馬天祥 ，程　肖 ，杜旭浩 ，魏力強 ，孫翠英

(1.國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊　050021；2.河北省送變電公司，石家莊　050051)

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剩余電流動作保護器在農村電網應用中存在的問題分析

馬天祥1，程肖2，杜旭浩1，魏力強1，孫翠英1

(1.國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊050021；2.河北省送變電公司，石家莊050051)

摘要：針對河北農網中剩余電流動作保護器在安裝、設置、使用和管理中存在的問題，介紹剩余電流動作保護器的工作原理，分析產生問題的主要原因及解決措施，闡述剩余電流動作保護器的整定。

關鍵詞：剩余電流動作保護器；常見問題；剩余電流整定

剩余電流動作保護器(Residual Current Operated Protective Device,RCD)，俗稱漏電保護器，在低壓配電系統(tǒng)中不但可以有效防止電擊事故，還可以避免剩余電流引起的電氣火災和電氣設備損壞事故。隨著大規(guī)模農村電網改造工程的結束，農網中剩余電流動作保護器在安裝、設置、使用和管理中存在著一些弊端和問題，甚至部分農電工對其工作原理不是很清楚。以下將從剩余電流動作保護器的原理、運行中常見問題及解決措施、剩余電流動作保護器的整定方面詳細闡述分析。

1剩余電流動作保護器的工作原理

1.1剩余電流動作保護器的工作原理

三相剩余電流動作保護裝置由零序電流互感器TA0、放大部分、執(zhí)行機構Q等元件組成，如圖1所示。當被保護線路上有漏電或人身觸電時，零序電流互感器的二次側感應出電流I0，當電流I0達到整定值時，啟動放大電路，使執(zhí)行機構中的脫扣器動作，切斷電源。

圖1　剩余電流動作保護器的工作原理

1.2剩余電流動作保護器試驗裝置的工作原理

剩余電流動作保護器一般還有一個試驗裝置，“為了檢查剩余電流保護器能否正常工作，模擬一剩余電流使剩余電流保護器動作的裝置”。其工作原理是將電源中串入一個試驗電阻，并使試驗電阻回路穿過零序互感器。對剩余電流動作保護器進行檢查時，按下試驗按鈕，流經零序互感器電流的矢量和即為流經試驗電阻的電流，此電流模擬剩余電流，可由剩余電流動作保護器是否脫扣，檢查剩余電流動作保護器在電路有剩余電流時，可否正常工作。試驗裝置的工作原理如圖2所示。

圖2　保護器試驗裝置的工作原理

2常見問題

a. 剩余電流動作保護器自身質量存在問題：當發(fā)生漏電故障時漏電保護器不能迅速、可靠的動作(拒動)；未發(fā)生漏電故障時漏電保護器由于本身動作特性的改變或由于各種干擾信號而發(fā)生誤動作，將電路切斷(誤動)，誤動故障導致用電電路不應有的停電或用電設備不必要的切斷，降低了供電可靠性，造成了一定的經濟損失；漏電保護器在手動合閘操作時合不上閘，電路不能接通；漏電保護器在手動分閘操作時分不了閘，電路不能斷開。

b. 部分電工認為沒有必要安裝剩余電流動作保護器，私自將剩余電流動作保護器接引線拆除。運行維護的農電工對剩余電流動作保護裝置的操作不了解，不知該如何調整保護器的時間和動作定值。

c. JP柜中的斷路器時常因為過負荷而燒毀，但又無法及時找到合適的替換斷路器，造成用戶長時間停電，甚至有些情況下不得不用隔離開關替代斷路器，帶來極大地安全隱患。JP柜內一級剩余電流動作保護裝置頻繁動作，導致大范圍停電。

3原因分析及解決措施

3.1 剩余電流保護器質量問題分析

保護器自身發(fā)生故障的原因，可以分為電氣和機械故障兩大類：電氣故障主要由晶閘管元件的損壞、壓敏電阻的損壞、二級管和試驗電阻的損壞等造成；機械故障主要包括開關滑扣、斷路器支架和接線樁生銹造成的拒動、脫扣繞阻的燒毀、斷路器手柄斷裂和外殼損壞等。

為解決此問題建議采取以下措施：

a. 我國目前使用的漏電保護器多為電子式漏電保護器，它們對濕熱環(huán)境比較敏感。自然環(huán)境和長期通電對漏電保護器可靠性考驗較大。建議入網時可加強對漏電保護器先進行高溫高濕試驗和長期通電試驗；基建時做好對JP柜進線、出線口的密封，防止內部裝置受潮。

另外，在美國開始大規(guī)模出口石油天然氣的背景下，加劇中東地緣政治動蕩局面，可以占領世界石油市場，推高油價，既打擊石油進口國的經濟，又可以從中攫取巨大利益。美國同意耶路撒冷為以色列首都，并將使館搬移至爭議地帶等一系列決定，已經顯現(xiàn)這一苗頭。總而言之，無論未來局勢如何演變，兩大教派都會為爭奪“新月帶”而展開明爭暗斗，外部勢力為掌控該地區(qū)油氣資源，又將加劇這一地帶的長期動蕩，這些都會給中國石油企業(yè)投資帶來較大負面影響。

b. 投運前應做試跳檢查，試跳檢查包括試跳按鈕和被保護線路上做接地試跳的現(xiàn)場檢定。安裝后不能一“裝”永逸，要定期或不定期維護檢查。

3.2剩余電流保護器使用問題分析

農電工本身的文化程度有限，安裝工程完成后，裝置的使用說明書并未進行統(tǒng)一保管，運行維護的農電工無法找到裝置的相關資料，致使在后期的運行維護中不能對裝置進行正確的設置和操作。需加強對保護裝置使用說明書的管理和備份。建議各供電所將其轄區(qū)內的保護裝置說明書在所里統(tǒng)一備份，方便農電工隨時查閱學習。GB 13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》4.5部分對必須安裝剩余電流動作保護器的設備和場所作了詳細規(guī)定。積極引導用戶認識裝設剩余電流動作保護器的重要性和作用，用反面典型和觸電傷亡事故的事例教育幫助農民，以形成安全用電科學用電的強大意識。

3.3剩余電流保護器更換問題分析

由于現(xiàn)有招標文件的不完善，招標中沒有替換配件(如斷路器)，同時，由于開關廠家不同，每批次中標的開關尺寸不一致，無法從他處調用替換。建議在招標文件中對配網設備易損壞的配件做以說明，購買時應附帶合適數(shù)量易損配件，以便日后運行維護更加方便快捷。

3.4剩余電流保護器設置問題分析

對三級分級保護的剩余電流動作保護器選型時，忽略了各級保護器之間電流和動作時間的極差配合，造成各級保護間配合不當，從而出現(xiàn)管片電工因剩余電流動作保護器越級跳閘而束手無策、一籌莫展。需要對各級保護動作電流值和動作時間進行合理整定。

4剩余電流動作保護器的整定

4.1配電線路和用電設備泄漏電流的計算

單相及三相線路穿管埋地、沿墻敷設泄漏電流如表1所示，電動機泄漏電流如表2所示。

表1220 V/380 V單相及三相線路埋地、沿墻敷設穿管電線每千米泄漏電流

mA

表2電動機泄漏電流mA

運行方式額定功率/kW1.52.25.57.5111518.522正常運行0.150.180.290.380.500.570.650.72電動機起動0.580.791.572.052.392.633.033.48運行方式額定功率/kW303745557590110正常運行0.871.001.091.221.481.651.95電動機起動4.585.576.607.9910.5412.4515.45

熒光燈、家用電器、計算機及住宅配電回路泄漏電流如表3所示。

表3熒光燈、家用電器、計算機及住宅配電回路泄漏電流

設備名稱形式泄漏電流/mA熒光燈安裝在金屬構件上0.1安裝在木質或混凝土構件上0.02家用電器手握式I級設備≤0.75固定式I級設備≤3.5II級設備≤0.25I級電熱設備≤0.75~5計算機移動式1.0固定式3.5組合式15.0住宅配電回路-2~8

對于單相配電回路，線路及用電設備泄漏電流總和作為回路的總泄漏電流。對于三相配電回路，首先按相分別計算各單相分支回路的泄漏電流，然后分別算出最大相、次大相與最小相泄漏電流之差，并求出兩者的相量和，作為單相線路、單相設備的總泄漏電流，最后將三相線路、三相設備、單相設備、單相線路總的泄漏電流的總和作為三相配電回路的總泄漏電流。

4.2剩余電流動作保護器的整定步驟

GB 13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》5.7部分對剩余電流保護裝置動作參數(shù)的選擇作了詳細說明，如下將從實際運行的角度介紹剩余電流的整定。

剩余電流動作保護器有額定剩余動作電流IΔn和額定剩余不動作電流IΔn02個主要參數(shù)。這2個參數(shù)應根據(jù)電氣線路的正常泄漏電流來選擇整定，必要時可通過實際測量取得被保護線路和設備的泄漏電流值。

對AC型剩余電流動作保護器，產品標準要求IΔn0=0.5IΔn。對于單臺用電設備，考慮留有一定裕量，適應以后絕緣降低、用電設備增加以及季節(jié)變化等引起的泄漏電流增大，選用的剩余電流動作保護器的額定剩余不動作電流IΔn0應不小于正常泄漏電流的2倍，即剩余電流動作保護器的額定剩余動作電流IΔn應不小于正常泄漏電流的4倍。對于配電線路和全網保護，考慮的裕量可以更低一些，因此用于配電線路時，剩余電流動作保護器的額定剩余動作電流應不小于正常泄漏電流的2.5倍，同時還應滿足不小于其中泄漏電流最大的1臺用電設備的正常泄漏電流的4倍。用于全網保護時，剩余電流動作保護器的額定剩余動作電流應不小于正常泄漏電流的2倍。當正常運行時的泄漏電流無法估算時，線路剩余電流動作保護器動作電流計算可采用以下經驗公式。

對照明線路和居民生活用電的單相回路：IΔn≥Imax/2 000。

對三相四線制電力線路及電力照明混合回路IΔn≥Imax/1 000，式中，IΔn為剩余電流動作保護器的動作電流，A；Imax為線路最大供電電流，A。

總之，在實際運行中，一級保護的額定剩余電流動作電流值宜采用可調的，調節(jié)范圍一般在50～200 mA，最大可達300 mA以上。對泄漏電流較小的電網，非陰雨天氣的額定剩余電流動作電流值為50 mA，陰雨季節(jié)為200 mA；對泄漏電流較大的電網，非陰雨天氣的額定剩余電流動作電流值為100 mA，陰雨天氣為300 mA。實現(xiàn)完善的分級保護后，允許將動作電流加大到500 mA。二級保護動作電流值一般為50～100 mA。三級保護剩余電流動作開關的動作電流值一般不大于30 mA，其動作時間一般不超過0.1 s。

在采用分級保護方式時，上下級剩余電流保護裝置的動作時間差不得小于0.2 s。上一級剩余電流保護裝置的極限不驅動時間應大于下一級剩余電流保護裝置的動作時間，且時間差應盡量小。

5結束語

剩余電流保護裝置是在低壓配電線路上經常使用的一種保護電器，對安全生產和可靠性供電十分重要，只有不斷的發(fā)現(xiàn)和有的放矢地解決剩余電流動作保護器在運行中遇到的各種問題，才會有供電、用電的安全保障，才會使農村用電安全工作再上新臺階，農電管理工作再達新水平，才能為電力事業(yè)創(chuàng)造更多的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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[2]李興林．注冊電氣工程師考試輔導教材及復習題解供配電專業(yè)技能部分[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008．

[3]中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院．工業(yè)與民用配電設計手冊[M]．第3版．北京：中國電力出版社，2005.

[4]GB 16917.1-2014，家用和類似用途的帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCBO)第1部分：一般規(guī)則[S].

本文責任編輯：丁力

Application Analysis on Residual Current Operated ProtectedDevicein Rural Power Network

Ma Tianxiang1,Cheng Xiao2,Du Xuhao1,Wei Liqiang1,Sun Cuiying1

(1.Electric Power Science & Research Institute, Shijiazhuang 050021,China;2.Hebei Electricity Transmission &Transformation Facilities Company, Shijiazhuang 050051,China)

Abstract:through the investigation of the residual current action protector in Hebei rural power network, it is found that there are some problems in the installation, setup, use and management. In this paper, the working principle of residual current operated protective device is introduced, and the main reason and solving measure are analyzed. In the last, the setting of the residual current action protector is described.

Key words:residual current action protector; common problem; residual current setting

中圖分類號：TM769

文獻標志碼：B

文章編號：1001-9898(2016)01-0056-04

作者簡介：馬天祥(1986-)，男，工程師，主要從事配網技術方面工作。

收稿日期：2015-10-26