剩余电流动作保护器在农村电网应用中存在的问题分析

马天祥 ，程　肖 ，杜旭浩 ，魏力强 ，孙翠英

(1.国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄　050021；2.河北省送变电公司，石家庄　050051)



剩余电流动作保护器在农村电网应用中存在的问题分析

马天祥1，程肖2，杜旭浩1，魏力强1，孙翠英1

(1.国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄050021；2.河北省送变电公司，石家庄050051)

摘要：针对河北农网中剩余电流动作保护器在安装、设置、使用和管理中存在的问题，介绍剩余电流动作保护器的工作原理，分析产生问题的主要原因及解决措施，阐述剩余电流动作保护器的整定。

关键词：剩余电流动作保护器；常见问题；剩余电流整定

剩余电流动作保护器(Residual Current Operated Protective Device,RCD)，俗称漏电保护器，在低压配电系统中不但可以有效防止电击事故，还可以避免剩余电流引起的电气火灾和电气设备损坏事故。随着大规模农村电网改造工程的结束，农网中剩余电流动作保护器在安装、设置、使用和管理中存在着一些弊端和问题，甚至部分农电工对其工作原理不是很清楚。以下将从剩余电流动作保护器的原理、运行中常见问题及解决措施、剩余电流动作保护器的整定方面详细阐述分析。

1剩余电流动作保护器的工作原理

1.1剩余电流动作保护器的工作原理

三相剩余电流动作保护装置由零序电流互感器TA0、放大部分、执行机构Q等元件组成，如图1所示。当被保护线路上有漏电或人身触电时，零序电流互感器的二次侧感应出电流I0，当电流I0达到整定值时，启动放大电路，使执行机构中的脱扣器动作，切断电源。

图1　剩余电流动作保护器的工作原理

1.2剩余电流动作保护器试验装置的工作原理

剩余电流动作保护器一般还有一个试验装置，“为了检查剩余电流保护器能否正常工作，模拟一剩余电流使剩余电流保护器动作的装置”。其工作原理是将电源中串入一个试验电阻，并使试验电阻回路穿过零序互感器。对剩余电流动作保护器进行检查时，按下试验按钮，流经零序互感器电流的矢量和即为流经试验电阻的电流，此电流模拟剩余电流，可由剩余电流动作保护器是否脱扣，检查剩余电流动作保护器在电路有剩余电流时，可否正常工作。试验装置的工作原理如图2所示。

图2　保护器试验装置的工作原理

2常见问题

a. 剩余电流动作保护器自身质量存在问题：当发生漏电故障时漏电保护器不能迅速、可靠的动作(拒动)；未发生漏电故障时漏电保护器由于本身动作特性的改变或由于各种干扰信号而发生误动作，将电路切断(误动)，误动故障导致用电电路不应有的停电或用电设备不必要的切断，降低了供电可靠性，造成了一定的经济损失；漏电保护器在手动合闸操作时合不上闸，电路不能接通；漏电保护器在手动分闸操作时分不了闸，电路不能断开。

b. 部分电工认为没有必要安装剩余电流动作保护器，私自将剩余电流动作保护器接引线拆除。运行维护的农电工对剩余电流动作保护装置的操作不了解，不知该如何调整保护器的时间和动作定值。

c. JP柜中的断路器时常因为过负荷而烧毁，但又无法及时找到合适的替换断路器，造成用户长时间停电，甚至有些情况下不得不用隔离开关替代断路器，带来极大地安全隐患。JP柜内一级剩余电流动作保护装置频繁动作，导致大范围停电。

3原因分析及解决措施

3.1 剩余电流保护器质量问题分析

保护器自身发生故障的原因，可以分为电气和机械故障两大类：电气故障主要由晶闸管元件的损坏、压敏电阻的损坏、二级管和试验电阻的损坏等造成；机械故障主要包括开关滑扣、断路器支架和接线桩生锈造成的拒动、脱扣绕阻的烧毁、断路器手柄断裂和外壳损坏等。

为解决此问题建议采取以下措施：

a. 我国目前使用的漏电保护器多为电子式漏电保护器，它们对湿热环境比较敏感。自然环境和长期通电对漏电保护器可靠性考验较大。建议入网时可加强对漏电保护器先进行高温高湿试验和长期通电试验；基建时做好对JP柜进线、出线口的密封，防止内部装置受潮。

另外，在美国开始大规模出口石油天然气的背景下，加剧中东地缘政治动荡局面，可以占领世界石油市场，推高油价，既打击石油进口国的经济，又可以从中攫取巨大利益。美国同意耶路撒冷为以色列首都，并将使馆搬移至争议地带等一系列决定，已经显现这一苗头。总而言之，无论未来局势如何演变，两大教派都会为争夺“新月带”而展开明争暗斗，外部势力为掌控该地区油气资源，又将加剧这一地带的长期动荡，这些都会给中国石油企业投资带来较大负面影响。

b. 投运前应做试跳检查，试跳检查包括试跳按钮和被保护线路上做接地试跳的现场检定。安装后不能一“装”永逸，要定期或不定期维护检查。

3.2剩余电流保护器使用问题分析

农电工本身的文化程度有限，安装工程完成后，装置的使用说明书并未进行统一保管，运行维护的农电工无法找到装置的相关资料，致使在后期的运行维护中不能对装置进行正确的设置和操作。需加强对保护装置使用说明书的管理和备份。建议各供电所将其辖区内的保护装置说明书在所里统一备份，方便农电工随时查阅学习。GB 13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》4.5部分对必须安装剩余电流动作保护器的设备和场所作了详细规定。积极引导用户认识装设剩余电流动作保护器的重要性和作用，用反面典型和触电伤亡事故的事例教育帮助农民，以形成安全用电科学用电的强大意识。

3.3剩余电流保护器更换问题分析

由于现有招标文件的不完善，招标中没有替换配件(如断路器)，同时，由于开关厂家不同，每批次中标的开关尺寸不一致，无法从他处调用替换。建议在招标文件中对配网设备易损坏的配件做以说明，购买时应附带合适数量易损配件，以便日后运行维护更加方便快捷。

3.4剩余电流保护器设置问题分析

对三级分级保护的剩余电流动作保护器选型时，忽略了各级保护器之间电流和动作时间的极差配合，造成各级保护间配合不当，从而出现管片电工因剩余电流动作保护器越级跳闸而束手无策、一筹莫展。需要对各级保护动作电流值和动作时间进行合理整定。

4剩余电流动作保护器的整定

4.1配电线路和用电设备泄漏电流的计算

单相及三相线路穿管埋地、沿墙敷设泄漏电流如表1所示，电动机泄漏电流如表2所示。

表1220 V/380 V单相及三相线路埋地、沿墙敷设穿管电线每千米泄漏电流

mA

表2电动机泄漏电流mA

运行方式额定功率/kW1.52.25.57.5111518.522正常运行0.150.180.290.380.500.570.650.72电动机起动0.580.791.572.052.392.633.033.48运行方式额定功率/kW303745557590110正常运行0.871.001.091.221.481.651.95电动机起动4.585.576.607.9910.5412.4515.45

荧光灯、家用电器、计算机及住宅配电回路泄漏电流如表3所示。

表3荧光灯、家用电器、计算机及住宅配电回路泄漏电流

设备名称形式泄漏电流/mA荧光灯安装在金属构件上0.1安装在木质或混凝土构件上0.02家用电器手握式I级设备≤0.75固定式I级设备≤3.5II级设备≤0.25I级电热设备≤0.75~5计算机移动式1.0固定式3.5组合式15.0住宅配电回路-2~8

对于单相配电回路，线路及用电设备泄漏电流总和作为回路的总泄漏电流。对于三相配电回路，首先按相分别计算各单相分支回路的泄漏电流，然后分别算出最大相、次大相与最小相泄漏电流之差，并求出两者的相量和，作为单相线路、单相设备的总泄漏电流，最后将三相线路、三相设备、单相设备、单相线路总的泄漏电流的总和作为三相配电回路的总泄漏电流。

4.2剩余电流动作保护器的整定步骤

GB 13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》5.7部分对剩余电流保护装置动作参数的选择作了详细说明，如下将从实际运行的角度介绍剩余电流的整定。

剩余电流动作保护器有额定剩余动作电流IΔn和额定剩余不动作电流IΔn02个主要参数。这2个参数应根据电气线路的正常泄漏电流来选择整定，必要时可通过实际测量取得被保护线路和设备的泄漏电流值。

对AC型剩余电流动作保护器，产品标准要求IΔn0=0.5IΔn。对于单台用电设备，考虑留有一定裕量，适应以后绝缘降低、用电设备增加以及季节变化等引起的泄漏电流增大，选用的剩余电流动作保护器的额定剩余不动作电流IΔn0应不小于正常泄漏电流的2倍，即剩余电流动作保护器的额定剩余动作电流IΔn应不小于正常泄漏电流的4倍。对于配电线路和全网保护，考虑的裕量可以更低一些，因此用于配电线路时，剩余电流动作保护器的额定剩余动作电流应不小于正常泄漏电流的2.5倍，同时还应满足不小于其中泄漏电流最大的1台用电设备的正常泄漏电流的4倍。用于全网保护时，剩余电流动作保护器的额定剩余动作电流应不小于正常泄漏电流的2倍。当正常运行时的泄漏电流无法估算时，线路剩余电流动作保护器动作电流计算可采用以下经验公式。

对照明线路和居民生活用电的单相回路：IΔn≥Imax/2 000。

对三相四线制电力线路及电力照明混合回路IΔn≥Imax/1 000，式中，IΔn为剩余电流动作保护器的动作电流，A；Imax为线路最大供电电流，A。

总之，在实际运行中，一级保护的额定剩余电流动作电流值宜采用可调的，调节范围一般在50～200 mA，最大可达300 mA以上。对泄漏电流较小的电网，非阴雨天气的额定剩余电流动作电流值为50 mA，阴雨季节为200 mA；对泄漏电流较大的电网，非阴雨天气的额定剩余电流动作电流值为100 mA，阴雨天气为300 mA。实现完善的分级保护后，允许将动作电流加大到500 mA。二级保护动作电流值一般为50～100 mA。三级保护剩余电流动作开关的动作电流值一般不大于30 mA，其动作时间一般不超过0.1 s。

在采用分级保护方式时，上下级剩余电流保护装置的动作时间差不得小于0.2 s。上一级剩余电流保护装置的极限不驱动时间应大于下一级剩余电流保护装置的动作时间，且时间差应尽量小。

5结束语

剩余电流保护装置是在低压配电线路上经常使用的一种保护电器，对安全生产和可靠性供电十分重要，只有不断的发现和有的放矢地解决剩余电流动作保护器在运行中遇到的各种问题，才会有供电、用电的安全保障，才会使农村用电安全工作再上新台阶，农电管理工作再达新水平，才能为电力事业创造更多的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]GB 13955-2005，剩余电流动作保护装置安装和运行[S]．

[2]李兴林．注册电气工程师考试辅导教材及复习题解供配电专业技能部分[M]．北京：中国建筑工业出版社，2008．

[3]中国航空工业规划设计研究院．工业与民用配电设计手册[M]．第3版．北京：中国电力出版社，2005.

[4]GB 16917.1-2014，家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO)第1部分：一般规则[S].

本文责任编辑：丁力

Application Analysis on Residual Current Operated ProtectedDevicein Rural Power Network

Ma Tianxiang1,Cheng Xiao2,Du Xuhao1,Wei Liqiang1,Sun Cuiying1

(1.Electric Power Science & Research Institute, Shijiazhuang 050021,China;2.Hebei Electricity Transmission &Transformation Facilities Company, Shijiazhuang 050051,China)

Abstract:through the investigation of the residual current action protector in Hebei rural power network, it is found that there are some problems in the installation, setup, use and management. In this paper, the working principle of residual current operated protective device is introduced, and the main reason and solving measure are analyzed. In the last, the setting of the residual current action protector is described.

Key words:residual current action protector; common problem; residual current setting

中图分类号：TM769

文献标志码：B

文章编号：1001-9898(2016)01-0056-04

作者简介：马天祥(1986-)，男，工程师，主要从事配网技术方面工作。

收稿日期：2015-10-26