新疆農村電網三級剩余電流動作保護器配置的可行性

周連凱，張 穎，崔 翔，易 庚，徐其丹，周會賓

（1.國網新疆電力有限公司經濟技術研究院，新疆 烏魯木齊830004；2.國網新疆電力有限公司，新疆 烏魯木齊830004；3.西安交通大學，陜西 西安710049）

隨著我國電力事業的發展，電力系統供用電可靠性得到了長足發展。但由于我國幅員遼闊，供用電可靠性存在發展不平衡的現象，特別是在我國偏遠的農村地區，供電可靠性水平還相對較低。在新疆農村地區，由于剩余電流動作保護器頻繁跳閘的現象時有發生，嚴重影響了新疆農村的供用電的可靠性。新疆農村電網采用TT接地系統，供用電的安全性必須依賴于剩余電流動作保護器。為了保證供用電的安全性，剩余電流動作保護器的動作靈敏度相對較高，但同時帶來了其誤動而影響供用電可靠性的問題。根據實際現場調研情況，新疆農村電網低壓臺區僅配置了總保和戶保，總保出現無規律跳閘現象。本文根據實際調研情況，分析了新疆農村電網的現狀，提出了配置三級剩余電流動作保護器方案，給出了三級剩余電流動作保護器的整定值及配合關系，以期提高新疆農村電網的供用電可靠性。

1 三級剩余電流動作保護器配置模式的選擇

根據DL/T736—2010《農村電網剩余電流動作保護器安裝運行規程》和Q/GDW11020-2013《農村低壓電網剩余電流動作保護器配置導則》要求，在配變出線支路上裝設剩余電流動作保護器，用于架空線路防護保護，即總保；在配變出線表計前端（支路上）裝設剩余電流動作保護器，用于線路電氣火災保護和接地故障保護，即中保；在用戶進線上安裝剩余電流動作保護器，用于間接接觸電擊和直接接觸電擊保護，即戶保[1-2]。對于TT系統，規范要求必須裝設戶保以防止人身電擊危險，應裝設總保防止電氣火災[3]。對于中保的裝設，各個地區的落實情況不同。新疆農村電網只裝設了總保和戶保其剩余電流保護器在低壓臺區的配置情況如圖所示。

圖1 新疆剩余電流動作保護器配置現狀示意圖

圖中，總保安裝在低壓配電柜的出線側，戶保安裝在用戶進線側，中保未配設。此種配置方式當用戶家中用電設備的固有泄漏電流小于戶保的動作電流整定值（30mA）時，戶保將不會動作；但當每回低壓配電出線的總泄漏電流大于總保的動作電流整定值時，總保將先于戶保動作。

常用家用電器的固有泄漏電流達到9.31mA并未達到戶保的動作電流整定值，因此戶保不會動作。但此泄漏電流將累加到總保的保護動作電流之中，也就是說每個總保可以供電的用戶數將小于16戶。根據新疆配電變壓器的容量、用戶負荷統計及現場調研情況，每回出線供電用戶數將超過20戶。此時，將會出現戶保不跳閘，而總保誤跳閘的現象。

為解決此問題，可以從兩個方面入手。增加低壓配電出線回路數，使每回出線所供電用戶數減少，已防止總保誤跳閘；在電能表集中箱處安裝中保，防止小范圍內泄漏電流超標而影響總保跳閘。下面對這兩種解決方法的可操作性及經濟性進行分析，如表1所示。

表1 改造方案成本對比表

由表1可以看出，增設中保的成本較低。下面就增設中保進行分析。增設中保后的剩余電流動作保護器配置如圖2所示。

圖2 新疆剩余電流動作保護器三級配置示意圖

將中保安裝在電能表箱的前端。主要原因：如果安裝在電能表箱的后端，由于電能表箱距用戶的距離較近，中保與戶保將形成冗余配置，不能起到分級保護的作用；如果安裝在電能表箱前端，中保可以對保護范圍內的所有用戶的戶保做后備保護；如果安裝在電能表箱前端，當保護范圍內的戶保因泄漏電流值未達到整定值而不動作時，中保可以在保護范圍內的累計泄漏電流超標時動作，防止泄漏電流累計到總保的動作電流當中而使總保誤動。

根據新疆調研情況，配電線路全部采用絕緣導線，其本身的泄漏電流很小；同時，電能表箱距用戶距離很近，進一步限制了線路的泄漏電流。因此，將中保安裝在電能表箱前端是比較合理的。

2 三級漏保的級間配合

2.1 漏電保護器的整定值

現行低壓配電網剩余電流動作保護的相關標準對于額定剩余動作電流值的差異，如表2[5-8]所示。

表2 剩余電流動作保護器的額定動作電流

GB13955—2017《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》和GB/Z6829—2008《剩余電流動作保護器的一般要求》給出了額定剩余動作電流的一般要求，但并非所有的額定值都適用于農村電網。根據表2并結合新疆地區的氣候特點，總保的額定動作電流應為300mA、中保的額定動作電流應為100mA、戶保的額定動作電流應為30mA，以滿足總保防電氣火災、中保與戶保分級保護、戶保防人身觸電的要求。

根據表3中相關標準及剩余電流動作保護器的實際運行情況，考慮到用電設備的固定泄漏電流，剩余電流動作保護器的額定剩余不動作電流至少應為額定剩余動作電流的0.5倍。額定動作電流與額定不動作電流及剩余電流動作保護器是否動作的關系如圖3所示。

圖3 剩余電流保護器額定電流與動作之間的關系

由圖3可見，在選定剩余電流動作保護器的額定動作電流且滿足安全性的情況下，額定不動作電流越大，剩余電流動作保護器不確定動作的區間越小，也即動作的可靠性越高。DL/T736—2010《農村電網剩余電流動作保護器安裝運行規程》7.3.3中表明額定剩余不動作電流優選值為0.5倍的額定動作電流（新增的優選值為0.7倍的額定動作電流）。對于戶保，考慮戶保對人身起直接觸電保護的作用，其額定剩余不動作電流值不宜取大，因此建議取標準規定的下限0.5倍的額定動作電流；對于總保和中保，考慮到動作的可靠性及不發生越級跳閘，因此推薦總保和中保額定剩余不動作電流為0.7倍的額定剩余動作電流。

2.2 三級剩余電流動作保護器的級間配合

基于以上分析，三級剩余電流動作保護器的動作電流級間配合如圖4所示。

圖4 三級剩余電流保護器動作電流配合示意圖

對于三級剩余電流動作保護器的動作時間配合，根據Q/GDW11020—2013《農村低壓電網剩余電流工作保護器配置導則》及剩余電流動作保護器動作應保證的安全性和對供電可靠性的要求，設置如表3[9]所示。

根據表3，三級剩余電流動作保護器的動作時限配合如圖5所示。

表3 三級剩余電流動作保護器動作時間選用 s

圖5 三級漏保動作時限配合示意圖

3 結束語

針對新疆農村電網剩余電流動作保護器頻繁無規律跳閘的現狀，本文分析了其誤動的原因，提出了配置三級剩余電流動作保護器的解決方案。并從剩余電流動作保護器的安裝位置、動作電流整定動作時間設置等方面給出了三級剩余電流動作保護器級間配合的原則，此方案能夠防止出現剩余電流動作保護器配置不合理導致的誤跳、越級跳閘的現象，縮小了故障時的停電范圍，提高了供電可靠性對新疆電網進一步推進農網改造具有指導意義。