近年來(lái)，低壓配電網(wǎng)故障引起人身觸電、電氣火災(zāi)等事故時(shí)有發(fā)生。在低壓配電網(wǎng)中，主要采用剩余電流保護(hù)裝置（residual current protective device, RCD）（俗稱漏保），來(lái)實(shí)現(xiàn)觸電保護(hù)。目前因種種原因，RCD的實(shí)際投運(yùn)率并不高。

本文通過(guò)實(shí)地調(diào)研福建省部分低壓配電網(wǎng)，從配電線路絕緣現(xiàn)狀、接地型式、RCD的安裝運(yùn)行情況、泄漏電流實(shí)測(cè)等方面開展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，分析存在的主要問(wèn)題，提出切實(shí)可行的管理與技術(shù)措施，并就這方面的技術(shù)研發(fā)提出建議。

1 低壓配電網(wǎng)RCD運(yùn)行現(xiàn)狀調(diào)研

通過(guò)對(duì)福建部分地區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)展開調(diào)研來(lái)了解現(xiàn)場(chǎng)低壓接地型式，查看RCD實(shí)際安裝情況，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)泄漏電流進(jìn)行測(cè)試。

1.1 低壓系統(tǒng)接地方式

根據(jù)電源中性點(diǎn)與地的關(guān)系以及用電設(shè)備金屬外殼與地的關(guān)系分類，可將低壓系統(tǒng)接地方式分為TT接地、TN接地。其中TN系統(tǒng)又根據(jù)保護(hù)線和中性線的組合情況細(xì)分為TN-C、TN-S、TN-C-S 3種。

目前市區(qū)新建住宅小區(qū)以TN-S系統(tǒng)為主，市區(qū)老舊站房以TN-C-S系統(tǒng)為主，架空臺(tái)區(qū)以TT系統(tǒng)為主；鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村除少數(shù)地區(qū)以TN-C接線外，其他地區(qū)以TT為主。

1.2 RCD的配置情況

對(duì)于TT、TN-C、TN-C-S、TN-S不同接地方式下的剩余電流保護(hù)裝置配置要求如下：

1）TT系統(tǒng)裝設(shè)總保、中保和戶保。

2）TN-S系統(tǒng)一般采用電纜供電，不強(qiáng)制裝設(shè)總保和中級(jí)保護(hù)，只有在線路易發(fā)生漏電的情況下裝設(shè)，應(yīng)裝設(shè)戶保。

3）TN-C系統(tǒng)不裝設(shè)總保（因中性線重復(fù)接地，故裝設(shè)總保也無(wú)法運(yùn)行），對(duì)末端形成的局部的TT系統(tǒng)可裝設(shè)中級(jí)保護(hù)、戶保。

4）TN-C-S系統(tǒng)不裝設(shè)總保，中級(jí)保護(hù)在線路易發(fā)生漏電的情況下裝設(shè)，裝設(shè)戶保。

總保及中保均屬于延時(shí)性漏保，延時(shí)型漏保跳閘包含三要素，即漏電流幅值、分?jǐn)鄷r(shí)間、不動(dòng)作時(shí)間（極限不驅(qū)動(dòng)時(shí)間）。戶保屬于速斷型漏保，跳閘要素為漏電流幅值。具體見(jiàn)表1。

表1 剩余電流保護(hù)裝置整定值

1.3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況

1）現(xiàn)場(chǎng)漏電排查

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行漏電排查，如圖1所示。使用便攜式鉗形萬(wàn)用表首先對(duì)臺(tái)區(qū)總出線側(cè)進(jìn)行漏電檢測(cè)，查看整個(gè)臺(tái)區(qū)的總漏電情況；接著再查找分支側(cè)和用戶側(cè)線路的漏電情況，然后判定分支側(cè)和用戶側(cè)是否發(fā)生漏電；最后逐步縮小范圍，直到找到漏電點(diǎn)為止。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)漏電排查

2）泄漏電流現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)

查看剩余電流保護(hù)裝置運(yùn)行情況，并現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)泄漏電流。

（1）某臺(tái)區(qū)1為TT接地方式，總保已投入運(yùn)行，中保投運(yùn)情況：共118戶，投運(yùn)108戶，投運(yùn)率為91.53%，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)總保泄漏電流為75mA，如圖2所示。

（2）某臺(tái)區(qū)2為TN-C接地方式，總保未投入運(yùn)行，中保投運(yùn)情況：共126戶，投運(yùn)101戶，投運(yùn)率為80.16%，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得一級(jí)泄漏電流為96mA，二級(jí)泄漏電流為4.72mA，如圖3所示。

部分臺(tái)區(qū)RCD投運(yùn)情況及泄漏電流現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)詳見(jiàn)表2。

圖2 臺(tái)區(qū)1泄漏電流實(shí)測(cè)

圖3 臺(tái)區(qū)2泄漏電流實(shí)測(cè)

3）剩余電流保護(hù)裝置安裝情況

（1）總保。目前總保被安裝于JP柜分支路（配置相應(yīng)的總保在線監(jiān)控系統(tǒng)），將其額定剩余動(dòng)作電流設(shè)置為300mA及以上，最大分?jǐn)鄷r(shí)間為0.5s或者0.3s，起到間接保護(hù)人身的效果。

（2）中保。目前各地區(qū)中保安裝位置不一致。2015年前，中保隨表箱招標(biāo)一起配置，裝設(shè)于電表開關(guān)前，整定值為100mA，最大分?jǐn)鄷r(shí)間為0.3s；

表2部分RCD投運(yùn)情況及泄漏電流現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)

2016年后，中保裝設(shè)于電表箱之后，整定值為50mA，最大分?jǐn)鄷r(shí)間為0.2s?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)部分地市公司的中保整定值為50mA或30mA，最大分?jǐn)鄷r(shí)間為0.1s，中保裝設(shè)的位置及整定值要求不統(tǒng)一，個(gè)別中保存在被解除的現(xiàn)象。

（3）戶保。戶保被安裝在用戶進(jìn)線處或內(nèi)部配電箱處，其額定剩余動(dòng)作電流設(shè)置為30mA及以下，起到直接保護(hù)人身觸電的效果。目前市區(qū)新建住宅小區(qū)基本都安裝到位，但城郊、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村地區(qū)用戶由于內(nèi)部線路老化等問(wèn)題造成戶保無(wú)法投運(yùn)。

三級(jí)保護(hù)系統(tǒng)RCD具體安裝位置示意圖如圖4所示。

圖4 三級(jí)保護(hù)系統(tǒng)RCD具體安裝位置

2 低壓配網(wǎng)及其RCD運(yùn)行存在問(wèn)題分析

2.1 低壓配電線路絕緣老化問(wèn)題

部分臺(tái)區(qū)低壓主干和分支線路、接戶線、進(jìn)戶線線路老舊破損，絕緣水平較低，泄漏電流通過(guò)絕緣子、樹木、建筑物外墻并通過(guò)接地點(diǎn)流入大地，再流回變壓器接地中性點(diǎn)，由于泄漏電流大，導(dǎo)致RCD保護(hù)出現(xiàn)頻繁動(dòng)作。

線路老化是指電線絕緣層老化，失去絕緣功能，絕緣老化的速度與絕緣結(jié)構(gòu)、材料、制造工藝、運(yùn)行環(huán)境、所受電壓、負(fù)荷情況等有密切關(guān)系。線路絕緣性能損壞產(chǎn)生非正常泄漏電流主要有以下幾個(gè)原因：

1）使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，絕緣老化失效。尤其是農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，相當(dāng)一部分用戶由于內(nèi)部線路老化泄漏電流過(guò)大等原因造成戶保無(wú)法投運(yùn)。

2）線路受潮濕、高溫、多塵、腐蝕性等惡劣環(huán)境影響，導(dǎo)致絕緣性能降低，泄漏電流增大，造成RCD頻繁跳閘。

3）接頭未完全絕緣或線路絕緣受到機(jī)械性損傷（如摩擦、動(dòng)物啃咬等）導(dǎo)致絕緣失效。

4）線路經(jīng)常過(guò)電流運(yùn)行，絕緣受熱作用損壞。

2.2 線路共零、串零問(wèn)題

1）市政串零問(wèn)題。

個(gè)別TT臺(tái)區(qū)存在不同臺(tái)區(qū)之間零線串接問(wèn)題，主要由跨越臺(tái)區(qū)的通信線、廣電線和市政監(jiān)控線與低壓干支線搭掛，局部由于破損、絕緣老化等問(wèn)題存在漏電?？缭讲煌_(tái)區(qū)且本身與公網(wǎng)路燈線共零，導(dǎo)致臺(tái)區(qū)變臺(tái)側(cè)和低壓干支線上泄漏電流較大，造成總保難以投運(yùn)、臺(tái)區(qū)漏電整治困難。

2）路燈共零問(wèn)題。

部分路燈專變低壓線路的零線借用同桿架設(shè)公變的零線，形成了保護(hù)線路和未保護(hù)線路（路燈相線）之間的跨接，夜間路燈開起后，RCD檢測(cè)到從路燈相線回流的電流，導(dǎo)致誤跳閘。

3）用戶共零問(wèn)題。

個(gè)別TT臺(tái)區(qū)和TN-C臺(tái)區(qū)存在不同表箱之間和集中表箱內(nèi)不同戶表之間零線共用的問(wèn)題（其表箱出線端漏電流較大，往往達(dá)到2A以上），導(dǎo)致表箱出線側(cè)中保難以投運(yùn)。

2.3 線路混接問(wèn)題

1）對(duì)于TN-C-S或TN-S系統(tǒng)，在用戶側(cè)有出現(xiàn)N線與PE線混用的問(wèn)題。RCD檢測(cè)到從PE線流回電源的設(shè)備工作電流，將其誤判為泄漏電流，導(dǎo)致誤跳閘。同時(shí)，外殼帶有N線的電壓，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

2）對(duì)于TT系統(tǒng)，同一臺(tái)區(qū)的用戶設(shè)備外殼存在不接保護(hù)線，接地保護(hù)、接零保護(hù)混用的現(xiàn)象，這些做法可能使得某個(gè)臺(tái)區(qū)所有接零設(shè)備外殼都帶有電壓，并且設(shè)備外殼帶電將引起持續(xù)泄漏電流，影響RCD的投運(yùn)，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 中保安裝問(wèn)題

1）部分用戶家里內(nèi)部漏電或私自改接零線，其表箱出線側(cè)的中保漏電流較大，導(dǎo)致中保頻繁跳閘，用戶若拒不整改本身內(nèi)部漏電或接線的問(wèn)題，私自解除表箱出線的中保，則當(dāng)同一個(gè)臺(tái)區(qū)該類用戶增加到一定程度時(shí)，就會(huì)引起總保頻跳閘，造成臺(tái)區(qū)總保無(wú)法投運(yùn)。

2）少數(shù)用戶內(nèi)部漏電導(dǎo)致中保頻繁跳閘，使大量用戶頻繁投訴，供電部門受制于優(yōu)質(zhì)服務(wù)壓力，被迫解除表箱出線中保。

2.5 雷擊引發(fā)RCD跳閘問(wèn)題

低壓線路配電箱與用戶用電設(shè)備一般都裝有避雷器或浪涌保護(hù)裝置。研究資料表明，實(shí)際應(yīng)用中配電線路遭受直接雷擊過(guò)電壓的概率很低，引發(fā)配電線路雷擊過(guò)電壓的大部分是感應(yīng)雷擊過(guò)電壓和雷電侵入波引發(fā)的過(guò)電壓。在雷擊時(shí)防雷裝置動(dòng)作，造成線路泄漏電流瞬間增加，導(dǎo)致上游RCD誤動(dòng)。

3 相關(guān)措施

近年來(lái)，福建電網(wǎng)針對(duì)低壓配電網(wǎng)薄弱、現(xiàn)有RCD實(shí)際投運(yùn)率不高、觸電風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)較多等問(wèn)題，進(jìn)一步加強(qiáng)低壓配電網(wǎng)絕緣化改造、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和規(guī)范化運(yùn)維，推動(dòng)建立剩余電流監(jiān)測(cè)保護(hù)平臺(tái)，加大推進(jìn)低壓配電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)整治工作。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況以及存在的問(wèn)題，可以從技術(shù)管理和加強(qiáng)新技術(shù)研發(fā)兩個(gè)方面來(lái)提高RCD實(shí)際運(yùn)行效率。

3.1 技術(shù)管理措施

1）對(duì)于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的線路，加強(qiáng)線路泄漏電流的檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除漏電故障。一旦發(fā)現(xiàn)絕緣老化嚴(yán)重的線路，就及時(shí)整治。對(duì)于新建臺(tái)區(qū)，加強(qiáng)導(dǎo)線固定、絕緣子、表箱接入點(diǎn)彎頭設(shè)計(jì)等方面安裝質(zhì)量要求，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化工藝落實(shí)到位，同時(shí)推廣建設(shè)配變、低壓配電網(wǎng)全絕緣化等措施。

2）整治線路共零、串零問(wèn)題，通過(guò)協(xié)調(diào)有關(guān)市政、路燈、通信等部門進(jìn)行線路改造。

3）規(guī)范用電設(shè)備的保護(hù)接地。同一臺(tái)區(qū)的用電設(shè)備不允許將接地和接零保護(hù)混用，以降低觸電風(fēng)險(xiǎn)，避免出現(xiàn)RCD誤跳閘等問(wèn)題。

4）由政府相關(guān)部門出臺(tái)相應(yīng)政策，促成用戶側(cè)戶保安裝的100%全覆蓋。

5）安裝防雷保護(hù)裝置，在配變臺(tái)架綜合配電箱、表箱進(jìn)線側(cè)加裝浪涌保護(hù)器。

6）定期舉辦培訓(xùn)，提升運(yùn)維人員技術(shù)水平，同時(shí)在實(shí)際工作過(guò)程中構(gòu)建更加科學(xué)合理的管理方式，劃分責(zé)任區(qū)域，落實(shí)責(zé)任，強(qiáng)化考核。

3.2 相關(guān)新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

1）建立剩余電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

通過(guò)剩余電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)跟蹤線路剩余電流的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)RCD的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制，使運(yùn)維人員及時(shí)獲取各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行信息、動(dòng)作信息，及時(shí)了解線路絕緣與RCD運(yùn)行狀況，對(duì)線路與RCD進(jìn)行有針對(duì)性的運(yùn)行維護(hù)，提高泄漏電流排查工作的效率。此外，重視開展剩余電流監(jiān)測(cè)專題分析工作，進(jìn)行RCD監(jiān)測(cè)裝置深化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)總保在線監(jiān)測(cè)全覆蓋。

2）RCD性能的研究與完善。

近年來(lái)，很多國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)提高RCD的性能開展研究：有全電流敏感型RCD、鑒幅鑒相型RCD、具有自檢功能RCD、具有自主學(xué)習(xí)功能RCD、具有自動(dòng)重合閘功能RCD、具有自適應(yīng)功能RCD、具有直流分量檢測(cè)功能RCD等。

產(chǎn)品逐漸從單一化功能向智能化發(fā)展，但目前市場(chǎng)上還沒(méi)有滿足預(yù)期可靠性標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，還有待于進(jìn)一步改進(jìn)和完善。因此，進(jìn)一步提高觸電保護(hù)技術(shù)水平，提高RCD的安全性、可靠性、智能化，推動(dòng)整體技術(shù)及成熟產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣與應(yīng)用是當(dāng)下的一個(gè)重點(diǎn)工作。

4 結(jié)論

在低壓配電網(wǎng)中，RCD可以有效降低人身觸電風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)RCD現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中存在諸多問(wèn)題影響了實(shí)際應(yīng)用效果，故必須采取措施加以解決。此外，隨著分布式電源的發(fā)展，配電網(wǎng)已經(jīng)有源化，即逐步發(fā)展成為有源配電網(wǎng)，這對(duì)現(xiàn)有的剩余電流保護(hù)裝置提出了新的要求，因此必須進(jìn)一步加速研究，推廣應(yīng)用新型觸電保護(hù)技術(shù)與產(chǎn)品，以適應(yīng)有源配電網(wǎng)的觸電保護(hù)。

本文編自2021年第1期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“低壓配網(wǎng)剩余電流保護(hù)運(yùn)行現(xiàn)狀及相關(guān)措施分析”，作者為陳航宇、李天友、楊智奇。