2021年底,中國南方電網(wǎng)報、廣東新聞電視臺相繼報道了由廣東電網(wǎng)公司惠州供電局專家工作室、惠州博羅供電局、山東理工大學(xué)及中國石油大學(xué)(華東)共同開發(fā)的南網(wǎng)首個新型漏電監(jiān)測終端正式投用!“檢測漏電阻值達(dá)到2000歐姆,超過人體觸電電阻值,試驗成功!”
一、TN-C與TN-C-S接地系統(tǒng)
低壓配電網(wǎng)與人類密切接觸,其接地方式的選擇首先要保證人身安全。我國制定的低壓配電系接地方式標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13955-2017參考了歐洲標(biāo)準(zhǔn)IEC 60364,分為:IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng),TN系統(tǒng)又分為TN-C、TN-S和TN-C-S系統(tǒng)。
TN-C系統(tǒng)是帶中性線的四線制系統(tǒng),電源側(cè)中性點直接接地,電氣設(shè)備保護(hù)接地線PE和中性線N合二為一,使用一根PEN線與電源的接地裝置直接相連;在TN-C系統(tǒng)電氣設(shè)備絕緣破壞時,將形成幅值很大的短路電流從電源相線經(jīng)電氣設(shè)備外殼,通過PEN線流向中性點,低壓斷路器可靠動作,切斷電路,避免危害人身安全。
由于TN-C系統(tǒng)PEN線同時作為電源線以及電氣設(shè)備保護(hù)接地連接線,簡單方便,在我國部分地區(qū)還有應(yīng)用。TN-C系統(tǒng)的缺點是:當(dāng)負(fù)荷電流通過保護(hù)中性線時,會使PEN線帶電;PEN線斷線時,可能會使斷開部分以外的導(dǎo)體帶電。此外,TN-C系統(tǒng)缺少有效的漏電故障保護(hù)措施,無法配置常規(guī)漏電保護(hù)。
TN-C-S從變壓器臺架到終端桿或進(jìn)戶集裝表箱采用TN-C系統(tǒng)形式,該部分與TN-C系統(tǒng)一致;從該處PEN線接大地引出一路保護(hù)接地線(PE)實現(xiàn)TN-S系統(tǒng)三相五線供電。
二、TN-C接地系統(tǒng)無法配置漏電保護(hù)的原因
由于TN-C接地系統(tǒng)或TN-C-S系統(tǒng)的TN-C-部分的PEN線上每隔一段距離要做重復(fù)接地,系統(tǒng)正常運(yùn)行時,除電容電流之外,還有經(jīng)重復(fù)接地點流回變壓器中性點的系統(tǒng)接地電流。當(dāng)重復(fù)接地點較多時,其固有剩余電流達(dá)到數(shù)安培,遠(yuǎn)超整定值,導(dǎo)致漏電保護(hù)難以投運(yùn)。
漏電故障發(fā)生時,由于部分漏電電流通過中性線返回變壓器中性點,導(dǎo)致保護(hù)裝置監(jiān)測到的漏電電流信息不完整,致使保護(hù)拒動。
由于干線固有剩余電流較大,即使強(qiáng)行提高電流保護(hù)動作值安裝漏保裝置,對于漏電故障較小的觸電事故,也會由于靈敏度較低而失去保護(hù)作用。
為此,GB/T 13955-2017(剩余電流動作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行)規(guī)定:在TN系統(tǒng)中,應(yīng)將TN-C系統(tǒng)改造為TN-C-S、TN-S系統(tǒng)或局部TT系統(tǒng)后,方可安裝使用RCD(剩余電流動作保護(hù)裝置)。在TN-C-S系統(tǒng)中,RCD只允許使用在N線與PE線分開部分。
三、TN-C接地系統(tǒng)漏電監(jiān)測方案
山東科匯電力自動化股份有限公司根據(jù)課題組的研究成果,研制了新型漏電監(jiān)測終端,由相電流傳感器、漏電流傳感器與監(jiān)測終端以及云后臺系統(tǒng)組成。漏電監(jiān)測終端安裝在臺區(qū)低壓側(cè)出口、低壓干線或分支線以及線路末端,將檢測信息上傳至系統(tǒng)后臺。
新型漏電監(jiān)測終端基于IEC 61850信息模型,突破了基于電力載波的精確時間同步、同步相量測量、低壓拓?fù)渥詣幼R別、即插即用等關(guān)鍵支撐技術(shù),解決了TN-C接地系統(tǒng)以及TN-C-S系統(tǒng)的TN-C部分無法配置漏電保護(hù)以及其他接地系統(tǒng)的部分低壓線路因剩余電流大導(dǎo)致總保護(hù)或中級保護(hù)不能投入運(yùn)行的難題,適應(yīng)國內(nèi)低壓配電網(wǎng)各種接地方式;同時,該終端還具備短路故障、電弧故障的在線監(jiān)測與定位能力,一旦發(fā)生低壓漏電、短路、電弧故障等事件,終端便會把相關(guān)信息傳輸?shù)较到y(tǒng)后臺(或手機(jī)APP),運(yùn)行人員可第一時間獲知并及時處理。
課題組首席負(fù)責(zé)人,山東理工大學(xué)智能電網(wǎng)研究院院長、山東科匯電力自動化股份有限公司董事長徐丙垠教授說:“低壓配電網(wǎng)的設(shè)計、運(yùn)行首先把安全放到第一位,TN-C接地系統(tǒng)在我國還有一定量的應(yīng)用,TN-C-S接地系統(tǒng)的臺區(qū)總保也無法配置常規(guī)漏電保護(hù),存在觸電事故與電氣火災(zāi)隱患;新型漏電監(jiān)測終端的研制成功,給解決這一難題創(chuàng)造了條件。”