現(xiàn)場(chǎng)漏電保護(hù)動(dòng)作事件原因

徐光亮 王雪松 張軍強(qiáng) 李秀臣

摘要

本文對(duì)某電廠380V低壓配電系統(tǒng)型式和漏電保護(hù)器原理做了簡(jiǎn)要的介紹。并通過對(duì)該電廠施工電源兩類漏電保護(hù)動(dòng)作事件進(jìn)行分析，指出了在TN-S配電系統(tǒng)中嚴(yán)格區(qū)分零線和地線對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要意義。

【關(guān)鍵詞】漏電保護(hù) TN-S 零線和地線

1 背景介紹

1.1 概述

某電廠380V低壓配電系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的TN-S系統(tǒng)。在該電廠施工現(xiàn)場(chǎng)曾數(shù)次發(fā)生過漏電保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致380V配電系統(tǒng)局部停電事件。本文選取其中兩類典型的事件進(jìn)行了原因分析。通過對(duì)這兩類事件的分析，我們可以看出在TN-S配電系統(tǒng)中嚴(yán)格區(qū)分零線和地線對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要性。

1.2 某電廠380V配電系統(tǒng)介紹

圖1是某電廠的380V配電系統(tǒng)典型圖，配電盤下游負(fù)載外殼均通過電纜中的地線接到配電盤的接地母排（PE）上，最終在低廠變的中性點(diǎn)處通過185mm2的裸銅線連接到主接地網(wǎng)中。對(duì)單相負(fù)載，負(fù)荷的零線通過配電盤的中性母排（N）接到通過低廠變的中性點(diǎn)處；對(duì)三相電動(dòng)機(jī)負(fù)載，外殼通過地線在低廠變的中性點(diǎn)處接地，電動(dòng)機(jī)的中性點(diǎn)未引出；對(duì)下游的子配電盤則是通過五芯電纜（3+2，三相+零線+地線），將子配電盤的地線和零線分別接到母配電盤上。

從圖1中可以看出，在TN-S系統(tǒng)零線和地線是被嚴(yán)格區(qū)分開的。正常運(yùn)行時(shí)，零線上會(huì)通過單相負(fù)載的電流，而地線上則沒有電流通過。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)動(dòng)作事例

事件類型1：在施工現(xiàn)場(chǎng)曾數(shù)次發(fā)生單相負(fù)載啟動(dòng)時(shí)上游配電箱漏電保護(hù)動(dòng)作。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是由于施工人員誤將部分接地線接到零線母排上，導(dǎo)致本來應(yīng)該經(jīng)過零線流回開關(guān)處的電流一部分經(jīng)過地線回到了開關(guān)上游的中性點(diǎn)接地處。最終引起了配電開關(guān)漏電保護(hù)動(dòng)作。

事件類型2：在對(duì)220kV施工電源進(jìn)行停電檢修期間，采用從外部變電所380V電源供給部分施工現(xiàn)場(chǎng)電源。這期間，外接電源也曾數(shù)次發(fā)生過漏電保護(hù)動(dòng)作的現(xiàn)象。最終確認(rèn)電廠內(nèi)的380V配電盤的零排和地排在多處是連接在一起，使部分零線電流通過大地回路流回到臨時(shí)外部供電的變壓器中性點(diǎn)處，導(dǎo)致了臨時(shí)電源開關(guān)漏電保護(hù)動(dòng)作。

2 原因分析

2.1 漏電保護(hù)器的原理

漏電保護(hù)器有電壓型、電流型和脈沖型三種。目前應(yīng)用廣泛的是電流型漏電保護(hù)器。

該電廠施工用臨時(shí)配電箱中配置了MerlinGerinVigiNC100、正泰NM1LE-100H/4300B、正泰DZ15LE-100/4901等多種型號(hào)的剩余電流動(dòng)作的漏電保護(hù)斷路器。都屬于電流型漏電保護(hù)斷路器，其工作原理如下：

圖2是單相負(fù)載的漏電保護(hù)原理圖，對(duì)于正常工作的單相配電線路，不論其所帶負(fù)載如何，均有iL+iN=0，漏電保護(hù)器不動(dòng)作。一旦發(fā)生接地故障時(shí)，故障相有一部分電流經(jīng)故障點(diǎn)流入大地，此時(shí)零序電流互感器內(nèi)電流相量和不等于零，即iL+iN#0，漏電保護(hù)器動(dòng)作，切斷故障回路。

圖3是用于三相四線制（或三相五線制）供電系統(tǒng)的漏電保護(hù)原理圖。漏電動(dòng)作原理是通過檢測(cè)穿過零序電流互感器的3根相線和1根N線的電流相量和是否達(dá)到漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流值來決定其是否脫扣。對(duì)于正常工作的三相四線配電系統(tǒng)，不論其所帶負(fù)載如何，均有ia+ib+ic+iN=0，漏電保護(hù)器不動(dòng)作。一旦發(fā)生接地故障時(shí)，故障相有一部分電流經(jīng)故障點(diǎn)流入大地，此時(shí)零序電流互感器內(nèi)電流相量和不等于零，即ia+ib+ic+iN≠0，漏電保護(hù)器動(dòng)作，切斷故障回路，從而保證人身安全。

2.2 事件原因分析

2.2.1 事件類型1

由于施工人員誤將部分地線接到零線母排上，導(dǎo)致零線母排和接地母排混接。如圖4所示，零線與地線混接后，對(duì)于三相負(fù)載，正常運(yùn)行時(shí)ia+ib+ic=0。在該電廠的接線方式中，中性線N未接到負(fù)載上，故iN=0。這樣一來，三相負(fù)載啟動(dòng)時(shí)ia+ib+ic+iN=0，漏電保護(hù)器不會(huì)動(dòng)作。

但對(duì)于單相負(fù)載而言，ic+iN=0且iN≠0，零線與地線混接后，原本流經(jīng)N線的電流iN的一部分會(huì)經(jīng)過PE線流回配電變壓器的中性點(diǎn)處。由于零線與地線混接的點(diǎn)不在單相負(fù)載處，不會(huì)造成單相負(fù)載漏電保護(hù)動(dòng)作。而在上游配電箱處，原本ia+ib+ic+iN=0，iN由于被分流而變小，所以ia+ib+ic+iN≠0上游配電箱處的漏電保護(hù)器會(huì)動(dòng)作跳閘。

2.2.2 事件類型2

經(jīng)查找后發(fā)現(xiàn)，電廠內(nèi)的380V配電盤的零排和地排在多處是連接在一起的，如圖5所示。這樣外接電源的零線會(huì)通過電廠內(nèi)配電盤的接地排接地。這樣部分本來應(yīng)該經(jīng)過零線流回駝山變電所配電變壓器中性點(diǎn)的電流一部分（圖5中的il和i2）就通過電廠內(nèi)配電盤的接地排流入大地最終流回駝山變電所配電變壓器中性點(diǎn)。這樣外接電源的的進(jìn)線開關(guān)處ia+ib+ic+iN≠0，漏電保護(hù)器就會(huì)動(dòng)作。

3 結(jié)語

從對(duì)上述事件的分析可以看出，對(duì)于TN-S型的低壓配電系統(tǒng)，零線與地線混接極易導(dǎo)致漏電保護(hù)動(dòng)作。同時(shí)，在PE線上有流過電流時(shí)，如果接地電阻較大時(shí)，會(huì)在PE線上產(chǎn)生一定的電壓，這將對(duì)人身安全造成安全隱患。為此，在電廠電源系統(tǒng)設(shè)備安裝過程中必須嚴(yán)格區(qū)分零線（N線）和地線（PE線），只有在配電變壓器的中性點(diǎn)處零線和地線才能同時(shí)接地。

參考文獻(xiàn)

[1]DL/T 621—1997交流電氣裝置的接地.

[2]于世根.低壓電網(wǎng)接地問題調(diào)研[J].低壓電器，2010 No 3.