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摘要：剩余电流保护装置作为电力系统重要的保护装置之一，在低压电网的安全保护中发挥着重要的作用。本文结合实例，对一台10kV公共配电变压器二次侧剩余电流保护器频繁跳闸的原因进行分析，并根据GB50054—2011《低压配电设计规范》的要求，通过对保护参数及安装位置的调整，避免了跳闸事故的发生。
关键词：剩余电流；剩余电流保护器；保护
引言
在低压配电系统中，剩余电流保护器被广泛运用，其在保障线路安全运行、设备安全运行和人员安全方面起了很大的作用。但是，由于各种因素的影响，剩余电流动作保护器出现跳闸的情况也相当多，这不仅严重影响了居民的日常生活，同时也影响了供电的可靠性，使用户对供电企业的优质服务产生了怀疑。鉴于此，有必要对剩余电流保护器频繁出现跳闸的原因进行分析，并提出相应的改造方法，以保证剩余电流保护器的正常工作。
1.实例分析
安装在城郊的一台10kV公共配电变压器容量为200kVA，电压变比为10/0.4kV，有75家居民用户。供电系统与剩余电流保护器安装位置如图1所示。
图1供电系统及剩余电流保护器安装位置
公共配电变压器二次侧安装一台三相剩余电流保护器(主剩余电流保护器)，动作电流整定值为350mA，动作时间延时为0.5s;负荷侧单相剩余电流保护器的电流整定值为30mA，动作时间为0.1s。台区曾多次发生主剩余电流保护器动作跳闸现象。经现场调查，该台区带有75家电力用户，其中有14户没有安装剩余电流保护器，3户剩余电流保护器拒动，线路绝缘老化并有破损现象，私拉乱架低压线路比较严重，甚至低压线路与电话线、网线及电视线路捆扎在一起。在这种运行条件下，一遇到阴雨潮湿天气，如果剩余电流发生在这17家电力用户的线路上，并达到主剩余电流保护器的动作值时，必将发生越级跳闸，造成整个台区所带的全部电力用户停电。为尽快恢复送电，只有暂时将主剩余电流保护器跳闸回路断开，才能够恢复送电。经现场剩余电流检测仪测得的剩余电流值为425mA，说明主剩余电流保护器动作跳闸正确，排除误动作的可能性。依据基尔霍夫节点电流定律，流入节点的电流等于流出节点的电流，即
Ia+Ib+Ic=Io+Ilou(1)
式中:Ia、Ib、Ic———配变二次侧的三相负荷电流;
Io———零序电流，通过中性线流回到电源;
Ilou———接地点的剩余电流，通过大地流回到电源。
主剩余电流保护器的三相剩余电流互感器检测到的剩余电流为
Ilou=Ia+Ib+Ic－Io(2)
电源侧三相负荷电流与零序电流的向量计算为0，说明没有剩余电流产生，否则一部分电流通过大地流回到电源，即称之为剩余电流。
从图1可看出，为采集剩余电流，相线和中性线需要穿过电流互感器，变压器容量越大，电流互感器体积越大，给制造厂家和现场施工带来一定困难。剩余电流是由接地点d通过大地及0.4kV电源中性线的接地点形成回路。因此，采集剩余电流可以直接通过变比为1∶1的电流互感器穿心在0.4kV电源中性线与地之间，见图1中CToj。这种方法施工简单、安全可靠、便于维护，并且降低工程设备成本。同时应考虑电力用户侧剩余电流保护器失灵拒动或自行拆除的可能性，一旦剩余电流达到主剩余电流保护动作值，必造成越级跳闸。根据GB50054—2011《低压配电设计规范》第6.4.2条，剩余电流保护器可以安装在总进线回路上，也可以安装在各馈出回路上，可以对建筑物实施全面防护。
2.剩余电流保护器配置
基于上述分析，为防止电力用户侧剩余电流保护器失灵拒动或自行拆除，以及部分线路老化造成局部剩余电流过大使变压器二次侧主剩余电流保护器跳闸，导致整个台区用户全部停电，除配电变压器二次侧安装主剩余电流保护器外，还应在干线的分支线路的电源侧安装一级剩余电流保护器，作为电力用户侧的后备保护，以确保及时切除故障点，防止越级跳闸，造成大面积停电事故。剩余电流保护器配置如图2所示。
图2剩余电流保护器配置
2.1主剩余电流保护
主剩余电流保护器安装在配电变压器二次侧，保护动作跳闸影响范围大，考虑干线触电机率相对较小，应配置较大容量和中灵敏度，并带有延时的剩余电流保护器，动作参数不能小于正常的最大泄漏电流值。一般来说，线路带电就有泄漏电流，只随回路阻抗而定。根据低压电网建设要求，电网绝缘导线对地绝缘电阻值必须保证在使用电压下的泄漏电流不超过最大供电电流的1/1000～1/3000。计算剩余电流保护器的电流整定值时，为提高供电可靠性，尽可能按照所给出范围的上限考虑，并以此作为剩余电流保护器的不动作电流值。最大供电电流可按照变压器满载时的二次电流计算，即变压器二次电流I2=Se/U2=200/(1.732×0.4)=289A，及剩余电流保护器不动作电流Iob=I2/2000=289/2000=145mA。
主剩余电流保护的动作值需要在不动作电流Iob的基础上乘以安全系数Ky，一般取值为1.5～2.0。因某种原因线路发生泄漏时，剩余电流值可能同时满足上下级剩余电流保护器的电流整定值，可能会出现无选择性跳闸或越级跳闸。因此，为保证各级剩余电流保护器正确动作，除在剩余电流整定值上有所区别，同时在动作时间上要加以区分。主剩余电流保护器电流整定值I1dz=IobKy=290mA，依据GB50054—2011第6.4.3条款规定，主剩余电流保护电流整定值应为300mA，动作延时时间t1=1.2s。上述实例分析中的主剩余电流保护器的剩余电流整定值由350mA更正为300mA。
2.2分支剩余电流保护
安装在主干分支线路上的剩余电流保护器是作为电力用户侧剩余电流保护的后备保护，主要考虑电力用户侧有部分用户尚未安装剩余电流保护器及年久失灵拒动及自行拆除的可能，形成剩余电流保护盲区，一旦电力用户侧发生接地故障，剩余电流值达到主剩余电流保护器动作值，即发生越级跳闸。干线分支剩余电流保护器的动作电流值选择越低，开关动作的灵敏度越高，但同时要受到电路正常泄漏电流的制约及上级保护参数的配合。一般干线分支剩余电流保护的动作电流应为主剩余电流保护整定电流值的0.4～0.5倍，即I2dz=0.45I1dz=0.45×300=135mA，延时动作时间t2=0.5s。
2.3负荷侧剩余电流保护
提醒没有安装剩余电流保护器（14户）和剩余电流保护器拒动（3户）的用户安装剩余电流保护器，保证各用户的人身安全和配电网的稳定运行。另外，依据国际电工委员会标准IEC4.79条规定标准，电流通过人体的效应确定，交流50Hz电流不超过30mA时，人体不会因发生心室纤维性颤动而死亡，与人体潮湿程度、接触电压高低无直接关系，指导各用户采用动作电流不大于30mA的剩余电流保护器，即负荷侧剩余电流保护器电流整定值为30mA，延时动作时间为t3=0.1s。
2.4改造后运行效果
该台区改造后，投入运行一年多时间，主剩余电流保护器尚无动作跳闸记录，干线分支及电力用户侧剩余电流保护器有过动作跳闸记录，经查实为保护范围内接地故障，剩余电流保护器正确动作，运行状况良好。通过优化设计改造大大缩小了停电范围，并能第一时间在极小的范围内排除故障，缩短停电时间，提高供电的可靠性。另外也确保台区范围内的各用户的用电安全。
3.结语
综上所述，剩余电流保护器是用来防止人身触电和漏电引起事故的一种接地保护装置，当配电线路或用电设备漏电电流大于装置的整定值，或人、动物发生触电危险时，它能迅速动作，切断事故电源，避免事故的扩大，保障了人身、设备的安全。因此，合理优化设计改造剩余电流保护装置，对避危及人身安全和扩大停电范围，稳定整个台区配电系统，提高供电可靠性起到至关重要的作用。
参考文献:
[1] 袁力,姚昊峰,周金飞,林弘.农村剩余电流保护器跳闸原因[J].农村电气化.2016(3):5-6
[2] 杨如祥.剩余电流动作保护器频繁跳闸原因分析及故障处理[J].工程技术:全文版.2017 (1):00134-00134
论文作者:刘锦尧
论文发表刊物:《防护工程》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/2
标签：电流论文; 剩余论文; 保护器论文; 动作论文; 用户论文; 变压器论文; 线路论文; 《防护工程》2017年第34期论文;