關(guān)于低壓配電系統(tǒng)的安全用電探討

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：低壓配電系統(tǒng)是我國電力系統(tǒng)的重要組成部分，應(yīng)用范圍非常廣泛。近年來，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，各行各業(yè)的用電量不斷增加，這使得低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，為了確保低壓配電系統(tǒng)的安全用電，應(yīng)仔細了解低壓配電系統(tǒng)的防觸電保護方法，如重復(fù)接地、保護接零、保護接地等，結(jié)合低壓配電系統(tǒng)的接地類型，做好相關(guān)安全設(shè)置，充分發(fā)揮低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢，保障人們的生命安全。鑒于此，本文對低壓配電系統(tǒng)的安全用電進行了分析探討。

關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng)；安全用電；接地

1 引言

       低壓電氣供配電系統(tǒng)是一個技術(shù)復(fù)雜、維護難度大的系統(tǒng)，也是安全管理工作中復(fù)雜的對象。只有確保低壓電氣設(shè)備供配電的安全性，低壓設(shè)備供配電系統(tǒng)才能穩(wěn)定運行。

2 低壓電氣配電系統(tǒng)及其設(shè)計原則

       配電變壓器低壓電力網(wǎng)經(jīng)過改造后，線路干線和支線的各項安全技術(shù)指標都符合標準，且裝有末端漏電保護器，此類配電變壓器的低壓側(cè)運行方式就可以改變?yōu)镮T系統(tǒng)，即將配電變壓器低壓側(cè)中性點直接接地改為不接地，拆除漏電總保護器，在配電變壓器低壓側(cè)裝設(shè)一個測量相線和零線對地交流阻抗的裝置并定期測試，及時處理接地故障。這樣既保證供電安全，又提高了供電的可靠性。

3 低壓配電系統(tǒng)的安全用電設(shè)置

       低壓配電系統(tǒng)的安全用電目的是保障人們用電過程中的人身安全，在現(xiàn)實生活中人體觸電包括直接觸電和間接觸電，人體直接靠近或者接觸帶電的電氣設(shè)備為直接觸電，人體觸及了正常狀態(tài)下不帶電的電氣設(shè)備造成事故的為間接觸電。對于直接觸電，可以通過規(guī)范相關(guān)用電操作或者設(shè)置保護屏障等措施進行避免；對于間接觸電，多是由于電氣設(shè)備外殼漏電或者低壓配電系統(tǒng)中保護導(dǎo)體絕緣性下降導(dǎo)致，因此不同結(jié)構(gòu)型式的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采取不同的安全技術(shù)手段。

3.1 IT型式系統(tǒng)和保護接地

       保護接地主要是利用接地體或者接地線將電氣設(shè)備外殼和大地連接起來，一旦電氣設(shè)備外殼出現(xiàn)漏電，可以及時將漏電流引入地下，降低電氣設(shè)備漏電外殼的對地電位，從而保障低壓配電系統(tǒng)用電安全。IT型式系統(tǒng)是一種三線三相制配電系統(tǒng)，主要采用保護接地系統(tǒng)，三相變壓器繞組連接成Y型，N點設(shè)為中心點，L1、L2、L3為輸出相線，，被廣泛的應(yīng)用在熔煉爐、井下、煤礦、手術(shù)室等需要持續(xù)供電的場所，我國電力系統(tǒng)中1kV~10kV配電網(wǎng)中也主要采用這種型式的配電系統(tǒng)。IT型式低壓配電系統(tǒng)進行保護接地設(shè)置，通過RE接地將電氣設(shè)備和大地連接起來，如果沒有設(shè)置RE接地，一旦電氣設(shè)備漏電，人們觸碰到設(shè)備外殼，大量電流會流入人體沿著每根相線和其它相線構(gòu)成回路。大地和每根相線絕緣阻抗包括和絕緣電阻并聯(lián)的分布電容和大地絕緣電阻，大地和設(shè)備外殼連接起來，可以地將人體觸及電氣設(shè)備外殼電壓控制在安全范圍內(nèi)，發(fā)揮保護人體的作用。

3.2 TT型式系統(tǒng)和保護接地

       TT型式的低壓配電系統(tǒng)采用保護接地形式，可降低電氣設(shè)備外殼漏電危險電壓，但是仍然存在安全隱患，應(yīng)采取的補救方法，可以設(shè)置RCD漏電保護器，將電源及時斷開。結(jié)合TT型式低壓配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，變壓器連接形式為三相Y型，RN為工作接地，連接中性點，中性點位置的引出線為中性線，其為其它相線提供220V電壓，也稱為工作零線。當前，我國大多數(shù)低壓配電系統(tǒng)主要采用380/220V三相四線制配電方式，用于動力負載和照明負載供電。

       TT型式配電系統(tǒng)采用RE接地，中性點接地和該接地之間沒有電氣聯(lián)系，RE接地遠遠小于RP接地，RE和RN串聯(lián)，如果兩者相同，RN和RE各自產(chǎn)生110V電壓降。IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)雖然都采用RE保護接地，但是由于應(yīng)用條件不同，所以存在很大的差別。TT型式系統(tǒng)主要用于低壓供電，當?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)發(fā)生接地故障時，通常情況下接地電阻比較大，會降低保護接地的可靠性和靈敏度，這時應(yīng)設(shè)置RCD漏電保護器，將故障回路及時切斷和隔離。

3.3 TN型式系統(tǒng)和保護接零

       TN型式系統(tǒng)的變壓器中性點接地，通常情況下，保護線將受電設(shè)備不帶電導(dǎo)電部位和零線連接，實現(xiàn)接零保護。當?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)的相線相互碰殼時，短路電流通過保護零線和金屬外殼形成閉合回路，繼電保護裝置快速發(fā)出動作，將電源切斷，防止人體觸電，這種接地方式的防觸電效果遠遠好于保護接地。保護線和中性點的組合主要包括TN-S、TN-C-S、TN-C型式。TN-S型式系統(tǒng)的PE保護線和N中性線分開，其安全性較高，是我國電力系統(tǒng)中比較常見的配電系統(tǒng)；TN-C-S型式系統(tǒng)在我國電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，是一種三相四線制配電系統(tǒng)，用戶端到進戶桿是分隔開的，這種配電系統(tǒng)應(yīng)在系統(tǒng)前端設(shè)置PEN線，N導(dǎo)線和PE線分開后無法合并，L相線和N線的絕緣水平相同，若干線末端設(shè)置斷零保護裝置，負荷端設(shè)置漏電保護器，TN-C-S系統(tǒng)可以應(yīng)用工業(yè)企業(yè)或者住宅小區(qū)；TN-C系統(tǒng)，PE保護零線和N工作零線合并，標記為PEN線，保護中性線和用電設(shè)備外露部分連接，這種配電系統(tǒng)可以應(yīng)用在安全性較高的場所。

3.4 保護接零系統(tǒng)的重復(fù)接地

       重復(fù)接地主要是將大地和PE線或者零線進行金屬連接，用于PE線或者零線斷路的后備保護。一，重復(fù)接地可以降低用電設(shè)備漏電危險，工作零線、RG和RN組成并聯(lián)支路，可以增短路電流，減小配電系統(tǒng)的漏電回路阻抗，過流保護快速發(fā)生動作，并且短路電流也增了變壓器相線和繞組的電壓降，使零線電壓降不斷減小，再經(jīng)過線路電阻的分壓，用電設(shè)備外殼電壓進一步降低。二，重復(fù)接地降低了零線斷線危險，一旦變壓器零線斷線，斷線位置會造成設(shè)備漏電，這時用電設(shè)備外殼的對地電壓幾乎和相電壓相等，人體一旦接觸用電設(shè)備外殼，會產(chǎn)生非常大的斷路電流，嚴重威脅人體生命安全，通過采用重復(fù)接地形式，斷線位置的用電設(shè)備外殼對地電壓是變壓器相電壓的一半，降低了零線斷線危險。三，重復(fù)接地大地降低了零線不平衡電壓，當?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)的三相負載相差較大時，零線上大量電流產(chǎn)生電壓降，與零線阻抗、零線電流成正比，若零線阻抗較大或者長度較長，零線無斷線，利用重復(fù)接地可以減少接零設(shè)備外殼電流，降低安全威脅。

4安科瑞安全用電云平臺功能介紹及選型

4.1 安科瑞安全用電云平臺介紹

       Acrelcloud-6000安全用電云管理系統(tǒng)能夠?qū)κＳ嚯娏?、設(shè)備溫度、故障電弧等電氣故障進行實時監(jiān)控、報警、記錄，并且通過云端的遠程控制。設(shè)備與云端的通訊方向不受限制，能上傳數(shù)據(jù)、透傳指令，并時間顯示實時狀態(tài)。通過對上傳至云端的數(shù)據(jù)進行分析，為用戶提供火災(zāi)隱患的相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠及早的發(fā)現(xiàn)問題并實施排查，避免火災(zāi)的發(fā)生。另一方面，云平臺提供超大容量的信息儲存及穩(wěn)定的服務(wù)，提升了服務(wù)質(zhì)量，對用戶的長遠發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。此外，該系統(tǒng)通過集中監(jiān)控，使得數(shù)據(jù)通過每個節(jié)點的4G網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端集中式管理和監(jiān)控，主控端布置于城市消防大隊，從而能夠?qū)Σ杉男畔⑦M行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。

平臺的整體結(jié)構(gòu)圖

具體功能如下：

（1）安全用電監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)包含安全用電管理云平臺、電腦終端顯示系統(tǒng)、手機APP、漏電探測器、漏電互感器、電流互感器等。

（2）安全用電監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)平臺能展示剩余電流、溫度、電流等電氣安全參數(shù)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線、歷史數(shù)據(jù)與變化曲線、實時報警數(shù)據(jù)等，能實時顯示現(xiàn)場服務(wù)次數(shù)、排除隱患數(shù)、未排除隱患數(shù)、報警未處理數(shù)、常規(guī)巡檢及產(chǎn)品維護等數(shù)據(jù)，監(jiān)管數(shù)據(jù)能保存十年以上。

（3）手機APP軟件同時具有IOS版本和安卓版本，能通過手機APP對每條報警記錄進行呼叫，便于緊急情況下能盡快通知用電單位。

（4）能對各個單位及設(shè)備的電氣安全運行情況進行自動統(tǒng)計和分析評估，并隨時展示電氣安全運行分析報告。

（5）監(jiān)控探測終端產(chǎn)品滿足法律法規(guī)和有關(guān)技術(shù)標準（GB14287.2《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》和GB14287.3《測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》）的要求，并通過消防產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測檢驗中心提供的消防3C認證。

（6）漏電探測器能同時探測剩余電流、四路溫度、三相電流等參數(shù)值，并能通過無線以移動通訊網(wǎng)絡(luò)接入安全用電監(jiān)管系統(tǒng)平臺。

4.2 產(chǎn)品選型

4.2.1漏電火災(zāi)監(jiān)控探測器

4.2.2故障電弧探測器

       安科瑞故障電弧產(chǎn)品型號代碼為AAFD，共有兩種電流等級，可監(jiān)測回路故障電弧的發(fā)生，并及時預(yù)警，提醒用戶處理，防止電弧導(dǎo)致的火災(zāi)的發(fā)生。

AAFD可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺，該產(chǎn)品不可在同一臺AF-GSM400下與ARCM混接。如圖：

4.2.3限流式保護器

       安科瑞限流式保護器型號代碼為ASCP200-1，有三種電流等級，可監(jiān)測回路短路過載等故障信息，發(fā)生故障時預(yù)警和產(chǎn)生滅弧效果，防止電弧導(dǎo)致的火災(zāi)的發(fā)生。

       ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺，也能夠通過插入SIM卡直接上傳到平臺。

       以下是ASCP200-1的主要功能：

       短路保護功能。保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

       過載保護功能。當被保護線路的電流過載且過載持續(xù)時間超過動作時間（3…60秒可設(shè)）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

       表內(nèi)超溫保護功能。當保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器啟動超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

過、欠壓保護功能。當保護器檢測到線路電壓過壓或欠壓時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預(yù)先設(shè)置是否啟動限流保護。

配電線纜溫度監(jiān)測功能。當被監(jiān)測線纜溫度超過報警設(shè)定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預(yù)先設(shè)置是否啟動限流保護。

漏電流監(jiān)測功能。當被監(jiān)測的線路漏電超過報警設(shè)定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預(yù)先設(shè)置是否啟動限流保護。

保護器具有1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

4.2.4剩余電流互感器

4.2.5 AF-GSM400-2G/4G無線上傳模塊

AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有線無線模塊，該無線模塊為安全用電云平臺專用模塊。

AF-GSM400接入每塊儀表所需流量為20M/月，單個模塊可以接入30塊儀表。默認上傳間隔2分鐘，如發(fā)生報警，會實時上傳數(shù)據(jù)。

4.2.6 溫度傳感器

溫度傳感器為一熱敏電阻NTC，它提供0-120°的溫度監(jiān)控基準，可以用來監(jiān)測線纜或配電箱體的溫度，提供溫度保護。

5 結(jié)論

根據(jù)我國《民用電氣設(shè)計標準》，低壓配電系統(tǒng)主要分為三種：IT型式、TT型式和TN型式，在實際應(yīng)用中，低壓配電系統(tǒng)的保護接零、保護接地是控制人體觸電的重要保護措施，這兩種保護方式的技術(shù)原理存在較大差異，因此，對于不同的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用不同接地形式，TN型式系統(tǒng)采用保護接零方式，TT、IT型式系統(tǒng)采用保護接地方式。

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