低壓供配電線路故障分析及處理方法研究

山東三維化學集團股份有限公司天津分公司 俞英麒 中國市政工程華北設計研究總院有限公司 盧曄楠

隨著我國社會經濟水平的發展，人們的生活水平不斷提高，對于電力的需要也越來越高，使得我國成為發電量居于首位。較大的用電量對于電力傳輸系統的要求也越來越高，配電設備和模式更加復雜，對于配電設備的安全要求較高，大規模的配電線路故障，會造成電氣火災、大規模停電等問題，對社會造成不可預估的經濟損失。其中，低壓配電線路對于人們的日常使用較為重要，能夠保證電力輸送的質量和安全性，是完成電力輸送的關鍵一棒，因此低壓供配電線路對于我國電力系統的平穩運行有著重要的意義。

本文主要研究低壓供配電線路的構成，分析低壓供配電線路常見故障，并根據筆者自身經驗提出相應的處理方案，為提升低壓供配電線路安全、平穩運行提供一定的參考建議。

1 低壓供配電線路

1.1 低壓供配電線路組成結構

本文所指的降壓變電所、低壓線路以及用戶線路組成低壓供配電線路，主要是完成10～500kVA等范圍內的電力傳輸，多數情況下，采用分級供電的方式，從而能夠保證幾十個用戶的電力使用，進一步提高線路的輸送能力和可靠性。而且，低壓供配電線路有樹干式、放射式兩種聯接方式，每一種方式有自身的優點，其中放射式的供電可靠性高，而樹干式的靈活性高、配電費用較低，能夠根據相應的需求進行改變，因此目前多數的低壓供配電線路多采用樹干式聯接方式[1-2]。

為了保護施工人員和用戶安全，在低壓配電線路中，往往采用IT、TN、TT 等三種接地方式，其中TN 又分為TN-S、TN-C、TN-C-S，典型的TN-C-S 低壓供配電線路如圖1所示。IT 主要是指帶電的電源與大地直接隔離并不相連，或者通過相應的高阻值阻抗接地，另外的電氣裝置只要有外漏的地方，都需要單獨或者統一接地；TN 主要是指帶電的電源與大地直接相連，其他的電氣裝置外漏部分通過保護性導體與大地相連；TT 主要是指帶電的電源與大地直接相連，其他的電氣裝置外漏部分也直接與大地相連，但是與電源的接地點相互獨立，并且在使用TT 聯接方式時，需要根據低壓供配電線路使用的場景，選擇合適、可靠、安全、費用低的低壓供配電接地方式[3-4]。

圖1 典型的TN-C-S 低壓供配電線路

1.2 低壓配電線路的種類

低壓配電線路常見的安裝方式為架空敷設和電纜敷設兩種方法，上述兩種敷設方法各有優缺點，需要根據使用場景進行相應的選擇。在城市以及建筑物林立的地方，為保證建筑物的安全和美觀，需要將低壓配電線路敷設在地下，從而減少自然環境損害和人為毀壞，保證低壓配電線路的使用安全和順暢；但是對于電纜敷設線路檢修困難較大，需要耗費大量的人力、財力，線路更換較為煩瑣。而架空敷設線路就能夠地勢寬廣，沒有特殊要求的場所進行敷設，一般會采用電線桿將陶瓷瓶將線路固定，并且多采用便捷的線路架設，從而便于低壓供配電線路的檢修。

2 低壓供配電線路故障分析

低壓供配電線路在電力系統中占重要地位，由于使用環境復雜，線路繁多，會造成低壓配電線路出現相應的故障，如果得不到足夠的重視，從而給用戶帶來嚴重的經濟損失。本研究總結了低壓供配電線路常見的故障如下。

2.1 短路故障分析

供配電線路中的短路故障，會造成電流的瞬間變大，超過額定電流的幾十倍，從而使導線產生大量的熱量，是正常熱量的幾百倍，如果熱量不能夠及時導出，就會造成導線的絕緣層燒毀，出現短路故障，進而影響低壓供配電線路的正常，嚴重時會出現火災。

本研究總結了短路故障常見的影響因素有：對于裸線在使用過程中，由于外力的作用，造成裸線相互擺動、碰撞，從而引起線路短路；線路的絕緣性遭到破壞，使得自身的絕緣效果失去，從而導致線路短路；由于低壓配電線路在相對濕熱的環境下，容易發生材料性能的變化，造成線路失去絕緣作用。

另外，由于線路自身長時間高負荷運轉，造成線路的絕緣性老化，失去絕緣作用；導線的線頭連接不緊密，出現了“虛接”的問題，相當于在連接處時斷時接，從使得線路短路；不正確的電氣操作，會造紙線路電路。如在拉閘、合閘等電氣操作中，容易產生相應的電弧，從而出現電弧短路故障。

2.2 過載故障分析

過載故障是低壓配電線路中較危險的故障，因為過載故障是由于長時間高負荷運載，嚴重超過了線路的安全電流，從而造成過載故障，甚至造成火災。由于低壓配電線有一定的阻值，高電流通過時，會產生較高的熱量，熱量無法在短時間內散去，就會導致更高的電流經過，從而形成惡性循環，尤其是在高溫環境下，如果熱量超過絕緣層的承受溫度，就會造成線路自燃，從而引起嚴重的火災問題，影響低壓供配電系統的運行，因此過載故障與短路故障相似，存在火災的風險。

另外，長時間的過載運行，會造成電路老化，加速低壓配電系統線路的使用期限，還會產生高溫，使得線路出現斷路的問題。除此之外，低壓供配電線路設計不合理、導線選擇不規范、接入設備功率較大、電氣設備使用不合理，以及斷路器工作不正常等原因，都會導致線路的過載。

2.3 斷路故障分析

在低壓供配電線路故障中，斷路故障屬于常見的一種故障，其主要是線路沒有導通，從而出現了斷路的情況。由于低壓供配電線路在斷路電，容易產生相應的斷點電弧，會導致火災的發生，從而給低壓供配電線路運行帶來安全隱患。本研究總結了斷路故障常見的影響因素為：一是架空敷設的低壓供配電線路，容易受到外力的影響，從而使得線路斷開；另外，在敷設的過程中，電線受到尖銳、鋒利及堅硬的物體劃傷，從而導致線路損壞；二是電線受到自然環境的腐蝕和破壞，使得線路的絕緣保護層損壞；三是線路接頭密封性較差，使得正常運行的線路，阻值變大，從而燒壞線路，導致線路斷開。

2.4 漏電故障分析

筆者根據自身的工作經驗，如果低壓供配電線路的絕緣性變差，或者安裝支架材料的絕緣性降低，都會引起漏電故障。另外，正常情況下，低壓配電線路與相關線路之間，或者低壓配電線路與大地之間存在一定的電容，此時，漏電的電流非常小，并且分布均勻，并不會對低壓配電線路的絕緣性造成損害，但是一旦受到環境因素的影響，空氣中的絕緣性下降，在低壓供配電系統運行過程中，使得線路與地面之間產生了較大的電容，就會造成漏電的問題出現，從而造成嚴重的影響。

2.5 接觸不良分析

主要是低壓供配電線路由于接觸位置連接性不好造成的，與其他故障類似，接觸不良的位置會產生一個較大的阻值，從而產生大量的熱，使得線路老化、設備損壞，嚴重時出現火災。接觸不良故障主要表現在電氣設備在相應的連接處出現松動，或者連接處出現了灰塵，從而使得接觸處的阻值變大。

另外，在電氣設備安裝過程中，線路連接方式不合理、不合規，接觸點的壓力不足，接觸面積不夠，都會導致出現接觸不良的問題；除此之外，由于電氣設備受到外界的振動、溫度變化以及開關操作等干擾，會造成連接處出現松動，繼而產生接觸不良的問題；由于低壓供配電系統屬于電氣系統，對于環境的要求較高，濕熱的環境會造成線路生銹、腐蝕等問題，從而造成接觸不良的問題。

3 低壓供配電線路故障應對方法

3.1 斷路故障應對方法

針對斷路故障而言，首先要加強對于低壓配電線路的檢查和維修，通過定期的檢查和測量，從而保證線路的連接可靠性，掃除斷路故障的潛在威脅，保證電力系統的正常運行；另外，還可增加低壓供配電線路中零線的截面積，不僅能夠加強零線的使用強度，還可以保證線路中電流的安全數值；除此之外，在低壓供配電線路中設置熔斷器，能夠更好地保證斷路故障發生時線路的熔斷，從而保證線路系統的安全。電路的耐熱性能的提升，還可進一步降低短路故障發生的概率，控制線路中瞬間高電流的發生，避免高的溫度造成線路損壞。

3.2 過載故障應對方法

過載保護器在低壓供配電線路的主干線路上，能夠對過載的電流進行相應的檢測，一旦發現線路上出現過載的情況，就會及時地切斷主干線路，能夠降低由于過載故障對于低壓供配電線路的影響，從根本上控制電線上的負荷，從而及時地阻止線路上高溫的產生，保證線路的安全。

另外，在低壓供配電線路上安裝接地保護器，可以檢測線路中開閘、合閘等瞬間行為，避免產生相應的電弧，能夠避免出現線路自然的問題，提高低壓供配電系統的可靠性和安全性。除此之外，電力人員要及時檢修裸露在外邊線路，避免裸露的線路與地面導通，及時控制電流的負荷量，通過相關技術對裸露的線路進行相應的接地保護，從而能夠避免電流過載的問題，從而保證系統安全。

3.3 短路故障應對方法

使用合理的熱磁脫扣、斷路器等器件，從而滿足低壓配電線路的使用，能夠有效地避免線路短路；另外，短延時脫扣器，不僅僅能夠保證整個線路的敏感性，還能夠針對過載率比較低的電力系統，保證其運行的連續性和安全性，能夠進行瞬間動作保護；除此之外，選擇絕緣性和耐熱性好的材料，能夠減少電路系統短路故障的概率，保證低壓配電系統的正常運行。

3.4 漏電故障應對方法

使用漏電保護器能夠有效地避免漏電故障。漏電保護器能夠在極短的時間內，將整個電路斷開，避免漏電產生相應的電弧，避免出現嚴重漏電故障；另外，在安裝漏電保護器時，要采用分級保護的方法，將整個低壓供配電線路按照主干線、總線以及主線不同的等級劃分，從而針對不同的部位，合理安排漏電保護器，保證整個線路能夠順利切斷；而且還需要對漏電保護器進行防潮、防火等處理，避免漏電故障的發生。除此之外，在選擇地線時，要選擇多芯電線，而且自身擁有優良的絕緣性，保障電氣的連續性，從而保證足夠的電氣電導。

3.5 接觸不良故障應對方法

針對接觸不良故障，需要按照檢測為主，輔之以維修的原則，盡可能排查接觸不良設備的連接處，并且在連接處進行鍍錫操作，增加其牢固度；注重電氣設備環境使用檢查，針對惡劣環境的低壓供配電線路，要注重進行除濕、密封以及除塵等相關操作，提高電氣設備連接處抗腐蝕，耐高溫能力，有效降低電阻和溫度，從而保證低壓供配電設備正常使用。

4 結語

隨著時代的不斷發展，對于低壓供配電線路運行的可靠性、安全性提出了新的要求，對低壓供配電線路的故障問題重視程度越來越高，因此要加強對于低壓供配電系統線路的檢測和維修，保證線路的安全、平穩運行，并且要積極通過科學的管理技術和方法，對低壓配電線路的網絡系統進行管理，從而進一步保障低壓配電線路的安全性與穩定性。