配电系统的安全用电与漏电保护

配电系统的安全用电与漏电保护

薛元武

富德（常州）能源化工发展有限公司213033

摘要：电是自然界中客观存在的一种物理现象，其发现和运用，使人类社会发生巨大变革，特别是从第二次工业革命开始后，在电力广泛使用的今天，人类社会很快进入了电气化时代。在这个过程当中，人们对电能的需求量越来越大，与此同时，人们对于电力供应的安全性要求也日益增高。因此，本文通过对配电系统安全用电要点进行研究，探究相应的配电系统漏电保护措施，即将电流动作型漏电保护器应用在接地系统中，以实现用电安全。

关键词：配电系统；安全用电；漏电保护

一、配电系统安全用电要点研究

电力安全是衡量一个国家科学技术和生产文明的一个重要指标，也是衡量一个行业的生产力和文化水平重要的指标。电力安全关系到人们的生命和财产的安全，电力供应系统的安全问题是每年都会发生的[1]。按照 IEC的有关法规和《民用电气设计标准》的要求，目前普遍采用的低压配电系统有 IT、TT、TN三大类，而TN系统又可分为三类：TN-C、TN-S、TN-C-S。保护接零、保护接地和重复接地是电力市场上最常用的供电方式，接零或接地受电网性质、中性点接地、电气设备额定电压等级等因素的影响。

（一）保护接零

保护接零主要用于 TN型电力系统，它的变压器中性点是接地的，用保护线把零线和不带电的部分连在一起，以实现接零的目的[2]。TN系统按其结合方式可划分为TN-C、TN-S和TN-C-S三种类型。首先，TN-C一般适用于电力安全性高的地方， PEN线路的特性是 PE （地线）和 N （零线），电力装置的裸露部分与保护中性线相连；其次，在TN-S方面，与TN-C系统不同，在TN-S体系中，N型中性线和PE保护线是彼此独立的，这是国内电网中普遍采用的一种安全体系；在TN-C-S中，采用了 PEN线路作为前端，在主干线的末端采用断零保护。而且，N和1相线的绝缘等级是一样的PE和 N线很难结合在一起[3]。总之，在 TN配电网中，为了防止人身触电，相线发生碰撞，继电器会快速切断电力供应。

（二）保护接地

保护接地是通过接地线或接地体来达到电气设备外壳与地面之间绝缘的目的，因此，在外壳出现漏电时，接地线或接地体能将泄漏的电流成功导入地面，从而减少电器外壳对地面的电势，从而有效地保证了电力系统的供电安全。目前使用的保护接地方式多为 IT类和 TT类。IT型低压配电是一种三线三项式非接地配电系统，主要应用于煤矿、矿井和熔炉等需要连续供电的地方。在国内，这种分配方式在1~10 KV的配电网中也经常使用。为保证 IT型低压配电系统的安全，需要采取相应的保护措施，其中最常用的便是将地面与电力设备相连的 RE接地。采用 RE接地，可有效防止因电器泄漏引起的电力安全事故。此外，RE接地是保证箱体电压在安全范围之内的一个重要保证。TT型配电系统也是采用了 RE接地保护，但是 TT型与 IT型配电系统存在本质区别，使用情况也不同，因此其防护方式存在较大的差异。TT是一种典型的低压电力分配方式，当按揭分配系统发生故障时，其接地电阻通常都会很高，从而影响到保护接地的敏感性，从而导致电力供应的安全性下降。这时，就必须在接地保护的基础上安装相应的漏电保护装置。

（三）重复接地

重复接地是把零线或PE导线与地面进行接触，使PE或零线在断开后能够提供一定的备用保护。反复接地主要有以下几个方面：第一，配电系统中的变压器零线一旦断开，必然会导致断电部位的装置发生漏电，而这些装置的外壳如果被人碰到，很容易发生触电事故，从而危及人身安全。反复接地能有效减少因零线断裂而带来的危害，提高电力使用的安全性；其次，采用RN、RG、工作零线等组成并联支路，既能增加短路电流，又能将漏电回路的阻抗降到最低，有利于减少用电装置的漏电风险，提高用电安全；最后，当三相负荷存在很大差异时，存在于零线上的大量电流将导致低压配电网的电压下降。反复接地对减小零点不均衡电压具有很好的效果，采用重复接地可以有效地减小设备的外壳电流，降低设备的安全性。

二、配电系统漏电保护措施

（一）电流动作型漏电保护器工作原理

电流动作式漏电保护系统由主开关、零序变换器、跳闸等部分构成。目前国内主要以220/380 V为低压配电网，而带电导线的类型多为三相四线制、三相三线制、单相两线制。在一般条件下，相电流的相量之和为0，所以零序变压器的二次绕组不能输出信号。在设备绝缘受损或人接触带电时，相电流的相数和不为0，零序变压器的磁通发生时，零序变压器会有一个输出电压，当该电压达到某一数值时，跳闸机构启动，切断主开关，切断故障线路。从零序变压器到断开，整个过程通常不超过0.1秒，可以达到很好的漏电保护效果。

（二）电流动作型漏电保护器在接地系统中的应用

1、漏电保护器在TT接地系统中的应用

TT接地系统是一种直接接地系统，在 TT系统中，供电接地与电力设备裸露的可导电部位的接地是彼此独立的，两套接地装置之间没有金属的连接，如果相线对裸露的可传导部件或 PE发生碰撞而导致短路，则其短路电流的幅度由上述两套接地器件的接地电阻之和所限定，通常情况下，它的电流很小，不能起动低压断路器或保险丝，回路不能切断，容易引起危险电势扩散，所以在 TT接地系统中，要使用漏电保护器。

2、漏电保护器在TN接地系统中的应用

2.1 TN-S系统

在TN-S接地系统中，装置的金属壳体与 PE导线相连接，而 N导线不得与装置的金属壳体相连接， PE导线与电源的接触点是金的。当电源发生碰撞时，它的单相短路电流非常大，通常会导致低压断路器或保险丝动作，从而断开电路的供电，此时就可以不安装 RCD了。在低压配线长，用电装置容量小，单相短路电流少，低电压开关、保险丝等不具备足够的保护灵敏度时，或在爆炸、火灾等危险环境中安装 RCD。在TN-S系统中，如果要安装 RCD，N线路一定要经过 RCD。

2.2TN-C系统

在TN-C接地系统中，将 N、PE线路合并成 PEN线路，当线路上的负载是三相均衡负载时，PEN线路在设备正常工作时没有电流通过，此时可以安装三相 RCD，而 PEN线路不经过 RCD；另外，TN-C系统无法安装 RCD。

2.3 TN-C-S系统

在TN-C系统中，可以对 RCD进行局部修改。在TN-C入户后，由主配电箱起，将 PEN线路分成 N线路和 PE专用接地线路，并在主配电箱内作反复接地，采用TN-C-S方式， N线路与 PE线路分离，N线路必须经过 RCD。

三、结束语

伴随着人民生活水平不断提升以及对于供电质量关注度的不断提升，配电系统频繁出现故障已成为制约自身发展的一大问题。而配电系统做为电力系统的一个重要环节，对我国电力事业起到了十分关键的作用，而安全用电是配电系统工作的精髓，为促进配电系统运行安全，所以对低压配电系统的全面排查和维护就变得非常重要，必须在接地，接零及加装漏电保护器方面采取适当措施。唯有如此才能够保证电网运行的安全性和稳定性，减少事故出现的可能性。

参考文献：

[1]庞景. 漏电保护技术在建筑电气工程中的应用及优化措施[J]. 中国厨卫, 2022(006):000.

[2]陈岗, 蒋鑫伟, 张武娟. 低压线路泄漏电流监测与漏电保护技术研究[J]. 电力设备管理, 2022(18):4.

[3]吴结根. 低压供配电系统中存在的问题与应对措施探讨[J]. 2021.

[4]马帅, 陈喆, 陈敬师. 井下低压供电系统选择性漏电保护可行性探讨与研究[J].  2021.

作者简介：薛元武 1989.08 男 内蒙古乌兰察布市 汉 本科 工程师 富德（常州）能源化工发展有限公司 研究方向:电气配电系统、电气设备预防性试验