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关于漏电保护技术发展方向的探讨(1)

北极星电力网技术频道    作者:徐永远,李明   2013/1/8 9:40:56   

  所属频道:  电网    关键词:  漏电保护 漏电保护器

众所周知,目前,在配供电网络中,漏电保护器是保护人身触电伤亡事故的有效技术措。但从大量的运行实践证明,现已在配电网络使用的各种型号的漏电保护器的使用效果上来看,其投运率和正确动作率远达不到国网公司的要求,因而对人身安全的保护效果非常差强人意。为此,对漏电保护器深入的进行技术分析和研究,探讨未来漏电保护器的技术发展方向,确保在任何情况下,发生人身触电事故,保护器都能正确动作尤为重要。

一、我国漏电保护器的发展过程:

我国从上世纪七十年代初期,借鉴外国的经验,开始研发、提倡在农村低压电网安装使用漏电保护器,原理上可分为电压型、和电流型两种,由于当时农村电网质量较差,电压型漏电保护器因其动作驱动装置简陋和对触电电压信号检测值的不太灵敏,投入使用效果很不理想,而逐渐被淘汰。电流型漏电保护器是根据零序电流的工作原理,即:正常供电时,三相电流的矢量和等零(iA+iB+iC=0)如果电网通过任何能以导电的介质对大地漏电、使电网三相电流的矢量和不等于零,当不平衡电流达到整定值时,保护器则跳闸,断开电源。因而电流型保护器由于灵敏度可调,且能进行分级保护而被广泛推广应用。

二、目前农村配变台区安装使用中保护其运行现状分析:

1.电流型漏电保护器按合成漏电电流大小工作,如果要求人身保护效果时可将灵敏度档位调小,一般在70mA以下,由于低压电网各种漏电因素可瞬间增加漏电流几百或几千mA,如果保护器按人身保护效果设定的灵敏度调节档位运行,则频繁跳闸,根本无法运行。两者存在着无法兼容的矛盾,由于现在人们对用电越来越重视和依赖,使得供电可靠性要求越来越高,为了使电网能正常供电,保护器一般都在较大灵敏度档位下工作(200-1000mA),而淡化了人身安全保护功能,所以现在运行的电流型保护器(总保或分保),保护人身安全的效果,微乎其微,甚至根本不起保护作用,都是建立在供电可靠性的基础上运行。

2.鉴相鉴幅型漏电保护器,是在电流型保护器的基础上,增加了脉冲电路,相对强化了人身保护效果。当人体突然触电时,电网漏电流瞬间有一个突变电流的变化,(即:脉冲电流),被保护器检测并跳闸,保护器的脉冲电流灵敏度以50mA 值 固定于保护器内,外部不可调节,不受外部灵敏度档位调节影响。所以保护器可在较大范围的漏电电流下运行,一般在500-1000mA,以使电网在普通泄漏电流较大情况下能正常运行。实事上,鉴相鉴幅型保护器在一定程度上提高了人体的保护功能,但供电可靠性严重降低,由于脉冲电流不止是人身瞬间的触电电流,电网中通过各种介质瞬间碰触导线,与大地泄漏,并超过50mA的电流,都是脉冲电流,从而导致保护器频繁跳闸,严重影响了供电可靠性。实际电网中保护器跳闸原因99%以上都是其它介质泄漏电流造成的,因人身触电而跳闸的几率较小。所以鉴相鉴幅型保护器在保护人身安全和供电可靠性方面,两者也不能有效兼容,使保护器运行的目的大打折扣。综合上述,目前运行的电流型和鉴相鉴幅型漏电保护器都不能适应电网和保护人身安全的需要,也难免杜绝低压电网人身触电伤亡事故的发生。

3.漏电保护器功能多样化是误区

漏电保护器应体现两大技术指标,一是对人身安全的保护效果。二是供电可靠性。也就是保护器的投运率要高。而目前我国各种保护器厂家为了增加市场竞争力,在保护器上增加了很多附加功能,如①欠压保护功能;②缺相保护功能;③过负荷保护功能;④数据查询功能。这些功能的增加看似产品更加完善,其则不然。由于附加功能的增加必然影响保护器主要功能的质量,故障率会越高,农村低压电网缺相,低电压现象时有发生,不能因此而使保护器动作停电。比如说:一旦缺相只能影响该所供线路三分之一居民的正常用电,如果因缺相而使整个台区停电,人们将难以接受、反应强烈,当电压过低时,灯泡发光效率降低,人们还能在有光背景下生活,如因低电压而使保护器跳闸而造成台区停电,必然影响人们的生活、生产秩序。数据查询功能并没有多大意义,因农村电工队伍,普遍文化层次较低,因数据查询操作较为复杂,而无人使用。此功能只适应于科验单位的实验、研究之用。总之,以上所述的保护器附加功能只能给人们用电带来较多的负面影响,严重影响了供电可靠性,也是不科学的。应加以取消。

4.漏电保护器“三级”保护方案存在的现实问题

多年来,保护器的安装,一直遵循“三级”阶梯装设方案,即:配变出线侧安装总台保护,分支线路再装设二级保护,居民用户安装末级保护,此方案看似合理,其实存在很大问题,主要表现在“二级”保护的设备,维护管理方面难度较大,使之不能正常运行的客观原因,由于现型漏电保护器的技术缺陷,经常跳闸并锁死现象不可避免。且跳闸原因隐蔽复杂,往往是瞬间发生、瞬间消失,管理人员难以找到原因加以清除,并且一个农村电工可能要管理多台变压器,就变压器的总保护而言,电工就难以应对。“二级”保护又安装在分支线杆上或墙壁上,如遇复杂电网一台配变装有多台“二级”保护设备,使管理人员根本无法管理到位,难以保证居民的正常用电,另外由于“二级”保护设备维护难以到位,致使接触器触点粘连,弹簧失弹,线圈铁芯释放缓慢,最终使该分支线的漏电电流,越级到总保护并跳闸,引起大面积停电。所以“二级”保护难以发挥应有的作用,矛盾最终还是反应在总保护设备上,再者末级保护设备都安装于用户端,且保护器都是通入一次电流,很容易损坏,保护器跳闸线圈电源也是直接经过220V或380V电源而工作的,季节性雷电或电源电压有较大波动时,内部的可控硅,极易损坏导通,使用户无法用电,用户则直接退出。根据多年来的运行实践看,用户末端保护器的损坏率在80%以上,所以漏电保护器的二、三级保护作用,则名存实亡,配电变压器的总台保护显得非常关键,管理人员应集中精力对设备加强维护管理,根据天气和低压网络实际漏电情况,合理调整保护器档位,而提高保护器的投运率,由于在保护器的所有动作跳闸中,可能无一次跳闸是人体触电而动作的,在这些跳闸当中,即使有人体触电电流因素,也可能因电流型保护器的技术缺陷而拒跳(前面已有分析)所以漏电保护器在电网全负荷投入运行的情况下灵敏度调节档位都比较大,一般在200-1000mA,即使调节在200mA对人体也没有实质性的保护作用,而且在此档位下保护器频繁跳闸现象非常严重,所以本人认为既然漏电保护器起不到应有的人身保护效果,只能以普通泄漏电流功能而运行。且就供电可靠性和普通泄漏电流保护两个指标看,供电可靠性远比普通泄漏电流保护重要的多,故“二级”保护应该取消,暂且保留“末级”保护方案安装的模式,即首端和末端、待人体“特波”技术成熟和稳定后,只在配变出线侧安装“一级”总保护,则可达到全网保护人身安全的理想状态。

综上所述:人身触电电流是电网中各个漏电流其中的一个量,由于三相电源的相位,按正弦波的规律发生变化,人体触电电流的大小和触电电流的相位,都决定了保护器对人身的保护效果,也就是说当人体触电电流增加时,电源的合成漏电流可能增加,也可能减少,若合成漏电流增加时,保护器灵敏度较高,若合成漏电流减少时,保护器灵敏度较低或不跳闸,农台低压绝缘较差的电网安装的漏电保护器,容易出现某相漏电跳闸灵敏度低或不跳闸现象,称之为“不灵敏相”或 “死区”这是因为电网中的某两相漏电流相对固定于某个数值,当另一相发生触电电流或漏电电流数值接近或等于某两相电流的数值且相位相反时,保护器合成的漏电流不但不增加,反而会减少,且接近于零,这时保护器的跳闸灵敏度严重降低或不跳闸,农电管理人员在日常保护器三相的模拟实验时,都发现有此现象存在。

来源:电力自动化产品信息
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