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(guó)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(guó)經(jīng)濟(jì)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(xì)了解低壓配電系統(tǒng)的防觸電保護(hù)方法，如重復(fù)接地、保護(hù)接零、保護(hù)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(shì)，保障人們的生命安全。鑒于此，本文對(duì)低壓配電系統(tǒng)的安全用電進(jìn)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(gè)技術(shù)復(fù)雜、維護(hù)難度大的系統(tǒng)，也是安全管理工作中復(fù)雜的對(duì)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(yùn)行。

2 低壓電氣配電系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)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(xiàng)安全技術(shù)指標(biāo)都符合標(biāo)準(zhǔn)，且裝有末端漏電保護(hù)器，此類配電變壓器的低壓側(cè)運(yùn)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(diǎn)直接接地改為不接地，拆除漏電總保護(hù)器，在配電變壓器低壓側(cè)裝設(shè)一個(gè)測(cè)量相線和零線對(duì)地交流阻抗的裝置并定期測(cè)試，及時(shí)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(shí)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(duì)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(hù)屏障等措施進(jìn)行避免；對(duì)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(hù)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(hù)接地

       保護(hù)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(shí)將漏電流引入地下，降低電氣設(shè)備漏電外殼的對(duì)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(hù)接地系統(tǒng)，三相變壓器繞組連接成Y型，N點(diǎn)設(shè)為中心點(diǎn)，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(chǎng)所，我國(guó)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(jìn)行保護(hù)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(huì)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(hù)人體的作用。

3.2 TT型式系統(tǒng)和保護(hù)接地

       TT型式的低壓配電系統(tǒng)采用保護(hù)接地形式，可降低電氣設(shè)備外殼漏電危險(xiǎn)電壓，但是仍然存在安全隱患，應(yīng)采取的補(bǔ)救方法，可以設(shè)置RCD漏電保護(hù)器，將電源及時(shí)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(diǎn)，中性點(diǎn)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(dāng)前，我國(guó)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(dòng)力負(fù)載和照明負(fù)載供電。

       TT型式配電系統(tǒng)采用RE接地，中性點(diǎn)接地和該接地之間沒有電氣聯(lián)系，RE接地遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(hù)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(dāng)?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，通常情況下接地電阻比較大，會(huì)降低保護(hù)接地的可靠性和靈敏度，這時(shí)應(yīng)設(shè)置RCD漏電保護(hù)器，將故障回路及時(shí)切斷和隔離。

3.3 TN型式系統(tǒng)和保護(hù)接零

       TN型式系統(tǒng)的變壓器中性點(diǎn)接地，通常情況下，保護(hù)線將受電設(shè)備不帶電導(dǎo)電部位和零線連接，實(shí)現(xiàn)接零保護(hù)。當(dāng)?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)的相線相互碰殼時(shí)，短路電流通過保護(hù)零線和金屬外殼形成閉合回路，繼電保護(hù)裝置快速發(fā)出動(dòng)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(yuǎn)遠(yuǎn)好于保護(hù)接地。保護(hù)線和中性點(diǎn)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(hù)線和N中性線分開，其安全性較高，是我國(guó)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(guó)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(jìn)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(hù)裝置，負(fù)荷端設(shè)置漏電保護(hù)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(hù)零線和N工作零線合并，標(biāo)記為PEN線，保護(hù)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(chǎng)所。

3.4 保護(hù)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(jìn)行金屬連接，用于PE線或者零線斷路的后備保護(hù)。一，重復(fù)接地可以降低用電設(shè)備漏電危險(xiǎn)，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(hù)快速發(fā)生動(dòng)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(jìn)一步降低。二，重復(fù)接地降低了零線斷線危險(xiǎn)，一旦變壓器零線斷線，斷線位置會(huì)造成設(shè)備漏電，這時(shí)用電設(shè)備外殼的對(duì)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(huì)產(chǎn)生非常大的斷路電流，嚴(yán)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(duì)地電壓是變壓器相電壓的一半，降低了零線斷線危險(xiǎn)。三，重復(fù)接地大地降低了零線不平衡電壓，當(dāng)?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)的三相負(fù)載相差較大時(shí)，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(zhǎng)度較長(zhǎng)，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(tái)功能介紹及選型

4.1 安科瑞安全用電云平臺(tái)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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警、記錄，并且通過云端的遠(yuǎn)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?jìng)髦噶?，并時(shí)間顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過對(duì)上傳至云端的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)施排查，避免火災(zāi)的發(fā)生。另一方面，云平臺(tái)提供超大容量的信息儲(chǔ)存及穩(wěn)定的服務(wù)，提升了服務(wù)質(zhì)量，對(duì)用戶的長(zhǎng)遠(yuǎn)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(gè)節(jié)點(diǎn)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(duì)，從而能夠?qū)Σ杉男畔⑦M(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。

平臺(tái)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(tái)、電腦終端顯示系統(tǒng)、手機(jī)APP、漏電探測(cè)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(tái)能展示剩余電流、溫度、電流等電氣安全參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線、歷史數(shù)據(jù)與變化曲線、實(shí)時(shí)報(bào)警數(shù)據(jù)等，能實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)次數(shù)、排除隱患數(shù)、未排除隱患數(shù)、報(bào)警未處理數(shù)、常規(guī)巡檢及產(chǎn)品維護(hù)等數(shù)據(jù)，監(jiān)管數(shù)據(jù)能保存十年以上。

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

（4）能對(duì)各個(gè)單位及設(shè)備的電氣安全運(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和分析評(píng)估，并隨時(shí)展示電氣安全運(yùn)行分析報(bào)告。

（5）監(jiān)控探測(cè)終端產(chǎn)品滿足法律法規(guī)和有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（GB14287.2《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》和GB14287.3《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》）的要求，并通過消防產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)中心提供的消防3C認(rèn)證。

（6）漏電探測(cè)器能同時(shí)探測(cè)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(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)接入安全用電監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)。

4.2 產(chǎn)品選型

4.2.1漏電火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

4.2.2故障電弧探測(cè)器

       安科瑞故障電弧產(chǎn)品型號(hào)代碼為AAFD，共有兩種電流等級(jí)，可監(jiān)測(cè)回路故障電弧的發(fā)生，并及時(shí)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(tái)，該產(chǎn)品不可在同一臺(tái)AF-GSM400下與ARCM混接。如圖：

4.2.3限流式保護(hù)器

       安科瑞限流式保護(hù)器型號(hào)代碼為ASCP200-1，有三種電流等級(jí)，可監(jiān)測(cè)回路短路過載等故障信息，發(fā)生故障時(shí)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(tái)，也能夠通過插入SIM卡直接上傳到平臺(tái)。

       以下是ASCP200-1的主要功能：

       短路保護(hù)功能。保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

       過載保護(hù)功能。當(dāng)被保護(hù)線路的電流過載且過載持續(xù)時(shí)間超過動(dòng)作時(shí)間（3…60秒可設(shè)）時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

       表內(nèi)超溫保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

過、欠壓保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器檢測(cè)到線路電壓過壓或欠壓時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

配電線纜溫度監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)線纜溫度超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

漏電流監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的線路漏電超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。

保護(hù)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(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(tái)專用模塊。

AF-GSM400接入每塊儀表所需流量為20M/月，單個(gè)模塊可以接入30塊儀表。默認(rèn)上傳間隔2分鐘，如發(fā)生報(bào)警，會(huì)實(shí)時(shí)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(zhǔn)，可以用來監(jiān)測(cè)線纜或配電箱體的溫度，提供溫度保護(hù)。

5 結(jié)論

根據(jù)我國(guó)《民用電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，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(shí)際應(yīng)用中，低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)接零、保護(hù)接地是控制人體觸電的重要保護(hù)措施，這兩種保護(hù)方式的技術(shù)原理存在較大差異，因此，對(duì)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(hù)接零方式，TT、IT型式系統(tǒng)采用保護(hù)接地方式。

參考文獻(xiàn)

[1] 張美琪.兼容分布式電源的直流配電系統(tǒng)的分析研究[D].北京交通大學(xué),2014.

[2] 何鴻遠(yuǎn).惠陽(yáng)區(qū)中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃研究[D].華南理工大學(xué),2014.

[3] 朱玉瀅.高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程,2014,28:49-50.

[4] 周方建.建筑電氣工程中低壓配電系統(tǒng)的安裝與調(diào)試[J].山西建筑,2014,34:139-140.

[5] 馬亮.針對(duì)低壓配電系統(tǒng)的安全用電探討

[6] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版