常采用的是TN—S接低保護(hù)系統(tǒng)。低壓配電系統(tǒng)還存在一些問(wèn)題和故障，為地鐵機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很大的困擾，給社會(huì)企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決低壓配電線(xiàn)路的常見(jiàn)故障，做好有效的故障分析和防治工作，保障電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 低壓配電線(xiàn)路的常見(jiàn)故障

在低壓配電線(xiàn)路的施工與管理過(guò)程中，設(shè)計(jì)與施工缺陷都會(huì)對(duì)線(xiàn)路的穩(wěn)定運(yùn)行造成一定的故障。加之有些維護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)不足，在日常的線(xiàn)路巡視和檢修過(guò)程中，不能夠抓住線(xiàn)路的核心問(wèn)題，進(jìn)而無(wú)法準(zhǔn)確排除線(xiàn)路存在的安全故障。經(jīng)過(guò)梳理，低壓配電線(xiàn)路的常見(jiàn)問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)。

1.1 斷路故障

斷路故障在低壓配電系統(tǒng)中是一種十分常見(jiàn)的線(xiàn)路故障。它主要是由于導(dǎo)電的回路沒(méi)有暢通，從而造成斷路的現(xiàn)象。低壓配電線(xiàn)路斷路點(diǎn)，由于線(xiàn)路不同，而線(xiàn)路經(jīng)過(guò)的電壓很容產(chǎn)生電弧，嚴(yán)重情況下會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)，造成電力系統(tǒng)的損壞，給設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很大的隱患。而造成斷路故障的原因主要有以下幾個(gè)方面。首先，低壓配電線(xiàn)路的電線(xiàn)很容易受到外力的破壞，導(dǎo)致線(xiàn)路的受損。在低壓配電線(xiàn)路的電線(xiàn)敷設(shè)過(guò)程中，電線(xiàn)很容易被尖銳的、堅(jiān)硬的東西劃傷損壞。例如，金屬電氣配管切割面未經(jīng)打磨的毛刺或者焊接管內(nèi)的焊縫，都極易劃傷電線(xiàn)。其次，電線(xiàn)在正常的運(yùn)行過(guò)程中，遭受外部環(huán)境的損壞。例如，預(yù)埋在地板下的低壓配電線(xiàn)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(chǎn)生斷路的問(wèn)題。然后，在低壓配電線(xiàn)路的電線(xiàn)連接處，由于沒(méi)能對(duì)電線(xiàn)的接頭進(jìn)行合理的密封處理，使得配電線(xiàn)路在正常的運(yùn)行中，由于接觸電阻的增大，從而使電線(xiàn)連接處產(chǎn)生高溫，損壞線(xiàn)路，造成斷路現(xiàn)象。最后，在電路末端的終端頭處，如果沒(méi)能進(jìn)行有效的加固處理，在外力的作用下發(fā)生松動(dòng)，也極易造成斷路現(xiàn)象的發(fā)生。

1.2 短路故障

在安全運(yùn)行的電氣系統(tǒng)中，短路故障通常是指載流導(dǎo)體接地或者沒(méi)有經(jīng)過(guò)負(fù)荷就產(chǎn)生接觸，出現(xiàn)短路的線(xiàn)路點(diǎn)電阻較小，使得線(xiàn)路通過(guò)的電流瞬間增大，從而影響低壓配電線(xiàn)路的穩(wěn)定運(yùn)行。低壓配電線(xiàn)路發(fā)生短路的主要原因有以下幾點(diǎn)：第一，配電線(xiàn)路的絕緣遭到損壞，使得線(xiàn)路絕緣失效。在低壓配電線(xiàn)路設(shè)備設(shè)計(jì)安裝的過(guò)程中，如果使用的電纜線(xiàn)橫截面太小或者擴(kuò)大生產(chǎn)增加負(fù)荷，這很容易導(dǎo)致配電線(xiàn)路的過(guò)載，造成絕緣的老化。配電線(xiàn)路在長(zhǎng)期的電力運(yùn)行中，會(huì)使得絕緣的完全失效，這就會(huì)引起線(xiàn)路的短路問(wèn)題。此外，絕緣材料在長(zhǎng)期的高溫以及強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境下運(yùn)行，很容易發(fā)生性能的改變。第二，電線(xiàn)的連接，金屬裸線(xiàn)在外力的作用下，產(chǎn)生擺動(dòng)碰撞，也容易導(dǎo)致線(xiàn)路的短路。第三，不符合標(biāo)準(zhǔn)的電氣系統(tǒng)操作也很容易導(dǎo)致配電線(xiàn)路的短路。在拉閘與合閘的操作中，帶負(fù)荷拉閘很容易造成電弧的短路，而帶電合閘，也很容易產(chǎn)生配電線(xiàn)路短路的現(xiàn)象。

1.3 過(guò)載故障

在低壓配電線(xiàn)路中，線(xiàn)路中所帶的負(fù)荷超過(guò)了線(xiàn)路允許的安全電流量，就會(huì)引起線(xiàn)路過(guò)載的故障。造成線(xiàn)路過(guò)載的原因主要是配電線(xiàn)路在長(zhǎng)期的運(yùn)行工作中，由于電線(xiàn)本身具有電阻，當(dāng)電流從電線(xiàn)經(jīng)過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的熱量。而電線(xiàn)的溫度越高，經(jīng)過(guò)的電流也就越大，形成惡性循環(huán)，最后在高溫的環(huán)境下，線(xiàn)路絕緣材料就會(huì)慢慢的老化和損壞。一旦絕緣材料在高溫的環(huán)境下，產(chǎn)生自燃，那就會(huì)給配電線(xiàn)路帶來(lái)嚴(yán)重的火災(zāi)，影響電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。配電線(xiàn)路在長(zhǎng)期的超負(fù)荷運(yùn)行中，容易出現(xiàn)電路老化等問(wèn)題，線(xiàn)路的接點(diǎn)經(jīng)常會(huì)因?yàn)檫^(guò)負(fù)荷運(yùn)行，產(chǎn)生高溫，從而出現(xiàn)斷線(xiàn)的現(xiàn)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(xiàn)路中，一旦電線(xiàn)或者絕緣路出現(xiàn)損壞和故障，而電線(xiàn)的對(duì)地絕緣能力也就會(huì)產(chǎn)生下降，從而增加了對(duì)地泄露的電流，使得電線(xiàn)產(chǎn)生接地故障。在單相接地故障中，對(duì)地泄露電流主要有兩個(gè)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(chǎn)生中主要是接地故障電流。在金屬性接地故障產(chǎn)生過(guò)程中，接地導(dǎo)體金屬和電線(xiàn)金屬出現(xiàn)直接連接的現(xiàn)象，使電阻設(shè)備無(wú)法產(chǎn)生作用，從而使得電線(xiàn)流過(guò)的電流量過(guò)大，出現(xiàn)故障電流。這些故障電流經(jīng)過(guò)回路中的熔斷器、過(guò)載保護(hù)器等，并產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)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(xiàn)故障點(diǎn)沒(méi)有徹底的連接，這就使得接地金屬和電線(xiàn)故障點(diǎn)之間會(huì)不斷產(chǎn)生電弧和放電現(xiàn)象，電弧和放電點(diǎn)的溫度會(huì)在瞬間提高，一旦接地故障點(diǎn)有可燃物，那么就很容易引起火災(zāi)，損害電氣設(shè)備。

1.5 漏電故障

在低壓配電線(xiàn)路中，電線(xiàn)以及支架材料的絕緣性能較差，很容易使電線(xiàn)與電線(xiàn)之間或者電線(xiàn)與地面之間有電流通過(guò)，這就形成了漏電故障。低壓配電線(xiàn)路在正常情況下運(yùn)行，地面和配電線(xiàn)路之間或者電氣線(xiàn)路和配電線(xiàn)路之間存在著電容。因此，低壓配電線(xiàn)路中，就會(huì)存在著一定的漏電流，這些漏電流沿著線(xiàn)路均勻分布，由于電流量較小，線(xiàn)路的絕緣并不會(huì)受到損害，如圖1所示。但是，一旦線(xiàn)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(xiàn)路與大地接觸時(shí)，就會(huì)發(fā)生非正常漏電，如圖2所示。這時(shí)候的漏電流在經(jīng)過(guò)線(xiàn)路故障點(diǎn)、變壓器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了漏電回路。

2 低壓配電線(xiàn)路常見(jiàn)故障的防治辦法

2.1 斷路故障的防治方法

在低壓配電線(xiàn)路的故障防治辦法中，要充分考慮線(xiàn)路的設(shè)計(jì)、安裝以及檢修等問(wèn)題。首先，在三相四線(xiàn)制的低壓配電線(xiàn)路中，要積極根據(jù)線(xiàn)路的電流量情況，合理地增加零線(xiàn)的橫截面積，從而增加零線(xiàn)的機(jī)械強(qiáng)度，避免零線(xiàn)斷路故障。同時(shí)，對(duì)于零線(xiàn)的連接端子以及接頭出，要進(jìn)行正確的操作處理，確保零線(xiàn)接觸的可靠與牢固。另外，值得注意的是不能在零線(xiàn)上進(jìn)行熔斷器的串接，避免熔斷器熔斷，產(chǎn)生斷路問(wèn)題。其次，在選擇熔斷器的過(guò)程中，要充分保證三相線(xiàn)的熔斷器與保護(hù)電器配套的熔斷器規(guī)格一致。相線(xiàn)的連接處以及接頭要連接好，保證接觸穩(wěn)定牢固。而線(xiàn)路的回路中各類(lèi)的開(kāi)關(guān)電器也要連接緊密，不能出現(xiàn)松動(dòng)的現(xiàn)象。

2.2 短路故障的防治方法

在低壓配電線(xiàn)路中，電線(xiàn)和絕緣材料都要具備耐熱的性能。所以，在低壓配電線(xiàn)路的短路保護(hù)設(shè)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(tǒng)的短路故障。由于低壓配電線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)，使得電纜線(xiàn)路末端短路電流過(guò)小，平時(shí)低壓配電線(xiàn)路中使用的斷路器熱磁脫扣器，對(duì)低壓配電線(xiàn)路的保護(hù)作用十分小。而采用帶電子脫扣器的斷路器，通過(guò)設(shè)置短延時(shí)脫扣，可以滿(mǎn)足斷路保護(hù)靈敏度的要求。在正常的電流情況下，熔斷器具有反時(shí)限發(fā)熱的特性，就相當(dāng)于一段電線(xiàn)。但是，在電路發(fā)生故障時(shí)，熔體能夠迅速的熔斷，切斷電路，起到保護(hù)電路的作用。在過(guò)載系數(shù)要求較低的配電電路中，低壓熔斷器能夠?qū)^為嚴(yán)重的過(guò)載故障進(jìn)行有效的保護(hù)。而過(guò)流脫扣器不僅可以保護(hù)反時(shí)限特性的過(guò)載故障，還可以作用于短路故障發(fā)生的瞬間動(dòng)作保護(hù)。

2.3 過(guò)載故障的防治辦法

對(duì)于低壓配電線(xiàn)路過(guò)載故障防治，可以合理地在配電線(xiàn)路中安裝過(guò)載保護(hù)器。過(guò)載保護(hù)器能夠在線(xiàn)路中及時(shí)監(jiān)測(cè)經(jīng)過(guò)的電流量，當(dāng)經(jīng)過(guò)的電流量超過(guò)線(xiàn)路的允許流量時(shí)，過(guò)載保護(hù)器就會(huì)在一段延時(shí)后作用于主回路中串接的斷路器動(dòng)作，對(duì)產(chǎn)生故障的線(xiàn)路進(jìn)行切斷。另外，由于在線(xiàn)路在過(guò)載時(shí)，產(chǎn)生的過(guò)量電流，會(huì)引起線(xiàn)路的發(fā)熱。所以，可以在低壓配電線(xiàn)路中，安裝低壓熔斷器和過(guò)流脫扣器，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)載故障的反時(shí)限保護(hù)。

2.4 接地故障的防治辦法

在低壓配電線(xiàn)路的接地故障防治措施中，可以通過(guò)使用漏電保護(hù)器對(duì)其進(jìn)行有效的防治和保護(hù)。低壓配電線(xiàn)路在出現(xiàn)接地故障時(shí)，漏電保護(hù)器通過(guò)瞬時(shí)動(dòng)作，斷開(kāi)接地的低壓配電線(xiàn)路，從而可以有效地避免接地電弧的產(chǎn)生。在選擇和使用漏電保護(hù)器進(jìn)行接地保護(hù)的過(guò)程中，要積極依據(jù)配電線(xiàn)路對(duì)地泄露電流的大小，充分考慮泄露電流對(duì)人體接觸的觸電危害，同時(shí)還要避免電流過(guò)大，產(chǎn)生電弧造成的火災(zāi)問(wèn)題。要對(duì)配電線(xiàn)路進(jìn)行分級(jí)保護(hù)，主要分成支線(xiàn)、主干線(xiàn)、電源總進(jìn)線(xiàn)等這幾個(gè)等級(jí)，根據(jù)等級(jí)的不同，合理選擇和使用漏電保護(hù)器。漏電保護(hù)器的選擇和使用時(shí)，還要充分考慮與低壓配電線(xiàn)路的保護(hù)形式的配套問(wèn)題，使漏電保護(hù)器能夠進(jìn)行可靠的動(dòng)作，以保證可以成功地切斷接地線(xiàn)路，從而避免接地故障。此外，還可以利用剩余電流動(dòng)作保護(hù)，對(duì)接地故障進(jìn)行保護(hù)。低壓配電線(xiàn)路在產(chǎn)生電流泄漏等故障問(wèn)題時(shí)，三相負(fù)荷電流與中性電流的矢量和為零。而一旦發(fā)生單相接地故障問(wèn)題時(shí)，故障電流通過(guò)PE線(xiàn)與大地構(gòu)成了通路，這就使得三相負(fù)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(xiàn)路以及電氣設(shè)備的泄漏電流。剩余電流在實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)的過(guò)程中，其動(dòng)作電流要大于配電線(xiàn)路以及電氣設(shè)備的正常泄漏電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)接地故障的防治。

2.5 漏電故障的防治辦法

在低壓配電線(xiàn)路的TN-S接地系統(tǒng)中，PE線(xiàn)要與相關(guān)的電氣設(shè)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(xiàn)和保護(hù)鋼管與結(jié)構(gòu)鋼筋絕緣效果特別差，很容易遭到電蝕，進(jìn)而影響PE線(xiàn)的截面數(shù)值。所以，在PE線(xiàn)的選擇中，可以選擇多芯電纜的芯線(xiàn)、絕緣電線(xiàn)。這些PE線(xiàn)還要具有足夠大的電導(dǎo)以及良好的電氣連續(xù)性，見(jiàn)表1。

TN-S接地系統(tǒng)有著良好的接地措施，采用了合理的PE線(xiàn)，但仍然有可能存在漏電故障，因此，要積極采用漏電保護(hù)裝置。在漏電斷路器的選擇中，也要根據(jù)相關(guān)的需要選擇漏電保護(hù)的動(dòng)作信號(hào)是用于報(bào)警還是跳閘。在分線(xiàn)和分干線(xiàn)的漏電斷路器選擇中，不僅要考慮到它的防觸電問(wèn)題，也要兼顧到它的火災(zāi)預(yù)防問(wèn)題。所以可以根據(jù)相關(guān)的A=50mA·s原則，確定漏電動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間，動(dòng)作的時(shí)間不能超過(guò)0.2s。在干線(xiàn)上，其主要是以防止漏電為主，防觸電作為次要考慮對(duì)象。因?yàn)楦删€(xiàn)漏電的電流量十分大，而且干線(xiàn)的敷設(shè)通常都是在人們很難接觸到的地方。所以，為了避免發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作，漏電斷路器最好不要過(guò)于靈敏。根據(jù)相關(guān)的A=200mA·s原則，確定漏電動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間。

表1 PE線(xiàn)的最小截面（mm2）

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電氣設(shè)備檢修人員要積極加強(qiáng)對(duì)配電線(xiàn)路的常見(jiàn)性故障進(jìn)行檢測(cè)與維修，保障配電線(xiàn)路的穩(wěn)定安全。這不僅能夠有效維護(hù)電氣設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定與安全，滿(mǎn)足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)的需要，還能夠有效減少配電系統(tǒng)常見(jiàn)故障中引發(fā)的觸電、火災(zāi)等現(xiàn)象，極大的保障人身安全。因此，在電力系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，要積極通過(guò)科學(xué)的管理技術(shù)和方法，對(duì)低壓配電線(xiàn)路的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)，從而進(jìn)一步保障低壓配電線(xiàn)路的安全性與穩(wěn)定性。

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