1 網(wǎng)改前農(nóng)村低壓電網(wǎng)漏電保護(hù)方式及漏電保護(hù)器的使用狀況
1.1 保護(hù)方式
在80年代初期，全國農(nóng)村每年觸電死亡人數(shù)均在4000人左右，當(dāng)時為了降低農(nóng)村觸電死亡人數(shù)，曾大力推廣使用漏電保護(hù)器。由于當(dāng)時國民經(jīng)濟(jì)狀況及農(nóng)村用電量較少，一般均采用一臺配電變壓器裝一只漏電保護(hù)器的總保護(hù)和每條分路出線裝一只漏電保護(hù)器的分路保護(hù)。這種農(nóng)村低壓電網(wǎng)的漏電保護(hù)方式，持續(xù)使用了近20年，為降低農(nóng)村觸電死亡事故起到了十分重要的作用。
1.2 使用狀況
1998年據(jù)我國14個省的不完全統(tǒng)計，已經(jīng)安裝各種型號的漏電保護(hù)器3600余萬臺，這14個省在1994～1998年的5年里漏電保護(hù)器動作次數(shù)為319萬次。其中由于人及動物直接接觸而觸電動作的為28.6萬次，占總動作次數(shù)的8.97%；由線路及用電設(shè)備發(fā)生漏電保護(hù)器動作的為269.4萬次，占總動作次數(shù)的84.45%；不明原因動作的為21萬次，占總動作次數(shù)的6.58%。
從全國農(nóng)村實(shí)施漏電保護(hù)的效果上看，也是十分明顯的，觸電死亡人數(shù)從1980年的4000人下降到1998年的167人，盡管用電量大幅度增加，但觸電死亡人數(shù)卻下降了近24倍，這充分證明：我國廣大農(nóng)村安裝使用了漏電保護(hù)器為農(nóng)村安全用電減少觸電死亡起到了顯著的作用。
1.3 保護(hù)方式存在的問題
從上述統(tǒng)計的數(shù)字不難看出，保護(hù)器動作的319萬次中，真正用于觸電保護(hù)的動作次數(shù)只有28.6萬次，占8.97%，而非觸電保護(hù)的動作次數(shù)共有290.4萬次，占91.03%，這種頻繁的動作，停電范圍廣影響面大，給農(nóng)村低壓電網(wǎng)的供電可靠性帶來了嚴(yán)重影響。造成這樣動作頻繁就是這種漏電保護(hù)方式的最大缺陷，即缺乏漏電保護(hù)動作的選擇性。
2 農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)(改造)工程中所出現(xiàn)的問題
2.1 原來漏電保護(hù)方式造成動作次數(shù)多的原因
在網(wǎng)改工程實(shí)施前，盡管全國各地通過農(nóng)村用電標(biāo)準(zhǔn)化、電氣化建設(shè)與驗(yàn)收，以及扶貧通電光明工程等一系列重大舉措，改變了農(nóng)村用電的現(xiàn)狀，但是由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)并沒有徹底改變，10、0.38kV的低壓電網(wǎng)送電距離嚴(yán)重失調(diào)，即10kV∶0.38kV=1∶5(該數(shù)字以千米為單位)，嚴(yán)重的地方則為10kV∶0.38kV=1∶7，0.38kV線路供電半徑大，有的達(dá)到3km左右。由于這樣的農(nóng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)及漏電保護(hù)方式，每條分路出線將有200～300農(nóng)戶用電，農(nóng)戶家中漏電及私拉亂接又難以管理，因此農(nóng)戶家中用電就使得漏電保護(hù)器動作頻繁。一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地方供電可靠性和連續(xù)性的矛盾尤為突出，那些地方為了連續(xù)供電而放棄了漏電保護(hù)，將線路的首端漏電保護(hù)退出運(yùn)行，這樣就增加了觸電傷亡事故。這種漏電保護(hù)退出運(yùn)行與農(nóng)電安全管理不嚴(yán)及漏電保護(hù)組合裝置具備自身可以退出運(yùn)行的條件有關(guān)。
2.2 網(wǎng)改工程中漏電保護(hù)所出現(xiàn)的問題
在這次網(wǎng)改工程中對原有農(nóng)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)作了大調(diào)整，采用“小容量多布點(diǎn)”的供電方式，農(nóng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)一般為10kV∶0.38kV=1∶2左右，經(jīng)濟(jì)較好的地區(qū)0.38kV線路的供電半徑在500m左右，這種配電線路將大幅度降低了線損，并提高了電壓質(zhì)量。但網(wǎng)改送電后為何又引起了供電可靠性較以前差呢?其主要原因有以下幾種：
2.2.1 網(wǎng)改的保護(hù)方式未作論證帶來的越級跳閘
在農(nóng)網(wǎng)改造中各省要求對低壓電網(wǎng)安裝分路的首端和末端保護(hù)，但對如何實(shí)施首末端保護(hù)的相互配合、選用何種型號的漏電保護(hù)器等未作論證，仍按80年代的方式實(shí)施保護(hù)，所以就引起了漏電保護(hù)的越級跳閘、停電面積大的嚴(yán)重弊病。農(nóng)民花了錢參與網(wǎng)改又要受停電之苦，因而意見較多。因此漏電保護(hù)選擇性的動作是十分必要的。
2.2.2 網(wǎng)改后低壓線路短了但農(nóng)戶家中的漏電問題依然存在
經(jīng)過多年來的實(shí)踐證明：低壓線路漏電大的主要原因是各農(nóng)戶家中的線路和各種家用電器。盡管電網(wǎng)改造采用了“小容量多布點(diǎn)”的配電方式，但各農(nóng)戶家中的用電狀況仍維持原狀，真正的漏電根子并未根治，因此原來保護(hù)器動作多的，網(wǎng)改后仍然要動作，僅僅是原來動作多的可以將其退出運(yùn)行，而現(xiàn)在則無法退出運(yùn)行，從而就造成了供電可靠性差。
2.2.3 低壓配電箱給用電可靠性帶來了影響
網(wǎng)改中的低壓配電箱工作于露天，在夏天高溫時箱體內(nèi)的溫度可達(dá)到60℃以上。但箱體中所選用的各種低壓電器均是按GB1497《低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計的，現(xiàn)在它們在超標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下使用運(yùn)行，由此引起的誤動也是正常的，甚至原來很少跳閘的線路也會增加動作次數(shù)，這就給供電可靠性同樣帶來了影響。
2.2.4 漏電保護(hù)退出運(yùn)行的自身條件不復(fù)存在
這次農(nóng)網(wǎng)改造中所選的漏電保護(hù)器必須是經(jīng)過1995年漏電保護(hù)器國標(biāo)安全認(rèn)證的產(chǎn)品，這種保護(hù)器無法退出運(yùn)行；加上與其配套的交流接觸器選用了CJ20型，這種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計作了徹底改進(jìn)，合閘線圈鐵芯封閉在內(nèi)，所以無法將漏電保護(hù)退出運(yùn)行。這樣一來正在運(yùn)行的低壓電網(wǎng)一有故障，保護(hù)器就動作切斷電源，從而影響供電的可靠性。
2.2.5 網(wǎng)改后發(fā)生觸電死亡事故的嚴(yán)重性
隨著網(wǎng)改結(jié)束，低壓電網(wǎng)資產(chǎn)權(quán)變更，這對漏電保護(hù)的安全性就顯得十分重要。一旦保護(hù)失靈，發(fā)生觸電死亡事故，用戶要求索賠是個非常嚴(yán)重的問題(目前死者家屬提出索賠金額為60～200萬元不等，并狀告供電局)，與此同時供電部門的各級領(lǐng)導(dǎo)還要花費(fèi)很大精力和很長時間來處理這種事故，也沒有任何人敢將保護(hù)器退出運(yùn)行。
因此，在農(nóng)網(wǎng)改造時對漏電保護(hù)的選擇性、觸電保護(hù)的安全性和農(nóng)村供電的可靠性必須認(rèn)真研究妥善解決。
3 農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)和改造工程中漏電保護(hù)方式的確定
自推廣使用漏電保護(hù)器以來，已經(jīng)有20年的歷史，全國各地鄉(xiāng)村的農(nóng)用電量也在原來的基礎(chǔ)上增加了幾十倍至幾百倍，農(nóng)民對電的依賴性和迫切性很高，因此在確保農(nóng)電安全的前提下，農(nóng)村供電的可靠性就顯得非常重要。要解決觸電保護(hù)的安全性和農(nóng)村供電的可靠性的矛盾，農(nóng)村低壓電網(wǎng)的漏電保護(hù)方式應(yīng)脫離原有模式，選用漏電保護(hù)具有選擇性動作的分級保護(hù)。
3.1 使用分級保護(hù)對供電可靠性的分析
從各地農(nóng)網(wǎng)改造的規(guī)劃看，所選用的配電變壓器容量差異較大，貧困地區(qū)每戶用電量按0.5kVA左右考慮，其配電變壓器容量為30～80kVA；而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)則按1.5kVA左右考慮，為此配電變壓器容量選用160kVA左右，這些配電變壓器的分路出線大多是2路或3路。每路出線的農(nóng)戶在50～100戶左右。
農(nóng)村低壓電網(wǎng)如何實(shí)施分級保護(hù)，應(yīng)根據(jù)配變?nèi)萘亢头致烦鼍€的負(fù)荷大小來確定。當(dāng)配電變壓器容量為100kVA以上，有2路或3路低壓線路時，其中負(fù)荷較大的分路出線可以采用三級保護(hù)，其余線路采用二級保護(hù)；
當(dāng)配電變壓器容量為80kVA及以下時，其2路或3路低壓線路則采用二級保護(hù)。
分級保護(hù)的示意圖見圖1。
圖1中由于Ⅰ分路用電負(fù)荷較多，所以設(shè)置三級保護(hù)，以縮小事故跳閘的停電范圍。
圖1中Ⅱ分路，由于負(fù)荷較少，所以設(shè)置二級保護(hù)。
圖1中的Ⅰ3、Ⅱ2為末端家用保護(hù)器(單機(jī)保護(hù))，用作直接接觸的觸電保護(hù)。
圖1中的Ⅰ2為Ⅰ分路中支線總保護(hù)，用于間接接觸的觸電保護(hù)、漏電保護(hù)及支線斷線落地保護(hù)，它必須安裝在自然村的總進(jìn)線上。
圖1中Ⅰ1、Ⅱ1為各自分路的總保護(hù)，用于間接接觸的觸電保護(hù)及各自分路漏電保護(hù)和斷線落地保護(hù)。
當(dāng)實(shí)施分級保護(hù)后，某一處發(fā)生漏電故障，供電的可靠性G可按下列公式計算
G= ×100%
式中N——為某一級漏電保護(hù)安裝的漏電保護(hù)器數(shù)。
3.1.1 不采用分級保護(hù)的供電可靠性分析
圖1中配電變壓器有Ⅰ、Ⅱ兩路出線，每路出線裝1只漏電保護(hù)器，N=2，當(dāng)Ⅰ或Ⅱ有任一處發(fā)生漏電故障，可用下式計算：
G= ×100%=50%
這時，該臺配電變壓器供電的可靠性為50%。
對于某一路出線只裝一只漏電保護(hù)器，N=1，當(dāng)該條線路有一處發(fā)生漏電故障，其供電可靠性為：
G= ×100%=0
由此可見，當(dāng)一路出線裝1只保護(hù)器時，它的供電可靠性很差。
3.1.2 采用分級保護(hù)對供電可靠性的分析
若圖1中Ⅰ3各裝30只末端家用漏電保護(hù)器，Ⅱ2裝40只末端家用保護(hù)器，N=100，當(dāng)農(nóng)戶有一處發(fā)生漏電故障，對這臺配電變壓器而言，它的供電可靠性為：
G= ×100%=99%
另例Ⅰ線路，N=60，當(dāng)農(nóng)戶有一處發(fā)生漏電故障，該條線路的供電可靠性為
G= ×100%=98.33%
又如Ⅱ線路，N=40，當(dāng)農(nóng)戶有一處發(fā)生漏電故障時，該條線路的供電可靠性為
G= ×100%=97.5%
從上述計算結(jié)果表明，采用分級保護(hù)方式確保末端家用端漏電保護(hù)器的長期投運(yùn)，是農(nóng)村供電可靠性的保障，而用于分級保護(hù)的延時型漏電保護(hù)器就是大幅度降低室外觸電傷亡事故的強(qiáng)有力措施。因?yàn)閺娜珖y(tǒng)計的數(shù)字看，發(fā)生在室外的臨時用電、斷相落地、私拉亂接所引起的觸電傷亡事故占整個觸電傷亡事故的70%以上。
3.2 分級保護(hù)的相互配合
分級保護(hù)的配合原則：必須有動作時間級差和動作電流級差同時具備，才能確保保護(hù)準(zhǔn)確動作的選擇性。
圖1中Ⅰ3、Ⅱ2為家用保護(hù)器，額定漏電動作電流IΔn≤30mA，保護(hù)動作時的分?jǐn)鄷r間Tn≤0.1s
圖1中Ⅰ2、Ⅱ1為延時型漏電保護(hù)器，額定漏電動作電流IΔn=60～100mA，漏電保護(hù)組合器在保護(hù)動作時的分?jǐn)鄷r間Tn≤0.3s(含交流接觸器釋放跳閘時間，二者動作時間級差為0.2s)
圖1中Ⅰ1為延時型漏電保護(hù)器，額定漏電動作電流，IΔn=200～300mA；漏電保護(hù)組合器在保護(hù)動作時的分?jǐn)鄷r間Tn≤0.5s。
漏電保護(hù)組合器：用檢測互感器、漏電繼電器、斷路器或交流接觸器等獨(dú)立元件分別安裝，通過電氣連接組合成的漏電保護(hù)器，稱為漏電保護(hù)組合器。
在這里必須強(qiáng)調(diào)指出：在農(nóng)網(wǎng)改造中，為了各級保護(hù)動作的靈敏性，確保觸電保護(hù)的安全性，施工中，照明負(fù)荷應(yīng)盡量均衡地安裝在A、B、C各相上，以確保各相之間對地絕緣的對稱性，減少漏電，使漏電保護(hù)器能長期可靠地運(yùn)行。
與此同時，一旦決定采用分級保護(hù)方式后，各省對于首端保護(hù)的最大漏電動作電流，應(yīng)根據(jù)20年來保護(hù)器的實(shí)際運(yùn)行狀況，確定一個最大值，其具體原則是：不論在何種陰雨雪天，只要漏電保護(hù)器能長期正常投運(yùn)，所選用漏電保護(hù)器的額定漏電動作電流寧小勿大，以增加農(nóng)村用電的安全性。
4 分級保護(hù)的延時型漏電保護(hù)器的選擇
4.1 網(wǎng)改中分級保護(hù)方案的確定
網(wǎng)改中分級保護(hù)的方案可以是二級保護(hù)、三級保護(hù)甚至是多級保護(hù)。若選用二級保護(hù)，它的首端保護(hù)必須選用延時型漏電保護(hù)器，延時動作時間為末端保護(hù)的動作時間再增加一個動作時間級差，即0.2s；它的額定動作電流為末端保護(hù)器額定漏電動作電流的2～3倍。網(wǎng)改中選用的三級保護(hù)方式即可按二級保護(hù)的相互配合原則，以此類推。
4.2 分級保護(hù)中使用的延時型漏電保護(hù)器的選擇
網(wǎng)改中選用延時型漏電保護(hù)器，可以是延時型漏電繼電器與交流接觸器組合而成，也可以選用帶短路、過載保護(hù)的延時型漏電斷路器。但不管哪種型號均應(yīng)是經(jīng)過電工產(chǎn)品安全認(rèn)證的合格產(chǎn)品，堅決杜絕假冒偽劣產(chǎn)品流入農(nóng)網(wǎng)改造市場。
4.3 用于分級保護(hù)的漏電保護(hù)器的最終選擇方案
分級保護(hù)是農(nóng)村低壓電網(wǎng)的最佳漏電保護(hù)方式，各省農(nóng)村的低壓電網(wǎng)應(yīng)盡量早日采用這種保護(hù)方式，以確保觸電保護(hù)的安全性、農(nóng)村供電的可靠性和連續(xù)性。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在不久的將來農(nóng)村低壓電網(wǎng)分級保護(hù)所采用的漏電保護(hù)器必須是：
(1) 末端保護(hù)具有短路、過載、過壓保護(hù)的家用漏電斷路器。
(2) 分級保護(hù)具有短路、過載以及多等級延時的延時型漏電斷路器。
到那時農(nóng)村中家用電器十分普及、用電量很大但用電卻十分安全，供電的可靠性和連續(xù)性也很好。
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