关于农村低压配电网供用电安全性方法的探讨

　　摘要：对于农村低压配电网的三种运行方式以及如何提高农业供用电的安全性可靠性进行了分析，提出了采取必要补充措施，将TT’系统改为IT系统，完善农网改造的建议。
　　关键词：安全性；低压配电网；运行方式
　　保护接地与保护接零是防止间接电击的基本措施。目前农村低压配电网保护运行方式有2种：即TN—C系统与TT系统。其中TN—C系统是指农村城镇配电变压器采用中性点直接接地，电气设备外露可导电部分接零方式；TT系统是指农村配电变压器采用中性点直接接地，电气设备外露可导电部分保护接地方式，为了提高供用电的安全可靠性，，IT系统中必须安装剩余电流动作保护器(RCD)。
　　近年来我国供用电的安全性工作日益受到重视，逐步开始推广IT系统。IT系统是指农村对安全有特殊要求或排灌专用配电变压器，采用中性点不接地或经高阻抗接地、电气设备外露可导电部分保护接地的方式。
　　一、三种保护性运行方式供电可靠性比较
　　采用TN—C系统的部分，其供电可靠性方面相对要差一些。因为某台电气设备一旦发生外露，可导电部分漏电，应由过流保护切断电流，若越级则会造成更大范围的停电。如果线路末端用户电气设备外露可导电部分漏电，可能会因线路阻抗较大，过流保护不能切断故障，造成人身触电及带电。电气设备外露可导电部分存在电击危险。为解
　　决这个安全问题，有的用户已改变接零方式，装设了三级末端漏电断路器。
　　采用TT系统，安装了漏电保护方式装置，从安全方面讲对避免产生直接电击伤害十分有利，但投资相对较大，供电可靠性很差，特别是漏电一级或二级保护动作跳闸，造成大片用户停电，影响连续供电。有统计分析表明，在一级漏电保护动作跳闸次数中，有8O％以上是各种原因的漏电造成的。随着农村副业加工用电需求增长，使得农村生
　　产、生活对电力的依赖程度不断提高，因此总保护跳闸停电造成的影响会越来越大。采用IT系统的部分，因其低压电力网范围小，绝缘容易得到保证，供电安全性，供电可靠性和经济性都比较好。
　　二、IT系统安全可靠性原理
　　2．1IT系统安全原理
　　为了保证电气设备(包括变压器、电机和配电装置)在运行、维护和检修时，不因设备的绝缘损坏而导致人身触电事故，所有这些电气设备不带电的部分(如外壳)应可靠接地。《电气设备运行规程》规定：电压在1kV以下电源中性点不接地电网和1kV以上任何形式的电网中，均需采用保护接地(即为IT系统)作为安全保护技术措施。
　　其保护接地的原理是给人体并联一个小电阻，以保障发生故障时，减小通过人体的电流和可以承受的电压。图1所示，电动机采用保护接地后，当一相绕组因绝缘损坏而碰壳短路时，若工作人员触及带电的设备外壳，因人体电阻较接地极电阻大，大部分漏电电流流经接地极入地，从而保证了人身的安全。
　　
　　L1L2L3-相线；Z1Z2Z3-各相对地绝缘阻抗；11-故障电流；12系统环流；1P-流经人体电流；RA保护接地电阻；RP-人体电阻
　　图1IT系统安全原理
　　2．2IT系统应用范围
　　IT系统适用于各种不接地配电网，凡由于绝缘损坏或其它原因而可能带危险电压的正常不带电金属部分，除另有规定外，均应接地。接地具体部位是：
　　(1)电动机、变压器、开关设备、照明器具、移动式电气设备的金属外壳；
　　(2)OI类和I类电动工具或电器金属外壳；
　　(3)配电装置金属构架、控制台金属框架及靠近带电部分金属遮栏和金属门；
　　(4)配线金属管；
　　(5)电气设备传动装置；
　　(6)电缆金属接头盒、金属外皮和金属支架；
　　(7)架空线路金属杆塔；
　　(8)电压互感器和电流互感器二次线圈等。
　　三、TT系统供电安全可靠性分析
　　如图2所示，配电系统引出L1L2L33条相线和中性N线。如电气设备金属外壳未采取任何安全措施，则当电机故障外壳带电时，故障电流将沿低阻值的配电系统工作接地构成回路。由于接地电阻R很小，设备外壳将带有接近相电压的故障对地电压，电击的危险性很大，因此必须采取间接接触电击防护措施。
　　
　　PEN-保护线和中性线共用线连接；RP一人体电阻；RA-保护接地电阻
　　图2Tr系统安全原理
　　在这种系统中，当某一相线直接连接设备金属外壳时，其对地电压为：
　　
　　式中：RN-工作接地的接地电阻；
　　RA―保护接地电阻；
　　U―相电压。
　　该电压低于相电压，但由于RA与RN同在一个数量级，所以几乎不可能被限制在安全范围内。一般的过电流保护装置实现ms级速断困难，所以一般情况下不能采用TT系统。如确有困难不得不采用，TT’系统时，则必须将故障持续时间限制在允许范围内。故障最大持续时间原则上不得超过5S，以减少电流对人体的危害。
　　农村配电变压器低压电力网之所以采用TT系统加装剩余电流动作保护器(RCD)方式，特别要求选装漏电总保护，是基于当初我国农村低压电力网设备健康状况差，供电范围较大，无法保证低压电力网相线、零线对地绝缘等原因，造成农村触电死亡事故多而采取的技术措施。采用这项措施后，农村因电击而伤亡的人数的确大大减少。
　　目前农村已安装漏电保护的地区因电击而死亡的事故中，除漏电保护不能起保护作用的两相电击，相零线单相电击外，绝大部分是由于剩余电流动作保护器(RCD)损坏或人为撤出所致。在这种运行方式下用电安全和供电可靠性二者成为突出的主要矛盾。所以应探讨既能保证用电安全，又能保证供电可靠性且投资不大的方案。
　　四、建议将TT系统改为IT'系统
　　农网建设改造为实现TT系统改造成IT系统方案创造了条件：
　　(1)经过改造的农网低压线路部分，各项安全技术指标都已达到了标准要求，低压线路的拉线都装上了拉线绝缘子，所以在低压线路部分发生电击伤亡事故的可能性只剩下断线落地，而断线对于运行状况良好的电力线路，其几率本身很小。致于在低压线路上挂钩窃电造成的电击伤害问题属于违章用电。
　　(2)如果低压电力网的用户和单机(临时用电，流动排灌、脱粒等)都装上了家用漏电断路器或三级末端漏电断路器，则低压用户范围内人们碰触电器等引起电击伤害可能性的地方，都会受到三级末端漏电断路器的保护。
　　农网改造后如果达到上述两个条件，则可以说农村低压电力网不装漏电总保护，其防止电击伤害问题也已得到初步解决。如果在具备上述条件的低压电力网中，将配电变压器低压侧中性点直接接地改为不接地，即改为IT系统，那么低压线路断线落地的危险性将会更小，即使人身碰上落地断线的低压线，通过人体的电流一般只是电容电流。若大于三级末端漏电保护器动作电流整定值，则漏电保护器正常动作跳闸避免电击事故；若小于三级末端漏电保护器动作电流，则对人身的危害也不大，漏电保护器可不动作。
　　由于农村低压配电网经过长期运行，相线或零线对地绝缘有可能出现降低，这是低压配电网不能改为IT系统的主要原因。若某相线或零线对地交流阻抗下降到10kΩ以下，此时人碰触到另一相线或落地断线，则人身可能受到相线与零线问或相线与相线间的电击伤害。但在三级末端漏电保护完善的低压电力网中，在漏电保护范围内出现电击仍能得到保护，主要的危险是在低压线路部分。
　　为了解决这个问题，可以在每一台配电变压器低压侧加装一个测量相线和零线对地交流阻抗的装置，进行定期测量。与装设漏电总保护相比较，漏电总保护动作需要断电检查故障点，而该方法是在持续供电状态下查找故障点，供电可靠性要高些。
　　五、接地电阻允许值
　　因为故障对地电压等于故障接地电流与接地电阻的乘积，所以各种保护接地电阻不得超过规定的限值。对于农村低压配电容量在100kVA以上，限制保护接地电阻值≤4Ω，则能将其故障时限制在安全范围以内；如配电容量在100kVA以下，由于配电网分布范围很小，限制保护接地电阻≤lOΩ可满足安全要求。在高压配电网中，由于接地故障电流比低压配电网的大得多，将故障电压限制在安全范围以内是难以实现的。因此对高压电气设备规定了数值较低的保护接地电阻允许值，并限制故障持续时间。各种保护接地电阻允许值见表l。
　　六、结语
　　农村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。

《关于农村低压配电网供用电安全性方法的探讨》

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