建立新型剩余电流分级保护系统

电力18讯：    1中国电力科学研究院 2乾龙伟业电器成套有限公司 3中国农业大学  黄元1 李乾伟2 周文成3

1 农网中安装剩余电流保护器的基本情况

经大规模农网改造，我国农村低压配电网剩余电流保护器的安装，基本确立了分级保护模式。分级保护的设置与否已成为县级供电企业创一流达标的重要条件。但是目前的分级保护设置中，除末级家用保护是以防止人身电击为主要目的之外，由电力部门掌管的部分，即总保护、分保护等都是以保障低压配电线路正常供电为目的，并不具备对人身电击的防护功能，由于我国地域辽阔，经济发达程度存在巨大差异，家用末级保护器的管理，难度极大，农村家庭用电的安全防护存在明显漏洞。而剩余电流总保护器也因为产品的缺陷，导致动作频繁，每天停电次数有时达数十次，农村电工为保证连续供电不得不连续合闸，无奈之下有的电工将剩余电流总保护器用木块顶住，有的把内部检测回路剪断……剩余电流总保护器只是创一流达标的表象，成了应付检查的摆设。有的将剩余电流总保护器退出运行，虽然免除了频繁跳闸之虞，却严重威胁着农村电网的安全运行。统计资料显示，由于种种原因，农村中时有人身电击事故发生。

2 现有剩余电流保护器的基本功能

剩余电流保护器从安装位置上或功能上都可分为两大类：安装于配电变压器出口，低压配电线路始端的，称为总保护或一级保护，主要用来保护低压配电线路，并对整条低压配电线路绝缘状况监督，对所产生的剩余电流最大值进行控制，有的还能提供对其他故障的保护（例如电气火灾防护、线路损耗限制等），甚至对人、畜电击事故（称为间接接触）进行防护等；安装于三相四线分支处的三相保护器，称为分支保护或二级保护，保护性能与总保护类似，只是保护范围缩小到分支线以下，动作整定值略小、灵敏度更高、动作速度更快。

3 对存在问题的解决方案

3.1 新方案的构思

尽快把配电线路剩余电流保护器的稳定运行与对剩余电流、电击的灵敏反应统一起来，这是农电工作者以及为此目标不懈奋斗的厂家们的理想。

配电线路剩余电流总保护器在剩余电流很严重的线路中作为重要的保护措施，它的运行稳定性和动作灵敏性差异很大，不同省份、不同地区、甚至同一地区的不同季节，剩余电流总保护器都有着不同的运行特点，这也是对剩余电流总保护器动作不准确，却长期无可奈何的关键所在。

分析认为，增设单相剩余电流总保护器，是完全可以满足在电力部门管辖范围之内，通过比较简单的技术手段，达到既可保证低压配电网的安全运行，又可防止农村居民发生人身电击的事故。

农村居民用电的主要负荷是单相电器，原来由供电部门管辖的总保护与分支保护（即一、二级保护）具有相同的动作原理，都不能对单相剩余电流和人身电击给予灵敏、有效的保护，重复设置仅仅是为缩小停电范围。

现在增设的单相剩余电流总保护器，可以对线路的剩余电流源头，即用户负荷端所产生的剩余电流进行测控，具备家用剩余电流保护器对人身电击的后备保护功能，其动作值可以调整至合理稳定的范围内；还可以在三相剩余电流总保护器内增设断线检测系统，使剩余电流总保护器除具原有功能外，还能对三相四线配电线路任一点发生的断线，产生动作。这就使农村低压配电网在保证安全运行的前提下，既提高了供电可靠性，又实现了对人身电击的防护；同时由于对单相剩余电流的限制更加严格，具有明显的降损效果，这将对农网剩余电流保护器分级管理具有新意义。

3.2 新方案的实施

新方案可分两步实施。

第一步：基本保留原有三级保护的框架，即总保护和末端保护的安装位置不变，原有功能不变，改变的仅仅是新增的分支保护（即二级保护），即在三相配电线路变为单相供电时，在分界点或下户线电杆处加装单相剩余电流保护器，以此作为居民家用保护器的后备保护（目前暂称之为“末前级单相总保护器或单相总保护），只是稍加延时，以躲过家用保护的跳闸时间；原有的三相分支保护也可以根据当地线路的具体情况确定拆除与否。这一级单相剩余电流总保护器的安装、运行和管理，全部在电力部门管辖之下，所有的工作完全由电力部门完成。

第二步：实施对因配电线路断线引发人身电击的防护，在剩余电流总保护器内增设断线保护功能，完成剩余电流保护器系统的新的分级管理。

第三步：开发出新的功能或增设供电部门需要的功能，为农村需求侧管理打下基础。

4 技术分析

4.1 末前级单相剩余电流保护器的作用

由于“末前级单相总保护”的安装位置更加靠近用户，用户端各种因素引起的接地、剩余电流故障，除了有家用剩余电流保护器的保护外，还有电力系统管辖的末前级保护器作为后备安全保障；即使用户家中的剩余电流保护器因种种原因失灵，甚至退出运行，总还有一级由电力部门维护、专业调试的单相剩余电流总保护器，可作最后一道安全屏障。