“斷零”事故分析及一種“斷零”保護(hù)方法

卜家俊, 楊文斌, 翁利國, 余 彬, 邱海鋒

(國網(wǎng)杭州市蕭山區(qū)供電公司, 浙江 杭州 311200)

0 引 言

我國農(nóng)村低壓配電采用三相四線配電系統(tǒng),中性線或PEN線因故中斷(俗稱“斷零”)事故時有發(fā)生,導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生用戶設(shè)備大面積燒壞的現(xiàn)象[1]。中性線中斷引發(fā)的過電壓燒壞用戶電器的事故,給供電企業(yè)造成很大的壓力。只要發(fā)生“斷零”事故,就會引起客戶索賠,甚至影響電費(fèi)回收等其他業(yè)務(wù)的開展,引發(fā)供電服務(wù)乃至嚴(yán)重社會事件。我國對“斷零”事故一直以來都相當(dāng)重視,相繼推出不少預(yù)防措施,但仍未找到一種推廣容易、使用效果確切的合適解決方案[1]。

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

西方發(fā)達(dá)國家對住宅供電采用單相高壓變壓器,從根本上杜絕“斷零”的危害。目前,我國還不能改變現(xiàn)有的三相四線低壓配電網(wǎng)形式。如果采用單相低壓電源供電,整改費(fèi)用巨大,而且能源效率也將降低。另外,現(xiàn)居民家庭中已普及三相家用電器,如三相大功率空調(diào)、三相空氣能熱水器等,有部分家庭已經(jīng)直接進(jìn)戶三相電,因此我國不可能參考西方發(fā)達(dá)國家的相關(guān)做法。

我國研究人員對預(yù)防“斷零”事故做了大量研究工作,在20世紀(jì)90年代就提出一種在建筑物內(nèi)單獨(dú)另設(shè)一個不受其他接地極電位影響的零電位接地板,用來檢測中性線電位,判斷是否發(fā)生“斷零”故障。這種零電位接地施工難度大,可靠性差,經(jīng)常發(fā)生誤跳閘,影響供電連續(xù)性,后來逐步不再使用[2-4]。

JCJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》[5]中規(guī)定采用自復(fù)式過欠壓保護(hù)器來預(yù)防“斷零”事故對電器的損害,但實際應(yīng)用中發(fā)生“斷零”事故時,自復(fù)式過欠壓保護(hù)器切除發(fā)生過欠壓所在相上的負(fù)載,切除后使剩余的正常電壓相也發(fā)生過欠壓,接著剩余的過欠壓保護(hù)器也動作,直至全部負(fù)載切除。負(fù)載全部切除后三相電壓又回復(fù)正常,自復(fù)式過欠壓保護(hù)器檢測到電壓正常,自動投入,投入后又發(fā)生過欠壓,再切除。循環(huán)往復(fù),直到檢修電工停電檢修,此時用戶電器大多數(shù)已燒壞。因此,該方法不能有效預(yù)防“斷零”事故對用戶電器的損害。

有些供電部門認(rèn)為將中性線重復(fù)接地,用大地通路代替中斷的中性線,避免”斷零”引起的電氣設(shè)備事故。經(jīng)相量分析計算,這是不可能的。中性線阻抗一般為幾毫歐,而大地通路阻抗在幾歐姆到幾十歐姆。重復(fù)接地“斷零”時三相電壓如圖1所示,可見三相電壓仍嚴(yán)重不平衡。

2 “斷零”檢測方法與應(yīng)用

要檢測“斷零”,一般采用檢測中性線電位的方法來進(jìn)行,但必須有參考基準(zhǔn)零電位,且該基準(zhǔn)零電位不能隨時間、環(huán)境等因素影響,即不得發(fā)生漂移,以免正常運(yùn)行時發(fā)生檢測偏差,引起誤動作。

針對現(xiàn)有“斷零”故障檢測與保護(hù)可靠性低,誤動作頻繁等缺陷,本文介紹一種低壓三相四線配電系統(tǒng)的零基準(zhǔn)電位獲取方法,應(yīng)用于三相四線配電系統(tǒng)“斷零”故障的正確判斷。

利用微型三相變壓器鐵心,在鐵心上繞三組相同參數(shù)的繞組,按Y型連接,三組繞組一端分別與三相電源的相線連接,另一端接在一起作為零基準(zhǔn)電位點(diǎn),模擬供電端三相變壓器的輸出繞組的零線電位點(diǎn),只要三相繞組參數(shù)一致,該零基準(zhǔn)電位與供電端三相變壓器的中性線電位也一致。用該零基準(zhǔn)電位與配電系統(tǒng)的中性線電位進(jìn)行比較,獲得中性線斷路器故障信號。該信號經(jīng)處理后驅(qū)動脫扣器,斷開斷路器,保護(hù)負(fù)載電氣設(shè)備免受“斷零”引起的過欠壓危害。該零基準(zhǔn)電位獲取方法簡單、成本低,零基準(zhǔn)電位不受時間、地點(diǎn)、環(huán)境等影響。

零基準(zhǔn)電位獲取方法如圖2所示。

圖2 零基準(zhǔn)電位獲取方法

零基準(zhǔn)電位獲取方法應(yīng)用于“斷零”保護(hù)如圖3所示。

圖3 零基準(zhǔn)電位獲取方法應(yīng)用于“斷零”保護(hù)

按照低壓三相四線配電系統(tǒng)的零基準(zhǔn)電位獲取方法,制作“斷零”保護(hù)小型斷路器樣機(jī),并進(jìn)行以下試驗內(nèi)容,試驗情況如表1所示。

3 結(jié) 語

零基準(zhǔn)電位獲取方法應(yīng)用于“斷零”保護(hù),具有動作靈敏、可靠等優(yōu)點(diǎn),對中性線接觸不良、中性線阻抗偏大引起的三相電壓不平衡均可進(jìn)行保護(hù)。現(xiàn)階段采用的自復(fù)式過欠壓保護(hù)器過壓保護(hù)整定值一般為280 V,實際應(yīng)用中過壓值未到整定值時好多電器已損壞,不損壞的也已對電器的使用壽命產(chǎn)生較大的影響。零基準(zhǔn)電位獲取設(shè)計方案可在中性線電位發(fā)生偏移,但過欠壓還不是很嚴(yán)重時立即動作保護(hù),還可以根據(jù)中性線電位偏移進(jìn)行反時限保護(hù),大大提高“斷零”保護(hù)的有效性。

表1 試驗情況