配電網(wǎng)剩余電流保護(hù)器配置問(wèn)題探討

李絢麗

山東電力集團(tuán)公司濟(jì)南供電公司 濟(jì)南 250012

0 引言

剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，也稱為觸電保安器，剩余電流保護(hù)器是指當(dāng)電路中的剩余電流超過(guò)允許值時(shí)，自動(dòng)切斷電源或報(bào)警的漏電保護(hù)裝置，在低壓電網(wǎng)中它能夠有效地防止人身觸電、電氣火災(zāi)及電氣設(shè)備損壞。世界各國(guó)和國(guó)際電工委員會(huì)已經(jīng)通過(guò)制訂相應(yīng)的電氣安裝規(guī)程和用電規(guī)程在低壓電網(wǎng)中大力推廣使用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器?，F(xiàn)在剩余電流動(dòng)作保護(hù)器在城鄉(xiāng)用戶中已基本普及，從而使用戶有效地避免了因誤觸帶電設(shè)備而導(dǎo)致的觸電傷害，但實(shí)際應(yīng)用中，由于產(chǎn)品本身質(zhì)量缺陷或未對(duì)分級(jí)保護(hù)進(jìn)行科學(xué)配置而使供電企業(yè)陷于尷尬，甚至引起法律糾紛。

1 剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的工作原理

1.1 工作原理

在正常用電的情況下，電氣設(shè)備的相線和零線通過(guò)剩余電流保護(hù)器的零序電流互感器，相線與零線中的電流大小相等，方向相反，所以零序電流互感器中合成電流大小為零。但在電氣設(shè)備漏電的情況下，人觸及帶電體，會(huì)有一部分電流通過(guò)人體流入大地，此時(shí)相線流入和零線流出的電流不再相等，當(dāng)漏電電流達(dá)到保護(hù)裝置動(dòng)作值時(shí)，剩余電流保護(hù)器動(dòng)作，切斷電源，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

1.2 單相觸電是保護(hù)器動(dòng)作的條件

剩余電流動(dòng)作保護(hù)器是在人體發(fā)生單相觸電事故時(shí)，才能起到保護(hù)作用的。如果人體對(duì)地處于絕緣狀態(tài)，觸及兩根相線與中性線時(shí)，保護(hù)器并不會(huì)動(dòng)作，即此時(shí)它起不到對(duì)人身的保護(hù)作用。剩余電流動(dòng)作保護(hù)器安裝點(diǎn)以后的線路應(yīng)是對(duì)地絕緣的，若對(duì)地絕緣降低，漏電電流超過(guò)某一定值（末級(jí)保護(hù)通常為30mA左右）時(shí)，保護(hù)器便會(huì)動(dòng)作，并切斷電源，所以要求線路的對(duì)地絕緣必須良好，否則將會(huì)經(jīng)常發(fā)生誤動(dòng)作，影響正常用電。

2 剩余電流動(dòng)作保護(hù)器動(dòng)作參數(shù)的選擇

2.1 正確選用分級(jí)保護(hù)方式

分級(jí)保護(hù)方式中，末端保護(hù)通常是與人們工作生活息息相關(guān)的場(chǎng)所，作為防止直接接觸電擊或間接接觸電擊損傷和電器設(shè)備損壞及電氣火災(zāi)的保護(hù)。末端保護(hù)應(yīng)裝于用電設(shè)備的最近電源處，如電源插座，甚至用電設(shè)備體內(nèi)(按目前我國(guó)居民家庭的具體情況，可裝于分路進(jìn)線的進(jìn)線電源處)。末端保護(hù)的上一級(jí)保護(hù)為中間保護(hù)，應(yīng)具有末端保護(hù)的后備保護(hù)和防止電氣線路單相接地短路引發(fā)火災(zāi)事故的功能。中間保護(hù)的位置應(yīng)為負(fù)荷集中點(diǎn)的電源進(jìn)線處。末端保護(hù)和中間保護(hù)是剩余電流保護(hù)裝置的重點(diǎn)。對(duì)再上一級(jí)的總保護(hù)則應(yīng)根據(jù)配電變壓器的容量、裝設(shè)條件、配電線路的健康條件等具體情況確定。

2.2 分級(jí)保護(hù)各級(jí)保護(hù)器動(dòng)作參數(shù)的選擇

一般情況下，各級(jí)保護(hù)均應(yīng)選用帶有短路、過(guò)載保護(hù)的，具有剩余電流動(dòng)作保護(hù)功能的斷路器，如條件許可還應(yīng)具有沖擊電壓不動(dòng)作和抗電磁干擾功能。

各級(jí)保護(hù)器動(dòng)作參數(shù)的選擇：

1）末端保護(hù)應(yīng)選用高靈敏度、快速動(dòng)作型的保護(hù)器，其額定剩余動(dòng)作電流ΔIn≤30mA，額定動(dòng)作時(shí)間 Tn〈0.1s；

2）末端保護(hù)的上一級(jí)，中間保護(hù)其額定動(dòng)作電流應(yīng)與末端保護(hù)動(dòng)作電流有2倍以上的級(jí)差，動(dòng)作時(shí)間上有0.2s的級(jí)差。中間保護(hù)選用延時(shí)性保護(hù)器，額定剩余動(dòng)作電流ΔIn=60～100mA，額定動(dòng)作時(shí)間Tn=0.3s；

3）總保護(hù)應(yīng)選用延時(shí)型保護(hù)器，額定剩余動(dòng)作電流應(yīng)根據(jù)線路具體情況確定，不應(yīng)小于300mA，額定動(dòng)作時(shí)間Tn=0.5～1.0s；

4）用于監(jiān)測(cè)線路絕緣水平，防止火災(zāi)專用保護(hù)器可選用剩余電流動(dòng)作報(bào)警式保護(hù)器。其額定剩余動(dòng)作電流，即報(bào)警動(dòng)作電流ΔIn=300～500 mA，動(dòng)作時(shí)間Tn=0.5～2.0 s。

3 剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的合理配置

3.1 實(shí)施三級(jí)剩余電流保護(hù)配置的技術(shù)原則

為了確保人身及設(shè)備用電安全,低壓電網(wǎng)建設(shè)對(duì)低壓三級(jí)保護(hù)提出了新的更高的要求，尤其是末端保護(hù)。配電網(wǎng)絡(luò)容量較小，負(fù)荷分布比較分散，但總體上低壓電網(wǎng)大致可分為三級(jí)：配變臺(tái)區(qū)（總保護(hù)）、分支配電箱（中級(jí)）、用戶端（末級(jí)）。首先保護(hù)器要進(jìn)行合理的配置，不能因一戶發(fā)生漏電事故而造成部分和全網(wǎng)供電中斷，其次它必須能有效地動(dòng)作，防止人身觸電傷亡事故和電器火災(zāi)、電器設(shè)備損壞事故。

三級(jí)保護(hù)是直接接觸保護(hù)與間接接觸保護(hù)相互結(jié)合使用的一種形式。按照低壓電網(wǎng)狀況在供電線路的總保護(hù)、中級(jí)與末級(jí)這三級(jí)分別裝設(shè)不同類型的保護(hù)器?？偙Ｗo(hù)作為系統(tǒng)的第一級(jí)保護(hù)，應(yīng)當(dāng)滿足正常的供電，如果設(shè)定的剩余電流值太低，當(dāng)一個(gè)較小的電阻出現(xiàn)時(shí)，總保護(hù)器就動(dòng)作使電網(wǎng)斷電，這樣就無(wú)法保證持續(xù)的電力供應(yīng)。因此，在選擇保護(hù)器額定剩余電流值時(shí)，宜選用可調(diào)檔次，規(guī)程規(guī)定其最大值：漏電流較小的電網(wǎng)為50mA/200mA，漏電流較大的電網(wǎng)為100mA/300mA，對(duì)保護(hù)完善的系統(tǒng)可增至500mA。末級(jí)安裝動(dòng)作電流應(yīng)選擇額定剩余動(dòng)作電流值不大于30mA。中級(jí)作為分路保護(hù)，保護(hù)器的額定剩余電流值，選取介于首段與末段保護(hù)器額定剩余動(dòng)作電流值之間。分?jǐn)鄤?dòng)作時(shí)間的選取，上一級(jí)保護(hù)器應(yīng)選用延遲動(dòng)作型保護(hù)器，其分?jǐn)鄷r(shí)間應(yīng)比下一級(jí)保護(hù)器的分?jǐn)鄷r(shí)間長(zhǎng)。這樣網(wǎng)路的三級(jí)保護(hù)在動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間上相互配合，末級(jí)受電設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，第三級(jí)保護(hù)器動(dòng)作；網(wǎng)路末端發(fā)生故障時(shí)，中級(jí)保護(hù)動(dòng)作；網(wǎng)路中段發(fā)生故障時(shí)，總保護(hù)動(dòng)作，以縮小事故停電范圍。

3.1.1 總保護(hù)器應(yīng)配置在配變的低壓總電源側(cè)，作為全網(wǎng)的總保護(hù)

總保護(hù)器應(yīng)當(dāng)選用電流型的保護(hù)器，其動(dòng)作電流值的選擇應(yīng)以防止間接接觸的漏電保護(hù)為主，并在避過(guò)正常泄漏電流的前提下選擇最小值。對(duì)于泄漏電流較小的電網(wǎng)，額定動(dòng)作電流值以75mA、100mA、150mA三檔最為理想，其最大分?jǐn)鄷r(shí)間不應(yīng)超過(guò)0.2s。

3.1.2 中級(jí)保護(hù)的保護(hù)器應(yīng)當(dāng)設(shè)置在接戶線進(jìn)入電表箱的電源刀閘的負(fù)荷側(cè)

中級(jí)保護(hù)以防止套戶線至末級(jí)保護(hù)器之前的直接接觸的觸電傷亡事故為主要目的，并作為末級(jí)保護(hù)器的后備保護(hù)。其額定動(dòng)作電流值應(yīng)選用45～60mA，它的最大分?jǐn)鄷r(shí)間應(yīng)介于0.1～0.2s之間，以取得與上下級(jí)保護(hù)器動(dòng)作時(shí)間的一致。

3.1.3 作為末級(jí)保護(hù)的保護(hù)器應(yīng)裝置在進(jìn)戶線的電源側(cè)，接在刀閘后面

其作用在于保護(hù)家用電器、移動(dòng)式電器、及臨時(shí)用電設(shè)備的保護(hù)，是直接防止人身觸電的保護(hù)設(shè)備，其額定動(dòng)作電流值不應(yīng)大于30mA，動(dòng)作時(shí)間應(yīng)≤0.1s，對(duì)于手持移動(dòng)式電器及其在潮濕場(chǎng)所使用的用電設(shè)備，其保護(hù)器的動(dòng)作電流不應(yīng)大于10mA。

3.2 剩余電流保護(hù)器的合理配置

3.2.1 配置原則

三級(jí)剩余電流保護(hù)器動(dòng)作電流與分?jǐn)鄷r(shí)間的合理科學(xué)配置，是提高保護(hù)器正確動(dòng)作率和投運(yùn)率的關(guān)鍵，是保障低壓電網(wǎng)供電可靠性和安全性的必要措施。總保護(hù)、中級(jí)保護(hù)及末級(jí)保護(hù)三級(jí)保護(hù)間，其動(dòng)作電流值應(yīng)有15 mA及以上的級(jí)差，在分?jǐn)鄷r(shí)間上應(yīng)有0.05 s的時(shí)差。一般來(lái)說(shuō)，三級(jí)保護(hù)器的優(yōu)化配置：總保護(hù)器的定值最大，末級(jí)保護(hù)器的定值最小，中級(jí)保護(hù)器的定值應(yīng)介于上下級(jí)保護(hù)器定值之間。

3.2.2 合理配置

3.2.2.1 三級(jí)保護(hù)的“保護(hù)器”盡可能使用同一廠家

在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，由于三級(jí)保護(hù)的保護(hù)器使用的不是同一廠家的產(chǎn)品，在動(dòng)作電流值和分?jǐn)鄷r(shí)間上存在著上下難以匹配、發(fā)生誤動(dòng)等現(xiàn)象。如在進(jìn)行模擬試驗(yàn)時(shí)，末級(jí)保護(hù)器未動(dòng)作，中級(jí)保護(hù)器卻先動(dòng)作跳閘，甚至引發(fā)總保護(hù)動(dòng)作；中級(jí)保護(hù)器進(jìn)行模擬試驗(yàn)時(shí)，常引起總保護(hù)器動(dòng)作，造成停電范圍擴(kuò)大，影響供電可靠性。這通常由于生產(chǎn)保護(hù)器的廠家不同，其保護(hù)器的結(jié)構(gòu)和性能差異引起的，因此，在同一臺(tái)區(qū)內(nèi)，三級(jí)保護(hù)應(yīng)盡量選用同一廠家的產(chǎn)品，對(duì)動(dòng)作電流和分?jǐn)鄷r(shí)間統(tǒng)一調(diào)試，進(jìn)行科學(xué)合理的配置，以達(dá)到靈敏且不誤動(dòng)，切實(shí)起到分級(jí)保護(hù)的作用。

3.2.2.2 剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的安裝位置

一般情況下選保護(hù)器的輔助電源都取自被保護(hù)電源，因此應(yīng)把保護(hù)器的輔助電源接在熔斷器前端，即電源→保護(hù)器→熔斷器→用電設(shè)備，而不能安裝在熔斷器的后端。因?yàn)橐坏┤劢z熔斷將會(huì)使保護(hù)器失去電源，發(fā)生觸電時(shí)不能正確動(dòng)作而引發(fā)事故。

3.2.2.3 保護(hù)器零序TA安裝位置

配變外殼接地、中性線接地和避雷器接地，三者共接在一個(gè)接地裝置上，通常稱為“三位一體”。實(shí)踐中，中性線應(yīng)先穿過(guò)保護(hù)器的零序TA后，再和配變外殼接地線、避雷器接地線相連接共同接地。如果中性線接地線和避雷器接地線連接后再穿過(guò)保護(hù)器的零序TA接地，就有可能在雷電時(shí)影響剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的正常運(yùn)行。

3.2.2.4 對(duì)于農(nóng)網(wǎng)的三級(jí)剩余電流保護(hù)器，應(yīng)定期進(jìn)行檢驗(yàn)，以免保護(hù)器失靈，無(wú)法起到保護(hù)作用

農(nóng)網(wǎng)的三級(jí)保護(hù)對(duì)農(nóng)村低壓電網(wǎng)有著嚴(yán)格的要求，當(dāng)總保護(hù)采用電流型時(shí)，變壓器中性點(diǎn)必須直接接地，電網(wǎng)的中性線不得重復(fù)接地，保護(hù)器后的中性線、相線不得與其它回路共用，以免造成保護(hù)器誤動(dòng)或失靈。另外，當(dāng)農(nóng)村低壓電網(wǎng)的末級(jí)保護(hù)器投不上或頻繁誤動(dòng)時(shí)，不宜反復(fù)多次強(qiáng)行復(fù)位，可測(cè)量其線路絕緣電阻值，其值在晴天不應(yīng)小于0.1MΩ阻值穩(wěn)定在合理的范圍內(nèi)，再恢復(fù)保護(hù)器。

［1］陳世忠.剩余電流動(dòng)作保護(hù)器［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2003： 89-93.

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［3］最新保護(hù)器選型設(shè)計(jì)制造與運(yùn)行調(diào)試檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)編寫組.最新保護(hù)器選型設(shè)計(jì)制造與運(yùn)行調(diào)試檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)［S］.北京：中國(guó)電力出版社，2008：266-268.

［4］中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器農(nóng)村安裝運(yùn)行規(guī)程［S］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002：13-15.

［5］中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程DL/T499-2001［S］.北京：中國(guó)電力出版社，2002：4-16.