低压配电系统接地隐患的探究与根除

1、低压配电系统接地隐患的探究与根除一、低压配网的隐患（一）、低压配网现存的三个客观现实及其内在联系 通过长期调查研究，得知，低压配电系统存在如下三个客观现实： 1、五个状况： （1）线路长、分布广、布局乱、欠规范、多变动； （2）带电体通过绝缘件支撑于地，与地相近相随； （3）绝缘老化，污染腐蚀，年久磨损，外力破坏； （4）低压电网大多归用户，涉电非专业人员很多； （5）大多数低压电网中性点接地，接地故障积累。 2、三种故障： （1）开路故障；（2）短路故障； （3）接地故障。 3、五大问题： （1）电能损耗大；（2）涉电事故多；（3）电能质量不稳定； （4）电网很难管理；（5）漏电保护器大量失

2、效。三者间的内在联系如下图： 开路故障和短路故障都是显性的，应对它的技术、设备、方法都很成熟。 接地故障不同，是隐性的，和人为（主要是中性点）接地搅在一起，带来了很多、很严重的问题，很值得研究。（二）、低压配网的接地 低压配网接地，分故障接地和人为接地两种。 1、故障接地及其电气特征 由于五个客观状况，必然产生故障接地。 故障接地，是非故意的，自然产生的接地故障。 是不可靠接地，阻抗一般较大，散热条件较好，电流较小，接近负载电流，可自调趋稳： 接地电流增大 接地处加温变干 接地电阻变大 接地电阻变小 接地处降温侵湿 接地电流变小 过流保护装置对接地故障大多不起作用。 接地故障具有多发性、难免性

3、、隐蔽性，可以长时间存在。 2、人为接地及其电气特征 人为（主要是中性点）接地, 是为了达到某种目的或习惯性的故意可靠接地。 它使大地成为电源的一极，且阻抗小，载流大，存在五个问题： 1）为发生触漏电事故准备了条件，是人为的事故隐患； 由于中性点接地, 一旦相线触漏电，立即形成电击(IaDN)，造成事故。 2）为产生接地损耗预设了通道，是漏电损耗的主因之一； 由于电网中性点已经接地，一旦相线发生接地故障，立即形成回路，产生漏地电流，给地球加温，造成漏电损耗。 接地故障RD通过大地D、中性点接地线、零线与负载RL、变压器线圈构成并联，使接地故障很难查找排除，造成积累，致使电网劣化，很难管理。 3

4、）掩盖了接地故障造成了积累，是电网劣化和难管理的根源； 由于中性点接地，零(N)与地(D)等电位，雷电压加到相、零线之间，易损坏电器设备。 4）为雷电侵入电网打开了门户，是雷击电器事故的通道； 由于中性点接地，使产生故障接地的那一相近乎短路。雷电被引入到相、零线间，使电压突变。如此，电源质量遭到破坏。 5）为损害电能质量准备了条件，是电能质量下降的根源； （三）、电网接地造成的两种现象 1、“同异同接地” 现象 在同一电网中，不同的线，同时接了地，简称“同异同接地”现象。且可以长时间存在，使电网不断劣化。2、“多电源接地” 现象很多电源都存在两种接地，通过大地构成了巨大的多孔网络，如图，各电源

5、的性质、频率、振幅、初相、波形千差万别，各接地阻抗的大小、性质非常复杂，各线间只要有电位差，有通路，就会有电流，可能相互串扰，造成电污染，降低电能质量。 3、电网接地的后果 “同异同接地”和“多电源接地”两个现象带来五个后果： 1）造成电能浪费； 2）带来安全问题； 3）降低电能质量； 4）增加电网管理难度； 5）造成漏电保护器大量失效。 这五个后果，恰是前述五个问题。 “同异同接地”和“多电源接地”，是低压配网现存主要问题的基本原理和主要隐患。证据之一：造成巨大的电能浪费 国家电力事故司法鉴定中心的一位权威人士，曾测得配变中性点N接地线电流IDN为20安培 ，如图中的IDN。 显然 IDN

6、是低压配网三相对地漏电的不平衡电流。 IDN的存在，说明该配电系统长期存在接地故障，其电流最小是20安培（只有一相有接地故障时），如果a、b、c三相都有接地故障，漏地电流应该是IDN再加上IaDb、IbDc、IcDa，实际漏可能比20安培大得多。 按20安培计，年接地损耗电量为： 20（A）x0.22(kV)x24(小时)x365（天）38544（kwh）。 假设配电变压器容量为100kVA，按24小时满负荷运行计，损耗所占比例为： 20（A）x0.22(kV)/100kVAx100%4.4% 实际损耗比例还要大。 “20安培”现象所造成的电量损失是相当可观的。在同一场雪后，同时看到：没有安装

7、配电变压器的电杆根部的雪没有很快熔化。安装有配电变压器，且变压器中性点接地的电杆根部的雪很快熔化。 雪，进一步证明 “同异同接地”现象客观存在，蕴含着一个巨大的节电空间。 具有有三个特点： . 总是悄然发生，无人知晓； . 大多长期存在下去； . 人们默认，无奈。 可见，重点研究、彻底弄清相关的理论和实践问题，予以解决，具有重要意义。证据之二：带来严重的安全问题通过对大量触漏电事故案例产生原因的分析，了解到，造成某单启触漏电事故的原因很多，而且各有不同。让人吃惊的是：几乎所有的触漏电事故都有一个共同的直接原因，就是在发生事故之前电网就已经存在（主要是中性点）接地。如果将电网与地隔离开来，即拆除

8、人为（主要是中性点）接地，有效监控并及时排除接地故障，使电网与地绝缘，“悬空”运行，就掐断了发生触漏电事故的因果链，也就意味着可减少触漏电事故95以上。资料显示，使用“悬空”电网，可以少电死很多人： 1980年，某县供电局采用了配变中性点不接地，共1604台，全县农民触电死亡人数大量减少。 19721980年，每年平均死亡13人，1981年只死2人。 1983年，某省推广农村配变中性点不接地，共达6785台，当年触电脱 险达359人次。 其中某县效果显著，1982年触电死亡8人，1983年全县配变中性点改不接地 328台，触电14人次均未发生死亡。资料显示，使用“悬空”电网，可以使配变雷击损坏

9、减少很多： 某县农村配变中性点改不接地，低压侧加装避雷器四只后，雷击损坏率减少到原来的1/3。 1982年，某农村配变有37台中性点改不接地，均未发生雷击损坏。 1982年某市全市配变雷击损坏12台，均为中性点接地者。 某县是一个多雷区，1983年6月未拆除中性点接地线前已被雷击坏3台配变。6月拆除中性点接地328台，没有发生雷击损坏配变。证据之三：增加配网管理难度配网中性点接地，相当于全电网（通过变压器线圈、负载）都接地，即中性点接地把接地故障RD与配电变压器低压线圈、电网负载RL相并联，使其很难判断和查找。 人为接地掩盖了故障接地，使接地故障更隐蔽，形成接地故障积累，因此，中性点接地，是加

10、速电网劣化，造成电网难管理的根本原因。 按照此图，对15个行政村的28台配电变压器的中性点接地线电流IDN进行了测量，结果如下： 向庄村： 1号变：18A, 沙岗村: 1号变：21A, 薛庄村: 1号变: 17A， 2号变：14A, 2号变: 15A， 2号变: 13A 3号变：16A; 3号变: 18A；程庄村： 1号变: 13A; 大刘庄村: 1号变: 19A，双王庄村: 1号变: 15A，曹路口村: 1号变: 16A。 2号变: 14A； 2号变：11A；郑庄村： 1号变：20A, 曹庄村： 1号变: 18A；郭庙村： 1号变: 12A； 2号变: 17A; 白庄村： 1号变：15A,

11、于庄村： 1号变：28A，赵堂村: 1号变：18A， 2号变: 19A； 2号变: 15A; 2号变: 19A; 祘刘庄村: 1号变：15A, 小刘庄村: 1号变：17A， 2号变: 14A; 2号变: 14A； 100%的接地线有漏地电流。 说明两个事实： 配变中性点接地线存在漏地电流者不在少数。 其原因是中性点接地掩盖了接地故障，形成了积累。 得出一个结论：并非管理人员不作为，而是查找、排除接地故障实在太难，难在电网中性点接地。 证据之四：中性点接地使漏电保护器出现漏洞 三幅图说明：由于系统中性点接地，使漏电保护器的安全性、有效性、可靠性、稳定性受到重大影响，还导致大量漏电保护器被人为解除

12、失效、损坏失效和剩余电流分流失效，使其陷入自相矛盾不能自拔的怪圈。因此，中性点接地，是漏电保护器的“症结”。二、低压配网隐患的根治 表面上看，低压配网的隐患是“涉电事故多、电量损耗大、电网难管理、电源质量不稳”等问题，实际仅是表面现象，技术层面，深层次的，根本原因是配网接地。 应充分认识到，配网的薄弱环节在低压，问题的要害是接地，焦点是中性点接地。 应该把监控和及时排除接地，作为配网管理工作的新常态。 应该把保持配网与地绝缘，“悬空”运行，作为配网管理工作的新目标。 这才是根治上述老大难问题的良方。（一）、配网“悬空”的八条好处 1、方便接地监控，故障现象简单好排除，电网好管理； 2、可在运行

13、的电网中查找接地故障，提高供电效率； 与地绝缘的“悬空”电网，接地故障信息明显，好采用，方便接地监控，即使偶尔发生接地故障，电网还可正常运行。 3、大幅度减少触电伤亡、漏电火灾和雷击电器事故； 4、大幅度减少电能的接地损耗； 触漏电时，只存在很小的电容电流，无大碍。 雷电压只加在电网线与地之间，无大碍。 5、电网悬空运行，少受接地故障影响，稳定可靠； 6、电网各自独立自洁，减少相互干扰，电能质量好； 7、电网对地电压低，对防污闪、延长电网寿命有好处； 8、限制利用大地窃电、放电，对维护用电秩序有好处。 “悬空”的配网，与大地只有绝缘支撑关系，没有低阻抗连接。使各电系统之间相互独立，把它们对外施

14、加影响的能力降到最低，同时也把它们抵御外来影响的能力提到最高，用以减少电系统之间的相互干扰。电网与地之间没有低阻抗电势关系，可减少对地闪络，可阻止单线窃电、水中电鱼和破坏性放电。（二）、电网管理理念的飞跃 三种运行状态： 电网运行状态 电网接地状况 接地损耗 安全问题 控器状态 a. 正常状态 电网对地绝缘 无 无 休眠 b. 隐患状态 电网一点接地 无 有 工作 c. 事故状态 异线同时接地 有 有 工作 一是正常运行状态，配网对地绝缘，无问题； 二是隐患运行状态，出现了第一个接地点，具备了可能进入事故运行状态的条件，应及时排除，使配网回到正常运行状态； 三是事故运行状态，如果在另一线又发生

15、了新的配网接地，形成了“同异同接地”现象，便进入事故运行状态，是有害的，应及时处理。 2、配网的预防管理 接地监测器，可在配网隐患运行期间，发现和排除接地故障，把事故消灭在萌芽状态，避免被拖入事故运行状态，这就是接地故障监测器的预防管理。 其意义在于：追求正常运行时间的最大化,和隐患运行时间的最小化，力争消灭事故运行。3、变事故管理为预防管理 只要拆除人为接地，对配网进行有效监控，及时、有计划的排除接地故障，举手之劳，就可以变事故管理为预防管理。使管理工作目标明确、简便易行。所谓目标是：保持配网与地绝缘，“悬空”运行。所谓简便易行就是：只要抓好消灭接地，根本问题就解决了。于是产生了低压配网技术

16、管理的新观念： 靠接地监控，保网地绝缘，靠网地绝缘，保安全节电。4、两种管理的比较 比较内容 事故管理 预防管理 工作目标： 降低事故损失。 保持电网悬空。 工作重点： 尽快处理事故。 监控排除接地。 工作方式： 跟着事故走。 盯着接地干。 工作结果： 处理大量事故。 可以避免事故。结论：由于中性点接地，使漏电保护器频动、损坏、对N线接地故障不起作用，久而久之，失去其接地保护功能。但中性点接地还在，是人为的事故隐患。中性点接地掩盖故障接地，使接地故障积累，产生“同异同接地”和“多电源共地”现象，于是 “涉电事故多、电能漏地损耗大、电源质量不稳定，配网管理难度大”等问题就产生了。这就是问题的根本。 拆除人为接地，做好接地监控，消灭接地故障，保持与地绝缘， “悬空”运行，问题就解决了。（三）、我国著名电气技术专家王厚余的见解在其所著建筑物电器装置500问一书中说： “IT系统的电源端不做系统接地，在发生第一次接地故障时由于不具备故障电流返回电源的通路， .不致引发电击事故。.所以发生第一次接地故障时不需切断电源而使供电中断” 。 “发达国家电器安全要求高，.重要的控制回路等都采用IT系统。我国对IT系统不甚了解