顾玉娟

【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；过负荷；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：

（1）IB≤In≤IZ

（2）I2≤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；

I2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骸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霹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·Ia≤Uo

式中Zs接地故障回路阻抗；

Ia保护电器在规定的时间内自动切断故障回路的电流；

Uo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0.4s。

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

竹系统配电线路接地故障保护的动作特性应符合下式：

Ra·Ia≤50V

式中Ra外露可导电部分的接地电阻和PE线电阻之和；

Ia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Ia值实际上难以确定，而竹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板。

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·Id≤50V

式中Ra外露可导电部分的接地极电阻；

Id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；如外霹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）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。

作为设计人员除了理解、执行好规范外，还要做好线路负荷计算、短路电流计算、电压损失计算，这也是配电线路设计的基础；线路负荷计算：按照该线路所接负荷安装功率，逐段计算出线路的计算电流，是确定导体截面和熔断器的熔体电流或断路器的长延时脱扣器整定电流的主要依据，但不是唯一的。

短路电流计算：包括计算三相短路电流和接地故障电流两种，前者用以校验保护电器分断能力是否足够，后者是确定接地故障时保护电器动作灵敏性的重要依据。

电压损失计算：对距离配电变压器较远的线路，不仅影响导体截面大小的选择，也间接关系到线路保护电器参数的选择。

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。