0.4kV低壓配電系統(tǒng)安裝位置的選擇與剩余電流參數(shù)調(diào)整研究

魏保壇

(廣州協(xié)晟電力安裝有限公司，廣東 廣州 510000)

1 引言

低壓配電系統(tǒng)中，應(yīng)用時間最長的電力系統(tǒng)保護裝置是電流動作型剩余流量保護裝置，也是對低壓電網(wǎng)漏電故障進行有效管理的重要保障方法。隨著計算機數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展與電流理論研究的逐步深入，在低壓配電系統(tǒng)剩余流量保護范疇中，諸多新技術(shù)得以運用。目前，低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛的是脈沖動作技術(shù)，且創(chuàng)新型技術(shù)已經(jīng)在電流保護領(lǐng)域起到實效作用。本文旨在通過研究當(dāng)前低壓配電技術(shù)的現(xiàn)狀，判斷各類型剩余電流保護裝置的正確性，分析會對剩余電流保護裝置產(chǎn)生影響的參數(shù)因素，并結(jié)合上述內(nèi)容，提出針對0.4kV低壓配電裝置系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整的有效方案。

2 剩余電流保護裝置應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前低壓配電系統(tǒng)中，主要應(yīng)用的剩余電流保護裝置的類型包括電流動作型、脈沖動作型、電流分離型。判斷電流保護裝置類型的實效作用，需要明晰各類型裝置的應(yīng)用優(yōu)點與缺點。0.4kV低壓配電系統(tǒng)中電流動作型剩余電流保護裝置屬于觸電保護機制，是繼電壓動作型保護裝置的后續(xù)應(yīng)用，應(yīng)用規(guī)模較廣，安裝位置主要從整體供電系統(tǒng)中的低壓配電出線處、接地線處、大/小分支處以及末端處進行選擇，能夠向全電網(wǎng)系統(tǒng)提供總保護、分支保護以及末端保護，同時，此類保護裝置不僅能夠設(shè)置為單級保護，還能夠設(shè)置成分級保護模式；電流脈沖動作型與三相動作型剩余電流保護裝置同樣屬于近代創(chuàng)新型保護系統(tǒng)，建立在電流動作型保護裝置的基礎(chǔ)上，并根據(jù)原本的保護裝置系統(tǒng)衍生、升級出的保護類型，其主要對電力線路剩余電流與人體觸電電流產(chǎn)生區(qū)分作用。上述幾種類型的電流保護裝置都受到電路集成化高的影響，會在安裝與應(yīng)用過程中產(chǎn)生較大成本，且存在裝置誤動與拒動的情況，這幾個缺點導(dǎo)致以上類型的剩余電流保護裝置沒有得到大范圍的使用。而電流分離動作型電流保護裝置不同于上述三種類型的應(yīng)用特征，其屬于電流動作型剩余電流保護裝置的特殊化形式，這一形式使其保護機制能夠有效規(guī)避常規(guī)剩余電流保護裝置存在的誤動與拒動故障。但是其缺點在于:算法成熟度較低，對系統(tǒng)硬件方面有較高要求，當(dāng)前對于此技術(shù)的應(yīng)用主要處于研究階段，距離大規(guī)模投產(chǎn)還有一定距離。隨著相關(guān)技術(shù)的逐步完善，會進一步推進電流分離技術(shù)的發(fā)展，這為此類電流保護裝置提供可觀前景。

3 各類剩余電流保護裝置特征分析

3.1 電流動作型剩余電流保護裝置

此類裝置在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢在于:動作機制相對簡潔、清晰，安裝過程便捷；但當(dāng)三相剩余電流出現(xiàn)不平衡狀態(tài)時，會出現(xiàn)過靈敏動作區(qū)與不靈敏動作區(qū)，無法對人體觸電電流與線路中的剩余電流進行有效區(qū)分，這一特征也降低了觸電保護設(shè)備的正確投運率。近年來，在0.4kV低壓配電系統(tǒng)中，此類設(shè)備的使用率依然較高。結(jié)合較長周期的應(yīng)用可知，當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)存在波動或剩余電流時，此類裝置不具備良好的穩(wěn)定性，出現(xiàn)誤動與拒動的概率較高。

3.2 電流脈沖動作型剩余電流保護裝置

此類型電流保護裝置與簡易版電流動作型剩余電流保護裝置相似，均是通過零序電流互感器收集剩余電流的信號。之后將剩余電流信號進行放大、整流以及濾波，完成直流量電流的轉(zhuǎn)換。這一類型保護設(shè)備的關(guān)鍵性技術(shù)是:利用微分電機，將突變的電流信號進行提取，當(dāng)信號達到預(yù)期值時，將其輸送至執(zhí)行機構(gòu)，進而出現(xiàn)分段保護動作。此類型保護裝置的主要應(yīng)用優(yōu)勢在于:首先，能夠?qū)⑹Ｓ嚯娏餍盘柵c電網(wǎng)中的剩余電流進行區(qū)分，判斷出真正出現(xiàn)漏電現(xiàn)象的電流信號，并對其提供保護，保證電網(wǎng)的平穩(wěn)運行；其次，從測控電路結(jié)構(gòu)中通常會采用集成電路，此類保護裝備的應(yīng)用能夠發(fā)揮出高效、精準度高、結(jié)構(gòu)緊湊、電路功能強的優(yōu)勢特征。而此類設(shè)備的劣勢在于:當(dāng)突變不平衡電流達到較高數(shù)值時，有一定幾率出現(xiàn)保護裝置誤動的情況；此類保護裝置測控成本較高，且電路環(huán)節(jié)較多。

3.3 電流鑒幅鑒相動作型剩余電流保護裝置

鑒幅鑒相動作型剩余電流保護裝置屬于動作型剩余電流保護裝置的新型動作模式，此設(shè)備在原有的脈沖式動作機制上，添加了鑒相技術(shù)。此類保護設(shè)備與上述兩種保護裝備相比，在分辨率與可靠性方面更有優(yōu)勢，但調(diào)相與參考信號會受到電流幅值的干擾，且其存在保護死區(qū)，電子電路組成相對復(fù)雜，投產(chǎn)成本在這幾類中最高。

3.4 電流分離動作型剩余電流保護裝置

分離動作型剩余電流保護裝置的應(yīng)用較為先進、理想。此類保護裝置的運行機制更加先進，電力電路組成結(jié)構(gòu)更加強大，能夠為觸電信號的區(qū)分提供可靠度較高的判斷方式，從理論層面出發(fā)，此類保護設(shè)施能夠有效規(guī)避以上幾種類型保護裝置的死區(qū)。但是，此類保護裝置依舊處于研究與功能開發(fā)階段，缺乏大量的實踐應(yīng)用結(jié)果，尚未進入正式投產(chǎn)與運行階段。

對上述代表性流量保護裝置進行性能比較，比較情況如表1所示。

表1 常規(guī)剩余流量保護裝置性能對比

4 電流動作型剩余電流保護裝置

低壓配電系統(tǒng)中，電流動作型剩余電流保護裝置主要是指零序電流互感器型剩余電流保護裝置?？紤]到次轉(zhuǎn)至能夠?qū)β╇姽收线M行保護，所以，當(dāng)前低壓配電系統(tǒng)中剩余電流保護裝置以此類裝置的動作機制為基本原理。低壓配電系統(tǒng)剩余電流保護裝置結(jié)構(gòu)及原理如圖1所示。

觀察圖1可以得出:零序電流互感器是TA；主開關(guān)是QF；主開關(guān)分勵脫扣器線圈是TL；試驗元件是 T；限流電阻是R；iL1、iL2、iL3、iN代表相線的電流。

圖1 電流型剩余電流保護裝置工作結(jié)構(gòu)

5 低壓配電系統(tǒng)電流保護裝置安裝位置與參數(shù)配置

5.1 主剩余電流保護

結(jié)合上述對流量保護裝置的分析，為避免電力用戶側(cè)在用電過程中出現(xiàn)剩余電流保護設(shè)備誤動、拒動、自行拆除故障所導(dǎo)致的保護盲區(qū)，除去0.4kV低壓配電系統(tǒng)二次側(cè)安裝相應(yīng)保護裝置外，還需要在電路分支線路上的電源處進行以及剩余電流保護裝置的安裝，以此為電力用戶側(cè)提供后備保護支撐，當(dāng)出現(xiàn)故障點時，快速進行切除，以防出現(xiàn)越級跳閘故障引發(fā)的大面積停電情況。

主剩余流量保護設(shè)施的安裝位置是低壓配電系統(tǒng)的二次側(cè)，保護動作的影響規(guī)模較大，由于干線產(chǎn)生觸電故障的幾率較低，所以在對其進行設(shè)備配置時，應(yīng)主要考慮靈敏度與大容量，且電流保護裝置最好帶有延時功能，相應(yīng)的電流工作參數(shù)必須超過正常情況下的泄露電流值。通常情況下，電力線路只要帶電，就會存在電流泄露的情況，但是會根據(jù)回路阻抗而定。結(jié)合低壓配電系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準，電網(wǎng)絕緣導(dǎo)線對地絕緣電阻值應(yīng)確保泄露電流小于供電電流的1/1000～1/3000。對剩余流量的整定值進行計算時，為保證平穩(wěn)用電，應(yīng)盡量限制在已給出的范圍之內(nèi)，并將限制范圍當(dāng)做剩余流量保護裝置的不動作電流值。

5.2 分支剩余電流保護

將剩余電流保護裝置安裝在電網(wǎng)主干線路中的分支線中，能夠為電力用戶側(cè)提供后備保護作用，需要重點考慮的是:部分電力用戶側(cè)還沒有將剩余電流保護裝置進行安裝，且部分裝置存在年久失修、失靈拒動以及自行拆除的幾率，這些情況可能會導(dǎo)致電流保護盲區(qū)的出現(xiàn)，如果電力用戶側(cè)出現(xiàn)接地事故，而剩余電流值已經(jīng)達到主剩余電流保護裝置的動作值，那么就會出現(xiàn)越級跳閘的情況。分支線路剩余電流保護裝置中電流值越低，設(shè)備的開關(guān)動作靈敏性就會越高。但是，這也會受到低壓配電系統(tǒng)正常漏電電流的限制與上級保護參數(shù)的配合。常規(guī)分支線路中的剩余電流保護裝置所提供的動作電流是主剩余電流保護整定電流值的0.4～0.5倍，設(shè)備延時動作的時間為0.5s。

5.3 負荷側(cè)剩余電流保護

根據(jù)國際電工委員會標(biāo)準所提出的IEC4.79規(guī)定，基于電流通過人體時的效應(yīng)可以得出:當(dāng)50Hz電流小于30mA時，人體不會出現(xiàn)由心室纖維性顫動導(dǎo)致的死亡，且與人體自身的潮濕度、電壓值沒有直接影響關(guān)系。因此，應(yīng)使用動作電流小于30mA的剩余電流保護裝置，即負荷側(cè)的保護裝置整定值為30mA，演示時間為0.1s。

6 結(jié)語

隨著我國建筑行業(yè)與電力網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代化建設(shè)進程的不斷加快，電氣工程在社會各個方面都具有重要作用，尤其是在0.4kV低壓配電系統(tǒng)的安裝與調(diào)試中，剩余電流保護裝置直接影響總體電氣系統(tǒng)的正常運行。0.4kV低壓配電系統(tǒng)對安裝與調(diào)試技術(shù)都提出較高要求。因此，針對配電系統(tǒng)的安裝與調(diào)試，應(yīng)嚴格遵照《低壓配電設(shè)計規(guī)范》，以保證低壓配電系統(tǒng)的正常運行，為用戶提供安全可靠的用電環(huán)境。