0.4kV低压配电系统安装位置的选择与剩余电流参数调整研究

魏保坛

(广州协晟电力安装有限公司，广东 广州 510000)

1 引言

低压配电系统中，应用时间最长的电力系统保护装置是电流动作型剩余流量保护装置，也是对低压电网漏电故障进行有效管理的重要保障方法。随着计算机数字技术的快速发展与电流理论研究的逐步深入，在低压配电系统剩余流量保护范畴中，诸多新技术得以运用。目前，低压配电系统中应用较为广泛的是脉冲动作技术，且创新型技术已经在电流保护领域起到实效作用。本文旨在通过研究当前低压配电技术的现状，判断各类型剩余电流保护装置的正确性，分析会对剩余电流保护装置产生影响的参数因素，并结合上述内容，提出针对0.4kV低压配电装置系统参数调整的有效方案。

2 剩余电流保护装置应用现状

当前低压配电系统中，主要应用的剩余电流保护装置的类型包括电流动作型、脉冲动作型、电流分离型。判断电流保护装置类型的实效作用，需要明晰各类型装置的应用优点与缺点。0.4kV低压配电系统中电流动作型剩余电流保护装置属于触电保护机制，是继电压动作型保护装置的后续应用，应用规模较广，安装位置主要从整体供电系统中的低压配电出线处、接地线处、大/小分支处以及末端处进行选择，能够向全电网系统提供总保护、分支保护以及末端保护，同时，此类保护装置不仅能够设置为单级保护，还能够设置成分级保护模式；电流脉冲动作型与三相动作型剩余电流保护装置同样属于近代创新型保护系统，建立在电流动作型保护装置的基础上，并根据原本的保护装置系统衍生、升级出的保护类型，其主要对电力线路剩余电流与人体触电电流产生区分作用。上述几种类型的电流保护装置都受到电路集成化高的影响，会在安装与应用过程中产生较大成本，且存在装置误动与拒动的情况，这几个缺点导致以上类型的剩余电流保护装置没有得到大范围的使用。而电流分离动作型电流保护装置不同于上述三种类型的应用特征，其属于电流动作型剩余电流保护装置的特殊化形式，这一形式使其保护机制能够有效规避常规剩余电流保护装置存在的误动与拒动故障。但是其缺点在于:算法成熟度较低，对系统硬件方面有较高要求，当前对于此技术的应用主要处于研究阶段，距离大规模投产还有一定距离。随着相关技术的逐步完善，会进一步推进电流分离技术的发展，这为此类电流保护装置提供可观前景。

3 各类剩余电流保护装置特征分析

3.1 电流动作型剩余电流保护装置

此类装置在低压配电系统中的应用优势在于:动作机制相对简洁、清晰，安装过程便捷；但当三相剩余电流出现不平衡状态时，会出现过灵敏动作区与不灵敏动作区，无法对人体触电电流与线路中的剩余电流进行有效区分，这一特征也降低了触电保护设备的正确投运率。近年来，在0.4kV低压配电系统中，此类设备的使用率依然较高。结合较长周期的应用可知，当低压电网存在波动或剩余电流时，此类装置不具备良好的稳定性，出现误动与拒动的概率较高。

3.2 电流脉冲动作型剩余电流保护装置

此类型电流保护装置与简易版电流动作型剩余电流保护装置相似，均是通过零序电流互感器收集剩余电流的信号。之后将剩余电流信号进行放大、整流以及滤波，完成直流量电流的转换。这一类型保护设备的关键性技术是:利用微分电机，将突变的电流信号进行提取，当信号达到预期值时，将其输送至执行机构，进而出现分段保护动作。此类型保护装置的主要应用优势在于:首先，能够将剩余电流信号与电网中的剩余电流进行区分，判断出真正出现漏电现象的电流信号，并对其提供保护，保证电网的平稳运行；其次，从测控电路结构中通常会采用集成电路，此类保护装备的应用能够发挥出高效、精准度高、结构紧凑、电路功能强的优势特征。而此类设备的劣势在于:当突变不平衡电流达到较高数值时，有一定几率出现保护装置误动的情况；此类保护装置测控成本较高，且电路环节较多。

3.3 电流鉴幅鉴相动作型剩余电流保护装置

鉴幅鉴相动作型剩余电流保护装置属于动作型剩余电流保护装置的新型动作模式，此设备在原有的脉冲式动作机制上，添加了鉴相技术。此类保护设备与上述两种保护装备相比，在分辨率与可靠性方面更有优势，但调相与参考信号会受到电流幅值的干扰，且其存在保护死区，电子电路组成相对复杂，投产成本在这几类中最高。

3.4 电流分离动作型剩余电流保护装置

分离动作型剩余电流保护装置的应用较为先进、理想。此类保护装置的运行机制更加先进，电力电路组成结构更加强大，能够为触电信号的区分提供可靠度较高的判断方式，从理论层面出发，此类保护设施能够有效规避以上几种类型保护装置的死区。但是，此类保护装置依旧处于研究与功能开发阶段，缺乏大量的实践应用结果，尚未进入正式投产与运行阶段。

对上述代表性流量保护装置进行性能比较，比较情况如表1所示。

表1 常规剩余流量保护装置性能对比

4 电流动作型剩余电流保护装置

低压配电系统中，电流动作型剩余电流保护装置主要是指零序电流互感器型剩余电流保护装置。考虑到次转至能够对漏电故障进行保护，所以，当前低压配电系统中剩余电流保护装置以此类装置的动作机制为基本原理。低压配电系统剩余电流保护装置结构及原理如图1所示。

观察图1可以得出:零序电流互感器是TA；主开关是QF；主开关分励脱扣器线圈是TL；试验元件是 T；限流电阻是R；iL1、iL2、iL3、iN代表相线的电流。

图1 电流型剩余电流保护装置工作结构

5 低压配电系统电流保护装置安装位置与参数配置

5.1 主剩余电流保护

结合上述对流量保护装置的分析，为避免电力用户侧在用电过程中出现剩余电流保护设备误动、拒动、自行拆除故障所导致的保护盲区，除去0.4kV低压配电系统二次侧安装相应保护装置外，还需要在电路分支线路上的电源处进行以及剩余电流保护装置的安装，以此为电力用户侧提供后备保护支撑，当出现故障点时，快速进行切除，以防出现越级跳闸故障引发的大面积停电情况。

主剩余流量保护设施的安装位置是低压配电系统的二次侧，保护动作的影响规模较大，由于干线产生触电故障的几率较低，所以在对其进行设备配置时，应主要考虑灵敏度与大容量，且电流保护装置最好带有延时功能，相应的电流工作参数必须超过正常情况下的泄露电流值。通常情况下，电力线路只要带电，就会存在电流泄露的情况，但是会根据回路阻抗而定。结合低压配电系统建设标准，电网绝缘导线对地绝缘电阻值应确保泄露电流小于供电电流的1/1000～1/3000。对剩余流量的整定值进行计算时，为保证平稳用电，应尽量限制在已给出的范围之内，并将限制范围当做剩余流量保护装置的不动作电流值。

5.2 分支剩余电流保护

将剩余电流保护装置安装在电网主干线路中的分支线中，能够为电力用户侧提供后备保护作用，需要重点考虑的是:部分电力用户侧还没有将剩余电流保护装置进行安装，且部分装置存在年久失修、失灵拒动以及自行拆除的几率，这些情况可能会导致电流保护盲区的出现，如果电力用户侧出现接地事故，而剩余电流值已经达到主剩余电流保护装置的动作值，那么就会出现越级跳闸的情况。分支线路剩余电流保护装置中电流值越低，设备的开关动作灵敏性就会越高。但是，这也会受到低压配电系统正常漏电电流的限制与上级保护参数的配合。常规分支线路中的剩余电流保护装置所提供的动作电流是主剩余电流保护整定电流值的0.4～0.5倍，设备延时动作的时间为0.5s。

5.3 负荷侧剩余电流保护

根据国际电工委员会标准所提出的IEC4.79规定，基于电流通过人体时的效应可以得出:当50Hz电流小于30mA时，人体不会出现由心室纤维性颤动导致的死亡，且与人体自身的潮湿度、电压值没有直接影响关系。因此，应使用动作电流小于30mA的剩余电流保护装置，即负荷侧的保护装置整定值为30mA，演示时间为0.1s。

6 结语

随着我国建筑行业与电力网络现代化建设进程的不断加快，电气工程在社会各个方面都具有重要作用，尤其是在0.4kV低压配电系统的安装与调试中，剩余电流保护装置直接影响总体电气系统的正常运行。0.4kV低压配电系统对安装与调试技术都提出较高要求。因此，针对配电系统的安装与调试，应严格遵照《低压配电设计规范》，以保证低压配电系统的正常运行，为用户提供安全可靠的用电环境。