論剩余電流保護(hù)技術(shù)在電網(wǎng)應(yīng)用中存在的問題及解決方法

摘要：通過研究漏電保護(hù)技術(shù)，在分析現(xiàn)有剩余電流保護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)上，指出其在原理及應(yīng)用上存在的問題。提出采用一種新型的檢測(cè)技術(shù)，可以區(qū)分增加的漏電電流是漏電設(shè)備投切引起的漏電，還是人體觸電引起的漏電情況。這種新型的漏電保護(hù)解決方法——雙鑒保護(hù)技術(shù)，既可以保護(hù)人身觸電事故，又可以提高電網(wǎng)供電可靠性。

關(guān)鍵詞：剩余電流 保護(hù)技術(shù) 問題 解決方法

1 概述

漏電保護(hù)是低壓農(nóng)村電網(wǎng)用電保護(hù)中的一項(xiàng)重要的保護(hù)技術(shù)，廣泛的用于防止漏電火災(zāi)和人身觸電傷亡事故的發(fā)生。漏電保護(hù)技術(shù)很早就受到人們的關(guān)注和研究。

在討論剩余電流保護(hù)技術(shù)之前，首先要搞清兩個(gè)概念，其一，何謂剩余電流？剩余電流是指線路中的電流矢量和，即：ΔI=■+■+■+■。

也就是漏電保護(hù)器上的零序電流互感器檢測(cè)的漏電電流；其二，何謂對(duì)地漏電電流？指線路對(duì)大地的泄露電流，由于電網(wǎng)中的線路對(duì)地絕緣電阻不是無窮大，且存在對(duì)地分布電容。因此有泄漏電流產(chǎn)生，這些電流一般稱為漏電電流，也叫固有漏電電流。

在一定條件下，人觸電或者設(shè)備故障漏電，不一定就會(huì)引起剩余電流的增加，反而會(huì)導(dǎo)致剩余電流的減少，因此造成了人體觸電或者設(shè)備故障漏電時(shí)漏電保護(hù)器的不動(dòng)作，即保護(hù)死區(qū)。

在實(shí)際電網(wǎng)中，對(duì)于單相線路，當(dāng)零線電壓為零時(shí)，則剩余電流就是相線對(duì)地的漏電電流，即：ΔI=■+■+■

而對(duì)于三相線路，且線路絕緣狀況較差時(shí)，各相線對(duì)地都有漏電電流。

ΔI=■+■+■+■=■+■+■+■

此時(shí)，剩余電流與對(duì)地漏電電流便不同，它則不能真實(shí)的反映出線路及設(shè)備的漏電情況或人體的觸電等情況，只有對(duì)地漏電電流才能做到這一點(diǎn)。

2 剩余電流動(dòng)作保護(hù)技術(shù)存在的問題

剩余電流動(dòng)作保護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵就是采用零序電流互感器實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余電流信號(hào)的檢測(cè)，當(dāng)沒有剩余電流時(shí)，從電源流出的電流與流入的電流相等，在剩余電流互感器的電流矢量和為零；當(dāng)有剩余電流時(shí)，流出的電流與流入的電流不相等，零序電流互感器二次側(cè)有感應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生。當(dāng)剩余電流值達(dá)到整定動(dòng)作值時(shí)，互感器二次側(cè)感應(yīng)信號(hào)經(jīng)放大后推動(dòng)脫扣器使開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)剩余電流保護(hù)。

現(xiàn)在市場(chǎng)上的剩余電流斷路器均采用零序電流互感器檢測(cè)漏電信號(hào)，這種方法它檢測(cè)的是電網(wǎng)中的剩余電流，在三相線路中，檢測(cè)到的剩余電流，是各相線路對(duì)地漏電或者人體觸電電流的矢量和，因而它無法對(duì)線路中發(fā)生的相線對(duì)地漏電或者人體觸電事故進(jìn)行有效的保護(hù)，圍繞這一問題人們進(jìn)行了廣泛的研究，現(xiàn)在就以下幾種技術(shù)問題進(jìn)行分析與探討：

2.1 脈沖漏電保護(hù)技術(shù) 脈沖漏電保護(hù)技術(shù)它能夠?qū)⑹Ｓ嚯娏鲄^(qū)分為突變剩余電流與緩變剩余電流，把突變剩余電流視為人體觸電或設(shè)備突發(fā)漏電（如電氣設(shè)備投、切時(shí)產(chǎn)生的漏電），把緩變剩余電流看作是電網(wǎng)中的固有漏電，這樣讓漏電保護(hù)器對(duì)這兩種漏電電流進(jìn)行分別保護(hù)，便可實(shí)現(xiàn)人體觸電的安全保護(hù)。

但是該方法中的脈沖電流信號(hào)（人體觸電電流或設(shè)備突變漏電電流）仍為三相線路中的脈沖漏電矢量和，也是剩余電流，而不是線路中發(fā)生的真實(shí)的人體觸電或設(shè)備突變漏電電流，因此它仍不能真正滿足人體觸電保護(hù)的安全要求，另外由于它不能區(qū)分脈沖漏電，是人體觸電還是設(shè)備突變漏電？所以，當(dāng)線路中有設(shè)備突變漏電時(shí)，它容易引起保護(hù)器的頻繁跳閘，影響供電可靠性。

2.2 鑒相鑒幅保護(hù)技術(shù) 它根據(jù)電網(wǎng)中原先的剩余電流和當(dāng)線路中發(fā)生設(shè)備突變漏電或人體觸電后，引起的剩余電流位移，通過平行四邊形法則，求得真實(shí)的人體觸電或設(shè)備突變漏電電流，即對(duì)地突變泄露電流。這樣便能對(duì)電網(wǎng)中發(fā)生的人體觸電事故進(jìn)行有效地保護(hù)，但是由于它仍無法區(qū)分對(duì)地突變漏電是人體觸電還是設(shè)備突變漏電？因此，仍無法解決供電可靠性的問題。因?yàn)樵陔娋W(wǎng)中發(fā)生的突變漏電事故中，有99%以上是電網(wǎng)中的電氣設(shè)備投、切所致，人體觸電的情況很少，所以將該技術(shù)用于漏電保護(hù)器在實(shí)際應(yīng)用中，雖然它保證了人體觸電安全，但是仍沒有改變易使保護(hù)器頻繁跳閘的問題，影響供電可靠性，最后在漏電保護(hù)的推廣中不得不被遺棄。

2.3 特波保護(hù)技術(shù) 用特波的方法來區(qū)分人體觸電與設(shè)備等的突變漏電，其原理是根據(jù)人體觸電電流的波形與設(shè)備突變漏電的波形的不同，從而將它們區(qū)分開來，以實(shí)現(xiàn)既能保證人體觸電的安全保護(hù)，又能在設(shè)備突變漏電時(shí)，保證電網(wǎng)的供電可靠性。該技術(shù)成立的前提是人體觸電的波形是相同的和固定的，而實(shí)際上人體觸電的波形是不可能相同和固定的。首先，該方法仍與脈沖漏電方法一樣，它檢測(cè)的是電網(wǎng)中的剩余電流，因此在三相線路中，人體觸電電流與其他漏電電流經(jīng)零序電流互感器疊加后會(huì)發(fā)生變化；其次，不同的人或同一人在不同的情況下其觸電電流的波形也是不一樣的。如人全身出汗時(shí)、洗澡時(shí)、皮膚非常細(xì)嫩的、皮膚角質(zhì)層、活體的皮膚傷口處等觸電時(shí)，人體瞬間就會(huì)擊穿，產(chǎn)生的人體觸電流波形就不是特波，因此，當(dāng)在這些情況下發(fā)生人體觸電時(shí)，仍不能對(duì)人體觸電安全真正起到保護(hù)作用；再加上一些電氣設(shè)備發(fā)生的對(duì)地電流波形，會(huì)類似所謂的特波波形，如一根帶電螺絲刀插入地下時(shí)，產(chǎn)生的漏電波形即類似其設(shè)定的特波，因而會(huì)引起保護(hù)器的跳閘，影響到供電可靠性。

綜上所述，在特波方法中，由于人體觸電電流波形的不確定性，而該方法中設(shè)定的特波波形又是單一的和固定的，所以，當(dāng)線路中發(fā)生突變漏電后，該方法無法準(zhǔn)確地鑒別出是人體觸電還是電氣設(shè)備突變漏電，因此，它仍無法滿足供電部門對(duì)供電可靠性和人體觸電安全保護(hù)的要求。

3 一種新型的解決方法

雙鑒保護(hù)技術(shù)是一種新型的漏電保護(hù)解決方法，也是本文所推廣的一種漏電保護(hù)技術(shù)。該方法首先采用了原先鑒相鑒幅技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，即獲得對(duì)地泄露電流，它能夠真實(shí)的反映出電網(wǎng)中的人體觸電與設(shè)備對(duì)地泄露電流，從而對(duì)電網(wǎng)中的人體觸電安全進(jìn)行有效的保護(hù)；其次，它又在檢測(cè)突變漏電的同時(shí)檢測(cè)負(fù)荷電流，而后通過對(duì)電網(wǎng)中發(fā)生的突變漏電與負(fù)荷電流變化的情況進(jìn)行雙方面的綜合鑒別，來決定是否該保護(hù)，從而克服了鑒相鑒幅技術(shù)不能區(qū)分電網(wǎng)中的突變漏電到底是人體觸電還是設(shè)備突變漏電的缺點(diǎn)。

當(dāng)線路中發(fā)生突變漏電時(shí)，如果負(fù)荷電流沒有發(fā)生變化，則視為人體觸電，保護(hù)器即應(yīng)保護(hù)跳閘；如果此時(shí)負(fù)荷電流也相應(yīng)發(fā)生變化，則視為線路中的電氣設(shè)備投、切所致，保護(hù)器便不予保護(hù)，即剩余電流斷路器不動(dòng)作。這樣它便能夠正確分辨電網(wǎng)中的突變漏電是人體觸電或是電氣設(shè)備投、切時(shí)引起的突變漏電，全面滿足供電部門對(duì)人體觸電安全保護(hù)和供電可靠性的需要。

另外，該方法由于根據(jù)負(fù)荷電流的變化情況來決定保護(hù)器是否該保護(hù)，因而它能夠有效地解決保護(hù)器間的越級(jí)跳閘問題（如二級(jí)保護(hù)器若跳閘，便會(huì)切斷其下負(fù)荷，一級(jí)保護(hù)器通過對(duì)負(fù)荷電流變化的鑒別，便不會(huì)再跳閘）。這樣將大大提高供電可靠性。

綜上所述，該方法的應(yīng)用必將使漏電保護(hù)事業(yè)邁上一個(gè)新臺(tái)階。

4 結(jié)論

本文對(duì)漏電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了分析，根據(jù)電網(wǎng)和設(shè)備故障漏電的基本特征，提出了一種新型的漏電保護(hù)技術(shù)——雙鑒保護(hù)技術(shù)，可以解決以下問題：①提出的采用雙鑒保護(hù)技術(shù)的剩余電流斷路器解決了現(xiàn)有國(guó)網(wǎng)公司低壓配電臺(tái)區(qū)的漏電保護(hù)技術(shù)的重要缺陷。實(shí)現(xiàn)故障漏電保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性和無誤性，提高了供電安全性和可靠性。②把漏電設(shè)備與人體觸電區(qū)分開來，在三相線路中的帶漏電設(shè)備投切引起的突變，剩余電流不動(dòng)作，提高了供電可靠性；而在三相線路中的任意某一相如果發(fā)生人體觸電，則保護(hù)器動(dòng)作，提高了供電安全性。③該技術(shù)已經(jīng)通過了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，雙鑒保護(hù)技術(shù)剩余電流斷路器具有高精度，高穩(wěn)定性的保護(hù)特性，符合漏電保護(hù)的要求，也滿足了故障漏電保護(hù)的要求，具有很高的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：史曉紅，女（1966-），碩士，江西旅游商貿(mào)職業(yè)學(xué)院教授，研究方向：信息技術(shù)、智能電網(wǎng)、高職教育。卓勇，男（1968-），本科，江西省定南縣供電有限責(zé)任公司經(jīng)理、工程師，研究方向：智能電網(wǎng)、漏電保護(hù)、低電壓治理。