低压电气装置的过负荷与短路保护

苏英秋+刘欲欣

摘 要：低压电气装置设备以及配电线路过负荷、短路故障，是影响低压电气装置正常运行的主要故障因素。因此，为了保护低压电气以及配电线路，在发生上述故障时应及时切断电源，确保人身和财产的安全，或使这类故障产生的危害最小化。基于此，相关工作人员务必了解有关的保护原理和应用必要的方法，以解除和减少故障带来的危害和影响。

关键词：配电变压器;配电线路;短路保护

低压电气装置过负荷与短路保护一直都是企业实施自身基础管理工作中的重点内容，如今在企业的低压电气装置过负荷与短路保护过程中，我们必须要对存在的各种问题进行探讨和详细的分析，通过分析在企业低压电气装置过程中检测技术所起到的重要作用，来探讨开展企业低压电气装置过负荷与短路保护工作所应该加强的问题以及加强企业人员培训所取得的实效，结合自身工作实际情况来进行论述，本文就对企业低压电气装置过负荷与短路保护的措施以及建议进行分析，旨在为广大工作人员提供借鉴和参考，以便能够达到完善企业低压电气装置过负荷与短路保护措施这一重要目的。

1.低压电气装置电源设备

低压电气装置（或低压配电系统）的电源设备通过配电线路向负荷配电。有3类电源设备，不同类型的电源设备可提供的过负荷电流和短路电流是不同的，对保护电器的选择与整定的要求也是不同的。静态不间断电源装置是基于电力电子器件的整流器和逆变器，实质是一种恒流源设备，它只能提供短暂的过负荷电流，如1.5In（UPS额定电流）/5s。通常作为低压电气装置的备用电源或称冗余电源.也有作为应急电源使用的。投入电源时，15s内可对80%的负荷供电，20s才可满负荷供电。发电机的内部阻抗比较大，它能提供3In（发电机额定电流）的单相短路电流，或5In的三相短路电流。正常供电电源均采用变压器。配电线路的过负荷和短路保护通常是指变压器作为电源设备时的保护电器特性与电缆过热耐受曲线的协调配合。

2.低压电气装置过负荷的原因分析

2.1配电变压器的过负荷原因

在低压供配电系统当中，配电变压器主要负责电压的转换，其在输配电过程中具有非常重要的作用，是系统中不可或缺的重要电气装置之一。该装置的运行稳定性和可靠性对电力供应具有直接影响，一旦出现过负荷现象，很容易引起各种故障，据有关调查统计数据显示，配电变压器故障中，由过负荷引起的故障所占的比例较大。导致配电变压器过负荷最为主要的原因是环境温度变化以及负荷波动变化，在这一前提下，配变的绕组热点温度会显著升高，由此便会造成配电变压器超过额定负荷运行。当配电变压器在过负荷的条件下运行时，容易加速绝缘老化，并且装置内的各元器件的温度也会随之升高，使用寿命会大幅度降低。此外，若是在一个台区当中，配电变压器的台数及容量不足时，也有可能引起配变超负荷运行，这会导致变压器的运行可靠性下降。

2.2电动机的过负荷原因

通常在供电设备导线截面过小或供电容量不足的情况下，容易造成过大的电压损失，导致负荷电压降低。在供电电压小于额定值的情况下，会增加电动机转子电流和定子电流，加大绕组中的铜损，使得绝缘材料受电动机高温的影响出现过早老化现象。电动机的激磁电流会随着电网电压的增加而增加，从而加大定子的铜损，以及定子和转子的铁损，造成电动机内部热量不断升高。如果电网电压不对称，就会消弱电动机内部基波磁场，大幅度降低电磁转矩，在负荷阻力转矩不发生变化的情况下，会增大电动机的定子电流，进一步加大铜损。同时，高次谐波磁场也会造成定子、转子以及铁芯中的铁损增大，导致电动机过热。

2.3低压配电线路的过负荷原因

导致低压配电线路过负荷的原因大体上可归纳为以下几个方面：在进行低压配电线路设计的过程中，由于设计人员缺乏经验，从而使得导线截面的选择不当，即导线截面无法满足实际负荷电流，这样非常容易引起线路过负荷;配电线路所在区域内的电力用户将较大功率的电气设备接入到线路当中，因为线路在设计时的负荷能力是有限的，随着大功率电气设备的接入，势必会超过线路的负荷能力，由此便会引起过负荷。国内的配电网一般采用的都是辐射供电模式，所以当配电线路出现过负荷现象时，无法将这部分负荷转移走，只能采取停、限电的方式进行控制。

3.低压电气配电线路的短路保护

3.1短路保护要求

所有的低压配电线路都应装设短路保护装置。短路保护装置的装设，应保证线路末端发生短路时，保护装置能可靠动作。短路保护装置应能避开线路中短时间过负荷的影响，如大容量异步电动机的启动瞬间等，同时又能可靠地保护线路。低压配电线路的短路保护，通常采用熔断器或低压断路器来完成。

3.2熔断器熔体电流

当采用电缆或穿管绝缘导线配电时，熔断器熔体的额定电流应小于或等于电缆或穿管绝缘导线允许载流量的2.5倍。当采用明敷绝缘导线配电时，熔断器熔体的额定电流应小于或等于导线允许载流量的1.5倍，这是由于明敷绝缘导线的绝缘等级偏低，绝缘容易老化的缘故。当熔断器用来保护配电线路末端的短路事故时，熔断器熔体的额定电流应小于或等于线路末端发生单相接地短路或两相短路时短路电流的1/4倍。

3.3短路电流计算

在低压电网中运行的变压器低压侧发生短路时可以认为变压器的高压侧端电压不变和低压侧短路电流不衰减。也就是说，变压器高压侧电源可视为无穷大。理论上，变压器低压侧的所有低压元件，包括母线和电缆、电流互感器的一次线圈、断路器和刀闸触头的接触电阻等，对低压短路电流都有影响，但为了简化计算，使计算出的短路电流值又偏于安全，容许不考虑占回路总阻抗不超过10%的元件。低压电网一般以三相短路电流为最大，并与中性点是否接地无关。在低压电网中，一般不允许忽略电阻，因此短路电流非周期分量比高压电网衰减快得多，故短路电流最大有效值及短路冲击电流与周期分量比值一般不太大。

4.结束语

现今社会环境下加强低压电气装置过负荷与短路保护是当前市场条件下面企业谋求发展和生存必然的要求，我们必须要完善企业低压电气装置过负荷与短路保护的措施。

参考文献：

[1]贺湘琨.建筑物电气装置标准化技术[J].电气工程，2013

[2]张成.西山热电兴能发电厂的改造[J].企业文化，2014endprint