低压配网剩余电流保护运行现状及相关措施分析

发表时间:2021/4/20   来源:《中国电业》2021年第2期   作者:乔韧
[导读] 低压配电网在电力系统中分布广泛,
        乔韧
        国网河北省电力公司深州市供电分公司 053800

        摘要:低压配电网在电力系统中分布广泛,线路敷设情况复杂,用户端用电设备非常多样化。与中压配电网相比,低压配电网发生触电的概率更高。据统计,2004年至2017年国家电网共发生2028起电网触电事故,与低压配电网直接相关的比例为26.2%。根据低压配电网的特点和用电特点,通过接地和剩余电流保护来保证配电网的安全。
        关键词:低压配电网;剩余电流保护动作;现状;分别测量
        1低压配电网接地方式
        1.1tn系统接地
        1.1.1tn-S系统接地
        TN-S系统PE线和n线。一般来说,PE线是不带电的,连接到线路上的电器、金属外壳等不会对地产生电位,也不会出现火花。与TE-C系统相比,该系统的接地方式更适用于电磁干扰强或有爆炸危险的区域。例如,单相电气设备也适合TN-S系统接地,主要原因是单相电气设备通常配有三角形插头,分别对应零线、火线和接地线。当n线断开,接触金属外壳时,Pe线短路,不会干扰与Pe线相连的其他设备。但这些异常现象很少见。TN-S系统中可安装过流保护器。如果保护器在异常情况下不能完成保护动作,也可以安装漏电保护器进行补偿。
        1.1.2 TN-C-S系统接地
        TN-C-S系统是上述两种接地方式的组合,保护线与中性线的前半部分组合,后半部分独立。在连接前端,连接方式简单经济。在布线的后半部分,单独布置产生的电磁干扰较低,相对安全。在实际工作中,TN-C-S系统接地方式优点突出,应用广泛。但要注意的是,安全线与中性线分离后严禁再接触。
        1.2 It系统接地
        It系统电源中性点不接零或接地,系统电气设备的金属外壳通过单独的PE线进行接地。IT系统中的单相对地电流是非故障相对地电容电流,应用于金属外壳时非常小,通常不构成安全风险,因此无需立即切断电源。但在实际工作中需要配置报警系统,提醒管理人员及时处理,避免再次出现故障。It系统接地更适合于需要长期连续运行的设备系统。隔离接地可明显降低电磁干扰,因此也可用于精密设备的供电系统。但总的来说,这种接地方式的应用并不普遍。
        1.3TT系统接地
        TT系统中性点可以直接接地,如果电源没有中性点,可以选择变压器二次侧第一相接地。系统内所有电气设备的PE线均未与其他电气设备连接。当多个电气设备共用一个保护器时,允许使用同一接地装置。如果不是这样,电气设备应单独接地。TT系统中的电气设备与电源之间没有电气连接,即当系统发生单相接地故障时,它们之间没有干扰,因此建议在对电气影响敏感的电子设备系统中采用这种接地方式潜力。当中性线断开时,TT系统中的电压不平衡与T-N系统中的电压不平衡相似,需要单独处理。如果单相接地故障是由TT系统的绝缘损坏引起的,则回路中的阻抗将高于TN系统中的阻抗。TT系统在城市配电网中的应用较为普遍。由于设备金属外壳直接接地,一般状态下不会产生地电位。即使系统出现故障,故障也没有扩大的趋势。由于电磁干扰小,对精密设备和系统有很好的保护作用,因此接地方式在电网升级和优化中的应用越来越广泛。
        2分析了低压配电网运行中存在的问题及其
        2.1低压配电线路绝缘老化
        泄漏电流异常的主要原因是:1)使用时间过长,绝缘老化失效。特别是在农村和乡镇地区,相当一部分用户由于内部线路老化漏电电流过大等原因导致家庭保险无法投入运行。2) 电路受潮湿、高温、多尘、腐蚀等恶劣环境的影响,导致绝缘性能下降,泄漏电流增大,RCD频繁跳闸。3) 接头绝缘不完整或电路绝缘机械损坏(如摩擦、动物啃咬等)会导致绝缘失效。4) 线路经常过电流,绝缘层受热损坏。


        2.2总零和零串问题
        1)市政零串问题。部分TT站区不同站点间的零线连接问题,主要是通过低压干线跨站区连接通信线、广播线和市政监控线引起的。变电站和低压干线的总泄漏电流较大,给变电站的投运和漏电控制带来困难。2) 路灯没有问题。某路灯专用低压线的零线与同极公共零线相连,形成保护线与非保护线(路灯线)的连接。夜间打开路灯后,RCD检测到来自路灯线路的回流。3) 零用户问题。个别TT站区和TN-C站区不同表盒之间以及集中表盒内不同家用表之间共用零线的问题(表盒出线端泄漏电流大,往往达2A以上),导致中间表难以投入使用手表盒出口侧的保护装置。
        2.3混合连接问题
        1)对于TN-C-S或TN-S系统,用户侧存在n线与Pe线混合的问题。RCD检测到设备的工作电流从PE线流回电源,误判为泄漏电流,导致误跳闸。同时,外壳带N线电压,存在安全隐患。2) 对于TT系统,存在同一区域内用户设备的外壳与保护线不连接,接地保护与零位保护混合的现象,可能使某一区域内所有的零位连接设备的外壳都有电压,而设备外壳的带电会引起持续的泄漏电流,影响RCD的运行,存在安全隐患。
        2.4雷击导致RCD跳闸问题
        避雷器或电涌保护器通常安装在低压线路配电箱和用户用电设备中。研究结果表明,在实际应用中,配电线路发生直击雷过电压的概率很低,感应雷过电压和雷电侵入波引起的过电压大多是感应雷。雷击时,避雷装置的动作使线路泄漏电流瞬间增大,导致上游RCD误动作。
        3相关措施
        3.1技术管理措施
        1)对于长线路,加强线路泄漏电流的检测,及时发现和排除泄漏故障。一旦发现绝缘老化严重的线路,及时处理。对新建站台区,严格按照标准化工艺,加强固线、绝缘子的安装质量要求和表箱接入点弯头的设计,并安装到位。2) 整治零线、零线问题,协调市政、路灯、通信等有关部门进行线路改造。3) 调整电气设备的保护接地。为降低触电风险,避免RCD误跳闸问题,不允许在同一个车站将接地与零保护混合使用。4) 定期组织培训,提升运维人员的技术水平,同时在实际工作过程中构建更加科学合理的管理模式,划分责任区,落实责任,加强考核。
        3.2新技术研发与应用
        1)建立剩余电流监测系统。通过对剩余电流监测系统的实时监测,跟踪线路剩余电流的变化,实现了对RCD的远程监控,使运行人员能够及时获取各节点的运行信息和运动信息,了解线路绝缘的运行状态并及时对RCD进行有针对性的运行维护,提高线路和RCD的泄漏电流检测效率。此外,重点分析了剩余电流监测的特殊性,并进一步应用RCD监测装置,实现了全保护在线监测的全覆盖。2) RCD性能的研究与改进。因此,进一步提高漏电保护技术水平,提高漏电保护装置的安全性、可靠性和智能性,促进整个技术和成熟产品的推广应用,是当前一项重要的工作。
        4结论
        RCD能有效降低低压配电网人员触电危险。通过对RCD现场运行情况的调查,发现RCD现场运行中存在许多问题,影响实际应用效果,必须采取措施加以解决。另外,随着分布式电源的发展,配电网已经活跃起来,也就是逐渐发展成为一个活跃的配电网,这对现有的剩余电流保护装置提出了新的要求,因此有必要进一步加快研究,推广应用新型触电保护技术和产品,以适应有源配电网。
        参考文献
        [1]姜蔚,俞刚,王剑,孙琳. 农村低压配网剩余电流预警系统[J]. 农村电气化,2012(09):39-40.
        [2]郑盾,刘守明. 低压配网测控数字化管理系统[J]. 农村电气化,2010(12):43-44.
        [3]周文锴. 低压电网剩余电流保护器状态评价的研究[D].长沙理工大学,2014.
        [4]宁建行. 智能型自适应剩余电流动作保护器的研究[D].上海电机学院,2016.
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