分布式漏電電流診斷分析

摘 要：文章簡(jiǎn)要介紹了漏電流形成原因，根據(jù)基爾霍夫電流定律與電磁感應(yīng)原理提出分布式漏電流測(cè)量的技術(shù)原理，給出了基于此原理多種診斷模型，分析了測(cè)量模型在不同的接線方式、不同的用電單元時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)，最后對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行集中分析展現(xiàn)，以推動(dòng)漏電流診斷技術(shù)更深入的研究和合理應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：分布式；漏電流；霍爾定律；三相用電；測(cè)量裝置

中圖分類號(hào)：TM645 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）30-0090-02

在電力系統(tǒng)中，漏電故障是較為普遍存在的一種故障。當(dāng)帶電導(dǎo)體對(duì)大地的絕緣阻抗降低到一定程度，使經(jīng)過(guò)該阻抗流入大地的電流增大到一定程度，我們就說(shuō)該帶電導(dǎo)體發(fā)生了漏電故障，或者說(shuō)該帶電系統(tǒng)發(fā)生了漏電故障，流入大地的電流叫做漏電電流。漏電是用電過(guò)程中不可避免的現(xiàn)象，漏電會(huì)給用電安全帶來(lái)很大的隱患，這就需要及時(shí)有效的對(duì)漏電流加以監(jiān)測(cè)，防患于未然。

本文討論的電力系統(tǒng)為低壓配電網(wǎng)絡(luò)，日常所見(jiàn)到的架空線路離地面很高，通過(guò)空氣泄露微小電流可以忽略不計(jì)，這種現(xiàn)象不能稱作漏電故障，電纜線路和架空線路一樣，不予考慮。如果發(fā)生線路短路則稱為短路故障，不在此文討論范圍內(nèi)。我們主要討論的漏電流為用電末端用戶不良電器引起漏電電流。尤其是農(nóng)村居民用戶家用保戶裝置安裝率、投運(yùn)率偏低，同時(shí)由于電器設(shè)備線路老化使得電器外殼帶電，外殼電量通過(guò)接地保護(hù)線或者人體流入大地，此時(shí)就產(chǎn)生了漏電故障。針對(duì)這種情況，本文介紹了一種分布式漏電電流分析方法的技術(shù)原理和分析樣例，它的使用可以在根本上解決漏電故障對(duì)生產(chǎn)、生活帶來(lái)的各種危害。

1 技術(shù)原理

系統(tǒng)漏電電流的大小是影響系統(tǒng)完全性的重要指標(biāo)，他決定了觸電事故發(fā)生時(shí)，觸電者的安全性。一旦發(fā)生漏電故障，原來(lái)三項(xiàng)對(duì)稱的運(yùn)行狀態(tài)就要發(fā)生變化，各項(xiàng)對(duì)地電壓不再對(duì)稱，并產(chǎn)生零序電壓和零序電流。并且變壓器中性點(diǎn)也要發(fā)生位移，發(fā)生對(duì)地電壓（零序電壓），如果系統(tǒng)中有零序回路，則在回路中有零序電流通過(guò)。

根據(jù)基爾霍夫電流定律如圖1所示：流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零，即II=0，當(dāng)設(shè)備漏電時(shí)，三項(xiàng)電流的平衡遭到破壞，出現(xiàn)零序電流Io，即：

Io=Ia+Ib+Ic。

2 漏電流采集裝置

漏電流的采集普遍采用漏電流采集儀，它是一種利用電磁感應(yīng)原理，用來(lái)采集用電單元漏電流的設(shè)備，以分鐘為存值周期，提供一分鐘的瞬時(shí)值，一分鐘的最大值，一分鐘的最小值，一分鐘的平均值，設(shè)備帶有對(duì)時(shí)功能，確保分布式采集的同時(shí)性，該設(shè)備的采集方式有多種形式。

2.1 TT接線方式

TT接線方式如圖2所示。

2.1.1 接線特點(diǎn)

①電源變壓器中性點(diǎn)接地。

②電氣設(shè)備外殼采用保護(hù)接地，即連接到一個(gè)獨(dú)立的接地電極上。

③使用于有中性線輸出的單、三相混合用電的較大村莊。

2.1.2 測(cè)量方法

①三相用電設(shè)備接入三相線和中性線。

②單相用電設(shè)備接入單相線和中性線。

2.2 TN-S接線方式

TN-S接線方式如圖3所示。

2.2.1 接線特點(diǎn)

①低壓變壓器中性點(diǎn)直接與接地極相連。

②裝置的外露可導(dǎo)電部分都用PE線連接到同一個(gè)接地電極上。

③PE和中性線N分離。

2.2.2 測(cè)量方法

①三相用電設(shè)備接入三相線和中性線。

②單相用電設(shè)備接入單相線和中性線。

2.3 總線路測(cè)量

總線路測(cè)量圖如圖4所示。

測(cè)量方法：在變電變壓器出線端接入測(cè)量裝置。

2.4 分支線路測(cè)量

分支線路測(cè)量圖如圖5所示。

測(cè)量方法：在分支線路的接出處接入測(cè)量裝置。

在上述測(cè)量方式中，TT接線方式為農(nóng)村常用的接線方式，此種接線方式比較容易測(cè)量，TN-S接線此接線方式為常說(shuō)的三相五線制，由于測(cè)量時(shí)五根線合并在一起，很難分出四根線進(jìn)行測(cè)量，此方式不便測(cè)量。還有TN-C和TN-C-S接線方式，是將保護(hù)接地線PE和中性線N合并成一根PEN線，此種方式無(wú)法測(cè)量。

3 漏電流分析

在配變出線，分支線路上裝置漏電流采集儀，對(duì)線路進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，對(duì)存在漏電流線路下的每個(gè)末梢用戶裝置漏電流采集儀，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，比如48 h，通過(guò)分析系統(tǒng)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出電網(wǎng)漏電流峰值的時(shí)刻，此時(shí)刻各用戶的漏電流瞬時(shí)值，可以查看用戶的漏電流曲線，一段時(shí)間內(nèi)漏電流最最大值等，為快速定位漏電流點(diǎn)提供數(shù)值支持。

3.1 線路分析

用電負(fù)荷三相不平衡產(chǎn)生的三項(xiàng)電流不平衡通過(guò)中性線相互抵消（基爾霍夫電流定律，對(duì)于任意一個(gè)集中參數(shù)電路中的任意一個(gè)結(jié)點(diǎn)或閉合面，在任何時(shí)刻，通過(guò)該結(jié)點(diǎn)或閉合面的所有支路電流代數(shù)和等于零。即大小相等，方向相反），三相線路中每相下均可能產(chǎn)生漏電流，測(cè)量三相線路的漏電流時(shí)為每一相漏電流的矢量和，三項(xiàng)電流存在120 ？觷的夾角，故測(cè)量的漏電流值遠(yuǎn)低于實(shí)際值，故測(cè)量三相線路的漏電流沒(méi)有意義，只有測(cè)量具體一相線路時(shí)才有實(shí)際意義，線路測(cè)量值可作為縮小定位漏電點(diǎn)的判斷依據(jù)。

3.2 用戶分析

漏電流測(cè)量的最小顆粒度為單個(gè)電力用戶，在用戶接戶線上進(jìn)行漏電流測(cè)量，單相用戶測(cè)量的值為可靠有效的值，三相用戶測(cè)量的值為向量值，不能準(zhǔn)確反映漏電情況，測(cè)量的值若是大于零說(shuō)明三相用戶肯定存在漏電流，若三相同時(shí)漏電，而且漏電電流均相的等極端情況下向量為零，所以此方案最佳的測(cè)量對(duì)象為單相用戶。

3.3 數(shù)據(jù)分析

對(duì)采集的漏電流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，定位漏電用戶。

漏電用戶總體分析，對(duì)采集的所有用戶分析各自的最大漏電流值和出現(xiàn)時(shí)間，指定時(shí)刻的各用戶漏電流的瞬時(shí)值，如圖6所示。

對(duì)單個(gè)用戶分析，查看單個(gè)用戶連續(xù)時(shí)間內(nèi)的漏電曲線，因?yàn)橛行╇娖髟O(shè)備使用具有周期性，后期拓展可以為用戶提供查找漏電源的服務(wù)，如圖7所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)配電網(wǎng)用戶側(cè)漏電故障進(jìn)行診斷，提供了一套分布式漏電電流的診斷方法，從硬件裝置到軟件功能的各個(gè)層面介紹了該診斷技術(shù)，為大規(guī)模實(shí)用化提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方昌林，徐剛.電氣測(cè)量?jī)x器[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2] 單成祥.傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999.

[3] 董高峰.淺析霍爾電流傳感器的應(yīng)用[J].自動(dòng)化博覽，2005，（S2）.

[4] 王旭，付亞平.霍爾傳感器測(cè)量精度影響因素的研究[J].煤礦機(jī)械，2008，（2）.

[5] 張友安，胡云安，王卓軍.一種實(shí)用的漏電檢測(cè)電路[J].自動(dòng)化與儀表，1995，（1）.

[6] 金秋生.三相負(fù)載不平衡對(duì)農(nóng)網(wǎng)運(yùn)行的影響[J].農(nóng)村電氣化，1999，（6）.

[7] 農(nóng)文光.三相四線制負(fù)載不對(duì)稱的原因及其危害性分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2008，（22）.

[8] 黃紹平.負(fù)荷不平衡對(duì)配電變壓器的危害和相應(yīng)的配電設(shè)計(jì)方法[J].變壓器，1996，（6）.