雖然人們所研究出的科學技術在不斷地進步，但是對于低壓配電線路來說，若其間一步出現任何的差錯，都有可能引發巨大故障，同時也會對人身安全構成一定的威脅，或者由于線路發熱而造成損毀電氣設備甚至引發火災事故，必須對配電線路采取防範手段，以确保安全用電和線路的安全。

因為低壓配電線路在建築物及其附近到處都有，非常容易出現故障，并且很多非專業人員會接觸到，所以這種防範措施就顯得尤為關鍵。 最基本的防範措施便是通過在各級配電線路安裝設置保護電器，以确保在電路出現故障時，可以及時将故障電路斷開。 這種保護應當滿足低壓配電設計的有關規範的要求。

低壓配電系統的保護包括過電流保護（短路保護和過負載保護）、斷相保護、低電壓保護（欠壓和失壓保護）、接地故障保護。 在不同的應用場合，應按規範要求裝設不同的保護，比如，《低壓配電設計規範》gb50054-95規定，“配電線路應裝設短路保護、過負載保護和接地故障保護，作用于切斷供電電源或發出報警信号”；

圖一所示是一個民用建築中常用的配電系統實例。本文将以圖一為例，讨論工程設計實踐中常見的有關低壓配電系統保護的若幹問題。

（ 圖一）

短路保護應在短路電流産生的熱作用和機械作用對被保護對象造成危害之前切斷短路電流。在民用建築的低壓配電系統中，大多數的短路保護，均可以采用斷路器來實現。采用斷路器來實現短路保護，首先應使斷路器的短路分斷能力≥線路的預期短路電流。斷路器一般有三個指标來表示其分斷能力，即極限短路分斷能力、運行短路分斷能力和短時耐受電流。

各個指标的含義如下：

極限短路分斷能力(icu)

是指在一定的試驗參數(電壓、短路電流、功率因數) 條件下，經一定的試驗程序，能夠接通、分斷的短路電流，經此通斷後，不再繼續承載其額定電流的分斷能力。

它的試驗程序為o—t(線上)—co (“o”為分斷，t 為間歇時間，一般為3min，“co”表示接通後立即分斷)。 試驗後要驗證脫扣特性和工頻耐壓。

運行短路分斷能力(ics)

是指在一定的試驗參數(電壓、短路電流和功率因數) 條件下，經一定的試驗程序，能夠接通、分斷的短路電流，經此通斷後，還要繼續承載其額定電流的分斷能力，它的試驗程序為o—t（線上）— co—t (線上)co。

短時耐受電流(icw)

是指在一定的電壓、短路電流、功率因數下，耐受0.05、0.1、0.25、0.5或1s而斷路器不允許脫扣的能力，icw是在短延時脫扣時 ，對斷路器的電動穩定性和熱穩定性的考核指标，它是針對b類斷路器的，通常icw的最小值是：當in≤2500a時，它為12in或5ka，而in＞2500a時，它為30ka。

在某些場合，希望一台斷路器在分斷線路最大的短路電流後不維護還可以繼續承載額定電流，那麼，我們就應該按斷路器的運行分斷能力（ics）不小于線路的預期最大短路電流的條件來選擇斷路器。否則，可以按斷路器的極限分斷能力來選擇斷路器。目前，市面上有許多ics=icu的斷路器，其适用性更廣，當然，其制造成本也更高。

對于安裝于電源側的斷路器，為實現保護選擇性，往往采用具有短路短延時的b類斷路器，這時，就應該考慮斷路器的短時耐受電流（icw）了。 那麼，如何确定斷路器的icw指标是否滿足使用要求呢？

因為時間很短，可以将短路過程視為一個絕熱過程，不考慮斷路器散熱條件的差異，所以可以根據下式來校驗：

（1）

式中 icw——短時耐受能力指定的短路電流值。

t ——短時耐受能力指定的通過短路電流的時間。

id ——實際發生的預期最大短路電流。

t1 ——短路電流持續的時間，一般取斷路器的短路短延時時限。

比如，圖一的b點發生三相短路，假設，變壓器容量為1000kva，根據變壓器的容量可以估算出在b點的三相短路電流id=ie/δu%=1.443ka/0.06=24.0ka（假設變壓器的高壓側短路容量為無窮大，并忽略qf1及母線的阻抗），qf1選用框架斷路器，短延時時限t1=0.4s，icw為0.5s，35ka，根據式（1）校驗，滿足要求。

目前，市面上有許多塑殼斷路器的額定電流及極限分斷能力或運行分斷能力均達到框架式斷路器的水平，但當在使用其作為電源主開關時，還應按上式驗算其短時耐受電流的指标能否滿足要求，應特别注意，大多塑殼斷路器為a類斷路器，沒有短時耐受電流的要求，即使是b類的塑殼斷路器，其短時耐受電流一般比框架斷路器小得多，一般小于15ka(1s)，所以，不是每一個塑殼斷路器都可以滿足要求的。

從短路發生到短路保護電器動作并分斷短路電流需要一定的時間，一般要求配電系統在承受這段時間的短路電流後不會被破壞，這就必須對配電系統中的各種電器、導體及相關連接件進行熱穩定和動穩定的校驗。

《低壓配電設計規範》規定，絕緣導體的熱穩定校驗應符合下列規定：

當短路持續時間不大于5s時，絕緣導體的熱穩定應按下式進行校驗：

（2）

式中 s——絕緣導體的線芯截面（mm2）；

i——短路電流有效值（均方根值a）；

t ——在已達到允許最高持續工作溫度的導體内短路電流持續作用的時間（s）；

k——不同絕緣的計算系數。

如圖一，在d點發生三相短路，設高壓側短路容量為500mva，變壓器容量為1000kva ，d,yn-11接法，δu%=6%，負載損耗δpk=8.12kw，qf3長延時整定為50a, l1回路采用vv-5x16，長10m，經計算，短路電流id=7140a，斷路器qf3瞬時動作。

可以認為從脫扣器動作到完全分斷短路電流的時間就是（式2）中的t（s），t的大小和斷路器的性能有關，表一列出幾種常見情況下的t值。

表一：校驗熱效應的短路電流持續時間

表1

将相關量的值代入（式2）中，t取0.1s，k取115，得出導體的截面s應不小于19.6mm2，因此，vv-5x16的電纜截面不滿足熱穩定要求，應放大到 25mm2。

在設計中，應特别注意那些距離供電變壓器較近，計算負荷較小的線路，往往按計算電流選擇的導線截面無法滿足熱穩定的要求。在上述的例子中，我們取負荷處（d點）的三相短路電流來校驗線路的熱穩定，而在實際應用中應該取線路的哪一點的短路電流來校驗熱穩定呢？

因為，電纜線路在中間段發生三相短路故障一般是由于機械損傷造成的，而在室内，這樣的機械損傷幾率是較低的，更多的可能是在電纜端接的地方或用電設備内發生短路故障。因此，對建築室内的放射式供電線路，取線路末端負荷處的三相短路電流來校驗熱穩定是合理的。而對于樹幹式配電線路，應該取線路的第一個分支點處的短路電流進行熱穩定校驗。

《低壓配電設計規範》第4.3.1條規定：配電線路的過負載保護，應在過負載電流引起的導體溫升對導體的絕緣、接頭、端子或導體周圍的物質造成損害前切斷負載電流。

因為被保護對象的熱承受能力一般呈反時限特性，因此，過負載保護電器一般要具有反時限動作特性，并使保護電器的i-t特性曲線低于被保護對象的熱承受能力的i-t特性曲線。 《低壓配電設計規範》第4.3.4條規定，過負載保護電器的動作特性應同時滿足下列條件：

ib ≤in≤iz （3）

i2≤1.45iz （4）

式中 ib——線路計算負載電流（a）；

in——熔斷器熔體額定電流或斷路器額定電流或整定電流(a)；

i2——保證保護電器可靠動作的電流（a）。當保護電器為低壓斷路器是，i2為約定時間内的約定動作電流；當為熔斷器時，i2為約定時間内的約定熔斷電流。

iz——導體允許持續載流量一般隻要滿足該條規定，即可認為過負載保護電器可以很好地起作用。

在《低壓配電設計規範》的條文說明中，對采用熔斷器作為過負載保護電器時進行詳細的說明，對目前廣泛采用的斷路器僅簡單地提及：“當采用符合《低壓斷路器》（jb1284-85）的低壓斷路器時，延時脫扣器整定電流（in）與導體允許持續載流量（iz）的比值不應大于1”，這其實就是滿足（3）式的要求。

那麼，是否隻要滿足（3）式的斷路器，就滿足（4）式了呢？

表二是典型配電型低壓斷路器的反時限動作特性

表2

表2表明，該斷路器在約定時間内的約定動作電流i2=1.30in,代入（4）式，得in≤1.1iz，所以，可以認為，一般情況下，隻要滿足（3）式的斷路器，也就是滿足了（4）式。

所謂過載保護，也稱過流保護。

所謂過流，即流過電器設備及線路的電流，不僅超過了其額定電流值，而且還超過了其允許承受的時間。

過流分允許過電流和故障過電流兩種，象鼠籠式電動機啟動時，其啟動電流遠大于額定電流，但沒超過其允許承受的時間，所以是允許過電流。

過負荷保護都是對故障過電流而言的。短路也是過負荷，是一種嚴重的過負荷現象。對電器設備和線路都會造成極大的損害，甚至引發火災等。

過負荷保護一般用反時限過流保護裝置，即流過保護裝置的電流越大，動作的時限就越短。保險絲也具備一定的反時限特性。另外有雙金屬片式的熱繼電器等。

短路保護一般都采用瞬動。有電磁式，電子式等形式。

接地故障保護的設置應能防止人身間接電擊以及電氣火災、線路損害等事故。這要求保護電器不僅要能切斷接地故障電流，而且應在規定的時間内切斷。《低壓配電設計規範》第4.4.7條對切斷接地故障回路的時間提出了要求：

（1）配電線路或僅供給固定式電氣設備用電的末端線路，不宜大于5s；

（2）供電給手握式電氣設備和移動式電氣設備的末端線路或插座回路不應大于0.4s。

對于tn配電系統，當發生金屬性接地故障時，故障電流比較大，可以啟動過電流保護裝置的瞬動元件，一般比較容易滿足切斷故障的時間要求，在這種情況下可以利用過電流保護裝置兼作接地故障保護。

對于tn配電系統的非金屬性接地故障或tt配電系統及it配電系統的接地故障，由于接地故障電流值一般較小，有時無法啟動斷路器的瞬動元件，而由反時限脫扣器來保護，這是，切斷故障電流的時間可能較長，無法滿足規範的要求，這時，就應采用零序保護或漏電電流動作保護。

在實際工程中，那些直接從低壓母線配出線路，其保護電器往往采用不具有漏電保護的塑殼斷路器，這時，斷路器的過流保護兼作接地故障保護。 這 種情況下，就應該注意，如果線路太長，可能會無法保證接地故障保護的靈敏度以及滿足《低壓配電設計規範》第4.4.7條的要求。

如圖一，假設qf3長延時電流in整定為100a，（一般塑殼斷路器出廠的瞬時動作電流整定為10in左右），l1回路采用vv-3x35 2x16，長100m，經計算，在末端單相接地短路故障電流僅為659a，這時，無法啟動qf3的瞬動元件，其長延時過電流脫扣器無法滿足接地故障保護的靈敏度以及《低壓配電設計規範》第4.4.7條的要求。

如果 變壓器 容 量變小，供電半徑将更小。 所以，當這樣的供電半徑滿足不了使用要求時，要麼放大電纜截面，要麼采用具有接地故障保護功能的斷路器。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!