低压配网剩余电流保护运行现状及相关措施分析

陈航宇 李天友 杨智奇

低压配网剩余电流保护运行现状及相关措施分析

陈航宇1李天友1杨智奇2

（1. 厦门理工学院电气工程与自动化学院，福建 厦门 361024； 2. 福州大学电气工程与自动化学院，福州 350108）

在低压配电网中主要采用剩余电流保护装置来实现触电保护，但是现有的实际投运率并不高，运行效果不明显。针对此问题，本课题组在福建省部分地区展开调研，分析运行存在的主要问题，针对性地提出技术管理措施，同时就这方面的技术研发提出建议。

剩余电流保护装置；触电保护；投运率

0 引言

近年来，低压配电网故障引起人身触电、电气火灾等事故时有发生。在低压配电网中，主要采用剩余电流保护装置（residual current protective device, RCD）（俗称漏保），来实现触电保护[1-2]。目前因种种原因，RCD的实际投运率并不高[3-4]。本文通过实地调研福建省部分低压配电网，从配电线路绝缘现状、接地型式、RCD的安装运行情况、泄漏电流实测等方面开展现场调研，分析存在的主要问题，提出切实可行的管理与技术措施，并就这方面的技术研发提出建议。

1 低压配电网RCD运行现状调研

通过对福建部分地区的现场展开调研来了解现场低压接地型式，查看RCD实际安装情况，并对现场泄漏电流进行测试。

1.1 低压系统接地方式

根据电源中性点与地的关系以及用电设备金属外壳与地的关系分类，可将低压系统接地方式分为TT接地、TN接地。其中TN系统又根据保护线和中性线的组合情况细分为TN-C、TN-S、TN-C-S 3种[5-6]。

目前市区新建住宅小区以TN-S系统为主，市区老旧站房以TN-C-S系统为主，架空台区以TT系统为主；乡镇及农村除少数地区以TN-C接线外，其他地区以TT为主。

1.2 RCD的配置情况

对于TT、TN-C、TN-C-S、TN-S不同接地方式下的剩余电流保护装置配置要求如下：

1）TT系统装设总保、中保和户保。

2）TN-S系统一般采用电缆供电，不强制装设总保和中级保护，只有在线路易发生漏电的情况下装设，应装设户保。

3）TN-C系统不装设总保（因中性线重复接地，故装设总保也无法运行），对末端形成的局部的TT系统可装设中级保护、户保。

4）TN-C-S系统不装设总保，中级保护在线路易发生漏电的情况下装设，装设户保。

总保及中保均属于延时性漏保，延时型漏保跳闸包含三要素，即漏电流幅值、分断时间、不动作时间（极限不驱动时间）。户保属于速断型漏保，跳闸要素为漏电流幅值。具体见表1。

表1 剩余电流保护装置整定值

1.3 现场调研情况

1）现场漏电排查

现场进行漏电排查，如图1所示。使用便携式钳形万用表首先对台区总出线侧进行漏电检测，查看整个台区的总漏电情况；接着再查找分支侧和用户侧线路的漏电情况，然后判定分支侧和用户侧是否发生漏电；最后逐步缩小范围，直到找到漏电点为止。

图1 现场漏电排查

2）泄漏电流现场实测

查看剩余电流保护装置运行情况，并现场实测泄漏电流。

（1）某台区1为TT接地方式，总保已投入运行，中保投运情况：共118户，投运108户，投运率为91.53%，现场实测总保泄漏电流为75mA，如图2所示。

（2）某台区2为TN-C接地方式，总保未投入运行，中保投运情况：共126户，投运101户，投运率为80.16%，现场测得一级泄漏电流为96mA，二级泄漏电流为4.72mA，如图3所示。

部分台区RCD投运情况及泄漏电流现场实测详见表2。

图2 台区1泄漏电流实测

图3 台区2泄漏电流实测

3）剩余电流保护装置安装情况

（1）总保。目前总保被安装于JP柜分支路（配置相应的总保在线监控系统），将其额定剩余动作电流设置为300mA及以上，最大分断时间为0.5s或者0.3s，起到间接保护人身的效果。

（2）中保。目前各地区中保安装位置不一致。2015年前，中保随表箱招标一起配置，装设于电表开关前，整定值为100mA，最大分断时间为0.3s；2016年后，中保装设于电表箱之后，整定值为50mA，最大分断时间为0.2s。现场调研发现部分地市公司的中保整定值为50mA或30mA，最大分断时间为0.1s，中保装设的位置及整定值要求不统一，个别中保存在被解除的现象。

表2 部分RCD投运情况及泄漏电流现场实测

（3）户保。户保被安装在用户进线处或内部配电箱处，其额定剩余动作电流设置为30mA及以下，起到直接保护人身触电的效果。目前市区新建住宅小区基本都安装到位，但城郊、乡镇、农村地区用户由于内部线路老化等问题造成户保无法投运。

三级保护系统RCD具体安装位置示意图如图4所示。

图4 三级保护系统RCD具体安装位置示意图

2 低压配网及其RCD运行存在问题分析

2.1 低压配电线路绝缘老化问题

部分台区低压主干和分支线路、接户线、进户线线路老旧破损，绝缘水平较低，泄漏电流通过绝缘子、树木、建筑物外墙并通过接地点流入大地，再流回变压器接地中性点，由于泄漏电流大，导致RCD保护出现频繁动作。

线路老化是指电线绝缘层老化，失去绝缘功能，绝缘老化的速度与绝缘结构、材料、制造工艺、运行环境、所受电压、负荷情况等有密切关系。线路绝缘性能损坏产生非正常泄漏电流主要有以下几个原因[7]：

1）使用时间过长，绝缘老化失效。尤其是农村、乡镇地区，相当一部分用户由于内部线路老化泄漏电流过大等原因造成户保无法投运。

2）线路受潮湿、高温、多尘、腐蚀性等恶劣环境影响，导致绝缘性能降低，泄漏电流增大，造成RCD频繁跳闸。

3）接头未完全绝缘或线路绝缘受到机械性损伤（如摩擦、动物啃咬等）导致绝缘失效。

4）线路经常过电流运行，绝缘受热作用损坏。

2.2 线路共零、串零问题

1）市政串零问题。个别TT台区存在不同台区之间零线串接问题，主要由跨越台区的通信线、广电线和市政监控线与低压干支线搭挂，局部由于破损、绝缘老化等问题存在漏电。跨越不同台区且本身与公网路灯线共零，导致台区变台侧和低压干支线上泄漏电流较大，造成总保难以投运、台区漏电整治困难。

2）路灯共零问题。部分路灯专变低压线路的零线借用同杆架设公变的零线，形成了保护线路和未保护线路（路灯相线）之间的跨接，夜间路灯开起后，RCD检测到从路灯相线回流的电流，导致误跳闸[8]。

3）用户共零问题。个别TT台区和TN-C台区存在不同表箱之间和集中表箱内不同户表之间零线共用的问题（其表箱出线端漏电流较大，往往达到2A以上），导致表箱出线侧中保难以投运。

2.3 线路混接问题

1）对于TN-C-S或TN-S系统，在用户侧有出现N线与PE线混用的问题。RCD检测到从PE线流回电源的设备工作电流，将其误判为泄漏电流，导致误跳闸。同时，外壳带有N线的电压，存在安全风险。

2）对于TT系统，同一台区的用户设备外壳存在不接保护线，接地保护、接零保护混用的现象，这些做法可能使得某个台区所有接零设备外壳都带有电压，并且设备外壳带电将引起持续泄漏电流，影响RCD的投运[8-9]，存在安全风险。

2.4 中保安装问题

1）部分用户家里内部漏电或私自改接零线，其表箱出线侧的中保漏电流较大，导致中保频繁跳闸，用户若拒不整改本身内部漏电或接线的问题，私自解除表箱出线的中保，则当同一个台区该类用户增加到一定程度时，就会引起总保频跳闸，造成台区总保无法投运。

2）少数用户内部漏电导致中保频繁跳闸，使大量用户频繁投诉，供电部门受制于优质服务压力，被迫解除表箱出线中保。

2.5 雷击引发RCD跳闸问题

低压线路配电箱与用户用电设备一般都装有避雷器或浪涌保护装置。研究资料表明，实际应用中配电线路遭受直接雷击过电压的概率很低，引发配电线路雷击过电压的大部分是感应雷击过电压和雷电侵入波引发的过电压。在雷击时防雷装置动作，造成线路泄漏电流瞬间增加，导致上游RCD误动。

3 相关措施

近年来，福建电网针对低压配电网薄弱、现有RCD实际投运率不高、触电风险点较多等问题，进一步加强低压配电网绝缘化改造、标准化建设和规范化运维，推动建立剩余电流监测保护平台，加大推进低压配电网安全风险整治工作。

结合现场运行情况以及存在的问题，可以从技术管理和加强新技术研发两个方面来提高RCD实际运行效率。

3.1 技术管理措施

1）对于运行时间较长的线路，加强线路泄漏电流的检测，及时发现并排除漏电故障。一旦发现绝缘老化严重的线路，就及时整治。对于新建台区，加强导线固定、绝缘子、表箱接入点弯头设计等方面安装质量要求，严格按照标准化工艺落实到位，同时推广建设配变、低压配电网全绝缘化等措施。

2）整治线路共零、串零问题，通过协调有关市政、路灯、通信等部门进行线路改造。

3）规范用电设备的保护接地。同一台区的用电设备不允许将接地和接零保护混用，以降低触电风险，避免出现RCD误跳闸等问题。

4）由政府相关部门出台相应政策，促成用户侧户保安装的100%全覆盖。

5）安装防雷保护装置，在配变台架综合配电箱、表箱进线侧加装浪涌保护器。

6）定期举办培训，提升运维人员技术水平，同时在实际工作过程中构建更加科学合理的管理方式，划分责任区域，落实责任，强化考核。

3.2 相关新技术的研发与应用

1）建立剩余电流监测系统。通过剩余电流监测系统实时监测来跟踪线路剩余电流的变化，实现对RCD的远程监测与控制，使运维人员及时获取各节点的运行信息、动作信息，及时了解线路绝缘与RCD运行状况，对线路与RCD进行有针对性的运行维护，提高泄漏电流排查工作的效率[10-11]。此外，重视开展剩余电流监测专题分析工作，进行RCD监测装置深化应用，实现台区总保在线监测全覆盖。

2）RCD性能的研究与完善。近年来，很多国内学者针对提高RCD的性能开展研究：有全电流敏感型RCD[12]、鉴幅鉴相型RCD[13]、具有自检功能RCD[14]、具有自主学习功能RCD[15]、具有自动重合闸功能RCD[16]、具有自适应功能RCD[17]、具有直流分量检测功能RCD[18]等。产品逐渐从单一化功能向智能化发展，但目前市场上还没有满足预期可靠性标准的产品，还有待于进一步改进和完善。因此，进一步提高触电保护技术水平，提高RCD的安全性、可靠性、智能化，推动整体技术及成熟产品的市场推广与应用是当下的一个重点[19-20]工作。

4 结论

在低压配电网中，RCD可以有效降低人身触电风险。通过对RCD现场运行情况的调查发现，现场运行中存在诸多问题影响了实际应用效果，故必须采取措施加以解决。此外，随着分布式电源的发展，配电网已经有源化，即逐步发展成为有源配电网，这对现有的剩余电流保护装置提出了新的要求，因此必须进一步加速研究，推广应用新型触电保护技术与产品，以适应有源配电网的触电保护。

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Analysis of current operation status and relevant measures of low-voltage distribution network residual current protection

CHEN Hangyu1LI Tianyou1YANG Zhiqi2

(1. College of Electrical Engineering and Automation, Xiamen University of Technology, Xiamen, Fujian 361024; 2. College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108)

In low-voltage distribution network, residual current protection ismAinly used to achieve electric shock protection. However, the actual operation rate of the existing RCD is not high, and the operation effect is not obvious. In response to this problem, the research team conducted a survey in some areas of Fujian Province, analyzed themAin problems in operation, and put forward technicalmAnagement measures in a targetedmAnner, and at the same timemAde suggestions on technology research and development in this area.

residual current protection device; electric shock protection; operation rate

2020-06-30

2020-07-15

陈航宇（1996—），男，硕士研究生，主要研究方向为低压配电网人身触电保护。