农村配电变压器低压电力网运行方式的探讨
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吴金干扬州供电局(225001)
摘要本文对农村配电变压器低压电力网的三种运行方式作了分析和探讨，提出了在农网改造后，由于绝缘水平的提高，建议在采取一些补充措施后，将TT系统改为IT系统，以利提高供电可靠性等。
关键词农村低压电力网运行方式探讨
根据农村低压电力技术规程规定，农村配电变压器低压电力网的运行方式有IT系统、IN-C系统及TT系统三种。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低压电力网，并宜采用中性点不接地，电气设备外露可导电部分保护接地方式；IN-C系统是指农村城镇、工矿企业配电变压器低压电力网宜，并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系统是指农村居民用电及其他用电的配电变压器低压电力网并宜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，且TT系统应安装漏电保护器。
1 三种运行方式的优缺点
采用工厂系统的部分，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。采用TN-C系统的部分，其供电可靠性方面相对要差一些，因任何一个电气设备发生外露可导电部分漏电，应由过流保护切断电流，若越级则会造成较大范围停电。线路末端用户电气设备对外露可导电部分漏电，可能会因线路导线阻抗较大，过流保护不能切断故障，造成人身碰能已带电的电气设备外露可导电部分造成电击危险，也存在人身直接碰能带电部分产生电击危险。为解决这一问题，该运行方式的用户，有的已改变接零方式，装设了末端漏电断路器。采用TT系统，安装漏电保护方式的部分，从安全方面讲，对避免产生电击伤害是十分优越的，但它的投资相对大，供电可靠性是很差的，其中特别是漏电总保护，一有风吹草动，漏电总保护动作跳闸，造成大片用户停电，影响连续供电，影响生产。大量的统计分析表明，漏电总保护动作跳闸1000次中，有999次以上是各种原因的漏电造成的。更有甚者，农村个别居民邻里矛盾，也用单相接地造成漏电总保护器跳闸停电来发浅。随着农村用电水平的提高，使农民生产生活对电的依赖程度的提高，因此漏电总保护动作跳闸停电的后果及影响将会越来越大。农村配电压器低压电力网至所以采用TT系统加装漏电保护器方式，特别是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，范围大无法保证低压电力网相线、零线对地绝缘等原因，造成农村能电死亡事故多而采取的一种针对性措施。采用这措施后，农村因电击而伤亡的人数大大减少。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，相零线电击外，绝大部分是由于漏电保护器损坏或人为撤出所致。综上所述，在这种运行方式下用电安全和供电可靠性这两者间，产生了极大的矛盾，所以若能到一种既能保证用电安全，又能保证供电可靠性，且投资不大的方案，应该是大家共同的心愿。
2 建议将TT系统改为IT系统
笔者认为，农网建设与改造给找到这个方案创造了条件：其一是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乘下了断线落地，而断线对于合格线路来讲，其几率本身就很小。对于在低压线路上挂钩用电造成的电击伤害问题，是属于违章用电(窃电)，是不应该也是不允许出现的；其二是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，都会受到末端漏电断路器的保护。若农网改造后，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，那么前面所说的低压线路断线落地的危险性将更小，也就是说，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而已。而在末端潜心电保护范围内，若发生人身直接碰触相线或已漏电的电气设备的外露可导电部分，情况也相似，通过人体的电流一般也只是电容电流。该电流若大于末端漏电保护器的动作电流，则漏电保护器将正常动作跳闸，避免由击事故，如该电流小于末端漏电保护器动作电流，漏电保护器不动作，这个电流对人身的危害也不大，这和配电变压器低压中性点直接接地方式时相似。如果考虑到低压电力网经过长期运行，某相线或零线对地绝缘有可能出现降低，这是低压电力网不能改为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，如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间或相线与相线间的电击伤害。但在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，笔者认为，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，进行定期测量和装设漏电总保护相比，漏电总保护动作断电检查故障点，而该方法是在能送电状态下找故障点，要相对简单些。
3 人身碰触一相的电容电流
配电变压器低压侧中性点改为不接地后，如相线和零线对地绝缘良好的话，人身碰触一相的电容电流有多大。根据有关资料介绍，低压线路每千米对地电容约为0.005μF，目前农网改造后的配电变压器，低压供电半径一般在1km之内，每台配电变压器的低压出线为2～3条，所以一台配电变压器范围的低压线路包括支线大约在4km左右，每台配电变压器供电的用户为几十户至200户不等。假定配电变压器低压用户为200户，每户的接户线和室内配线平均按200m计算，则200户的接户线和室内配线约为40km，将单相用电户的接户线和室内配线平均分摊到三相上，则一台配电变压器的低压线路总共在20km左右，由此可计算出每相电容C＝0.005μＦ／km×20km＝0.,1μF，容抗xC＝1／2πfC＝106／314×0.1＝32(kΩ)，则每相对地电容电流只有7mA。根据理论分析，若一相接地，通过接地点的电流为一相对地电容电流的3倍。也就是说，人若碰触某相线，流过人体的最大电流也只有21mA。当然各地配电变压器低压电力网的线路总长度不尽相同，下面列出一台配电变压器低压线路(含支线、接户线、室内配线)在各种长度下，发生一相接地时通过接地点的电容电流，如表1所示。
表1 不同变压器低压线路长度一相接地时通过接地点的电容电流
配电变压器低
压线路长度(km)
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
单相对地
电容(Чf)
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
单相对地电容
电流(mA)
0.69
1.38
2.07
2.76
3.45
4.14
4.87
5.52
6.21
6.9
7.6
单相接地点流过
的电流(mA)
2.07
4.14
6.21
8.28
10.35
12.42
14.61
16.56
18.63
20.7
22.8
笔者曾对一配电变压器低压线路的电容电流进行了实测，配电变压器容量为160kVA，低压主于线及支线长度约4km，用电户约250户，按每户接户线加室内配线平均长度为200m计算，合计50km，分摊到三相上，每相约17km，故该电变压器低压线路长度合计约21km。测试方法是将配电变压器低压侧中性点接地线拆开，直接用导线分别将各相接地，并用钳形毫安表测接地处通过的电流值如表2所示。
表2
接地相
A
B
C
接地处通过电流(mA)
24
22
26
从上述理论分析和实测表明，配电变压器低压侧中性点改为不接地后，如相线和零线对地绝缘是良好的，当出现某处单相接地，或人身碰触某一相线，它产生的电容电流值，理论分析和实测是基本一致的。
3 结论
综上所述，农村配电变压器低压电力网经过改造后，如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工厂系统，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，且在配电变压器低压测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，既保证了供电安全，又确保了供电可靠性，利大弊小。为防止由于零线断线加三相负荷不平衡引起的某相过电压和接户线错接成380V，损坏家用电器，家用漏电断路器应选用带过电压功能的。另外为防止大气过电压和配电变压器高低压击穿等故障，配电变压器低压各相和中性点应按规程装设低压避雷器，低压线路按规程每年清扫一次，准备临时用电的接电箱等管理。配电变压器低压测运行方式如能按上述要求改为IT系统，可以提高用电安全性和供电可靠性并减轻农电管理人员处理漏电总保护器频繁跳闸的沉重负担，可提高电部门的服务水平。
(注：本文获优秀论文三等奖)