韓歡慶
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：低壓配電系統是我國電力系統的重要組成部分，應用范圍非常廣泛。近年來(lái)，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的應用范圍越來(lái)越廣泛，為了確保低壓配電系統的安全用電，應仔細了解低壓配電系統的防觸電保護方法，如重復接地、保護接零、保護接地等，結合低壓配電系統的接地類(lèi)型，做好相關(guān)安全設置，充分發(fā)揮低壓配電系統的應用優(yōu)勢，保障人們的生命安全。鑒于此，本文對低壓配電系統的安全用電進(jìn)行了分析探討。
關(guān)鍵詞：低壓配電系統；安全用電；接地
1 引言
低壓電氣供配電系統是一個(gè)技術(shù)復雜、維護難度大的系統，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才能穩定運行。
2 低壓電氣配電系統及其設計原則
配電變壓器低壓電力網(wǎng)經(jīng)過(guò)改造后，線(xiàn)路干線(xiàn)和支線(xiàn)的各項安全技術(shù)指標都符合標準，且裝有末端漏電保護器，此類(lèi)配電變壓器的低壓側運行方式就可以改變?yōu)镮T系統，即將配電變壓器低壓側中性點(diǎn)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(gè)測量相線(xiàn)和零線(xiàn)對地交流阻抗的裝置并定期測試，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 低壓配電系統的安全用電設置
低壓配電系統的安全用電目的是保障人們用電過(guò)程中的人身安全，在現實(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(guò)規范相關(guān)用電操作或者設置保護屏障等措施進(jìn)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應采取不同的安全技術(shù)手段。
3.1 IT型式系統和保護接地
保護接地主要是利用接地體或者接地線(xiàn)將電氣設備外殼和大地連接起來(lái)，一旦電氣設備外殼出現漏電，可以及時(shí)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用電安全。IT型式系統是一種三線(xiàn)三相制配電系統，主要采用保護接地系統，三相變壓器繞組連接成Y型，N點(diǎn)設為中心點(diǎn)，L1、L2、L3為輸出相線(xiàn)，，被廣泛的應用在熔煉爐、井下、煤礦、手術(shù)室等需要持續供電的場(chǎng)所，我國電力系統中1kV~10kV配電網(wǎng)中也主要采用這種型式的配電系統。IT型式低壓配電系統進(jìn)行保護接地設置，通過(guò)RE接地將電氣設備和大地連接起來(lái)，如果沒(méi)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(huì )流入人體沿著(zhù)每根相線(xiàn)和其它相線(xiàn)構成回路。大地和每根相線(xiàn)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(lái)，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，發(fā)揮保護人體的作用。
3.2 TT型式系統和保護接地
TT型式的低壓配電系統采用保護接地形式，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(shí)斷開(kāi)。結合TT型式低壓配電系統結構圖，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(diǎn)，中性點(diǎn)位置的引出線(xiàn)為中性線(xiàn)，其為其它相線(xiàn)提供220V電壓，也稱(chēng)為工作零線(xiàn)。當前，我國大多數低壓配電系統主要采用380/220V三相四線(xiàn)制配電方式，用于動(dòng)力負載和照明負載供電。
TT型式配電系統采用RE接地，中性點(diǎn)接地和該接地之間沒(méi)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系統和TT系統雖然都采用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型式系統主要用于低壓供電，當低壓配電系統發(fā)生接地故障時(shí)，通常情況下接地電阻比較大，會(huì )降低保護接地的可靠性和靈敏度，這時(shí)應設置RCD漏電保護器，將故障回路及時(shí)切斷和隔離。
3.3 TN型式系統和保護接零
TN型式系統的變壓器中性點(diǎn)接地，通常情況下，保護線(xiàn)將受電設備不帶電導電部位和零線(xiàn)連接，實(shí)現接零保護。當低壓配電系統的相線(xiàn)相互碰殼時(shí)，短路電流通過(guò)保護零線(xiàn)和金屬外殼形成閉合回路，繼電保護裝置快速發(fā)出動(dòng)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(xiàn)和中性點(diǎn)的組合主要包括TN-S、TN-C-S、TN-C型式。TN-S型式系統的PE保護線(xiàn)和N中性線(xiàn)分開(kāi)，其安全性較高，是我國電力系統中比較常見(jiàn)的配電系統；TN-C-S型式系統在我國電力系統中應用廣泛，是一種三相四線(xiàn)制配電系統，用戶(hù)端到進(jìn)戶(hù)桿是分隔開(kāi)的，這種配電系統應在系統前端設置PEN線(xiàn)，N導線(xiàn)和PE線(xiàn)分開(kāi)后無(wú)法合并，L相線(xiàn)和N線(xiàn)的絕緣水平相同，若干線(xiàn)末端設置斷零保護裝置，負荷端設置漏電保護器，TN-C-S系統可以應用工業(yè)企業(yè)或者住宅小區；TN-C系統，PE保護零線(xiàn)和N工作零線(xiàn)合并，標記為PEN線(xiàn)，保護中性線(xiàn)和用電設備外露部分連接，這種配電系統可以應用在安全性較高的場(chǎng)所。
3.4 保護接零系統的重復接地
重復接地主要是將大地和PE線(xiàn)或者零線(xiàn)進(jìn)行金屬連接，用于PE線(xiàn)或者零線(xiàn)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(xiàn)、RG和RN組成并聯(lián)支路，可以增短路電流，減小配電系統的漏電回路阻抗，過(guò)流保護快速發(fā)生動(dòng)作，并且短路電流也增了變壓器相線(xiàn)和繞組的電壓降，使零線(xiàn)電壓降不斷減小，再經(jīng)過(guò)線(xiàn)路電阻的分壓，用電設備外殼電壓進(jìn)一步降低。二，重復接地降低了零線(xiàn)斷線(xiàn)危險，一旦變壓器零線(xiàn)斷線(xiàn)，斷線(xiàn)位置會(huì )造成設備漏電，這時(shí)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(huì )產(chǎn)生非常大的斷路電流，嚴重威脅人體生命安全，通過(guò)采用重復接地形式，斷線(xiàn)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(xiàn)斷線(xiàn)危險。三，重復接地大地降低了零線(xiàn)不平衡電壓，當低壓配電系統的三相負載相差較大時(shí)，零線(xiàn)上大量電流產(chǎn)生電壓降，與零線(xiàn)阻抗、零線(xiàn)電流成正比，若零線(xiàn)阻抗較大或者長(cháng)度較長(cháng)，零線(xiàn)無(wú)斷線(xiàn)，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能夠對剩余電流、設備溫度、故障電弧等電氣故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、報警、記錄，并且通過(guò)云端的遠程控制。設備與云端的通訊方向不受限制，能上傳數據、透傳指令，并時(shí)間顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過(guò)對上傳至云端的數據進(jìn)行分析，為用戶(hù)提供火災隱患的相關(guān)數據，能夠及早的發(fā)現問(wèn)題并實(shí)施排查，避免火災的發(fā)生。另一方面，云平臺提供超大容量的信息儲存及穩定的服務(wù)，提升了服務(wù)質(zhì)量，對用戶(hù)的長(cháng)遠發(fā)展具有戰略意義。此外，該系統通過(guò)集中監控，使得數據通過(guò)每個(gè)節點(diǎn)的4G網(wǎng)絡(luò )傳輸至云端集中式管理和監控，主控端布置于城市消防大隊，從而能夠對采集的信息進(jìn)行統一的監控和管理。
平臺的整體結構圖
具體功能如下：
（1）安全用電監管服務(wù)系統包含安全用電管理云平臺、電腦終端顯示系統、手機APP、漏電探測器、漏電互感器、電流互感器等。
（2）安全用電監管服務(wù)系統平臺能展示剩余電流、溫度、電流等電氣安全參數的實(shí)時(shí)監測數據及變化曲線(xiàn)、歷史數據與變化曲線(xiàn)、實(shí)時(shí)報警數據等，能實(shí)時(shí)顯示現場(chǎng)服務(wù)次數、排除隱患數、未排除隱患數、報警未處理數、常規巡檢及產(chǎn)品維護等數據，監管數據能保存十年以上。
（3）手機APP軟件同時(shí)具有IOS版本和安卓版本，能通過(guò)手機APP對每條報警記錄進(jìn)行呼叫，便于緊急情況下能盡快通知用電單位。
（4）能對各個(gè)單位及設備的電氣安全運行情況進(jìn)行自動(dòng)統計和分析評估，并隨時(shí)展示電氣安全運行分析報告。
（5）監控探測終端產(chǎn)品滿(mǎn)足國家法律法規和有關(guān)技術(shù)標準（GB14287.2《剩余電流式電氣火災監控探測器》和GB14287.3《測溫式電氣火災監控探測器》）的要求，并通過(guò)國家消防產(chǎn)品質(zhì)量監測檢驗中心提供的消防3C認證。
（6）漏電探測器能同時(shí)探測剩余電流、四路溫度、三相電流等參數值，并能通過(guò)無(wú)線(xiàn)以移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò )接入安全用電監管系統平臺。
4.2 產(chǎn)品選型
4.2.1漏電火災監控探測器
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，可監測回路故障電弧的發(fā)生，并及時(shí)預警，提醒用戶(hù)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，可監測回路短路過(guò)載等故障信息，發(fā)生故障時(shí)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(guò)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(shí)時(shí)監測用電線(xiàn)路電流，當線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內實(shí)現快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。
過(guò)載保護功能。當被保護線(xiàn)路的電流過(guò)載且過(guò)載持續時(shí)間超過(guò)動(dòng)作時(shí)間（3…60秒可設）時(shí)，保護器啟動(dòng)限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。
表內超溫保護功能。當保護器內部器件工作溫度過(guò)高時(shí)，保護器啟動(dòng)超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。
過(guò)、欠壓保護功能。當保護器檢測到線(xiàn)路電壓過(guò)壓或欠壓時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。
配電線(xiàn)纜溫度監測功能。當被監測線(xiàn)纜溫度超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。
漏電流監測功能。當被監測的線(xiàn)路漏電超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。
保護器具有1路RS485接口，1路2G無(wú)線(xiàn)通訊，可以將數據發(fā)送到后臺監控系統，實(shí)現遠程監控。
4.2.4剩余電流互感器
4.2.5 AF-GSM400-2G/4G無(wú)線(xiàn)上傳模塊
AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)模塊，該無(wú)線(xiàn)模塊為安全用電云平臺專(zhuān)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。默認上傳間隔2分鐘，如發(fā)生報警，會(huì )實(shí)時(shí)上傳數據。
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°的溫度監控基準，可以用來(lái)監測線(xiàn)纜或配電箱體的溫度，提供溫度保護。
5 結論
根據我國《民用電氣設計標準》，低壓配電系統主要分為三種：IT型式、TT型式和TN型式，在實(shí)際應用中，低壓配電系統的保護接零、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(shù)原理存在較大差異，因此，對于不同的低壓配電系統應采用不同接地形式，TN型式系統采用保護接零方式，TT、IT型式系統采用保護接地方式。
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作者簡(jiǎn)介：
韓歡慶，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為安全用電智能監測系統的研發(fā)與應用
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