低压配电系统故障分析

罗德文

摘 要：在社会主义事业建设进程中，电力系统供给始终占据着重要的位置，是社会各项工作得以正常运转的动力源泉。然而电力系统内容复杂，其正常运转更是牵涉到设备、人员、管理等各个方面，稍有纰漏就极容易导致电力系统故障的产生。为此，以低压配电系统故障为研究对象，从低压配电系统的组成入手，着重分析了低压配电系统的运行方式，探索了低压配电系统故障的原因及火灾的发生机理，提出了低压配电系统的保护原则，并对低压配电系统故障进行了仿真分析。

关键词：低压配电；电力系统；故障；保护；措施

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.26.090

1 低压配电电力系统的组成

首先，高压断路器和降壓变压器是低压配电系统的重要结构，高压断路器具有灭弧能力和良好的开断性能，能够接通和分断电流负荷；其次，输电线路和低压断路器是低压配电电力系统的重要结构，低压断路器能够接通和切断电路，具有保护功能。输电线路主要采用裸导线架设，主要负责输电工作；最后，单相用电设备和三相用电设备是居民建筑所使用的主要用电设备。空调机、三相电机、风机水泵等需要连接三相电源。而家用电器、照明灯等只需要连接单相电源便能够工作。

2 低压配电电力系统的运行方式

2.1 低压配电系统的接口

低压配电系统的接口主要包括动力照明、高压系统、电力监控系统等专业接口。其中，中高压系统需要低压系统与下部相连，满足高压系统的电能需求。动力变压进线电缆连接端头是低压配电与供电接口，在设计过程中要根据低压系统的容量和动力变型号进行设计。照明系统主要以低压配电系统为动力提供电源。在照明系统设计过程中，低压配电需要根据照明系统的抽屉负载进行设计。电力监控系统主要由智能控制单元、进线开关、通信模块、母联开关、远程控制等组成，通过电力监控系统实现遥控功能。FAS系统是低压配电系统的组成部分，能够在火灾情况下切除非信号，对非消防负荷和三级负荷进行抽屉分闸，保留消防负荷和重要的一、二级负荷。监控系统主要对地理配电系统及运行环境进行集中监视和控制。

2.2 低压配电系统的接地方式

低压配电系统的接地方式主要有大电流接地系统和小电流接地系统。超高压或高压电力系统主要采用大电流接地系统，降低电器设备绝缘水平，防止接地故障引起过电压。在小电流接地系统中，为了防止低压侧和高压侧绕组破坏系统绝缘，通常采用中性点直接接地的方式。

3 低压配电电力系统故障的原因

3.1 漏电

低压配电系统中支架材料绝缘性较差或电线绝缘性较差会导致导线与大地之间或导线与导线之间有电流通过，进而产生漏电现象。漏电会产生电火花，进而引发火灾。低压配电系统在正常运行的工况下，用电设备和电路绝缘层的介质特性与线路以及线路与大地之间都存在着电压，因此，低压配电系统中会存在漏电电流。然而，在正常运行状态找那个，漏电电流会沿着系统的输电线路呈现均匀分布的状态，微小电流不会损坏线路绝缘。然而，点低压配电系统绝缘下降或被皮损之后，与大地向接触时，便会发生漏电现象，而且线路故障点，接地中性点以及接地点会构成漏电短路。

3.2 短路

低压配电电力系统中电势不等的两个点相接触会产生过电流，进而引发短路。并且，短路回路的电流很大，很容易产生电弧和电火花，导致导线进入导体熔化，甚至还会引起周围易燃物的燃烧，引发火灾。低压配电电力系统短路故障按照电势接触划分可以分为电弧性短路和金属性短路。其中，电弧性短路主要指导体接入低压配电系统中或导体从低压配电系统中断开的瞬间会产生温度极高且具有导电性能的气体，而这种气体便被称为电弧。金属性故障主要指不同电位的导体接触而引发的短路。短路点的温度较高，会导致焊接点熔化，形成非常大的短路电流。

3.3 过负荷

过负荷主要指低压配电系统中电线电流量过大，超过了电线的安全电流量。低压配电系统中的导线具有电阻，在电流通过的时候会引发内阻发热，而导线内阻所引起的发热量越大，过电流越大。如果导线发热过于严重会导致导线绝缘层点燃，进而引发火灾。

3.4 接触电阻过大

低压配电系统中电源线的结合处和保护装置、开关等的结合处接触不良的时候会导致局部电阻变大。如果电气回路中的电流通过大电阻会形成巨大热能，如果热能足够大会导致金属熔化，进而导致输电线路绝缘层燃烧，引发火灾。

3.5 电火花和电弧

低压配电系统中的输电线路电能释放过程中会产生电火花，而电火花的高度密集会形成电弧。如果电弧温度足够高能够点燃周围物品或引发爆炸。

4 低压配电系统火灾的发生机理

4.1 弧光放电火灾机理

电气回路故障会产生电弧，而电弧发光强、温度高，很容易引发危险。具体来讲，低压配电系统发生故障的时候，电路仍然处于通电状态会导致系统释放出的电能转化为热能，导致易燃物点燃，引发火灾。并且，电弧所产生的高温会导致低压配电系统中的金属烧损，甚至会发生喷溅，点燃周围的可燃物。如果低压配电系统的某一分支发生故障，则故障由于电弧接通而持续时间较长，形成过电流，进而导致触点过热或线路过热而引发火灾。并且，低压配电系统中的大负荷配电电气会产生电弧，导致金属粒子和绝缘老化形成导电通道，进而引发短路故障。另外，低压配电系统产生的弧光放电会导致线路绝缘被击穿，进而导致电气设备和周边易燃物点燃，引发火灾。

4.2 电接触火灾机理

电接触火灾是低压配电系统故障的重要类型，主要体现在以下四个方面：第一，接触点过热会导致绝缘表面纤维、污染物、粉尘等起火。第二，接触点熔融滴落会导致周围或下方的可燃物起火。第三，接触不良会导致火花放电和金属喷溅，点燃易燃易爆的气体和粉尘。第四，电接触会引发相间短路、熔焊、接地等故障，导致可燃物起火。

4.3 电发热机理

电发热机理的机理主要有以下几个方面：第一，电发热会引起导线绝缘表层燃烧，导体电流还会导致接触点过热，进而导致接触点温度升高，造成滴落和熔化现象，引发易燃物燃烧。第二，大电流短路故障会导致故障点温度升高，导致导线熔化，产生喷溅，引发火灾。第三，电机、变压器、电磁开关等电器设备会因为铁心过热而导致整体或局部发热，引发绝缘体燃烧，出现火灾。第四，电感式镇流器、微波炉、电路等散热条件被破坏会导致设备温度升高，出现自燃现象。最后，电冰箱、空调等制冷设备的空气过滤装置不通畅会导致设备电机功率增加，电机绕组被烧损。

5 低压配电系统保護的原则

第一，电流选择性。低压配电系统保护应增强电流的选择性，在小型断路器中使用电流选择性保护，通过对低压配电系统的电流进行检测和判断。第二，时间选择性。低压配电电力系统保护应确保时间的选择性。具体来讲，选择性保护主要通过上下级开关的不同时间来实现，为了增强时间的选择性，在开关选择的时候，应确保分支开关分断时间小于断路器的脱扣时间。第三，逻辑选择性。低压配电电力系统保护应增强逻辑选择性，实现上下级开关的通信功能和职能化。第四，能量选择性。低压配电系统能量选择性通常应用在有限流能力的开关之中。开关在短路故障发生的时候能够检测到电路中的大电流。而下级开关由于限流速度较快，其脱扣能量比上级开关低，使得上级开关无法运行。

6 低压配电系统的保护措施

6.1 做好日常维护工作

低压配电系统保护应做好日常维护工作，因此，低压配电系统管理人员应加强对低压配电系统的日常维护，为此，低压配电系统管理部门应积极设置日常维护工作岗位，引入专业的低压配电日常维护人员，做好低压配电系统的日常维护工作，确保低压配电系统的正常运行。同时，低压配电系统管理人员应加强对日常维护工作的监管，确保低压配电系统日常维护工作的落实，避免维护人员失职而导致的低压配电系统故障。

6.2 加强运行监督

低压配电系统的保护应加强对系统运行的监督，确保系统的正常运行。为此，低压配电系统应积极设置低压配电系统运行监督人员，做到对低压配电系统的实时监督，及时发现并找出低压配电系统中的潜在的障碍或已经出现的故障，对故障加以针对性解决，避免故障对低压配电系统的运行障碍。同时，低压配电系统应对运行过程中的系统参数进行监督，将低压配电系统参数控制在合理范围内，减少意外故障的发生。

6.3 做好检修工作

低压配电系统的保护应做好检修工作。这是因为，检修工作能够及时发现低压配电系统中潜在的问题或已经出现的故障，并对故障进行维修，进而确保低压配电系统的运行。因此，低压配电系统管理部门应积极设置检修岗位，引进专业检修人员对低压配电电力系统进行定期检修和不定期检修，及时检查低压配电系统中的故障，并加强对低压配电系统中的故障维修，确保低压配电系统故障的及时排除，进而保证低压配电系统的正常运行。

6.4 重视电力系统的保养

低压配电系统的保养工作十分重要，直接影响着低压配电系统的性能。因此，低压配电系统管理部门应加强对低压配电系统保养工作的重视，积极开展低压配电系统保养工作。为此，低压配电系统管理部门应积极制定电力系统保养制度，明确规定低压配电系统的保养周期、保养措施、保养标准等，并积极引入专业的低压配电系统保养人员，确保高效的低压配电系统保养工作的开展。

6.5 提高人员素质

低压配电电力系统工作人员素质直接影响着电力系统的保护工作。因此，低压配电系统管理部门应不断提高系统工作人员素质。为此，低压配电系统应提高人才要求，引入高素质的检修人才、保养人才、维修人才等人才，加强低压配电系统保护工作。同时，低压配电系统管理部门应加强对现有人员的培训，深化工作人员对低压配电系统故障维修和维护保养技术的学习，不断提高工作人员的低压配电系统故障维修能力和维护保养能力。

7 结论

总之，通过上述分析，我们可知，电力系统的安全运转事关我国社会主义的现代化建设。因此，我们对于低压配电系统故障而言，要引起高度的重视，组织各方力量加大低压配电相关技术的研发，以此来促进其故障的良好解决。

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