剩余電流動(dòng)作保護(hù)器在農(nóng)村電網(wǎng)應(yīng)用中存在的問題分析

馬天祥 ，程　肖 ，杜旭浩 ，魏力強(qiáng) ，孫翠英

(1.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊　050021；2.河北省送變電公司，石家莊　050051)

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剩余電流動(dòng)作保護(hù)器在農(nóng)村電網(wǎng)應(yīng)用中存在的問題分析

馬天祥1，程肖2，杜旭浩1，魏力強(qiáng)1，孫翠英1

(1.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊050021；2.河北省送變電公司，石家莊050051)

摘要：針對(duì)河北農(nóng)網(wǎng)中剩余電流動(dòng)作保護(hù)器在安裝、設(shè)置、使用和管理中存在的問題，介紹剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的工作原理，分析產(chǎn)生問題的主要原因及解決措施，闡述剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的整定。

關(guān)鍵詞：剩余電流動(dòng)作保護(hù)器；常見問題；剩余電流整定

剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(Residual Current Operated Protective Device,RCD)，俗稱漏電保護(hù)器，在低壓配電系統(tǒng)中不但可以有效防止電擊事故，還可以避免剩余電流引起的電氣火災(zāi)和電氣設(shè)備損壞事故。隨著大規(guī)模農(nóng)村電網(wǎng)改造工程的結(jié)束，農(nóng)網(wǎng)中剩余電流動(dòng)作保護(hù)器在安裝、設(shè)置、使用和管理中存在著一些弊端和問題，甚至部分農(nóng)電工對(duì)其工作原理不是很清楚。以下將從剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的原理、運(yùn)行中常見問題及解決措施、剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的整定方面詳細(xì)闡述分析。

1剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的工作原理

1.1剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的工作原理

三相剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置由零序電流互感器TA0、放大部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)Q等元件組成，如圖1所示。當(dāng)被保護(hù)線路上有漏電或人身觸電時(shí)，零序電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)出電流I0，當(dāng)電流I0達(dá)到整定值時(shí)，啟動(dòng)放大電路，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的脫扣器動(dòng)作，切斷電源。

圖1　剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的工作原理

1.2剩余電流動(dòng)作保護(hù)器試驗(yàn)裝置的工作原理

剩余電流動(dòng)作保護(hù)器一般還有一個(gè)試驗(yàn)裝置，“為了檢查剩余電流保護(hù)器能否正常工作，模擬一剩余電流使剩余電流保護(hù)器動(dòng)作的裝置”。其工作原理是將電源中串入一個(gè)試驗(yàn)電阻，并使試驗(yàn)電阻回路穿過零序互感器。對(duì)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器進(jìn)行檢查時(shí)，按下試驗(yàn)按鈕，流經(jīng)零序互感器電流的矢量和即為流經(jīng)試驗(yàn)電阻的電流，此電流模擬剩余電流，可由剩余電流動(dòng)作保護(hù)器是否脫扣，檢查剩余電流動(dòng)作保護(hù)器在電路有剩余電流時(shí)，可否正常工作。試驗(yàn)裝置的工作原理如圖2所示。

圖2　保護(hù)器試驗(yàn)裝置的工作原理

2常見問題

a. 剩余電流動(dòng)作保護(hù)器自身質(zhì)量存在問題：當(dāng)發(fā)生漏電故障時(shí)漏電保護(hù)器不能迅速、可靠的動(dòng)作(拒動(dòng))；未發(fā)生漏電故障時(shí)漏電保護(hù)器由于本身動(dòng)作特性的改變或由于各種干擾信號(hào)而發(fā)生誤動(dòng)作，將電路切斷(誤動(dòng))，誤動(dòng)故障導(dǎo)致用電電路不應(yīng)有的停電或用電設(shè)備不必要的切斷，降低了供電可靠性，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失；漏電保護(hù)器在手動(dòng)合閘操作時(shí)合不上閘，電路不能接通；漏電保護(hù)器在手動(dòng)分閘操作時(shí)分不了閘，電路不能斷開。

b. 部分電工認(rèn)為沒有必要安裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，私自將剩余電流動(dòng)作保護(hù)器接引線拆除。運(yùn)行維護(hù)的農(nóng)電工對(duì)剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的操作不了解，不知該如何調(diào)整保護(hù)器的時(shí)間和動(dòng)作定值。

c. JP柜中的斷路器時(shí)常因?yàn)檫^負(fù)荷而燒毀，但又無法及時(shí)找到合適的替換斷路器，造成用戶長時(shí)間停電，甚至有些情況下不得不用隔離開關(guān)替代斷路器，帶來極大地安全隱患。JP柜內(nèi)一級(jí)剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置頻繁動(dòng)作，導(dǎo)致大范圍停電。

3原因分析及解決措施

3.1 剩余電流保護(hù)器質(zhì)量問題分析

保護(hù)器自身發(fā)生故障的原因，可以分為電氣和機(jī)械故障兩大類：電氣故障主要由晶閘管元件的損壞、壓敏電阻的損壞、二級(jí)管和試驗(yàn)電阻的損壞等造成；機(jī)械故障主要包括開關(guān)滑扣、斷路器支架和接線樁生銹造成的拒動(dòng)、脫扣繞阻的燒毀、斷路器手柄斷裂和外殼損壞等。

為解決此問題建議采取以下措施：

a. 我國目前使用的漏電保護(hù)器多為電子式漏電保護(hù)器，它們對(duì)濕熱環(huán)境比較敏感。自然環(huán)境和長期通電對(duì)漏電保護(hù)器可靠性考驗(yàn)較大。建議入網(wǎng)時(shí)可加強(qiáng)對(duì)漏電保護(hù)器先進(jìn)行高溫高濕試驗(yàn)和長期通電試驗(yàn)；基建時(shí)做好對(duì)JP柜進(jìn)線、出線口的密封，防止內(nèi)部裝置受潮。

另外，在美國開始大規(guī)模出口石油天然氣的背景下，加劇中東地緣政治動(dòng)蕩局面，可以占領(lǐng)世界石油市場(chǎng)，推高油價(jià)，既打擊石油進(jìn)口國的經(jīng)濟(jì)，又可以從中攫取巨大利益。美國同意耶路撒冷為以色列首都，并將使館搬移至爭議地帶等一系列決定，已經(jīng)顯現(xiàn)這一苗頭?？偠灾?，無論未來局勢(shì)如何演變，兩大教派都會(huì)為爭奪“新月帶”而展開明爭暗斗，外部勢(shì)力為掌控該地區(qū)油氣資源，又將加劇這一地帶的長期動(dòng)蕩，這些都會(huì)給中國石油企業(yè)投資帶來較大負(fù)面影響。

b. 投運(yùn)前應(yīng)做試跳檢查，試跳檢查包括試跳按鈕和被保護(hù)線路上做接地試跳的現(xiàn)場(chǎng)檢定。安裝后不能一“裝”永逸，要定期或不定期維護(hù)檢查。

3.2剩余電流保護(hù)器使用問題分析

農(nóng)電工本身的文化程度有限，安裝工程完成后，裝置的使用說明書并未進(jìn)行統(tǒng)一保管，運(yùn)行維護(hù)的農(nóng)電工無法找到裝置的相關(guān)資料，致使在后期的運(yùn)行維護(hù)中不能對(duì)裝置進(jìn)行正確的設(shè)置和操作。需加強(qiáng)對(duì)保護(hù)裝置使用說明書的管理和備份。建議各供電所將其轄區(qū)內(nèi)的保護(hù)裝置說明書在所里統(tǒng)一備份，方便農(nóng)電工隨時(shí)查閱學(xué)習(xí)。GB 13955-2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》4.5部分對(duì)必須安裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的設(shè)備和場(chǎng)所作了詳細(xì)規(guī)定。積極引導(dǎo)用戶認(rèn)識(shí)裝設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的重要性和作用，用反面典型和觸電傷亡事故的事例教育幫助農(nóng)民，以形成安全用電科學(xué)用電的強(qiáng)大意識(shí)。

3.3剩余電流保護(hù)器更換問題分析

由于現(xiàn)有招標(biāo)文件的不完善，招標(biāo)中沒有替換配件(如斷路器)，同時(shí)，由于開關(guān)廠家不同，每批次中標(biāo)的開關(guān)尺寸不一致，無法從他處調(diào)用替換。建議在招標(biāo)文件中對(duì)配網(wǎng)設(shè)備易損壞的配件做以說明，購買時(shí)應(yīng)附帶合適數(shù)量易損配件，以便日后運(yùn)行維護(hù)更加方便快捷。

3.4剩余電流保護(hù)器設(shè)置問題分析

對(duì)三級(jí)分級(jí)保護(hù)的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器選型時(shí)，忽略了各級(jí)保護(hù)器之間電流和動(dòng)作時(shí)間的極差配合，造成各級(jí)保護(hù)間配合不當(dāng)，從而出現(xiàn)管片電工因剩余電流動(dòng)作保護(hù)器越級(jí)跳閘而束手無策、一籌莫展。需要對(duì)各級(jí)保護(hù)動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行合理整定。

4剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的整定

4.1配電線路和用電設(shè)備泄漏電流的計(jì)算

單相及三相線路穿管埋地、沿墻敷設(shè)泄漏電流如表1所示，電動(dòng)機(jī)泄漏電流如表2所示。

表1220 V/380 V單相及三相線路埋地、沿墻敷設(shè)穿管電線每千米泄漏電流

mA

表2電動(dòng)機(jī)泄漏電流mA

運(yùn)行方式額定功率/kW1.52.25.57.5111518.522正常運(yùn)行0.150.180.290.380.500.570.650.72電動(dòng)機(jī)起動(dòng)0.580.791.572.052.392.633.033.48運(yùn)行方式額定功率/kW303745557590110正常運(yùn)行0.871.001.091.221.481.651.95電動(dòng)機(jī)起動(dòng)4.585.576.607.9910.5412.4515.45

熒光燈、家用電器、計(jì)算機(jī)及住宅配電回路泄漏電流如表3所示。

表3熒光燈、家用電器、計(jì)算機(jī)及住宅配電回路泄漏電流

設(shè)備名稱形式泄漏電流/mA熒光燈安裝在金屬構(gòu)件上0.1安裝在木質(zhì)或混凝土構(gòu)件上0.02家用電器手握式I級(jí)設(shè)備≤0.75固定式I級(jí)設(shè)備≤3.5II級(jí)設(shè)備≤0.25I級(jí)電熱設(shè)備≤0.75~5計(jì)算機(jī)移動(dòng)式1.0固定式3.5組合式15.0住宅配電回路-2~8

對(duì)于單相配電回路，線路及用電設(shè)備泄漏電流總和作為回路的總泄漏電流。對(duì)于三相配電回路，首先按相分別計(jì)算各單相分支回路的泄漏電流，然后分別算出最大相、次大相與最小相泄漏電流之差，并求出兩者的相量和，作為單相線路、單相設(shè)備的總泄漏電流，最后將三相線路、三相設(shè)備、單相設(shè)備、單相線路總的泄漏電流的總和作為三相配電回路的總泄漏電流。

4.2剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的整定步驟

GB 13955-2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》5.7部分對(duì)剩余電流保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的選擇作了詳細(xì)說明，如下將從實(shí)際運(yùn)行的角度介紹剩余電流的整定。

剩余電流動(dòng)作保護(hù)器有額定剩余動(dòng)作電流IΔn和額定剩余不動(dòng)作電流IΔn02個(gè)主要參數(shù)。這2個(gè)參數(shù)應(yīng)根據(jù)電氣線路的正常泄漏電流來選擇整定，必要時(shí)可通過實(shí)際測(cè)量取得被保護(hù)線路和設(shè)備的泄漏電流值。

對(duì)AC型剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求IΔn0=0.5IΔn。對(duì)于單臺(tái)用電設(shè)備，考慮留有一定裕量，適應(yīng)以后絕緣降低、用電設(shè)備增加以及季節(jié)變化等引起的泄漏電流增大，選用的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的額定剩余不動(dòng)作電流IΔn0應(yīng)不小于正常泄漏電流的2倍，即剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的額定剩余動(dòng)作電流IΔn應(yīng)不小于正常泄漏電流的4倍。對(duì)于配電線路和全網(wǎng)保護(hù)，考慮的裕量可以更低一些，因此用于配電線路時(shí)，剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的額定剩余動(dòng)作電流應(yīng)不小于正常泄漏電流的2.5倍，同時(shí)還應(yīng)滿足不小于其中泄漏電流最大的1臺(tái)用電設(shè)備的正常泄漏電流的4倍。用于全網(wǎng)保護(hù)時(shí)，剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的額定剩余動(dòng)作電流應(yīng)不小于正常泄漏電流的2倍。當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)的泄漏電流無法估算時(shí)，線路剩余電流動(dòng)作保護(hù)器動(dòng)作電流計(jì)算可采用以下經(jīng)驗(yàn)公式。

對(duì)照明線路和居民生活用電的單相回路：IΔn≥Imax/2 000。

對(duì)三相四線制電力線路及電力照明混合回路IΔn≥Imax/1 000，式中，IΔn為剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的動(dòng)作電流，A；Imax為線路最大供電電流，A。

總之，在實(shí)際運(yùn)行中，一級(jí)保護(hù)的額定剩余電流動(dòng)作電流值宜采用可調(diào)的，調(diào)節(jié)范圍一般在50～200 mA，最大可達(dá)300 mA以上。對(duì)泄漏電流較小的電網(wǎng)，非陰雨天氣的額定剩余電流動(dòng)作電流值為50 mA，陰雨季節(jié)為200 mA；對(duì)泄漏電流較大的電網(wǎng)，非陰雨天氣的額定剩余電流動(dòng)作電流值為100 mA，陰雨天氣為300 mA。實(shí)現(xiàn)完善的分級(jí)保護(hù)后，允許將動(dòng)作電流加大到500 mA。二級(jí)保護(hù)動(dòng)作電流值一般為50～100 mA。三級(jí)保護(hù)剩余電流動(dòng)作開關(guān)的動(dòng)作電流值一般不大于30 mA，其動(dòng)作時(shí)間一般不超過0.1 s。

在采用分級(jí)保護(hù)方式時(shí)，上下級(jí)剩余電流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間差不得小于0.2 s。上一級(jí)剩余電流保護(hù)裝置的極限不驅(qū)動(dòng)時(shí)間應(yīng)大于下一級(jí)剩余電流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間，且時(shí)間差應(yīng)盡量小。

5結(jié)束語

剩余電流保護(hù)裝置是在低壓配電線路上經(jīng)常使用的一種保護(hù)電器，對(duì)安全生產(chǎn)和可靠性供電十分重要，只有不斷的發(fā)現(xiàn)和有的放矢地解決剩余電流動(dòng)作保護(hù)器在運(yùn)行中遇到的各種問題，才會(huì)有供電、用電的安全保障，才會(huì)使農(nóng)村用電安全工作再上新臺(tái)階，農(nóng)電管理工作再達(dá)新水平，才能為電力事業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 13955-2005，剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行[S]．

[2]李興林．注冊(cè)電氣工程師考試輔導(dǎo)教材及復(fù)習(xí)題解供配電專業(yè)技能部分[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008．

[3]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院．工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．第3版．北京：中國電力出版社，2005.

[4]GB 16917.1-2014，家用和類似用途的帶過電流保護(hù)的剩余電流動(dòng)作斷路器(RCBO)第1部分：一般規(guī)則[S].

本文責(zé)任編輯：丁力

Application Analysis on Residual Current Operated ProtectedDevicein Rural Power Network

Ma Tianxiang1,Cheng Xiao2,Du Xuhao1,Wei Liqiang1,Sun Cuiying1

(1.Electric Power Science & Research Institute, Shijiazhuang 050021,China;2.Hebei Electricity Transmission &Transformation Facilities Company, Shijiazhuang 050051,China)

Abstract:through the investigation of the residual current action protector in Hebei rural power network, it is found that there are some problems in the installation, setup, use and management. In this paper, the working principle of residual current operated protective device is introduced, and the main reason and solving measure are analyzed. In the last, the setting of the residual current action protector is described.

Key words:residual current action protector; common problem; residual current setting

中圖分類號(hào)：TM769

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1001-9898(2016)01-0056-04

作者簡介：馬天祥(1986-)，男，工程師，主要從事配網(wǎng)技術(shù)方面工作。

收稿日期：2015-10-26