短路是最为常见的供电线路故障,主要是指不同电位导电部分之间的不正常短接。由于在短路情况下,故障点的阻抗很小,导致电流在瞬间升高,导致导体的温度迅速升高、绝缘被破坏,损害工厂生产设备。而且短路点以前的电压大幅度的降低,直接影响整个电力系统的稳定运行。

1.线路短路的基本类型

  一般来说,工厂都属于三项电力系统,线路短路时可以分为以下几种基本类型,包括单相短路接地、两相短路、两相短路接地、三相短路等等。这些类型中,三项短路属于对称短路,其他的故障类型属于不对称短路。但是危害最大的则是三项短路。 

  单相接地短路即是三相交流供电中,其中一个相线电位与大地的电位相等,都是零。两相短路是指三相交流电中,任意两相导线直接连接,或者通过很小的阻抗连接在一起。两相短路接地与单相接地短路类似,是指三相交流供电系统中,任意两个相线电位与大地的电位相等。三相短路是指三相交流供电系统中,三根相线在某一点直接连接,或者通过很小的阻抗连接。三相短路时会产生很大的短路电流,最大瞬时值能够达到数万安培,因此对电力系统的破坏程度很大。

2.导致线路短路的原因

  导致工厂供电线路短路的原因很多,不同的故障类型又是不同的原因导致的。总的来说,导致线路短路的原因,可以分为人为因素、设备质量因素、天气因素、异物因素四个方面。 

  2.1 人为因素 

  在所有导致线路短路的因素中,人为因素虽然较少,但是容易对操作人员产生较大的人身伤害,因此需要引起特别的重视。例如操作人员不按规章制度或者违反操作规程,带负荷拉电闸、误合接地刀闸,造成的短路故障。人为因素也常常出现在供电系统的设计之初,例如在设计时,没有根据工厂的实际需要选择合适的电缆截面,导致电路超载、过载,长期以往造成绝缘老化、实效,最终导致短路。 

  2.2 设备质量因素 

  常见的原因是绝缘被破坏。例如选购设备质量较差,绝缘强度达不到要求,因而被正常电压击穿,导致短路;或者由于设备长期运行,绝缘自然老化而被正常电压击穿,导致短路;也存在工厂设备绝缘符合标准要求,但被过电压击穿,进而导致短路的情况。 

  2.3 天气因素 

  总所周知雷击的电压非常高,而且瞬间电流非常大。当工厂供电线路遭受雷击后,供电线路的相间距离和绝缘线无法承受,引起相间弧光短路或者对地绝缘击穿,进而导致短路。在炎热的天气时,也常常会引起短路。 

  2.4 异物引起的短路 

  主要是鸟类栖息或者其他导体异物由于各种原因落到供电线路上,导致的短路。例如鸟类在线路上休息时,经常会降落在T接杆、转角杆等出,这些部位线路密集,虽然相间达到30cm的安全要求,但是由于许多鸟类和筑巢的大小,都超过30cm,因此会经常出现安全距离裕量不够的情况,因此容易导致短路故障的发生。

3.线路短路的危害

  供电系统发生短路故障后,电流急剧增加,比正常工作电流要增加几十倍甚至几百倍。而且短路故障时间越长,对电气设备和电力系统的损坏越严重。 

  首先对于工厂来说,当供电线路短路时,如果保护装置动作,熔断保险丝将短路电路切除,那么只会造成工厂停电,短暂的影响正常生产而已。但是如果保护装置未动作,那么由于短路系统中电流瞬间的增加,会产生大量的热量,因而烧毁设备、引发火灾。或者短路时电路的电压骤降,严重影响工厂电气设备的正常运行,甚至导致产品报废和生产设备的损坏。 

  对于整个电力系统来说,当某一点发生短路时,线损、热损和无功功率等增加,影响电力系统的稳定运行。例如短路故障会使电力系统中的电压大幅降低,使得系统各个元件的电压损耗增加,当电压持续降低时,会使电动机停转。而且短路发生地离电源较近,短路故障持续时间又较长的时候,极易导致电力系统并列运行的电厂、发电机组等失去同步,使得发电机与系统解列,进而导致整个电力系统的正常运行遭到破坏,引发大面积的停电。 

  对于居民生活来说,当供电系统短路时,除了因停电引发的生活不便之外,还会出现因不对称短路电流产生的不平衡交变电磁场,对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰,影响附近居民的正常使用。 

4.预防供电线路短路的措施

  根据前文的论述,可知导致工厂供电线路短路的常见原因,以及短路后对工厂设备,对整个供电系统产生的危害。但是原因是多种多样的,我们只能从这些原因出发,在设计之初、使用之中,都要采取科学、合理的措施,以减少各类线路短路事故的发生。 

  针对人为因素导致的短路,在供电线路设计之初,就应该作好短路电流的计算,正确选择及校验电气设备,使电气设备的额定电压和线路的额定电压相符。线路中必须采用速断保护装置,以便在发生短路故障时能快速切断,减少短路电流持续时间,减少短路所造成的损失。 

  针对设备质量因素,除了选用合格的电气设备和绝缘材料外,还应该对于易损耗、老化的部分进行定期的检查与更换,以杜绝因绝缘强度降低导致的短路事故。 

  针对天气因素,例如预防雷击等,主要采取的措施是在工厂变电站安装避雷针,在线路上加装避雷线可以减少直击雷导致的相间短路,加装耦合地线可以减少感应雷引起的故障,最终减少雷击危害。 

  针对异物因素,需要在一切安全距离度较小的T接杆、转角杆、隔离刀闸以及跌落开关的位置进行中相绝缘化改造,将距离保持在安全范围之内,尽可能将出现导线短路的可能性降低到最低点。