农村低压电网中级剩余电流动作保护器的应用研究
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[摘 要]本文在对农村低压电网剩余电流动作保护器运行情况进行调查研究的基础上，探讨了在农村低压电网中安装中级保护器的必要性、中级保护器安装方式等，提出了中级保护器应用中需解决和注意的问题。
[关键词]农村低压电网 中级保护 应用 研究
中图分类号：TM642+.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0262-02
农村低压供电系统装设剩余电流动作保护装置，是防止发生人身触电伤亡事故的有效措施之一，是防止由漏电引起电气火灾和电气设备损坏事故的技术措施之一，也是降低供（用）电损耗的技术措施之一。
1、剩余电流动作保护装置概念
剩余电流动作保护装置是指在规定的条件下，被保护电路中剩余电流超过定值，能断开电路或发出报警信号的机械开关电器或组合电器。
机械开关电器是指具有断开短路电流功能的断路器新增了可以断开微小的剩余电流功能的断路器。
合电器是指检测互感器、剩余电流继电器、开关电器（如交流接触器）或声光报警装置等独立元件分别安装，通过电气连接组合的保护器。
2、剩余电流动作保护器型式分类
剩余电流动作保护器按照安装位置可分为总保护、中级保护和末级保护。
总保护：安装在配电台区低压侧的第一级剩余电流动作保护器，亦称总保。
中级保护 ：安装在总保和末级保护之间的低压干线或分支线的剩余电流动作保护器，亦称中保。中保因安装地点、接线方式不同，可分为“三相中保”和“单相中保”。
末级保护：安装在用户进线处的剩余电流动作保护器，亦称家保。
总保护和中级保护应采用延时型剩余电流动作保护器，末级保护应采用一体式非延时型剩余电流动作保护器。
3、各保护装置在低压电网中的作用
总保护：安装在变压器低压侧的总保护装置以实现间接接触保护为主，在保证正常供电的同时、兼顾人身安全。
中级保护：安装在低压线路分支处的中保护以实现间接接触保护为主，兼顾人身安全。当保护范围内发生故障性漏电时，可将因故障漏电引起的停电范围控制在该分支内、缩小停电范围。
末级保护：安装在用户侧的末级保护装置应实现直接接触保护作用。在不同的使用场所、当保护范围内出现大于额定动作电流的故障漏电电流（30mA及以下）时，能在0.1s以内迅速跳闸切断电源。
二、目前农村低压电网采取的保护形式及其存在的问题
1、目前农村低压电网三级保护形式
目前农村低压剩余电流保护普遍采用总保加末保的形式，三级保护实际变为了二级保护。以我公司为例，自2006年开始，在农村电网中试点安装剩余电流动作总保护，通过试点后2008年在所有农村公变台区推广安装剩余电流动作保护器，120000户农村客户中80%以上安装了末保，但无一个台区安装有中级保护器。
2、目前农村低压电网漏电保护形式分析
2.1 存在的问题
1）总保护频繁跳闸，影响客户可靠用电。
2）故障查找耗费大量的人力和时间。
3）末保投运率不高。
2.2 原因分析
1）总保护频繁跳闸主要是电网或客户电气设备健康水平不高引起的，而因客户电气设备漏电引起总保动作是最主要的原因。
2）农村地区普遍采用集中装表的方式，而在户表改造时末保大都安装中客户家中，部分客户因家中设备漏电引起家中频繁停电而绕越末保用电，或者末保损坏后不愿出钱更换而擅自拆除并退运，使得末保的投运率不高。
三、农村低压电网中级剩余电流保护器的应用
1、中级保护器的原理
中级保护是相对于总保和末保而言的，一般安装在总保和末级保护之间的低压干线或分支线上，以实现间接接触保护为主，兼顾人身安全，当保护范围内发生故障性漏电时，可将因故障漏电引起的停电范围控制在该分支内、缩小停电范围。
2、安装中级保护的原因分析及好处
2.1 安装中级保护的原因分析
中级保护一般都安装于低压干线或分支线上，但由于在农网改造时没有在配变台区低压线路上考虑安装中级保护，所以现在要在配变台区低压线路上安装中级保护基本上难度相当大，而且是弊多利少，所以我们现在基本上不考虑这种常规的安装方式。
根据多年的低压线路运行记录、统计和分析，绝大多数情况下的总保护跳闸都不是由于低压线路或下户线障引起的，所以我们目前所要推行的中级保护是安装在下户点上的。根据调查了解和农村低压电网的实际情况，在供电所普遍存在配变台区低压总保护跳闸率过高而用户末级保护投运率过低的问题，只是各个供电所的严重程度不同而已，这种现象已经严重的影响了供电可靠率和低压电网安全水平，所以说在目前的情况下安装中级保护就显得非常有必要。
2.2安装中级保护的好处：
1）提高供电可靠率，大幅降低总保跳闸率。安装中级保护后，用户客户室内发生的漏电、短路、过载等故障就会被限定在其下户线处的中级保护的保护范围内，不再会引起总保护越级跳闸而造成整个配变台区停电，从而缩小了停电范围并能防止事故或故障进一步扩大，从而提高了农村供电可靠率并降低了总保跳闸率。
2）提升低压电网的安全供电水平。由于只采用总保护和末级保护的二级保护方式存在一定的保护死区，另外由于末级保护的投运率低，因此发生触电伤亡事故机率会更大一点，触电事故也是每年都在发生；但采用三级保护方式后，发生触电伤亡事故的机率便会大幅减小，就算用户室内没有安装末级保护，在用户室内漏电、短路、过载的情况下，中级保护也能起到很好的保护作用。
3）缩小故障范围、缩短故障排查时间，减少报修人员工作量。由于安装中级保护后，一处地方发生短路或漏电故障时，故障会被限定在所在的中级保护范围内，这样故障范围就小了，可以在很短的时间内找到并隔离故障点，再也不需要再像以前一样满山遍野的去查故障了，从而就降低了报修人员的工作量。
4）可促进末级保护的安装，提高末级保护的投运率。由于在目前二级保护的情况下，无法监管好用户的末级保护，但安装中级保护后情况就会不一样了，如果客户室内发生短路、漏电或过载故障而引起中级保护跳闸，而故障点就在用户处，从而敦促其整改，这样可以更好的监管好客户的末级保护，从而提高末保投运率。
5）提高优质服务水平。由于中级保护安装在公共下户点，用户可以自行投入或切除中级保护，如果某一客户室内故障引起的中级保护跳闸，这个停电范围是很小的，很快就能排查出是哪一家用户故障引起的中级保护跳闸，从而对其进行停电而重新投入中级保护，这样，故障停电范围小了、故障停电时间更短了、停电造成的影响也更小了。
3、中级保护的安装方式
中级保护的安装方式：目前我们推荐采用将中级保护安装在用户集中装表的下户点上的方式，这种方式又要分新装和改造两种情况，如果是新增的下户点，用户数量在2户及以上，则每1个表点需要安装1个中级保护，也就是说下户线在下杆后，在进电能表之前先接入中级保护，然后再从中级保护分线至每一只电能表，然后在电能表出线上安装末级保护。如果是已有的下户点，则需要在电能表前面将下户线开断，然后在中间装设中级保护，这种在已有下户点安装中级保护的方式有以下几种具体的实施方案（安装示意图可见图1）：
方案1：在适当位置将原下户线开断，在开断处加装一只金属配电箱，然后将中级保护安装在配电箱内，并在中级保护前加装一只2P100A的TD接线端子，作为下户线至中级保护的铜铝过渡措施。中级保护至电能表的一段线路，采用BV-4或BV-6铜线分别接入每一只是能表，然后在电能表出线侧安装末级保护，若以前使用公用零线的，则在用户的进户线上安装末级保护。这种方式成本最高，但最安全可靠，而且可以解决一直以来困扰我们的以前户表改造时全部采用铝芯线进表经常造成接触不良而烧坏电能表的问题，为最推荐方案。
方案2：在适当位置将原下户线开断，在开断处加装一只金属配电箱，然后将中级保护安装在配电箱内，下户线用C45插针压接后接至中级保护的进线侧。中级保护至电能表的一段线路，采用BV-4或BV-6铜线分别接入每一只电能表，然后在电能表出线侧安装末级保护，若以前使用公用零线的，则在用户的进户线上安装末级保护。这种方式可靠性不高，因为如果下户线线芯渗水就会造成中级保护进水而损坏，但可解决电能表的接线问题而且成本不高。
方案3：在适当位置将原下户线开断，在开断处加装一只金属配电箱，然后将中级保护安装在配电箱内，并在中级保护前加装一只2P100A的TD接线端子，作为下户线至中级保护的铜铝过渡措施。中级保护至电能表的一段线路，仍然保留原来的下户线不动，只是要压接C45插针后才能接入中级保护的负荷侧以解决铜铝接触不良的问题，电能表及以后的线路均不动。这种方式比较安全可靠且成本适中。
方案4：在适当位置将原下户线开断，在开断处加装一只金属配电箱或木制配电板，然后将中级保护安装在配电箱内或木制配电板上，下户线开断处两侧均用C45插针压接后接至中级保护的进出线侧，以解决铜铝接触不良的问题。这种安装方式可靠性不高，因为如果下户线线芯渗水就会造成中级保护进水而损坏，但此种方式成本最低，可以作为一种非长期的过渡方案。
4、中级保护应用中需解决和注意的问题
1）中级保护的选型问题。由于用户家里普遍使用额定漏电电流小于30mA、动作时间小于0.1秒的非延时型单相漏电断路器，所以中级保护就要与末级保护形成保护级差，应选用额定漏电电流在50-100mA、动作时间小于0.2秒的延时型单相或三相漏电断路器，而且要求中级保护跳闸时，必须能同时断开相线和零线，这样才能起到最好的保护效果而且可以避免越级跳闸。在跳闸时间配合上，总保护器应尽量选用跳闸时间为0.25-0.3秒的产品。这样才能保证不越级造成总路保护器跳闸。
2）安装后的运行维护问题。由于农村下户线安装时间较长，线芯渗水问题在农村较为普遍、由于资金的限制采用节约方式安装中级保护造成中级保护容易淋雨、被雷击、安装质量不好造成接触不良、产品质量不好、产品选型不当等等问题都有可能造成中级保护损坏。因此供电所人员应加强中级保护器的巡视检查，一旦发现损坏应及时更换。
3）对用户的宣传、解释和教育问题。安装中级保护器可以快速查找故障点、缩小停电范围，但有可能增加部分表点和部分用户的停电次数，尤其是有漏电隐患的表点。所以在安装时就必须向所有表点的用户宣传安装中级保护的好处，并正确解释可能出现的问题，而且还要教会所有表点的用户如何正确使用和看护中级保护，跳闸后怎样恢得送电，哪些地方能够操作，哪些地方不能接触，出现跳闸故障后如何报修和自行排查并隔离故障用户。只有做好了这方面的工作，才能充分发挥中级保护的作用，这项工作才有意义。
总之，农村低压电网中安装中级保护器，在当前农村低压电网的漏电保护有其重要的意义，也有必进行推广。当然由于运行经验尚不足，还需要在下一步应用的基础上进行总结，解决不断出现的问题，积累经验，为农村低压电网中剩余电流的保护找到更加科学、有效的途径。