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低压配电线路的保护论文
低压配电线路的保护论文【1】
【摘 要】低压配电遍及各个领域，不仅专业人员接触，众多非专业人员都会触及，这就要求我们设计人员做好低压配电线路的保护，尽力达到大家用电安全，用电可靠;本文从短路、过载、接地几方面浅析低压配电线路的保护。
【关键词】配电线路;短路;负荷断路器;接地故障
低压配电如果在设计、施工中存在不当，将容易导致人身触电或线路损坏，甚至引起电气火灾。为此，要求在低压配电线路设计中，应严格执行《低压配电设计规范》( GB50054-95)及国家有关标准、规范的规定，使之从根本上做好低压配电线路保护，并能正确选择保护电器的各项参数，保证在故障时能按要求切断电源，以保安全。
低压配电系统中各个相关的低压电器之间应有良好的特性配合，以正确的发挥各个低压电器的功能。比如，在《低压配电设计规范)中要求“配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性”。
随着制造技术的不断发展，低压断路器的性能及功能也越来越先进和完善。目前，在民用建筑的低压配电系统中，已广泛地应用低压断路器来实现低压配电系统的各种保护功能。所以，如何正确地选用低压断路器对低压配电的设计至关重要。
1.短路保护
低压配电线路装设短路保护，应在短路电流对被保护对象产生的热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流。在民用建筑的低压配电系统中，大多数的短路保护，可以采用断路器来实现。
我们一般用断路器的极限短路分断能力、运行短路分断能力和短时耐受电流三个指标来表示其分断能力;在某些场合，我们希望一台断路器在分断线路最大的短路电流后不维护还可以继续承载额定电流，那么，我们可以按断路器的运行分断能力不小于线路的预期最大短路电流的条件来选择断路器。
否则，可以按断路器的极限分断能力来选择断路器。
从短路发生到短路保护电器动作并分断短路电流需要一定的时间，一般要求配电系统在承受这段时间的短路电流后不会被破坏，这就必须对配电系统中的各种电器、导体及相关连接件进行热稳定的校验;绝缘导体的热稳定校验应符合《低压配电设计规范》第4.2.2条规定。
在设计中，应特别注意那些距离供电变压器较近，计算负荷较小的线路，往往按计算电流选择的导线截面是无法满足热稳定要求。
2.过负载保护
低压配电线路装设过负载保护，应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前切断负载电流。过负荷保护电器的动作特性应同时满足以下两个条件：
2.1 IB≤In≤IZ
2.2 12≤1.45IZ
式中：IB被保护线路计算电流。
In保护电器的额定电流(对于可调的保护电器，额定电流In是给定的整定电流)。
IZ被保护导体的允许持续载流量。
12保证保护电器在约定时间内可靠动作的电流。
对于突然断电会导致比因过负荷而造成的损失更大的配电线路，不应装设切断电路的过负荷保护电器(如消防水泵的配电线路等)，但应装设过负荷报警电器。还有对于多个低压断路器同时装入密闭箱体内的过负荷保护，应根据环境温度、散热条件及断路器的数量、特性等因素考虑降容使用。
另外，过负荷保护电器的整定电流应躲过正常的短时尖峰负荷电流(如用电设备启动电流)。
3.接地故障保护
低压配电线路装设接地故障保护应能防止人身间接电击以及电气火灾、线路损坏等事故。接地故障保护电器的选择应根据配电系统的接地形式(TN、TT、IT系统)，移动式、手握式或固定式电气设备的使用情况，以及电气回路中导体截面等因素的确定。
接地故障是指相线对地或与地有联系的导电体之间的短路，它包括相线与大地、PE线、PEN线、配电和用电设备的金属外壳、敷线管槽、建筑物金属构件、采暖和通风等管道等之间的短路。
接地故障是短路的一种，自然需要及时切断电路以保证线路短路时的热稳定，不仅如此，若未切断电路，它还具有更大的危害性，当发生接地短路时在接地故障持续的时间内，与它有关联的电气设备和管道的外露可导电部分对地和装置外的可导电部分间存在故障电压，此电压可使人身遭受电击，也可因对地的电弧或火花引起火灾或爆炸，造成严重生命财产损失。
而在低压配电系统中按接地形式不同可分为：IT系统、TT系统和TN系统。其中IT系统和TT系统的设备外露可导电部分经各自的保护线直接接地(过去称为保护接地);TN系统的设备外露可导电部分经公共的保护线与电源中性点直接电气连接(过去称为接零保护)。
我们可以根据这三种系统接地形式来分析一下它们各自的特点：
3.1 TN系统的接地故障保护
TN系统配电线路接地故障保护的动作特性应符合下式：
Zs.1a≤U0
式中Za接地故障回路阻抗。
la保护电器在规定的时间内自动切断故障回路的电流。
U0相线对地标称电压(v)。
系统切断故障回路的时间应符合：配电线路或仅供给固定式电气设备用电的末端线路，不应大于5s;供电给手握式电气设备和移动式电气设备的末端线路或插座回路不应大于0.4a。
TN系统的接地故障多为金属性接地故障，故障电流较大，可利用作过负荷保护和短路保护的过电流保护电器，兼作接地故障保护。但在某些情况下，如线路长、导线截面小时，过电流保护电器常不能满足系统切断故障回路的时间要求，则应采用漏电保护器作接地故障保护。
3.2 TT系统的接地故障保护
TT系统配电线路接地故障保护的动作特性应符合下式：
Ra.1a≤50V
式中Ra/F露可导电部分的接地电阻和PE线电阻之和。
la保证保护电器切断故障回路的动作电流。
由于TT系统的故障电流不易准确计算，长延时过电流保护1a值实际上难以确定，而TT系统的故障电流较小，过电流保护难以满足灵敏度要求，因此TT系统中应采用漏电保护器作接地故障保护。
TT系统配电线路内由同一接地故障保护电器保护的外露可导电部分，应用PE线连接，并接至共用的接地极上。当有多极保护时，各级宜有各自的接地极。
3.3 IT系统的接地故障保护
IT系统发生第一次一相接地故障时，故障电流为另两相对地电容电流的向量和，故障电流很小，外露导电部分的故障电压限制在50v及以下，不构成对人体的危害，不需要中断供电，应由绝缘监视电器进行声光报警，以便尽快排除故障。第一次接地故障时保护电器动作特性应符合下式：
Ra.1d≤50V
式中R外露可导电部分的接地极电阻。
1d相线和外露可导电部分间第一次短路故障的故障电流。
当发生第二次接地故障时，如IT系统外露导电部分为单独接地，故障回路的切断应符合TT系统接地故障保护的要求如外露导电部分为共同接地，故障回路的切断应符合TN系统接地故障保护的要求。
由此看来短路故障、过负载均属过电流保护，目的是防止导体过热，在达到规定的允许最终温度之前切断，以防止导线(电缆损坏，甚至引起火灾。接地故障保护：依靠保护电器在规定的时间内切断，除防止电线过热外，更主要是作间接接触电击防护。但必须指出的是，间接接触电击防护有多种方式，自动切断电源不是惟一的方式，但是却是最常用的方式。
综上所述，作为设计人员要做好低压配电线路的保护，就应全面准确的理解、执行《低压配电设计规范》，并要求在设计过程中精心考虑，从安全、可靠、经济及节能等方面进行综合分析;只有这样才能更好地保证大家用电安全、用电可靠。
【参考文献】
[1]民用建筑电气设计规范.JG16.
[2]建筑电气专业技术措施.中国出版社.
低压配电线路短路保护技术论文【2】
【摘 要】煤炭多以井工开采为主，煤炭生产人员、机电设备、低压供电系统多集中在采区内，一旦发生低压配电事故，将会矿山安全生产产生很严重的后果。我们知道，低压配电事故率一般会高于高压配电事故率，且以漏电事故为主，因此分析和研究低压配电线路短路保护技术对于保证矿山安全生产意义十分巨大。本文具体分析了低压电网的漏电危害，然后研究了短路电流的计算方法，对于减少低压供电故障十分有效。
【关键词】低压电网;漏电;短路电流;电流整定
1 井下低压电网发生漏电的危害
矿山采区内自然条件十分恶劣，矿山机械与生产工人相对集中，且大部分低压电网在些聚集，一旦发性低压漏电、短路事故，将会矿山造成严重影响。
1.1 人员易触电
如果煤炭生产工人直接接触到没有做好绝缘措施或绝缘失效的电气设备时，就容易导致触电事故发生，且如果设备外壳带电较强时，超过人体承受的极限，就容易导致触电伤亡事故。更为严重的是，当工人直接接触到因绝缘保护套破皮而暴露在外的芯线，很可能造成具大人员伤亡。
1.2 引起瓦斯及煤尘爆炸
煤尘与瓦斯爆炸危险在我国范围内尤其严重。若瓦斯浓度达到爆炸极限时，电气事故是引起瓦斯爆炸事故的原因之一。例如电气设备间的相互磕碰和低压电网接地所产生的火花等。一旦火花达到点火源所应具备的点火能量，则爆炸事故因此而出现。
1.3 易引爆传爆管
电位差是引起电传爆管无准备爆炸的原因之一。电位差是由于经过线路上的电流漏电而出现的，且电位差的数值与漏电电流的数值成正比，后者数值越大，前者也会相应增加，一旦电传爆管引线与具有电位差的漏电回路连接时，则传爆管无准备爆炸事故产生。
1.4 易引发火灾
由于线路漏电，特别是在经过过渡电阻接地的漏电回路中，在接触源的位置，电能转化为热能，因此聚集了大量热量，易引发火灾事故，进而损伤电气设备。
1.5 引起短路事故
长期存在的漏电电流及电火花使漏电处的绝缘进一步损坏，最后危及相间绝缘而造成短路，形成更大的电气故障，对矿井安全造成严重威胁。
1.6 严重影响生产
《煤矿安全规程》要求，一旦电网发生漏电，就必须停电处理。漏电故障的处理少则数小时，多则达几个班，因而严重影响生产，降低煤炭企业的经济效益。另一方面，停电使局部通风机停转，通风恶化，形成瓦斯积聚，反过来又威胁矿井安全。
2 短路电流的计算方法
随着煤矿井下电子设备快速发展，一九九八年三月颁布的煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则，已过了十多年了，为井下供电做出了巨大的贡献。由于对馈电开关电子产品理解的不同，全国众多企业对馈电开关整定没有统一标准，迫切需要简单实用的计算来满足供电要求。
2.1 选择短路保护装置的整定电流时，需计算二相短路电流值，可按公式(1)计算：
(1)式中 ―二相短路电流，A; ―短路回路内一相电阻、电抗值的总和， ;
―根据三相短路容量计算的系统电抗值，见附录二表1， ; ―高压电缆的电阻、电抗值，见附录二表2， ;
―矿用变压器的变压比若一次电压为6000v，二次电压
为400、690、1200v时，变比依次为15、8.7、5;当一次电压为3000v，二次电压为400v时，变压比为
7.5;、 ―矿用变压器的电阻、电抗器，见附录六表19， ―低压电缆的电阻、电抗值，见附录三表5， ;
―变压器二次侧的额定电压，对于380v网路， 以400v
计算;对于660v网路， 以690v计算;对于1140v
网路，以1200v计算;对于127v网路，以133v计算。
利用公式(1)计算两相短路电流时，不考虑短路电流周期分量的衰减，短路回路的接触电阻和电弧电阻也忽略不计。
若需计算三相短路电流值，可按公式(2)计算：
(2)式中 ―三相短路电流，A。
2.2 两相短路电流还可以利用计算图(或表)查出。
电缆的换算长度，是根据阻抗相等的原则将不同截面和长度的高、低压电缆换算到标准截面的长度，在380v、660v、1140v系统，以50mm?作为标准截面;在127v系统中，以4mm?作为标准截面。
3 馈电开关的电流整定
馈电开关功能是保护线路及电气设备，基本功能为反时限过电流保护和瞬动短路保护。了解到馈电开关功能，按简明扼要的计算公式，随时按负荷增减下发馈电开关的过电流保护整定值和短路保护整定值，用来满足井下低压供电保护需求。
3.1 馈电开关过载保护整定值按公式(1)选择：
Iz≤ΣIe (1)
式中 Iz―电子保护器的过流整定值，取电动机额定电流近似值，A;
ΣIe―馈电开关全部负荷的额定电流，A。
3.2 馈电开关短路保护整定按公式(2)整定：
Izd≥IQe+KXΣIe (2)
Izd―电子保护的短路保护整定值，A;
IQe―馈电开关负荷容量最大的电动机的额定启动电流，对于有数台电动机同时启动的工作机械，若其总功率大于单台启动的容量最大的电动机功率时，IQe则为这几台同时启动的电动机的额定启动电流之和，A;
ΣIe―其余电动机的额定电流之和，A;
Kx―需用系数，取0.5～1。
4 结语
井下配电变压器的中性点禁止直接接地，以减少漏电或触电电流。随着科技的不断进步和机电管理水平的进一步提高，通过深入开展矿井质量标准化工作，加强馈电开关的电流整定工作，井下供电线路的面貌和供电质量有了明显的提高，煤矿井下低压供电线路的漏电故障大幅度减少，有力地促进了矿井的安全生产。
参考文献：
[1]崔亚琼.低压配电设计中应注意的几个问题[J].河北水利，2009(05).
[2]杨玉平.试论低压线路电压取样短路保护方式的优点[J].煤炭技术，2006(01).
[3]刘孝军.小议如何做好线路短路保护工作[J].中国外资，2013(05).
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