摘要:通过低压配电断路器额定分断能力分析及相关低压电缆热稳定校验，探讨工程设计中应注意的低压配电设计及电缆选型问题。
关键词:低压配电断路器；额定分断能力；电缆；热稳定校验
低压配电设计的主要内容是断路器与低压电缆选型。 断路器及电缆的正确选型对于设备的安全、稳定运行至关重要。 一些电气工程设计人员在低压断路器及低压电缆选型时，忽略了对断路器及电缆的校验,结果造成设备或电缆得不到有效保护, 酿成事故。 下面探讨低压配电断路器额定分断能力的选择及电缆热稳定校验，并举例说明。
1 低压配电断路器额定分断能力选择
低压配电断路器选型时，首先要选择断路器的 额定分断能力,正确的选择是有效保护线路及设备 的前提。 规范上对于断路器额定分断能力是有要求 的，即短路保护电器的分断能力不得小于其安装处的预期短路电流。
断路器额定分断能力分为额定极限分断能力（Ics）与额定运行分断能力（Icu）。其中 Ics 指按规定的试验程序所规定的条件，不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力，Icu 指按规定的试验程序所规定的条件，包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。 额定运行分断能力不大于额定极限分断能力，规范规定其值为四 挡（或三挡），分别为 25%、50%、75%及 100% Ics（其中框架断路器无 25%）。 Ics 是一个重要指标，在选择低压配电断路器时， 必须保证其安装处的预期短路电流小于Ics；在保证 Ics 的前提下，可根据断路器配电负荷的重要性，尽量选择 Icu 较高的断路器。 现阶段技术能力下，很多低压开关制造厂家生产的低压断路器都能够做到 Icu 等于 Ics,在设计选型时可优先考虑此类断路器。
断路器安装处的预期短路电流值由系统短路电流计算得出，对于由低压配电变压器直接供电的配电柜，由于变压器低压出线线路很短，预期短路电流值近似等于低压配电变压器低压侧短路电流。对于大部分工程设计配电设计都属于发电机远端配电，故可按照发电机远端短路来计算变压器低压侧短路电流，如图 1 所示。
其中低压系统为 380 VAC，50 Hz； 变压器为10/0.4 kV，1 250 kVA，连接组别 DYN11。设定系统短路容量为 ∞，变压器三相正负序电抗为 1.30+5.52 mΩ。 由于远端短路时短路电流最大值为三相对称短路。
2 电缆热稳定校验
电缆选型应根据设备运行电流及供电距离选择。 选型后还需进行相关的校验来检验电缆选型是否合适。 电缆校验主要有压降校验、短路校验（包含动稳定校验、热稳定校验）等。
3常见的低压配电电缆电力故障及其原因
3.1漏电故障及其原因
漏电现象是低压配电线路运行过程中较为常见的故障之一。其原因在于没有及时更换低压配电线路中一些老化的电线支架或者是其他相关材料，导致低压配电线路的绝缘性不足，使导线之间存在电流从而产生漏电。低压配电线路中一旦出现漏电问题便会产生大量的热或者是火花， 热量作用下则有可能引起火灾事故的发生，不仅会影响低压配电线路的安全运行，还会威胁人们的生命财产安全。基于此，必须要高度重视低压配电线路运行过程中的漏电故障。
3.2过负荷故障及其原因
过负荷运行也是低压配电线路运行中比较常见的一种故障。低压配电线路中，电流量逐渐加大，超过低压配电线路的承受范围，则为过负荷运行。同时，低压配电线路正常运行的时候，其本身也会产生一定的电阻，电流通过电路的时候，电阻便会发热。有研究发现，导线电流值出现改变的同时，导线发热量也会相应发生变化，而电流值的增加，会使电阻热量上升，若是电阻热量超过导线绝缘层的承受范围，便会加速导线绝缘层的老化，导致故障问题的出现。
3.3断路故障及其原因
低压配电线路中出现断路故障的原因是低压配电线路的回路不畅，这种情况下，其断路点并非统一，这就容易引发电弧的出现，若比较严重便有可能引发火灾事故[1]。导致低压配电线路出现断路故障的原因还包括：首先，低压配电线路的电线遭受损坏，或者是低压配电线路电线敷设的时候，划伤了电线，这些受到破坏的电线在实际使用中，容易引起低压配电线路断路。其次，低压配电线路受到外部环境的影响而受到损坏。如电线预埋在地下的时候，容易受到水汽破坏，绝缘层破损，导致断路故障的发生[2]。再次，电线连接点位置没有对接头进行密封处理， 使电线连接点位置的温度过高，损坏线路，进而导致断路故障。最后，电路末端终端没有进行加固处理，受到外力作用而松动，也会导致断路故障的出现。
4预防低压配电故障的措施
4.1预防配电设备故障的措施
低压配电系统运行过程中，为预防配电设备故障的出现，可以采取如下措施：首先，明确配电所、杆塔的位置。随着人们生活水平的提高，家用电器的种类越来越多、品种越来越丰富，大量家用电器的使用，使得低压配电系统的规模不断加大，同时低压配电系统中接电、支路的数量也相应的有所增加。经过较长一段时间的使用之后，这些线路、杆塔的编号逐渐变得模糊，再加上维护人员、管理人员的频繁调动，导致其维护难度不断增加。然而，为了保障低压配电系统的长期安全稳定运行，必须定期对配变所、杆塔进行重新标号，确保标号清晰，从而为实现低压配电系统的有效维护奠定良好的基础[3]。
其次， 促进低压配电系统的自动化运行。随着科学技术的进步， 信息化技术在我国各行各业中得到了越来越广泛的应用， 为促进行业转型与自动化发展做出了重要的贡献。在低压配电系统中应用自动化技术，实时监控低压配电系统的实际运行情况，可以及时发现其中存在的安全隐患，同时， 若是出现故障，自动化低压配电系统也会及时作出警报， 并采取相应措施，从而有利于降低故障的危害。最后，在低压配电系统中应用支持自动选线、接地电流较小的设备。通过应用这些设备，可以改变低压配电系统的选线模式，实现了自动化选线，从而可以及时发现系统中的单相接地问题。
4.2预防断路故障的措施
为预防低压配电断路故障，确保低压配电系统的安全运行，可以采取如下措施：首先，低压配电线路若是采取三相四线制，则需根据其实际点流量，来适当加大零线的横截面积，从而使零线的机械强度得到一定的增强，减少零线出现断路故障的概率。其次，零线接头的部位以及连接端子的部位，应给予连接固定，并要确保连接固定的科学性、安全性，从而避免零线断路故障的出现[4]。再次， 杜绝零线与熔断器串联，以预防熔断器熔断而导致的断路故障。最后，选择熔断器类型的时候，应确保熔断器的规格、三相熔断器的规格一致，连接线路接头的时候，应确保接头连接效果，以使低压配电系统得到安全、稳定运行。
4.3加强维护管理
为避免低压配电故障的出现，应加强低压配电系统运行过程中的维护管理，仔细检查低压配电系统中所有设备的实际情况，确保系统的长期安全稳定运行。维护管理过程中，还要定期检查、维护防雷设备、绝缘设备的情况， 及时发现并有效解决其中存在的安全隐患与故障问题。针对低压配电系统中的老化设备、故障设备，必须及时更换，以避免故障的发生，提高低压配电系统的运行效率。
结语：
在实际工程设计中,经常能够遇到上述情况，电缆截面选择偏小，不能满足电缆热稳定要求。 故应在设计中对所选电缆进行校验，以免因选型错误而导致事故。
参考文献:
[1]中国航空规划设计总院有限公司.工业与民用配电设计手册（第四版）[M].中国电力出版社,2016.12.
[2]施耐德电气低压配电产品选型手册.2016.2.Compact NSX 塑壳断路器产品目录[M].2013,11
论文作者:1.段蓬超,2.龚建岐,3.王兴平
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：低压配电论文; 断路器论文; 故障论文; 线路论文; 电缆论文; 电流论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第4期论文;