摘要：随着配电线路的结构越来越复杂，配电线路中电气故障的产生模式也是复杂多样的，而且有些大规模的电气火灾也是由配电线路的电气故障引起的，危害巨大。基于此，笔者结合自身工作实践，分析了低压配电系统故障模式，并通过实际案例，针对低压配电系统电气故障特征及故障识别方法进行深入探究。
关键词：低压配电系统；电气故障；火灾案例
1建筑低压配电系统的组成
典型低压配电系统主要由降压的变电所或变电站、低压配电线路和用电设备组成。降压变压器和高压断路器是降压变电所的最重要的组成部分之一。
降压变压器通常选用容量315kVA，变比为10/0.4kV的干式变压器。高压断路器具有良好的开断性能和灭弧能力等特点，可接通和分断过短路和电流负荷。
低压断路器和输电线路是构成低压配电线路的主要部分。其中，低压断路器能在正常情况下接通和切断电路，具有多种保护功能。输电线路通常采用的是裸导线架设，10kV及以下采用铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘架空电缆。
三相用电设备和单相用电设备是居民建筑用电设备的主要两种类型。前者只有接在三相电源上才可能正常工作，三相电机、空调机、风机水泵等属于这类用电设备，此类设备的每相阻抗相等，被称为三相对称性负载。后者只需接在单相电源上就能工作，照明灯、家用电器等属于这类设备。
2 低压配电系统电气故障原因分析
2.1短路
短路故障产生的主要原因有：所选用的导线规格与环境要求不符合，当其温度过高、湿度过大或强腐蚀环境时绝缘性能下降，线路的使用时间过长，绝缘层绝缘性能大幅下降或受到严重损害，使线芯裸露在外，电压或电流超过线路的额定值，发生绝缘击穿，输电线路安装高度不够，道路上运送的导电物品不慎碰在输电线上；线路中的电路板有小动物或其他导电物体不慎掉入，导致线路短路。
在我国的低压配电线路中，因电势不等的导体非正常接触而发生短路的形式有多种，从我国最常用的TN-C-S系统分析。在低压配电系统中，短路故障分为单相对地短路、两相对地短路、两相相间短路和三相短路等几种类型，一些故障数据表明，单相对地短路发生的几率最大，但是造成的损失相对较小，三相短路虽然发生的几率最小但是损害最大。
2.2过载
过载是指输电线路中的电流值大于导线的最大承受额度。由于导线自身存在阻抗，当导线中存在不同程度的过电流时，会引起导线内阻具有相应的发热量。导线的发热量是电流的正向二次函数，若线路电流过大，导致温度过高而且不能及时散热，最后加速了绝缘层的老化进程，使绝缘性能降低，一旦达到绝缘层的燃点，将导致火灾发生。
造成过负荷的主要原因有：导线的设计或选择不规范，供电线路中接入的用电设备过多或是接入的设备功率过大，超过了该供电线路所能负载的最大值；在设计电路时选用的电路保护器的开断电流比线路的长时间工作电流或配电保护的额定值大很多，断路器不能在线路发生过载时及时开断电路，使线路长期处于过载状态，输电线路、用电设备处于非额定状态会产生很大损害，甚至引起火灾。
2.3接触不良
线路接触不良的现象是电源线和断路器、各级保护装置、大型用电设备的接合处的由于松动或有灰尘杂质等导致接触电阻过大。主要体现在：由于接触不良的位置电阻过大，电流产生的热量过多，导致设备老化或损坏，在线路接触的部位有松动，从而产生电弧或火花最终导致火灾的发生。
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导致线路中出现接触不良现象的主要原因有：没有按照电气安装规定或是在电气线路连接时采用的方法不符合要求，从而导致在接触面上接触压力或是接触面积不够，使线路在接线处产生接触不良现象；在电气连接点参有过多杂质，而且杂质电阻过大会产生接触不良；用电设备或输电线路在工作过程中，接触部位受到外界的机械振动干扰、开关的频繁操作。
3典型案例分析
某住宅小区一楼楼梯间发生火灾，造成1人重伤，2人轻伤。经调查该起火灾为电气故障引发的火灾，起火部位在一楼楼梯间东墙电表箱附近。该建筑低压配电线路采用的是典型的TN－C系统，配电线路中出现多个故障点，是为典型的分布式故障火灾。电气故障分布情况如下:1)变压器端故障主要有变压器JB柜进线处的中性线接线端子发生了接触不良，电弧放电现象；2)变压器JB柜内的中性线烧断；3)一级控制线路发生的故障为分支一和分支三配电网用户出现了过欠压现象；4)分支二分电箱内连接一级电表箱的两线制出线发生短路融在一起并伴有电弧放电；5)一级电表箱总开关与分支B接点处过热；6)二级电表箱内发生了短路。
分析原因为:夏日晚上空调等集中用电，负载以及相间负载不平衡加大，一二级控制线路电流增大，共同使中性线电流增大，在变压器JB柜内外两个中性线接点等薄弱处发生接触不良故障，电发热，温度升高，接触电阻增大，持续反复发热并产生电弧，直至中性线烧断，相间电压重分布，相线出现过欠电压，用户端电流电压再次增大，最后用户端、二级电表箱以及分电箱等处电击穿放电发热，绝缘击穿或引燃，进而发生短路并造成火灾。
故障分析建议：在调查低压配电系统电气火灾时要严谨、细致，认真，着力解决低压配电线路供电范围、类型以及故障点分布等问题，最后通过时序分析和火灾发生的机理来确定导致火灾发生的主要故障点。故提出以下建议:（1）确定起火建筑配电系统的电源端、各级控制线路、配电盘，确定系统的供电范围。（2）查清系统的接地情况以及各级控制线路的线路类型，继而确定低压配电系统的类型。（3）查清系统中是否有非正常用电设备或异常电流电压产生设备，比如大功率设备，易产生谐波电流的设备等。（4）查清系统的电气故障分布情况，以便于开展多点故障时序分析。
防治策略：对低压配电系统中的配电系统故障进行预防的主要措施可以分为三点：（1）确定好杆塔与配电所的位置。随着各种功能的家用电器的使用，会导致低压配电系统的规模的增大，也就是说会增加低压配电系统中的支路和接电的数量。而随着这些线路和设备投入使用年限的增加，很多的杆塔和线路的编号就会变得模糊，再加上管理和维护人员的调动，导致了低压配电线路运行维护工作难度的加大。也就是说，为了确保低压配电系统能够长期安全稳定的运行，低压配电系统的维护人员要定期的对杆塔和配变所的位置进行重新标号，保持所有标号的清晰。（2）在低压配电系统中引入大量的新技术和新设备，实现低压配电系统的自动化运行。通过配电系统的自动化运行模式实现对低压配电网运行情况的实时监控，能够更加直观的对系统的运行情况进行检测，如果在运行的过程中，某一部件出现了故障，自动化系统就会及时的进行警告，并且做出一定的措施，使损失减少到最低，也可以帮助配电网的工作人员及时的解决故障。（3）在低压配电系统中安装接地电流小且可以支持自动选线的设备。在这些设备应用到低压配电系统中时，可以改变以往的选线模式，形成自动化选线，并且可以确定哪些线路存在单相接地的故障，对于选线和故障查找都非常方便，节约了大量的时间，减轻了工作人员的工作压力，也在一定程度上提高了低压配电系统运行的安全性和稳定性。
4总结
大量统计资料显示：近年来，无论是从火灾原因还是火灾所造成的人员伤亡和经济损失来看，我国电气火灾都居于各类型火灾之首。电气火灾除了发生频率高外，它还往往发展成为损失不可设想的重特大火灾。为了进一步增强我国电气火灾的鉴定能力，提高我国电气火灾鉴定技术的水平，更好的为消防部分准确快速认清火灾原因，及时有效的进行灭火工作，迫切需要进一步开展有关电气火灾特征及识别方法的深层次研究。
参考文献：
[1]周帅.低压配电系统电气故障分析与研究[J].电子制作，2014，(12)
[2]GB50054－2011．低压配电设计规范［S］
论文作者:唐继军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/26
标签：线路论文; 火灾论文; 故障论文; 低压配电论文; 系统论文; 电气论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第16期论文;