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关于低压配电系统的安全用电探讨
发布时间:2021-12-08   点击次数:199次
赵娜
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:低压配电系统是我国电力系统的重要组成部分,应用范围非常广泛。近年来,我国经济快速发展,各行各业的用电量不断增加,这使得低压配电系统的应用范围越来越广泛,为了确保低压配电系统的安全用电,应仔细了解低压配电系统的防触电保护方法,如重复接地、保护接零、保护接地等,结合低压配电系统的接地类型,做好相关安全设置,充分发挥低压配电系统的应用优势,保障人们的生命安全。鉴于此,本文对低压配电系统的安全用电进行了分析探讨。
关键词:低压配电系统;安全用电;接地

1 引言

      低压电气供配电系统是一个技术复杂、维护难度大的系统,也是安全管理工作中复杂的对象。只有确保低压电气设备供配电的安全性,低压设备供配电系统才能稳定运行。 

2 低压电气配电系统及其设计原则

       配电变压器低压电力网经过改造后,线路干线和支线的各项安全技术指标都符合标准,且装有末端漏电保护器,此类配电变压器的低压侧运行方式就可以改变为IT系统,即将配电变压器低压侧中性点直接接地改为不接地,拆除漏电总保护器,在配电变压器低压侧装设一个测量相线和零线对地交流阻抗的装置并定期测试,及时处理接地故障。这样既保证供电安全,又提高了供电的可靠性。

3 低压配电系统的安全用电设置

       低压配电系统的安全用电目的是保障人们用电过程中的人身安全,在现实生活中人体触电包括直接触电和间接触电,人体直接靠近或者接触带电的电气设备为直接触电,人体触及了正常状态下不带电的电气设备造成事故的为间接触电。对于直接触电,可以通过规范相关用电操作或者设置保护屏障等措施进行避免;对于间接触电,多是由于电气设备外壳漏电或者低压配电系统中保护导体绝缘性下降导致,因此不同结构型式的低压配电系统应采取不同的安全技术手段。
3.1 IT型式系统和保护接地
       保护接地主要是利用接地体或者接地线将电气设备外壳和大地连接起来,一旦电气设备外壳出现漏电,可以及时将漏电流引入地下,有效降低电气设备漏电外壳的对地电位,从而保障低压配电系统用电安全。IT型式系统是一种三线三相制配电系统,主要采用保护接地系统,三相变压器绕组连接成Y型,N点设为中心点,L1、L2、L3为输出相线,,被广泛的应用在熔炼炉、井下、煤矿、手术室等需要持续供电的场所,我国电力系统中1kV~10kV配电网中也主要采用这种型式的配电系统。IT型式低压配电系统进行保护接地设置,通过RE接地将电气设备和大地连接起来,如果没有设置RE接地,一旦电气设备漏电,人们触碰到设备外壳,大量电流会流入人体沿着每根相线和其它相线构成回路。大地和每根相线绝缘阻抗包括和绝缘电阻并联的分布电容和大地绝缘电阻,大地和设备外壳连接起来,可以有效地将人体触及电气设备外壳电压控制在安全范围内,发挥保护人体的作用。
3.2 TT型式系统和保护接地
       TT型式的低压配电系统采用保护接地形式,可降低电气设备外壳漏电危险电压,但是仍然存在安全隐患,应采取有效的补救方法,可以设置RCD漏电保护器,将电源及时断开。结合TT型式低压配电系统结构图,如图1所示,变压器连接形式为三相Y型,RN为工作接地,连接中性点,中性点位置的引出线为中性线,其为其它相线提供220V电压,也称为工作零线。当前,我国大多数低压配电系统主要采用380/220V三相四线制配电方式,用于动力负载和照明负载供电。
       TT型式配电系统采用RE接地,中性点接地和该接地之间没有电气联系,RE接地远远小于RP接地,RE和RN串联,如果两者相同,RN和RE各自产生110V电压降。IT系统和TT系统虽然都采用RE保护接地,但是由于应用条件不同,所以存在很大的差别。TT型式系统主要用于低压供电,当低压配电系统发生接地故障时,通常情况下接地电阻比较大,会降低保护接地的可靠性和灵敏度,这时应设置RCD漏电保护器,将故障回路及时切断和隔离。
3.3 TN型式系统和保护接零
       TN型式系统的变压器中性点接地,通常情况下,保护线将受电设备不带电导电部位和零线连接,实现接零保护。当低压配电系统的相线相互碰壳时,短路电流通过保护零线和金属外壳形成闭合回路,继电保护装置快速发出动作,将电源切断,有效防止人体触电,这种接地方式的防触电效果远远好于保护接地。保护线和中性点的组合主要包括TN-S、TN-C-S、TN-C型式。TN-S型式系统的PE保护线和N中性线分开,其安全性较高,是我国电力系统中比较常见的配电系统;TN-C-S型式系统在我国电力系统中应用广泛,是一种三相四线制配电系统,用户端到进户杆是分隔开的,这种配电系统应在系统前端设置PEN线,N导线和PE线分开后无法合并,L相线和N线的绝缘水平相同,若干线末端设置断零保护装置,负荷端设置漏电保护器,TN-C-S系统可以应用工业企业或者住宅小区;TN-C系统,PE保护零线和N工作零线合并,标记为PEN线,保护中性线和用电设备外露部分连接,这种配电系统可以应用在安全性较高的场所。
3.4 保护接零系统的重复接地
        重复接地主要是将大地和PE线或者零线进行金属连接,用于PE线或者零线断路的后备保护。一,重复接地可以有效降低用电设备漏电危险,工作零线、RG和RN组成并联支路,可以增短路电流,减小配电系统的漏电回路阻抗,过流保护快速发生动作,并且短路电流也增了变压器相线和绕组的电压降,使零线电压降不断减小,再经过线路电阻的分压,用电设备外壳电压进一步降低。二,重复接地降低了零线断线危险,一旦变压器零线断线,断线位置会造成设备漏电,这时用电设备外壳的对地电压几乎和相电压相等,人体一旦接触用电设备外壳,会产生非常大的断路电流,严重威胁人体生命安全,通过采用重复接地形式,断线位置的用电设备外壳对地电压是变压器相电压的一半,有效降低了零线断线危险。三,重复接地大地降低了零线不平衡电压,当低压配电系统的三相负载相差较大时,零线上大量电流产生电压降,与零线阻抗、零线电流成正比,若零线阻抗较大或者长度较长,零线无断线,利用重复接地可以减少接零设备外壳电流,降低安全威胁。

4 安科瑞安全用电云平台功能介绍及选型

4.1 安科瑞安全用电云平台介绍
        Acrelcloud-6000安全用电云管理系统能够对剩余电流、设备温度、故障电弧等电气故障进行实时监控、报警、记录,并且通过云端的远程控制。设备与云端的通讯方向不受限制,能上传数据、透传指令,并时间显示实时状态。通过对上传至云端的数据进行分析,为用户提供火灾隐患的相关数据,能够及早的发现问题并实施排查,避免火灾的发生。另一方面,云平台提供超大容量的信息储存及稳定的服务,提升了服务质量,对用户的长远发展具有战略意义。此外,该系统通过集中监控,使得数据通过每个节点的4G网络传输至云端集中式管理和监控,主控端布置于城市消防大队,从而能够对采集的信息进行统一的监控和管理。
平台的整体结构图
具体功能如下:
        (1)安全用电监管服务系统包含安全用电管理云平台、电脑终端显示系统、手机APP、漏电探测器、漏电互感器、电流互感器等。
        (2)安全用电监管服务系统平台能展示剩余电流、温度、电流等电气安全参数的实时监测数据及变化曲线、历史数据与变化曲线、实时报警数据等,能实时显示现场服务次数、排除隐患数、未排除隐患数、报警未处理数、常规巡检及产品维护等数据,监管数据能保存十年以上。
        (3)手机APP软件同时具有IOS版本和安卓版本,能通过手机APP对每条报警记录进行呼叫,便于紧急情况下能尽快通知用电单位。
        (4)能对各个单位及设备的电气安全运行情况进行自动统计和分析评估,并随时展示电气安全运行分析报告。
        (5)监控探测终端产品满足国家法律法规和有关技术标准(GB14287.2《剩余电流式电气火灾监控探测器》和GB14287.3《测温式电气火灾监控探测器》)的要求,并通过国家消防产品质量监测检验中心提供的消防3C认证。
        (6)漏电探测器能同时探测剩余电流、四路温度、三相电流等参数值,并能通过无线以移动通讯网络接入安全用电监管系统平台。
4.2 产品选型
4.2.1漏电火灾监控探测器
4.2.2故障电弧探测器
        安科瑞故障电弧产品型号代码为AAFD,共有两种电流等级,可监测回路故障电弧的发生,并及时预警,提醒用户处理,防止电弧导致的火灾的发生。
        AAFD可配合AF-GSM400使用并接入安全用电平台,该产品不可在同一台AF-GSM400下与ARCM混接。如图:
4.2.3限流式保护器
        安科瑞限流式保护器型号代码为ASCP200-1,有三种电流等级,可监测回路短路过载等故障信息,发生故障时预警和产生灭弧效果,防止电弧导致的火灾的发生。
        ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入安全用电平台,也能够通过插入SIM卡直接上传到平台。
        以下是ASCP200-1的主要功能:
        短路保护功能。保护器实时监测用电线路电流,当线路发生短路故障时,能在150微秒内实现快速限流保护,并发出声光报警信号。
        过载保护功能。当被保护线路的电流过载且过载持续时间超过动作时间(3…60秒可设)时,保护器启动限流保护,并发出声光报警信号。
        表内超温保护功能。当保护器内部器件工作温度过高时,保护器启动超温限流保护,并发出声光报警信号。
        过、欠压保护功能。当保护器检测到线路电压过压或欠压时,保护器发出声光报警信号,可预先设置是否启动限流保护。
        配电线缆温度监测功能。当被监测线缆温度超过报警设定值时,保护器发出声光报警信号,可预先设置是否启动限流保护。
        漏电流监测功能。当被监测的线路漏电超过报警设定值时,保护器发出声光报警信号,可预先设置是否启动限流保护。
        保护器具有1路RS485接口,1路2G无线通讯,可以将数据发送到后台监控系统,实现远程监控。
4.2.4剩余电流互感器
4.2.5 AF-GSM400-2G/4G无线上传模块
        AF-GSM400-2G/4G/CE模块是一款2G/4G有线无线模块,该无线模块为安全用电云平台专用模块。
        AF-GSM400接入每块仪表所需流量为20M/月,单个模块可以接入30块仪表。默认上传间隔2分钟,如发生报警,会实时上传数据。
4.2.6 温度传感器
       温度传感器为一热敏电阻NTC,它提供0-120°的温度监控基准,可以用来监测线缆或配电箱体的温度,提供温度保护。

5 结论

       根据我国《民用电气设计标准》,低压配电系统主要分为三种:IT型式、TT型式和TN型式,在实际应用中,低压配电系统的保护接零、保护接地是控制人体触电的重要保护措施,这两种保护方式的技术原理存在较大差异,因此,对于不同的低压配电系统应采用不同接地形式,TN型式系统采用保护接零方式,TT、IT型式系统采用保护接地方式。
参考文献
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[2] 何鸿远.惠阳区中低压配电网规划研究[D].华南理工大学,2014.
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[4] 周方建.建筑电气工程中低压配电系统的安装与调试[J].山西建筑,2014,34:139-140.
[5] 马亮.针对低压配电系统的安全用电探讨
[6] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版

作者简介:

赵娜,女,安科瑞电气股份有限公司,主要研究方向为安全用电智能监测系统的研发与应用


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