關于低壓配電系統(tǒng)的安全用電探討
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易允恒
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，應仔細了解低壓配電系統(tǒng)的防觸電保護方法，如重復接地、保護接零、保護接地等，結合低壓配電系統(tǒng)的接地類型，做好相關安全設置，充分發(fā)揮低壓配電系統(tǒng)的應用優(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)是一個技術復雜、維護難度大的系統(tǒng)，也是安全管理工作中復雜的對象。只有確保低壓電氣設備供配電的安全性，低壓設備供配電系統(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裝設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備為直接觸電，人體觸及了正常狀態(tài)下不帶電的電氣設備造成事故的為間接觸電。對于直接觸電，可以通過規(guī)范相關用電操作或者設置保護屏障等措施進行避免；對于間接觸電，多是由于電氣設備外殼漏電或者低壓配電系統(tǒng)中保護導體絕緣性下降導致，因此不同結構型式的低壓配電系統(tǒng)應采取不同的安全技術手段。
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備外殼和大地連接起來，一旦電氣設備外殼出現(xiàn)漏電，可以及時將漏電流引入地下，有效降低電氣設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點設為中心點，L1、L2、L3為輸出相線，，被廣泛的應用在熔煉爐、井下、煤礦、手術室等需要持續(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)進行保護接地設置，通過RE接地將電氣設備和大地連接起來，如果沒有設置RE接地，一旦電氣設備漏電，人們觸碰到設備外殼，大量電流會流入人體沿著每根相線和其它相線構成回路。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，大地和設備外殼連接起來，可以有效地將人體觸及電氣設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，可降低電氣設備外殼漏電危險電壓，但是仍然存在安全隱患，應采取有效的補救方法，可以設置RCD漏電保護器，將電源及時斷開。結合TT型式低壓配電系統(tǒng)結構圖，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，這時應設置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，保護線將受電設備不帶電導電部位和零線連接，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，有效防止人體觸電，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)應在系統(tǒng)前端設置PEN線，N導線和PE線分開后無法合并，L相線和N線的絕緣水平相同，若干線末端設置斷零保護裝置，負荷端設置漏電保護器，TN-C-S系統(tǒng)可以應用工業(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備外露部分連接，這種配電系統(tǒng)可以應用在安全性較高的場所。
3.4 保護接零系統(tǒng)的重復接地
重復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，重復接地可以有效降低用電設備漏電危險，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，用電設備外殼電壓進一步降低。二，重復接地降低了零線斷線危險，一旦變壓器零線斷線，斷線位置會造成設備漏電，這時用電設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，通過采用重復接地形式，斷線位置的用電設備外殼對地電壓是變壓器相電壓的一半，有效降低了零線斷線危險。三，重復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，利用重復接地可以減少接零設備外殼電流，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，為用戶提供火災隱患的相關數(shù)據(jù)，能夠及早的發(fā)現(xiàn)問題并實施排查，避免火災的發(fā)生。另一方面，云平臺提供容量的信息儲存及穩(wěn)定的服務，提升了服務質(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。
平臺的整體結構圖
具體功能如下：
（1）安全用電監(jiān)管服務系統(tǒng)包含安全用電管理云平臺、電腦終端顯示系統(tǒng)、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）APP軟件同時具有IOS版本和安卓版本，能通過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)品滿足國家法律法規(guī)和有關技術標準（GB14287.2《剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》和GB14287.3《測溫式電氣火災監(jiān)控探測器》）的要求，并通過國家消防產(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，并及時預警，提醒用戶處理，防止電弧導致的火災的發(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)生故障時預警和產(chǎn)生滅弧效果，防止電弧導致的火災的發(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）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，可預先設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定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設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定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設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 結論
根據(jù)我國《民用電氣設計標準》，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原理存在較大差異，因此，對于不同的低壓配電系統(tǒng)應采用不同接地形式，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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作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電
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