1、低压供配电网络接地故障保护摘要：低压供配电网络接地系统发生事故的频率是很大的，因此对其进行故障保护也是必不可少的一个环节，关系到人们的生命财产安全，本文主要探讨低压供配电网络接地故障保护，以供同行参考。 关键词：低压供配电网络接地故障保护 中图分类号：TM7 文献标识码： A 前言 一般情况下,发生接地故障时迅速切除电源是靠接地主保护的速动装置来实现的。但要可靠切除故障电源还需要设置接地故障后备保护,而且这种后备保护还不能与主保护设置在同一级中,因为当开关拒动时(例如开关主触点由于较大的接地短路电流流过,使触头熔焊而不能断开),后备保护仍然不能切断接地故障电源。后备保护装置一般设置在主保护电源
2、前端断路器处。由于目前我国受保护装置制造的限制,还没有成熟的接地故障后备保护,下面着重论述这个问题,并提出各种系统的接地故障后备保护实用装置。 1、TN-S 系统接地故障保护装置 由于 TN-S 系统电源中性点接地与设备保护接地共用一组接地装置,且有一根共用的专用 PE 接地线,因此接地故障短路(一般是指电源与设备外壳短路)电流都比较大(接地阻抗是毫欧级,电压是 220 V,故短路电流都是千安级),供电末端最小短路电流也有几百安培。故利用各级空气断路器相间短路保护装置的速动部分(一般切断故障时间 20-40 ms)或短延时部分(一般切断故障时间在 0.4 s 以内)兼作接地故障主保护，熔断器也
3、可以作为接地故障主保护。空气断路器的长延时过电流保护装置不能作为接地故障保护, 主要是切断电源时间远大于低压配电设计规范 GB 50054-2011 规定的 5 s 时间。 这里提供一种在变压器低压侧总空气断路器(三级)处设置一组带时限的接地保护装置作为整个系统接地故障后备保护。TN-S 系统接地故障后备保护装置接线如图 1 和图 2 所示。图中 CT、1CT、2CT、3CT 电流互感器选用 LQG -0.5 型,便于母线连接。对于电流互感器规格:当变压器容量为 800kVA 及以下时选用 200/5A;当变压器容量为 1000kVA 及以上时,选用 300/5A。图中 GL、1GL、2GL、
4、3GL 过电流继电器可选用 GL-11/5 型,时限选用 10 倍电流时为 0.5 s(一般 4 倍动作电流时间已为 0.5 s),电流整定为 2 A 或 3A,瞬动装置取消。图中 ZK、1ZK、2ZK、3ZK 空气断路器的脱扣器要选用电容储能式的 220 V 电压分励脱扣器或电流脱扣器,若上述两种脱扣器都没有,还可以选用失压脱扣器(这种脱扣器一般不常用),这时过电流继电器的接点应改为常闭接点。 这个接地故障后备保护动作电流小(一次侧电流为 80-300 A),系统末端接地短路都能起到后备保护。它的动作时间大于 0.5 s 而小于 5 s,与各级接地主保护(瞬动时间是 0.02-0.04 s)
5、有可靠的选择性。它保护范围大,动作可靠,选择性好。 TN-S 系统接地故障后备保护装置在国外一些发达的国家和我国的重点项目都用 4 极断路器组成。用 3 极断路器和现有的继电器组成接地故障后备保护,是符合国情和具有实用价值的。 2、 TT 系统接地故障保护装置 由于 TT 系统电源中性点接地(4)与电气设备保护接地(10)分开,电气设备外露可导电部分保护接地可以各个设备分别接地,也可以多个设备合用一组接地,因此 TT 系统接地短路电流较小,各级空气断路器相间短路保护装置和大于 3A 的熔断器都不能作为接地故障短路保护。TT 系统的接地故障主保护采用末级配电空气断路器的瞬动漏电流保护装置,漏电流
6、小的用电设备可装设动作电流为 30mA 的漏电保护装置;漏电电流大的用电设备可装设动作电流不大于 500mA 各级相匹配的漏电保护装置,这些装置的动作时间均应小于 0.4 s。接地故障后备保护,如果各级所采用的断路器均带有可调时间的漏电保护器,每级之间的时间要相差 0.1 s 以上(因为漏电保护动作时间误差为时间整定值的20%),这样用时间匹配的各级空气断路器的漏电保护装置,每个上一级空气断路器的漏电保护装置均可作为下一级空气断路器接地故障的后备保护,而每一级空气断路器的带时限的漏电保护装置又是本级接地故障的主保护(例如 ABB 和施耐德生产的漏电保护断路器的漏电电流脱扣器),电流 0.03-
7、3A,用 0.03 A、0.1 A、0.3 A 和 0.5 A,时间 0-1.5 s,用 0 s、0.1 s、0.25 s 和 0.5 s。目前国内生产的塑壳低压断路器均为不带时限的漏电保护装置。因此接地故障后备保护可在变压器低压总空气断路器(三级)处作一组一次侧12-30A(12A、18A、24A、30A)动作电流,时限为 0.5-5 s 的接地故障后备保护装置。 TT 系统接地故障后备保护,是利用国内现有保护继电器参照日本 TT系统单相接地故障后备保护装置组成的保护装置。 TT 系统接地故障后备保护接线如图 3 和图 4 所示。图中CT、1CT、2CT、3CT 电流互 为 800kVA 及
8、以下选用 200/5 A;变压器容量为 1 000kVA 及以上选用300/5 A;CT、3CT 选 用 30/5A。图中 GL、1GL、2GL、3GL 过电流继电器选用 GL-11/5 型,整定电流一般为 2A (可整定 2 A、3 A、4 A、5 A),时限选用 10 倍动作电流时,时限为0.5 s,瞬动装置取消,图 4 中 1DL、2DL 过电流继电器选用 DL-13/0.2 型,整定电流:当电流互感器是 200/5 A 时,整定电流为 0.2 A;当电流互感器是 300/5A 时,整定电流为 0.1 A。1DL,2DL 的作用是保证空气开关1ZK,2ZK 动作时限小于 5 s。图中空气
9、断路器的脱扣器选用直流 220 V 电压分励脱扣器,因为 TT 系统接地短路时电压基本保持不变。这种接地故障的后备保护一次侧动作电流大于 16 A 就能可靠动作,且时限值均小于 5 s,因此它保护范围大,可作为变压器整个低压系统的接地故障后备保护。 3、典型错误实例分析 3.1TN 系统中 TN C S、TN S 接地形式混淆 某厂区采用 TN 系统配电，低压电缆从变电所引出至各厂房，采用了TNS 接地形式，即引出五线，各单体建筑的进线处未设重复接地。这种做法违反了民规JGJ 162008 第 12.4.9 款的规定。也有的设计同样采取 TNS 系统，在单体进线处设 PE 线重复接地，虽然没有
10、违反规范，但是从设计合理性上讲， 笔者认为不可取，多用了一根线，应该采用 TNCS 形式，即三相四线，单体进线处作 PEN 线重复接地。 3.2 剩余电流保护器(RCD)接线错误 若保护线 PE 接在漏电保护的负载侧，当发生接地故障时，因整个回路均穿过漏电保护装置，检测不出剩余电流，漏电保护装置不动作。同时漏电保护装置的负载侧不能设置重复接地，如有重复接地，部分正常负荷电流将流经大地，对剩余电流动作保护器形成剩余电流而使其在无故障情况下发生误动作。 3.3 低压配电系统前、后接地形式不一致 某住宅小区，住宅楼内系统设计均采用 TNCS 形式，而小区变电所是由供电部门设计建造，按 TT 系统供电
11、，则变电所 TT 系统的安全保护措施难以适应，系统不能正常工作。 结束语 综上所述，可以看出采用哪种接地故障保护要根据电气装置的电气危险性质、场所环境、用电设备特点、选择一种适合的接地故障保护方式,但是无论是采用过电流保护兼接地故障保护,还是零序电流保护或剩余电流保护,它们都是我国现行规范允许的接地故障保护措施之一,在实施过程中都必须与等电位连接,降低人体接触电压,才能更加完善保护作用。 参考文献： 1 殷红军.浅析低压配电线路的保护J.科技致富向导,2012(13). 2李树新.浅析低压配电线路的保护J.科技致富向导，2012(7). 3 祖锦帆.剩余电流动作保护器的选择与整定J.低压电器,2008(2). 4霍柳行.基于 Mayr 模型的低压配电线路故障电弧研究J.工矿自动化,2011(10).
