低压配电线路短路故障分析

【摘要】随着电力业的发展，低压配电系统在如今的供电系统中发挥着很大作用。现代电网事业中，由于人员操作不当以及电路老化的因素，常常会出现电路故障问题，其中包括线路的断路和短路故障等。笔者通过对低压配电系统中电路短路情况的简析以及相关防范方案的讨论，供该行业参考借鉴。

【关键词】低压配电;线路短路;故障分析;防范措施

1.引言

低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，如果不采取合理的预防及整治措施，就会造成十分严重的后果，甚至引发安全事故。所以对于短路故障隐患的防治也成了现代电力维护事业的重要方面。

2.低压配电线路短路概述

2.1 低压配电网特点及维护

在低压配电网中，与变电系统相关的电气设备是由变压器、电容器、回路以及电缆等部分组成。此外，低压配电的设备是由电缆、支架及电线等构成的。在有关照明设备中，主要是是由熔断器以及漏电保护器和开关、接零地线构成的。普通的低压配电系统需要按要求进行维护工作，对低压配电装置如开关及接触器，都必须在每月进行仔细认真地查看，主要的检查内容应该是相应开关的接触良好性，还要对相关配电信号及警告是否处于正常情况做检查。此外，对于功率的检查要做细致认真，最重要是要对所有地方接触点进行温度测验工作，以确保低压配电系统的电网安全。

同时，每一年都要对相关的低压设备避雷装置进行排查，以保证避雷器的完整，能够正常的使用。对于地线上的电阻还需要进行实际的测量，并仔细检查在线路上各接头是否存在松动或氧化的问题。仪表及时校正也是十分重要的工作之一，与之相关的供电回路的电流也要进行详细的检查及测试，要求在供电回路上的电流上绝不能超过额定允许数值，避免线路的损坏，引发安全事故。因此，对低压电网的维护工作也是十分重要的。

2.2 低压电网短路故障的常见情况分析

在低压配电网中，常常会出现电路故障问题，包括线路的短路及电路问题等。而其中所谓的短路，就是指在电网系统发生短路后会出现的相与地、相与相间的连接情况。但单项短路情况是其中最为常见的。发生短路时，低压的短路电流数值会比原来增大十多倍，有时甚至会增大到上百倍。

除此之外，低压短路问题还会使电网上的电压快速下降，特别是在靠近短路部分的电压会下降得更迅速。同时，这样的短路问题还存在着较大的危害性。[1]线路短路的情况有很多种，其中一般的低压短路特征如下：

（1）短路时会造成热稳定效果破坏，进而很可能引发线路及相关电器设备的损坏情况。

（2）在线路发生短路故障时，会造成电压的快速降低，越靠近短路部分的电压就会下降越迅速，这样会让大部分的供电系统受到影响甚至损坏。

（3）不对称的接地短路故障将造成回路电流的不稳定，这会对通信系统的信号造成很严重干扰，有时甚至会危害到人员的生命安全，造成巨大损失。

此外，电网短路中的线路电光短路故障也是十分典型的，其主要类型如下：

（1）第一种为串联电弧故障。如图1中的（a）图所示，故障的电弧是和线路的负荷呈串联相关性，串联的电弧是导线由于长期的弯折或受外力影响而造成电路的开断形成的。

（2）第二种为并联电弧故障。如图1中的（b）图所示，故障的电弧是与线路的负荷呈并联相关性。并联的电弧是由于各极性导体在意外情况下的自由碰触造成的。

（3）第三种为接地电弧故障。如图1中的（C）图所示，接地的电弧由于相线与设备外壳或其他接地电位的物体间产生的。一般接地故障电弧是归入并联故障的电弧。此外，接地故障的电弧可能会在的导线与设备外壳接触或是钉子刺破线路的绝缘层等情况下出现。

图1 线路电光短路故障不同类型的分析图

2.3 低压配电电路的检测方式

由于电路事故的隐患，为防范短路故障，对低压线路做必要的检测是十分需要的。低压配电网中的电路检测工作的方法有很多种，其中最常用的是利用小型的波型电流检测方法，该方法是利用小波变换的信号来进行检测的，并采用三次二进小波的变换来对短路的电流做详细分析，还要将第四尺度的分量作为故障判断的具体根据。形态小波上建立的低压系统模型，结合计算机实验结果及结论，都表明采用小波形态滤波的方式不仅能够积极提取有关短路故障的分析，还可以排除其他干扰，对线路有全面的检测报告。

3.防范低压配电网中短路故障隐患的有效措施

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。[2]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。

4.总结

面对低压配电网中的线路短路隐患，必须要有科学的方案进行防范和处理。线路的短路故障有很多种类，不同的类别有各自的解决措施。完善长距离输电线的安全保护装置，能够起到有效减少短路问题的作用。

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）.