——剩余电流动作保护器专家组主题报告之三
摘要本文介绍了我国农村20年来安装使用漏电保护器对农电安全所取得的成绩，以及这种保护方式对农村用电可靠性的影响。目前在农网改造中要解决农电安全与供电可靠性间的矛盾，就必须采用具有动作电流和动作时间级差相互配合的分级保护。分级保护是农村低压电网的最佳漏电保护方式。
关键词分级保护延时型漏电保护器延时型漏电断路器安全性可靠性连续性选择性最佳方案
1 网改前农村低压电网漏电保护方式及漏电保护器的使用状况
1.1 保护方式
在80年代初期，全国农村每年触电死亡人数均在4000人左右，当时为了降低农村触电死亡人数，曾大力推广使用漏电保护器。由于当时国民经济状况及农村用电量较少，一般均采用一台配电变压器装一只漏电保护器的总保护和每条分路出线装一只漏电保护器的分路保护。这种农村低压电网的漏电保护方式，持续使用了近20年，为降低农村触电死亡事故起到了十分重要的作用。
1.2 使用状况
1998年据我国14个省的不完全统计，已经安装各种型号的漏电保护器3600余万台，这14个省在1994～1998年的5年里漏电保护器动作次数为319万次。其中由于人及动物直接接触而触电动作的为28.6万次，占总动作次数的8.97%；由线路及用电设备发生漏电保护器动作的为269.4万次，占总动作次数的84.45%；不明原因动作的为21万次，占总动作次数的6.58%。
从全国农村实施漏电保护的效果上看，也是十分明显的，触电死亡人数从1980年的4000人下降到1998年的167人，尽管用电量大幅度增加，但触电死亡人数却下降了近24倍，这充分证明：我国广大农村安装使用了漏电保护器为农村安全用电减少触电死亡起到了显著的作用。
1.3 保护方式存在的问题
从上述统计的数字不难看出，保护器动作的319万次中，真正用于触电保护的动作次数只有28.6万次，占8.97%，而非触电保护的动作次数共有290.4万次，占91.03%，这种频繁的动作，停电范围广影响面大，给农村低压电网的供电可靠性带来了严重影响。造成这样动作频繁就是这种漏电保护方式的最大缺陷，即缺乏漏电保护动作的选择性。
2 农村电网建设(改造)工程中所出现的问题
2.1 原来漏电保护方式造成动作次数多的原因
在网改工程实施前，尽管全国各地通过农村用电标准化、电气化建设与验收，以及扶贫通电光明工程等一系列重大举措，改变了农村用电的现状，但是由于电网结构并没有彻底改变，10、0.38kV的低压电网送电距离严重失调，即10kV∶0.38kV=1∶5(该数字以千米为单位)，严重的地方则为10kV∶0.38kV=1∶7，0.38kV线路供电半径大，有的达到3km左右。由于这样的农网结构及漏电保护方式，每条分路出线将有200～300农户用电，农户家中漏电及私拉乱接又难以管理，因此农户家中用电就使得漏电保护器动作频繁。一些经济发达地方供电可靠性和连续性的矛盾尤为突出，那些地方为了连续供电而放弃了漏电保护，将线路的首端漏电保护退出运行，这样就增加了触电伤亡事故。这种漏电保护退出运行与农电安全管理不严及漏电保护组合装置具备自身可以退出运行的条件有关。
2.2 网改工程中漏电保护所出现的问题
在这次网改工程中对原有农网的结构作了大调整，采用“小容量多布点”的供电方式，农网结构一般为10kV∶0.38kV=1∶2左右，经济较好的地区0.38kV线路的供电半径在500m左右，这种配电线路将大幅度降低了线损，并提高了电压质量。但网改送电后为何又引起了供电可靠性较以前差呢?其主要原因有以下几种：
2.2.1 网改的保护方式未作论证带来的越级跳闸
在农网改造中各省要求对低压电网安装分路的首端和末端保护，但对如何实施首末端保护的相互配合、选用何种型号的漏电保护器等未作论证，仍按80年代的方式实施保护，所以就引起了漏电保护的越级跳闸、停电面积大的严重弊病。农民花了钱参与网改又要受停电之苦，因而意见较多。因此漏电保护选择性的动作是十分必要的。
2.2.2 网改后低压线路短了但农户家中的漏电问题依然存在
经过多年来的实践证明：低压线路漏电大的主要原因是各农户家中的线路和各种家用电器。尽管电网改造采用了“小容量多布点”的配电方式，但各农户家中的用电状况仍维持原状，真正的漏电根子并未根治，因此原来保护器动作多的，网改后仍然要动作，仅仅是原来动作多的可以将其退出运行，而现在则无法退出运行，从而就造成了供电可靠性差。
2.2.3 低压配电箱给用电可靠性带来了影响
网改中的低压配电箱工作于露天，在夏天高温时箱体内的温度可达到60℃以上。但箱体中所选用的各种低压电器均是按GB1497《低压电器基本标准》设计的，现在它们在超标准环境温度下使用运行，由此引起的误动也是正常的，甚至原来很少跳闸的线路也会增加动作次数，这就给供电可靠性同样带来了影响。
2.2.4 漏电保护退出运行的自身条件不复存在
这次农网改造中所选的漏电保护器必须是经过1995年漏电保护器国标安全认证的产品，这种保护器无法退出运行；加上与其配套的交流接触器选用了CJ20型，这种产品的结构设计作了彻底改进，合闸线圈铁芯封闭在内，所以无法将漏电保护退出运行。这样一来正在运行的低压电网一有故障，保护器就动作切断电源，从而影响供电的可靠性。
2.2.5 网改后发生触电死亡事故的严重性
随着网改结束，低压电网资产权变更，这对漏电保护的安全性就显得十分重要。一旦保护失灵，发生触电死亡事故，用户要求索赔是个非常严重的问题(目前死者家属提出索赔金额为60～200万元不等，并状告供电局)，与此同时供电部门的各级领导还要花费很大精力和很长时间来处理这种事故，也没有任何人敢将保护器退出运行。
因此，在农网改造时对漏电保护的选择性、触电保护的安全性和农村供电的可靠性必须认真研究妥善解决。
3 农村电网建设和改造工程中漏电保护方式的确定
自推广使用漏电保护器以来，已经有20年的历史，全国各地乡村的农用电量也在原来的基础上增加了几十倍至几百倍，农民对电的依赖性和迫切性很高，因此在确保农电安全的前提下，农村供电的可靠性就显得非常重要。要解决触电保护的安全性和农村供电的可靠性的矛盾，农村低压电网的漏电保护方式应脱离原有模式，选用漏电保护具有选择性动作的分级保护。
3.1 使用分级保护对供电可靠性的分析
从各地农网改造的规划看，所选用的配电变压器容量差异较大，贫困地区每户用电量按0.5kVA左右考虑，其配电变压器容量为30～80kVA；而经济发达地区则按1.5kVA左右考虑，为此配电变压器容量选用160kVA左右，这些配电变压器的分路出线大多是2路或3路。每路出线的农户在50～100户左右。
农村低压电网如何实施分级保护，应根据配变容量和分路出线的负荷大小来确定。当配电变压器容量为100kVA以上，有2路或3路低压线路时，其中负荷较大的分路出线可以采用三级保护，其余线路采用二级保护；当配电变压器容量为80kVA及以下时，其2路或3路低压线路则采用二级保护。
分级保护的示意图见图1。
图1中由于Ⅰ分路用电负荷较多，所以设置三级保护，以缩小事故跳闸的停电范围。
图1中Ⅱ分路，由于负荷较少，所以设置二级保护。
图1中的Ⅰ3、Ⅱ2为末端家用保护器(单机保护)，用作直接接触的触电保护。
图1中的Ⅰ2为Ⅰ分路中支线总保护，用于间接接触的触电保护、漏电保护及支线断线落地保护，它必须安装在自然村的总进线上。
图1中Ⅰ1、Ⅱ1为各自分路的总保护，用于间接接触的触电保护及各自分路漏电保护和断线落地保护。
当实施分级保护后，某一处发生漏电故障，供电的可靠性G可按下列公式计算
G= ×100%
式中N——为某一级漏电保护安装的漏电保护器数。
3.1.1 不采用分级保护的供电可靠性分析
图1中配电变压器有Ⅰ、Ⅱ两路出线，每路出线装1只漏电保护器，N=2，当Ⅰ或Ⅱ有任一处发生漏电故障，可用下式计算：
G= ×100%=50%
这时，该台配电变压器供电的可靠性为50%。
对于某一路出线只装一只漏电保护器，N=1，当该条线路有一处发生漏电故障，其供电可靠性为：
G= ×100%=0
由此可见，当一路出线装1只保护器时，它的供电可靠性很差。
3.1.2 采用分级保护对供电可靠性的分析
若图1中Ⅰ3各装30只末端家用漏电保护器，Ⅱ2装40只末端家用保护器，N=100，当农户有一处发生漏电故障，对这台配电变压器而言，它的供电可靠性为：
G= ×100%=99%
另例Ⅰ线路，N=60，当农户有一处发生漏电故障，该条线路的供电可靠性为
G= ×100%=98.33%
又如Ⅱ线路，N=40，当农户有一处发生漏电故障时，该条线路的供电可靠性为
G= ×100%=97.5%
从上述计算结果表明，采用分级保护方式确保末端家用端漏电保护器的长期投运，是农村供电可靠性的保障，而用于分级保护的延时型漏电保护器就是大幅度降低室外触电伤亡事故的强有力措施。因为从全国统计的数字看，发生在室外的临时用电、断相落地、私拉乱接所引起的触电伤亡事故占整个触电伤亡事故的70%以上。
3.2 分级保护的相互配合
分级保护的配合原则：必须有动作时间级差和动作电流级差同时具备，才能确保保护准确动作的选择性。
图1中Ⅰ3、Ⅱ2为家用保护器，额定漏电动作电流IΔn≤30mA，保护动作时的分断时间Tn≤0.1s
图1中Ⅰ2、Ⅱ1为延时型漏电保护器，额定漏电动作电流IΔn=60～100mA，漏电保护组合器在保护动作时的分断时间Tn≤0.3s(含交流接触器释放跳闸时间，二者动作时间级差为0.2s)
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