新疆农村电网三级剩余电流动作保护器配置的可行性

周连凯，张 颖，崔 翔，易 庚，徐其丹，周会宾

（1.国网新疆电力有限公司经济技术研究院，新疆 乌鲁木齐830004；2.国网新疆电力有限公司，新疆 乌鲁木齐830004；3.西安交通大学，陕西 西安710049）

随着我国电力事业的发展，电力系统供用电可靠性得到了长足发展。但由于我国幅员辽阔，供用电可靠性存在发展不平衡的现象，特别是在我国偏远的农村地区，供电可靠性水平还相对较低。在新疆农村地区，由于剩余电流动作保护器频繁跳闸的现象时有发生，严重影响了新疆农村的供用电的可靠性。新疆农村电网采用TT接地系统，供用电的安全性必须依赖于剩余电流动作保护器。为了保证供用电的安全性，剩余电流动作保护器的动作灵敏度相对较高，但同时带来了其误动而影响供用电可靠性的问题。根据实际现场调研情况，新疆农村电网低压台区仅配置了总保和户保，总保出现无规律跳闸现象。本文根据实际调研情况，分析了新疆农村电网的现状，提出了配置三级剩余电流动作保护器方案，给出了三级剩余电流动作保护器的整定值及配合关系，以期提高新疆农村电网的供用电可靠性。

1 三级剩余电流动作保护器配置模式的选择

根据DL/T736—2010《农村电网剩余电流动作保护器安装运行规程》和Q/GDW11020-2013《农村低压电网剩余电流动作保护器配置导则》要求，在配变出线支路上装设剩余电流动作保护器，用于架空线路防护保护，即总保；在配变出线表计前端（支路上）装设剩余电流动作保护器，用于线路电气火灾保护和接地故障保护，即中保；在用户进线上安装剩余电流动作保护器，用于间接接触电击和直接接触电击保护，即户保[1-2]。对于TT系统，规范要求必须装设户保以防止人身电击危险，应装设总保防止电气火灾[3]。对于中保的装设，各个地区的落实情况不同。新疆农村电网只装设了总保和户保其剩余电流保护器在低压台区的配置情况如图所示。

图1 新疆剩余电流动作保护器配置现状示意图

图中，总保安装在低压配电柜的出线侧，户保安装在用户进线侧，中保未配设。此种配置方式当用户家中用电设备的固有泄漏电流小于户保的动作电流整定值（30mA）时，户保将不会动作；但当每回低压配电出线的总泄漏电流大于总保的动作电流整定值时，总保将先于户保动作。

常用家用电器的固有泄漏电流达到9.31mA并未达到户保的动作电流整定值，因此户保不会动作。但此泄漏电流将累加到总保的保护动作电流之中，也就是说每个总保可以供电的用户数将小于16户。根据新疆配电变压器的容量、用户负荷统计及现场调研情况，每回出线供电用户数将超过20户。此时，将会出现户保不跳闸，而总保误跳闸的现象。

为解决此问题，可以从两个方面入手。增加低压配电出线回路数，使每回出线所供电用户数减少，已防止总保误跳闸；在电能表集中箱处安装中保，防止小范围内泄漏电流超标而影响总保跳闸。下面对这两种解决方法的可操作性及经济性进行分析，如表1所示。

表1 改造方案成本对比表

由表1可以看出，增设中保的成本较低。下面就增设中保进行分析。增设中保后的剩余电流动作保护器配置如图2所示。

图2 新疆剩余电流动作保护器三级配置示意图

将中保安装在电能表箱的前端。主要原因：如果安装在电能表箱的后端，由于电能表箱距用户的距离较近，中保与户保将形成冗余配置，不能起到分级保护的作用；如果安装在电能表箱前端，中保可以对保护范围内的所有用户的户保做后备保护；如果安装在电能表箱前端，当保护范围内的户保因泄漏电流值未达到整定值而不动作时，中保可以在保护范围内的累计泄漏电流超标时动作，防止泄漏电流累计到总保的动作电流当中而使总保误动。

根据新疆调研情况，配电线路全部采用绝缘导线，其本身的泄漏电流很小；同时，电能表箱距用户距离很近，进一步限制了线路的泄漏电流。因此，将中保安装在电能表箱前端是比较合理的。

2 三级漏保的级间配合

2.1 漏电保护器的整定值

现行低压配电网剩余电流动作保护的相关标准对于额定剩余动作电流值的差异，如表2[5-8]所示。

表2 剩余电流动作保护器的额定动作电流

GB13955—2017《剩余电流动作保护装置安装和运行》和GB/Z6829—2008《剩余电流动作保护器的一般要求》给出了额定剩余动作电流的一般要求，但并非所有的额定值都适用于农村电网。根据表2并结合新疆地区的气候特点，总保的额定动作电流应为300mA、中保的额定动作电流应为100mA、户保的额定动作电流应为30mA，以满足总保防电气火灾、中保与户保分级保护、户保防人身触电的要求。

根据表3中相关标准及剩余电流动作保护器的实际运行情况，考虑到用电设备的固定泄漏电流，剩余电流动作保护器的额定剩余不动作电流至少应为额定剩余动作电流的0.5倍。额定动作电流与额定不动作电流及剩余电流动作保护器是否动作的关系如图3所示。

图3 剩余电流保护器额定电流与动作之间的关系

由图3可见，在选定剩余电流动作保护器的额定动作电流且满足安全性的情况下，额定不动作电流越大，剩余电流动作保护器不确定动作的区间越小，也即动作的可靠性越高。DL/T736—2010《农村电网剩余电流动作保护器安装运行规程》7.3.3中表明额定剩余不动作电流优选值为0.5倍的额定动作电流（新增的优选值为0.7倍的额定动作电流）。对于户保，考虑户保对人身起直接触电保护的作用，其额定剩余不动作电流值不宜取大，因此建议取标准规定的下限0.5倍的额定动作电流；对于总保和中保，考虑到动作的可靠性及不发生越级跳闸，因此推荐总保和中保额定剩余不动作电流为0.7倍的额定剩余动作电流。

2.2 三级剩余电流动作保护器的级间配合

基于以上分析，三级剩余电流动作保护器的动作电流级间配合如图4所示。

图4 三级剩余电流保护器动作电流配合示意图

对于三级剩余电流动作保护器的动作时间配合，根据Q/GDW11020—2013《农村低压电网剩余电流工作保护器配置导则》及剩余电流动作保护器动作应保证的安全性和对供电可靠性的要求，设置如表3[9]所示。

根据表3，三级剩余电流动作保护器的动作时限配合如图5所示。

表3 三级剩余电流动作保护器动作时间选用 s

图5 三级漏保动作时限配合示意图

3 结束语

针对新疆农村电网剩余电流动作保护器频繁无规律跳闸的现状，本文分析了其误动的原因，提出了配置三级剩余电流动作保护器的解决方案。并从剩余电流动作保护器的安装位置、动作电流整定动作时间设置等方面给出了三级剩余电流动作保护器级间配合的原则，此方案能够防止出现剩余电流动作保护器配置不合理导致的误跳、越级跳闸的现象，缩小了故障时的停电范围，提高了供电可靠性对新疆电网进一步推进农网改造具有指导意义。