1　概述

 

　　在低壓電網(wǎng)中安裝剩余電流動作保護器（以下稱為剩余電流保護器）是防止人身觸電、電氣火災(zāi)及電氣設(shè)備損壞的一種有效的防護措施。世界各國和國際電工委員會通過制訂相應(yīng)的電氣安裝規(guī)程和用電規(guī)程在低壓電網(wǎng)中大力推廣使用剩余電流動作保護器。

 

　　我國的剩余電流保護器是從70年代中期開始發(fā)展，并首先在農(nóng)村低壓電網(wǎng)中推廣應(yīng)用的，經(jīng)過80年代到90年代的不斷完善和發(fā)展已形成一個品種完善、規(guī)格齊全，符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn)的剩余電流保護器的產(chǎn)品系列。在低壓電網(wǎng)的安全保護中，尤其是農(nóng)村低壓電網(wǎng)的安全保護中發(fā)揮了重要的作用。

 

　　2　剩余電流保護器的分類

 

　　2.1　根據(jù)動作方式分

 

　　2.1.1　電磁式剩余電流保護器

 

　　零序電流互感器的二次回路輸出電壓不經(jīng)任何放大，直接激勵剩余電流脫扣器，稱為電磁式剩余電流保護器，其動作功能與線路電壓無關(guān)。

 

　　2.1.2　電子式剩余電流保護器

 

　　零序電流互感器的二次回路和脫扣器之間接入一個電子放大線路，互感器二次回路的輸出電壓經(jīng)過電子線路放大后再激勵剩余電流脫扣器，稱為電子式剩余電流保護器，其動作功能與線路電壓有關(guān)。電磁式和電子式剩余電流保護器的性能比較如表1所示。

 

　　2.2　根據(jù)剩余電流保護器的功能分

 

　　2.2.1　剩余電流斷路器

 

　　剩余電流斷路器是檢測剩余電流，將剩余電流值與基準(zhǔn)值相比較，當(dāng)剩余電流值超過基準(zhǔn)值時，使主電路觸頭斷開的機械開關(guān)電器。剩余電流斷路器帶有過載和短路保護,有的剩余電流斷路器還可帶有過電壓保護。

 

　　2.2.2　剩余電流繼電器

 

　　剩余電流繼電器是檢測剩余電流，將剩余電流值與基準(zhǔn)值相比較，當(dāng)剩余電流值超過基準(zhǔn)值時，發(fā)出一個機械開閉信號使機械開關(guān)電器脫扣或聲光報警裝置發(fā)出報警的電器。剩余電流繼電器常和交流接觸器或低壓斷路器組成剩余電流保護器，作為農(nóng)村低壓電網(wǎng)的總保護開關(guān)或分支保護開關(guān)使用。

 

　　2.2.3　移動式剩余電流保護器

 

　　移動式剩余電流保護器是由插頭、剩余電流保護裝置和插座或接線裝置組成的電器，它包括剩余電流保護插頭、移動式剩余電流保護插座、剩余電流保護插頭插座轉(zhuǎn)換器等，用來對移動電器設(shè)備提供漏電保護。

 

　　2.2.4　固定安裝的剩余電流保護插座

 

　　由固定式插座和剩余電流保護裝置組成的電器，也可對移動電器設(shè)備提供漏電保護。

 

　　表1　電磁式和電子式剩余電流保護器性能比較

 

　　2.3　根據(jù)剩余電流保護器的使用場合分

 

　　2.3.1　專業(yè)人員使用的剩余電流保護器

 

　　這種剩余電流保護器一般額定電流比較大，作為配電裝置中主干線或分支線的保護開關(guān)用，發(fā)生故障影響范圍比較大，要求由專業(yè)人員來安裝、使用和維護。剩余電流繼電器和大電流剩余電流斷路器屬于這種形式的剩余電流保護器。

 

　　2.3.2　家用和類似用途的剩余電流保護器

 

　　用于商用、辦公樓及城鄉(xiāng)居民住宅等建筑物中的剩余電流保護器，一般額定電流比較小，作為終端電氣線路的漏電保護裝置，適合于非專業(yè)人員使用。主要是家用剩余電流斷路器和移動式剩余電流保護器。

 

　　2.4　根據(jù)剩余電流保護器的動作時間分

 

　　2.4.1　一般型剩余電流保護器

 

　　無故意延時的剩余電流保護器，主要作為分支線路和終端線路的漏電保護裝置。

 

　　2.4.2　延時型剩余電流保護器

 

　　專門設(shè)計的對某一剩余動作電流值能達到一個預(yù)定的極限不動作時間的的剩余電流保護器。延時型剩余電流保護器主要作為主干線或分支線的保護裝置，可以與終端線路的保護裝置配合，達到選擇性保護的要求。

 

　　3　國內(nèi)各種剩余電流保護器的性能及發(fā)展動向

 

　　我國剩余電流保護器的生產(chǎn)和應(yīng)用起步較晚，但經(jīng)過80年代和90年代的自行研制、開發(fā)，引進國外先進技術(shù)，取得了較大的進展，已經(jīng)形成一定規(guī)模的生產(chǎn)能力。據(jù)不完全的統(tǒng)計，1998年全國剩余電流動作保護器的年銷售量（包括出口）已超過1200萬臺。其中，剩余電流斷路器占57％，剩余電流保護插頭占25％，其余為剩余電流保護繼電器、剩余電流保護插座等。

 

　　我國生產(chǎn)的剩余電流保護器絕大部分為電子式的，約占剩余電流保護器總產(chǎn)量的90％左右。電磁式剩余電流保護器因制造成本高、價格貴，使用量較少，目前僅占10％左右。主要種類有：家用及類似用途剩余電流斷路器、剩余電流斷路器（主要由低壓塑殼斷路器派生而成）、移動式剩余電流保護器和剩余電流繼電器等。

 

　　3.1　家用及類似用途剩余電流斷路器

 

　　家用及類似用途剩余電流斷路器可分為帶過電流保護和不帶過電流保護兩種，適合于非專業(yè)人員使用。主要使用在商店、辦公樓、飯店及城鄉(xiāng)居民住宅等建筑物中，對低壓線路和用電設(shè)備進行保護。

 

　　3.1.1　帶過電流保護的剩余電流動作斷路器

 

　　國內(nèi)主要生產(chǎn)的型號有：C45Vigi、DPNVigi、DS250S、GS250S、FAZ-L、DZL118、DZ126L、DZ12L、DZ47L、KL、E4EB/M、E4CBEL、E4EL及BCL32系列等。主要技術(shù)指標(biāo)：額定電壓220V和380V，額定電流絕大部分為63A及以下，有些系列可達到125A，額定剩余動作電流多數(shù)為30mA及以下，分斷時間不大于0.1s。帶過載和短路保護，短路分斷能力為3kA/4kA/6kA/10kA。有的產(chǎn)品還帶有過電壓保護，動作值一般為380V±10％。極數(shù)有1P＋N、2P、3P和4P等。其中C45Vigi、DS250S、DZ47L、FAZ-L、E4EB/M、E4CBEL、E4EL和KL等系列剩余電流斷路器是近幾年發(fā)展起來的，由小型斷路器和剩余電流保護附件拼裝而成的剩余電流動作斷路器。分斷能力高，外形美觀。寬度尺寸模數(shù)化，模數(shù)為18mm。剩余電流保護附件和小型斷路器的拼裝可以在工廠完成，也可以在現(xiàn)場拼裝，可以根據(jù)需要靈活地與小型斷路器組合安裝在配電箱中，特別適合于在終端電器配電箱及城鄉(xiāng)居民住宅配電箱中使用。因此這幾年發(fā)展迅速，其產(chǎn)量已占家用剩余電流斷路器產(chǎn)量的20％以上。

 

　　3.1.2　不帶過電流保護的剩余電流動作斷路器

 

　　國內(nèi)生產(chǎn)的主要型號有DZL43（FIN）、NFIN、AB62、AB63、DZL18、DZL29、DZL31、DZL33、DZL38、LK28、DLB和DBL等系列及類似的剩余電流斷路器。

 

　　主要技術(shù)指標(biāo)：額定電壓220V和380V，額定電流63A及以下，額定接通分斷能力500A，額定剩余動作電流30mA，分斷時間不大于0.1s。部分產(chǎn)品可帶過載保護或過電壓保護。其中絕大部分額定電壓為220V、額定電流40A及以下的單相電路中使用的二極剩余電流斷路器。

 

　　這其中有一部分是在80年代初期或中期開發(fā)的額定電流為10A的專門用于民用住宅的產(chǎn)品，例如，DLB和DBL等系列，隨著居民用電量的增加，市場在逐步萎縮。有些電子式家用剩余電流斷路器，制造廠為降低成本，采用分立式的電子元件，把有關(guān)的抗干擾線路和保護線路省掉，采用低價元件和材料組裝，成本降到10元左右或以下，使產(chǎn)品的可靠性、壽命及抗干擾性能極差，這種產(chǎn)品很難通過安全認證。但因這種產(chǎn)品在有的時候通以剩余動作電流還能動作，容易對用戶產(chǎn)生誤導(dǎo)，在城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造中應(yīng)引起重視。隨著我國用電規(guī)范的完善和用電水平的提高，這類產(chǎn)品必將淘汰。

 

　　隨著這幾年住宅建設(shè)的發(fā)展，一些地方的住宅建筑設(shè)計規(guī)范中除了強制規(guī)定住宅建筑必須安裝剩余電流保護器外，還要求支路開關(guān)的相線和中線都應(yīng)斷開。為適應(yīng)規(guī)范的變化，施耐德公司在DPN雙極斷路器基礎(chǔ)上，在中國市場首先推出了具有過載、短路和過壓保護的DPNVigi二極剩余電流斷路器，具有可開閉的中性線，額定電流20A，分斷能力4.5kA，寬度尺寸只有36mm，可用于4kW的住宅低壓線路中，適合我國目前大部分城鄉(xiāng)居民住宅的配電容量，具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑｋS著經(jīng)濟的發(fā)展，居民的用電量不斷提高，經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的每戶居民用電量已提高到10kW以上，因此額定電流50～63A以上的剩余電流斷路器的需要量也在上升。

 

　　3.2　剩余電流斷路器

 

　　由低壓塑殼斷路器派生的剩余電流斷路器，適合于專業(yè)人員使用。國內(nèi)生產(chǎn)的主要型號有DZ15L、DZL25、DZ20L和SL系列及類似的產(chǎn)品。基本上都是電子式的剩余電流斷路器。這類產(chǎn)品額定電流較大，除了漏電保護外，還具有過載和短路保護，可作為工廠車間、農(nóng)村等配電裝置主干線、分支線的漏電和過載短路保護裝置。

 

　　產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)：額定電壓為380V，額定電流最大為630A，極數(shù)為三極或四極，短路分斷能力最大為30kA。額定剩余動作電流有30、100mA和300mA，分斷時間有一般型和延時型二種。一般型分斷時間不大于0.2s，延時型的延時時間有0.2、0.4、0.5s和1s，可進行分級保護，達到選擇性保護的要求。

 

　　SL系列剩余電流斷路器是國內(nèi)新開發(fā)的孿生式剩余電流斷路器，其外形尺寸和安裝尺寸與同樣電流等級的塑殼斷路器完全一樣，極數(shù)為3P或4P，額定電壓為220V、380V兩用型，額定電流從100～800A，額定短路分斷能力最高為50kA。由于其技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)較高，在工農(nóng)業(yè)配電裝置中具有廣闊的應(yīng)用前景。

 

　　3.3　剩余電流繼電器

 

　　3.3.1 一般型剩余電流繼電器

 

　　國內(nèi)生產(chǎn)的主要型號有JD1、JD3、DBL等。

 

　　產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)：其中JD1是電磁式剩余電流繼電器，額定電壓380V，額定電流200A，額定剩余動作電流為30、100mA和300mA，分斷時間不小于0.2s。JD3為電子式剩余電流繼電器，額定電壓380V，額定電流100～800A，額定剩余動作電流從30mA～1A分級可調(diào)，分斷時間分一般型和延時型兩種。一般型的分斷時間不大于0.2s，延時型的延時時間有0.2、0.4、0.8s和1s等幾種。

 

　　3.3.2　脈沖型剩余電流繼電器

 

　　國內(nèi)生產(chǎn)的主要型號有JD24、JD27、JD42、LJM、JLM、JMC、LMJ、MDJ、MDBL、HSCTJ、TBJ1等，均為電子式剩余電流繼電器。

 

　　產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)：額定電壓220V/380V，額定電流250A以下，額定緩變剩余動作電流為200mA/300mA，額定突變剩余動作電流40mA/50mA/75mA，分斷時間不大于0.2s，具有重合閘功能。剩余電流繼電器對間隔5s內(nèi)再次突然施加的額定緩變剩余動作電流，具有重合閘閉鎖功能。

 

　　3.3.3　鑒相鑒幅型剩余電流繼電器

 

　　國內(nèi)生產(chǎn)的主要型號有JD6、JD9、JD19、JD26、JD31、JD41、CDJD2、HWDJ、GLJ、HSCTJ、LBM、LTS、QJC、QLK、LSXF、ZTBJ1等型。

 

　　產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)：額定電壓220V/380V，額定電流150A/250A，額定緩變剩余動作電流為200mA/300mA，額定突變剩余動作電流40mA/50mA/75mA，分斷時間不大于0.2s，具有重合閘功能。剩余電流繼電器對間隔5s內(nèi)再次突然施加的額定緩變剩余動作電流，具有重合閘閉鎖功能。突變剩余動作電流值與突變剩余動作電流和緩變剩余動作電流之間的相位無關(guān)。有的鑒相鑒幅型還帶有節(jié)能功能。

 

　　3.3.4　智能剩余電流保護繼電器

 

　　具有自動判別電網(wǎng)泄漏電流的功能，當(dāng)電網(wǎng)泄漏電流增大時，繼電器能把動作電流自動調(diào)到上檔的動作值。當(dāng)電網(wǎng)泄漏電流減小時，又自動回復(fù)到下檔動作值。

 

　　我國目前剩余電流繼電器主要是在農(nóng)村低壓電網(wǎng)中使用，剩余電流繼電器與交流接觸器組合成剩余電流保護器作為主干線或分支線路的漏電保護裝置。尤其是脈沖型、鑒相鑒幅型剩余電流繼電器專門適應(yīng)我國農(nóng)村低壓電網(wǎng)泄漏電流比較大，把緩慢變化的動作電流值設(shè)定在200～300mA之間，避開電網(wǎng)正常泄漏電流的誤動作；把突然變化的動作電流值設(shè)定在40mA左右，這在一定程度上提高了農(nóng)村低壓電網(wǎng)剩余電流保護器的投運率。目前在農(nóng)村電網(wǎng)中有一定的市場，但相應(yīng)地帶來誤動作增多，影響了供電的連續(xù)性，降低了供電質(zhì)量，因而在城市電網(wǎng)中至今未見使用。

 

　　工業(yè)生產(chǎn)中剩余電流繼電器的使用主要是在石油化工、鋼鐵企業(yè)等需要連續(xù)供電的場所，作為漏電報警或絕緣監(jiān)視用。

 

　　3.4　移動式剩余電流保護器

 

　　國內(nèi)生產(chǎn)的主要型號有CL1-10、BLC、LBX、LBC、CL1-10、QLK、ATL、WLT-1及THD10型剩余電流保護器。

 

　　此類產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)：額定電壓220V，額定電流10A/16A，額定剩余動作電流10mA/15mA，額定接通分斷能力250～300A，分斷時間不大于0.1s，均在單相電路中使用。

 

　　近兩年來，由于家用電器配套需要量的增加，剩余電流保護器發(fā)展很快。新開發(fā)的剩余電流保護器外殼采用高強度的工程塑料，外形輕巧美觀，體積小，例如LBX型剩余電流保護器，外形尺寸為42mm×70mm×33mm（不包括插銷部分），體積只有老產(chǎn)品的1/2。有的剩余電流保護器還可帶有過熱保護傳感器，對電熱器具進行過熱保護，防止其因過熱或空燒發(fā)生損壞。1998年剩余電流保護器全國銷售量已接近300萬件。產(chǎn)品主要用于與電熱水器、空調(diào)器、電吹風(fēng)等家用電器及手持電動工具配套，其中有相當(dāng)部分是與家用電器配套后出口到國外去的。

 

　　4　國外剩余電流保護器的發(fā)展動向

 

　　4.1　家用及類似用途剩余電流斷路器

 

　　歐洲剩余電流保護器的發(fā)展以家用剩余電流斷路器為主，基本上都是電磁式剩余電流斷路器。

 

　　歐洲不帶過電流保護的剩余電流斷路器近幾年的發(fā)展趨勢是把二極和四極分成兩個殼體，使二極剩余電流斷路器的體積大為減小：二極寬度為2個模數(shù)（36mm），四極寬度為4個模數(shù)（72mm）。代表性的產(chǎn)品有SIEMENS公司的5SM1、5SZ3系列；ABB公司的F360、F370系列，F(xiàn)＆G公司的NFIN系列等，其最大額定電流為63A，采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝方式，接線端子提供接線柱式接線和壓板式接線兩種方式，適用于安裝在配電箱中，可直接用標(biāo)準(zhǔn)母線排與其他電器連接。

 

　　[page_break] 帶過電流保護的剩余電流斷路器近幾年的發(fā)展趨勢，由小型斷路器（MCB）和剩余電流動作保護附件組裝成剩余電流動作斷路器，組裝方便靈活，尺寸模數(shù)化，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝方式，便于在配電箱內(nèi)安裝使用。代表性產(chǎn)品有SIEMENS公司的5SU系列，ABB公司的DS250S，F(xiàn)＆G公司FL7系列，施耐德公司Vigi C60，Vigi NC100系列等。

 

　　動作時間除原有的一般型和S型（選擇性型）外，還增加了10ms的短延時特性。具有良好的抗誤動作能力，可防止閉合泄漏電流較大的負載（例如電容性負載）時引起剩余電流斷路器誤動作。SIEMENS公司把這種特性標(biāo)志為K型，F(xiàn)&G公司標(biāo)志為G型。

 

　　此外為適應(yīng)產(chǎn)生平滑直流電流的工業(yè)電氣設(shè)備日益增多，如頻率變換器、X射線發(fā)生器或UPS系統(tǒng)等場合的需要，西門子公司在90年代中期推出對交流故障電流、脈動直流故障電流和平滑直流電流都能可靠動作的全電流敏感型剩余電流動作斷路器。其額定工作電壓415V，額定電流63A，額定剩余動作電流為30、300mA，寬度為8個模數(shù)（144mm），這項技術(shù)已處于世界領(lǐng)先水平。

 

　　4.2　剩余電流斷路器

 

　　由低壓塑殼斷路器派生的剩余電流斷路器，日本發(fā)展較快，以富土電機公司和三菱電機公司為代表，均為電子式剩余電流斷路器，其產(chǎn)品在世界上處于領(lǐng)先地位。

 

　　日本的富士電機公司和三菱電機公司在90年代推出了30～800A殼架電流等級的孿生式斷路器。其結(jié)構(gòu)特點：剩余電流斷路器和塑殼式斷路器外形尺寸和安裝尺寸完全相同，比較老產(chǎn)品體積縮小了30％。電壓范圍廣，可以在100V-240V-440V交流電壓范圍內(nèi)通用，能適合于在不同電壓等級的低壓網(wǎng)絡(luò)中使用。短路分斷能力高，例如富士HG403B系列可達到AC415V，65kA；三菱NV400-REP系列可達到440V，125kA。此外，三菱的HEP和SEP系列產(chǎn)品還具有預(yù)報警功能，當(dāng)故障電流達到預(yù)定值的50％時，預(yù)報警指示燈開始閃爍進行報警，閃爍頻率越高，表示事故越嚴重。預(yù)警指示可以告訴監(jiān)控人員及早采取措施，排除故障，保證供電的連續(xù)性。

 

　　ABB公司在S1～S3系列塑殼斷路器上拼裝RC211、RC212剩余電流脫扣器模塊組裝成剩余電流斷路器。剩余電流脫扣器模塊寬度與斷路器尺寸一樣，可以裝在塑殼斷路器后面（垂直式）或側(cè)面（水平式）。最大額定短路分斷能力為85kA。剩余電流脫扣器結(jié)構(gòu)為電磁式，不需要任何輔助電源，能在50～500V電壓正常工作。RC212型還有報警功能，當(dāng)剩余電流達到預(yù)定值的50％時，預(yù)報警信號燈就會閃爍報警；閃爍頻率隨剩余電流增加而增加，直至電流達到預(yù)定值時自動切斷電路。

 

　　5　結(jié)束語

 

　　從國內(nèi)剩余電流保護器的發(fā)展來看，我國剩余電流保護器從數(shù)量上和品種上，基本能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，并在電網(wǎng)的安全保護中發(fā)揮了巨大的作用。我國農(nóng)村低壓電網(wǎng)漏電保護現(xiàn)在主要采用一級總保護，隨著農(nóng)村電氣化的實現(xiàn)和信息時代的到來，家用電器和家用電腦在城鄉(xiāng)居民家庭日益普及，對供電的可靠性和連續(xù)性的要求會越來越高。用脈沖型和鑒相鑒幅型剩余電流保護器作為一級總保護，其誤動作相對較多，跳閘頻繁，動作后停電面大，因而供電可靠性的矛盾將越來越突出。借鑒國外漏電保護發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和居民住宅家用剩余電流斷路器逐漸普及，農(nóng)村低壓電網(wǎng)的漏電保護形式應(yīng)逐步由一級總保護向總保護、分支保護與終端保護組成的二級保護或三級保護過渡。總保護和分支保護應(yīng)推廣采用具有過載、短路和漏電保護的剩余電流斷路器，動作電流為100～300mA，動作時間采用延時型，總保護延時時間為0.2～0.3s左右，分支保護延時時間為0.2s左右。終端保護應(yīng)采用一般型的家用剩余電流斷路器，可采用帶過載和短路保護的剩余電流斷路器，或采用不帶過電流保護的剩余電流斷路器，而另外用小型斷路器來提供過載和短路保護，動作電流不大于30mA，動作時間不大于0.1s。總保護、分支保護與終端保護在動作時間和動作電流上協(xié)調(diào)配合，可達到選擇性保護的要求。分級保護的實現(xiàn)將顯著減少因保護裝置誤動作而造成的停電次數(shù)，把故障停電區(qū)域限制在最小范圍，從而大大提高電網(wǎng)的安全水平和供電質(zhì)量。

 

　　剩余電流斷路器把檢測剩余電流的功能和斷開主電路的功能組合在一起，同時還可對線路進行過載和短路保護，不僅可縮小裝置的體積，降低制造成本，而且可大大提高電網(wǎng)的保護水平。為了加快分級保護的實施，剩余電流保護器產(chǎn)品的制造廠和用戶應(yīng)相互配合，積極開發(fā)性能可靠、動作時間穩(wěn)定的延時型剩余電流斷路器，以滿足主干線和分支線保護的需要。對于家用剩余電流斷路器，制造廠和用戶應(yīng)共同努力，擺脫低價位競爭的怪圈，設(shè)法在提高抗干擾性能和可靠性方面下功夫，進一步改進產(chǎn)品性能，加強對剩余電流斷路器的運行管理和售后服務(wù)，使農(nóng)村電網(wǎng)通過技術(shù)改造，設(shè)備水平和安全水平產(chǎn)生一個質(zhì)的飛躍。

 

　　執(zhí)筆：周積剛王云香

 

　　

 

　　

 

　　農(nóng)村電網(wǎng)的漏電保護方式及其裝置的選擇

 

　　——剩余電流動作保護器專家組主題報告之三

 

　　

 

　　摘要本文介紹了我國農(nóng)村20年來安裝使用漏電保護器對農(nóng)電安全所取得的成績，以及這種保護方式對農(nóng)村用電可靠性的影響。目前在農(nóng)網(wǎng)改造中要解決農(nóng)電安全與供電可靠性間的矛盾，就必須采用具有動作電流和動作時間級差相互配合的分級保護。分級保護是農(nóng)村低壓電網(wǎng)的最佳漏電保護方式。

 

　　關(guān)鍵詞分級保護延時型漏電保護器延時型漏電斷路器安全性可靠性連續(xù)性選擇性最佳方案

 

　　1　網(wǎng)改前農(nóng)村低壓電網(wǎng)漏電保護方式及漏電保護器的使用狀況

 

　　1.1 保護方式

 

　　在80年代初期，全國農(nóng)村每年觸電死亡人數(shù)均在4000人左右，當(dāng)時為了降低農(nóng)村觸電死亡人數(shù)，曾大力推廣使用漏電保護器。由于當(dāng)時國民經(jīng)濟狀況及農(nóng)村用電量較少，一般均采用一臺配電變壓器裝一只漏電保護器的總保護和每條分路出線裝一只漏電保護器的分路保護。這種農(nóng)村低壓電網(wǎng)的漏電保護方式，持續(xù)使用了近20年，為降低農(nóng)村觸電死亡事故起到了十分重要的作用。

 

　　1.2 使用狀況

 

　　1998年據(jù)我國14個省的不完全統(tǒng)計，已經(jīng)安裝各種型號的漏電保護器3600余萬臺，這14個省在1994～1998年的5年里漏電保護器動作次數(shù)為319萬次。其中由于人及動物直接接觸而觸電動作的為28.6萬次，占總動作次數(shù)的8.97%；由線路及用電設(shè)備發(fā)生漏電保護器動作的為269.4萬次，占總動作次數(shù)的84.45%；不明原因動作的為21萬次，占總動作次數(shù)的6.58%。

 

　　從全國農(nóng)村實施漏電保護的效果上看，也是十分明顯的，觸電死亡人數(shù)從1980年的4000人下降到1998年的167人，盡管用電量大幅度增加，但觸電死亡人數(shù)卻下降了近24倍，這充分證明：我國廣大農(nóng)村安裝使用了漏電保護器為農(nóng)村安全用電減少觸電死亡起到了顯著的作用。

 

　　1.3　保護方式存在的問題

 

　　從上述統(tǒng)計的數(shù)字不難看出，保護器動作的319萬次中，真正用于觸電保護的動作次數(shù)只有28.6萬次，占8.97%，而非觸電保護的動作次數(shù)共有290.4萬次，占91.03%，這種頻繁的動作，停電范圍廣影響面大，給農(nóng)村低壓電網(wǎng)的供電可靠性帶來了嚴重影響。造成這樣動作頻繁就是這種漏電保護方式的最大缺陷，即缺乏漏電保護動作的選擇性。

 

　　2　農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)(改造)工程中所出現(xiàn)的問題

 

　　2.1　原來漏電保護方式造成動作次數(shù)多的原因

 

　　在網(wǎng)改工程實施前，盡管全國各地通過農(nóng)村用電標(biāo)準(zhǔn)化、電氣化建設(shè)與驗收，以及扶貧通電光明工程等一系列重大舉措，改變了農(nóng)村用電的現(xiàn)狀，但是由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)并沒有徹底改變，10、0.38kV的低壓電網(wǎng)送電距離嚴重失調(diào)，即10kV∶0.38kV=1∶5(該數(shù)字以千米為單位)，嚴重的地方則為10kV∶0.38kV=1∶7，0.38kV線路供電半徑大，有的達到3km左右。由于這樣的農(nóng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)及漏電保護方式，每條分路出線將有200～300農(nóng)戶用電，農(nóng)戶家中漏電及私拉亂接又難以管理，因此農(nóng)戶家中用電就使得漏電保護器動作頻繁。一些經(jīng)濟發(fā)達地方供電可靠性和連續(xù)性的矛盾尤為突出，那些地方為了連續(xù)供電而放棄了漏電保護，將線路的首端漏電保護退出運行，這樣就增加了觸電傷亡事故。這種漏電保護退出運行與農(nóng)電安全管理不嚴及漏電保護組合裝置具備自身可以退出運行的條件有關(guān)。

 

　　2.2　網(wǎng)改工程中漏電保護所出現(xiàn)的問題

 

　　在這次網(wǎng)改工程中對原有農(nóng)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)作了大調(diào)整，采用“小容量多布點”的供電方式，農(nóng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)一般為10kV∶0.38kV=1∶2左右，經(jīng)濟較好的地區(qū)0.38kV線路的供電半徑在500m左右，這種配電線路將大幅度降低了線損，并提高了電壓質(zhì)量。但網(wǎng)改送電后為何又引起了供電可靠性較以前差呢?其主要原因有以下幾種：

 

　　2.2.1　網(wǎng)改的保護方式未作論證帶來的越級跳閘

 

　　在農(nóng)網(wǎng)改造中各省要求對低壓電網(wǎng)安裝分路的首端和末端保護，但對如何實施首末端保護的相互配合、選用何種型號的漏電保護器等未作論證，仍按80年代的方式實施保護，所以就引起了漏電保護的越級跳閘、停電面積大的嚴重弊病。農(nóng)民花了錢參與網(wǎng)改又要受停電之苦，因而意見較多。因此漏電保護選擇性的動作是十分必要的。

 

　　2.2.2　網(wǎng)改后低壓線路短了但農(nóng)戶家中的漏電問題依然存在

 

　　經(jīng)過多年來的實踐證明：低壓線路漏電大的主要原因是各農(nóng)戶家中的線路和各種家用電器。盡管電網(wǎng)改造采用了“小容量多布點”的配電方式，但各農(nóng)戶家中的用電狀況仍維持原狀，真正的漏電根子并未根治，因此原來保護器動作多的，網(wǎng)改后仍然要動作，僅僅是原來動作多的可以將其退出運行，而現(xiàn)在則無法退出運行，從而就造成了供電可靠性差。

 

　　2.2.3　低壓配電箱給用電可靠性帶來了影響

 

　　網(wǎng)改中的低壓配電箱工作于露天，在夏天高溫時箱體內(nèi)的溫度可達到60℃以上。但箱體中所選用的各種低壓電器均是按GB1497《低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計的，現(xiàn)在它們在超標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下使用運行，由此引起的誤動也是正常的，甚至原來很少跳閘的線路也會增加動作次數(shù)，這就給供電可靠性同樣帶來了影響。

 

　　2.2.4　漏電保護退出運行的自身條件不復(fù)存在

 

　　這次農(nóng)網(wǎng)改造中所選的漏電保護器必須是經(jīng)過1995年漏電保護器國標(biāo)安全認證的產(chǎn)品，這種保護器無法退出運行；加上與其配套的交流接觸器選用了CJ20型，這種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計作了徹底改進，合閘線圈鐵芯封閉在內(nèi)，所以無法將漏電保護退出運行。這樣一來正在運行的低壓電網(wǎng)一有故障，保護器就動作切斷電源，從而影響供電的可靠性。

 

　　2.2.5　網(wǎng)改后發(fā)生觸電死亡事故的嚴重性

 

　　隨著網(wǎng)改結(jié)束，低壓電網(wǎng)資產(chǎn)權(quán)變更，這對漏電保護的安全性就顯得十分重要。一旦保護失靈，發(fā)生觸電死亡事故，用戶要求索賠是個非常嚴重的問題(目前死者家屬提出索賠金額為60～200萬元不等，并狀告供電局)，與此同時供電部門的各級領(lǐng)導(dǎo)還要花費很大精力和很長時間來處理這種事故，也沒有任何人敢將保護器退出運行。

 

　　因此，在農(nóng)網(wǎng)改造時對漏電保護的選擇性、觸電保護的安全性和農(nóng)村供電的可靠性必須認真研究妥善解決。

 

　　3　農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)和改造工程中漏電保護方式的確定

 

　　自推廣使用漏電保護器以來，已經(jīng)有20年的歷史，全國各地鄉(xiāng)村的農(nóng)用電量也在原來的基礎(chǔ)上增加了幾十倍至幾百倍，農(nóng)民對電的依賴性和迫切性很高，因此在確保農(nóng)電安全的前提下，農(nóng)村供電的可靠性就顯得非常重要。要解決觸電保護的安全性和農(nóng)村供電的可靠性的矛盾，農(nóng)村低壓電網(wǎng)的漏電保護方式應(yīng)脫離原有模式，選用漏電保護具有選擇性動作的分級保護。

 

　　3.1　使用分級保護對供電可靠性的分析

 

　　從各地農(nóng)網(wǎng)改造的規(guī)劃看，所選用的配電變壓器容量差異較大，貧困地區(qū)每戶用電量按0.5kVA左右考慮，其配電變壓器容量為30～80kVA；而經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)則按1.5kVA左右考慮，為此配電變壓器容量選用160kVA左右，這些配電變壓器的分路出線大多是2路或3路。每路出線的農(nóng)戶在50～100戶左右。

 

　　農(nóng)村低壓電網(wǎng)如何實施分級保護，應(yīng)根據(jù)配變?nèi)萘亢头致烦鼍€的負荷大小來確定。當(dāng)配電變壓器容量為100kVA以上，有2路或3路低壓線路時，其中負荷較大的分路出線可以采用三級保護，其余線路采用二級保護；當(dāng)配電變壓器容量為80kVA及以下時，其2路或3路低壓線路則采用二級保護。

 

　　分級保護的示意圖見圖1。

 

　　圖1中由于Ⅰ分路用電負荷較多，所以設(shè)置三級保護，以縮小事故跳閘的停電范圍。

 

　　圖1中Ⅱ分路，由于負荷較少，所以設(shè)置二級保護。

 

　　圖1中的Ⅰ3、Ⅱ2為末端家用保護器(單機保護)，用作直接接觸的觸電保護。

 

　　圖1中的Ⅰ2為Ⅰ分路中支線總保護，用于間接接觸的觸電保護、漏電保護及支線斷線落地保護，它必須安裝在自然村的總進線上。

 

　　圖1中Ⅰ1、Ⅱ1為各自分路的總保護，用于間接接觸的觸電保護及各自分路漏電保護和斷線落地保護。

 

　　當(dāng)實施分級保護后，某一處發(fā)生漏電故障，供電的可靠性G可按下列公式計算

 

　　G=　×100%

 

　　式中N——為某一級漏電保護安裝的漏電保護器數(shù)。

 

　　3.1.1　不采用分級保護的供電可靠性分析

 

　　圖1中配電變壓器有Ⅰ、Ⅱ兩路出線，每路出線裝1只漏電保護器，N=2，當(dāng)Ⅰ或Ⅱ有任一處發(fā)生漏電故障，可用下式計算：

 

　　G=　×100%=50%

 

　　這時，該臺配電變壓器供電的可靠性為50%。

 

　　對于某一路出線只裝一只漏電保護器，N=1，當(dāng)該條線路有一處發(fā)生漏電故障，其供電可靠性為：

 

　　G=　×100%=0

 

　　由此可見，當(dāng)一路出線裝1只保護器時，它的供電可靠性很差。

 

　　3.1.2　采用分級保護對供電可靠性的分析

 

　　若圖1中Ⅰ3各裝30只末端家用漏電保護器，Ⅱ2裝40只末端家用保護器，N=100，當(dāng)農(nóng)戶有一處發(fā)生漏電故障，對這臺配電變壓器而言，它的供電可靠性為：

 

　　G=　×100%=99%

 

　　另例Ⅰ線路，N=60，當(dāng)農(nóng)戶有一處發(fā)生漏電故障，該條線路的供電可靠性為

 

　　G=　×100%=98.33%

 

　　又如Ⅱ線路，N=40，當(dāng)農(nóng)戶有一處發(fā)生漏電故障時，該條線路的供電可靠性為

 

　　G=　×100%=97.5%

 

　　從上述計算結(jié)果表明，采用分級保護方式確保末端家用端漏電保護器的長期投運，是農(nóng)村供電可靠性的保障，而用于分級保護的延時型漏電保護器就是大幅度降低室外觸電傷亡事故的強有力措施。因為從全國統(tǒng)計的數(shù)字看，發(fā)生在室外的臨時用電、斷相落地、私拉亂接所引起的觸電傷亡事故占整個觸電傷亡事故的70%以上。

 

　　3.2　分級保護的相互配合

 

　　分級保護的配合原則：必須有動作時間級差和動作電流級差同時具備，才能確保保護準(zhǔn)確動作的選擇性。

 

　　圖1中Ⅰ3、Ⅱ2為家用保護器，額定漏電動作電流IΔn≤30mA，保護動作時的分斷時間Tn≤0.1s

 

　　圖1中Ⅰ2、Ⅱ1為延時型漏電保護器，額定漏電動作電流IΔn=60～100mA，漏電保護組合器在保護動作時的分斷時間Tn≤0.3s(含交流接觸器釋放跳閘時間，二者動作時間級差為0.2s)

 

　　圖1中Ⅰ1為延時型漏電保護器，額定漏電動作電流，IΔn=200～300mA；漏電保護組合器在保護動作時的分斷時間Tn≤0.5s。

 

　　漏電保護組合器：用檢測互感器、漏電繼電器、斷路器或交流接觸器等獨立元件分別安裝，通過電氣連接組合成的漏電保護器，稱為漏電保護組合器。

 

　　在這里必須強調(diào)指出：在農(nóng)網(wǎng)改造中，為了各級保護動作的靈敏性，確保觸電保護的安全性，施工中，照明負荷應(yīng)盡量均衡地安裝在A、B、C各相上，以確保各相之間對地絕緣的對稱性，減少漏電，使漏電保護器能長期可靠地運行。

 

　　與此同時，一旦決定采用分級保護方式后，各省對于首端保護的最大漏電動作電流，應(yīng)根據(jù)20年來保護器的實際運行狀況，確定一個最大值，其具體原則是：不論在何種陰雨雪天，只要漏電保護器能長期正常投運，所選用漏電保護器的額定漏電動作電流寧小勿大，以增加農(nóng)村用電的安全性。

 

　　4　分級保護的延時型漏電保護器的選擇

 

　　4.1　網(wǎng)改中分級保護方案的確定

 

　　網(wǎng)改中分級保護的方案可以是二級保護、三級保護甚至是多級保護。若選用二級保護，它的首端保護必須選用延時型漏電保護器，延時動作時間為末端保護的動作時間再增加一個動作時間級差，即0.2s；它的額定動作電流為末端保護器額定漏電動作電流的2～3倍。網(wǎng)改中選用的三級保護方式即可按二級保護的相互配合原則，以此類推。

 

　　4.2　分級保護中使用的延時型漏電保護器的選擇

 

　　網(wǎng)改中選用延時型漏電保護器，可以是延時型漏電繼電器與交流接觸器組合而成，也可以選用帶短路、過載保護的延時型漏電斷路器。但不管哪種型號均應(yīng)是經(jīng)過電工產(chǎn)品安全認證的合格產(chǎn)品，堅決杜絕假冒偽劣產(chǎn)品流入農(nóng)網(wǎng)改造市場。

 

　　4.3　用于分級保護的漏電保護器的最終選擇方案

 

　　分級保護是農(nóng)村低壓電網(wǎng)的最佳漏電保護方式，各省農(nóng)村的低壓電網(wǎng)應(yīng)盡量早日采用這種保護方式，以確保觸電保護的安全性、農(nóng)村供電的可靠性和連續(xù)性。

 

　　隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，在不久的將來農(nóng)村低壓電網(wǎng)分級保護所采用的漏電保護器必須是：

 

　　(1) 末端保護具有短路、過載、過壓保護的家用漏電斷路器。

 

　　(2) 分級保護具有短路、過載以及多等級延時的延時型漏電斷路器。

 

　　到那時農(nóng)村中家用電器十分普及、用電量很大但用電卻十分安全，供電的可靠性和連續(xù)性也很好。