分布式漏電電流診斷分析

摘 要：文章簡要介紹了漏電流形成原因，根據基爾霍夫電流定律與電磁感應原理提出分布式漏電流測量的技術原理，給出了基于此原理多種診斷模型，分析了測量模型在不同的接線方式、不同的用電單元時的優缺點，最后對測量數據進行集中分析展現，以推動漏電流診斷技術更深入的研究和合理應用。

關鍵詞：分布式；漏電流；霍爾定律；三相用電；測量裝置

中圖分類號：TM645 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）30-0090-02

在電力系統中，漏電故障是較為普遍存在的一種故障。當帶電導體對大地的絕緣阻抗降低到一定程度，使經過該阻抗流入大地的電流增大到一定程度，我們就說該帶電導體發生了漏電故障，或者說該帶電系統發生了漏電故障，流入大地的電流叫做漏電電流。漏電是用電過程中不可避免的現象，漏電會給用電安全帶來很大的隱患，這就需要及時有效的對漏電流加以監測，防患于未然。

本文討論的電力系統為低壓配電網絡，日常所見到的架空線路離地面很高，通過空氣泄露微小電流可以忽略不計，這種現象不能稱作漏電故障，電纜線路和架空線路一樣，不予考慮。如果發生線路短路則稱為短路故障，不在此文討論范圍內。我們主要討論的漏電流為用電末端用戶不良電器引起漏電電流。尤其是農村居民用戶家用保戶裝置安裝率、投運率偏低，同時由于電器設備線路老化使得電器外殼帶電，外殼電量通過接地保護線或者人體流入大地，此時就產生了漏電故障。針對這種情況，本文介紹了一種分布式漏電電流分析方法的技術原理和分析樣例，它的使用可以在根本上解決漏電故障對生產、生活帶來的各種危害。

1 技術原理

系統漏電電流的大小是影響系統完全性的重要指標，他決定了觸電事故發生時，觸電者的安全性。一旦發生漏電故障，原來三項對稱的運行狀態就要發生變化，各項對地電壓不再對稱，并產生零序電壓和零序電流。并且變壓器中性點也要發生位移，發生對地電壓（零序電壓），如果系統中有零序回路，則在回路中有零序電流通過。

根據基爾霍夫電流定律如圖1所示：流入電路中任一節點的復電流的代數和等于零，即II=0，當設備漏電時，三項電流的平衡遭到破壞，出現零序電流Io，即：

Io=Ia+Ib+Ic。

2 漏電流采集裝置

漏電流的采集普遍采用漏電流采集儀，它是一種利用電磁感應原理，用來采集用電單元漏電流的設備，以分鐘為存值周期，提供一分鐘的瞬時值，一分鐘的最大值，一分鐘的最小值，一分鐘的平均值，設備帶有對時功能，確保分布式采集的同時性，該設備的采集方式有多種形式。

2.1 TT接線方式

TT接線方式如圖2所示。

2.1.1 接線特點

①電源變壓器中性點接地。

②電氣設備外殼采用保護接地，即連接到一個獨立的接地電極上。

③使用于有中性線輸出的單、三相混合用電的較大村莊。

2.1.2 測量方法

①三相用電設備接入三相線和中性線。

②單相用電設備接入單相線和中性線。

2.2 TN-S接線方式

TN-S接線方式如圖3所示。

2.2.1 接線特點

①低壓變壓器中性點直接與接地極相連。

②裝置的外露可導電部分都用PE線連接到同一個接地電極上。

③PE和中性線N分離。

2.2.2 測量方法

①三相用電設備接入三相線和中性線。

②單相用電設備接入單相線和中性線。

2.3 總線路測量

總線路測量圖如圖4所示。

測量方法：在變電變壓器出線端接入測量裝置。

2.4 分支線路測量

分支線路測量圖如圖5所示。

測量方法：在分支線路的接出處接入測量裝置。

在上述測量方式中，TT接線方式為農村常用的接線方式，此種接線方式比較容易測量，TN-S接線此接線方式為常說的三相五線制，由于測量時五根線合并在一起，很難分出四根線進行測量，此方式不便測量。還有TN-C和TN-C-S接線方式，是將保護接地線PE和中性線N合并成一根PEN線，此種方式無法測量。

3 漏電流分析

在配變出線，分支線路上裝置漏電流采集儀，對線路進行簡單分析，對存在漏電流線路下的每個末梢用戶裝置漏電流采集儀，經過一段時間，比如48 h，通過分析系統對采集數據進行分析，得出電網漏電流峰值的時刻，此時刻各用戶的漏電流瞬時值，可以查看用戶的漏電流曲線，一段時間內漏電流最最大值等，為快速定位漏電流點提供數值支持。

3.1 線路分析

用電負荷三相不平衡產生的三項電流不平衡通過中性線相互抵消（基爾霍夫電流定律，對于任意一個集中參數電路中的任意一個結點或閉合面，在任何時刻，通過該結點或閉合面的所有支路電流代數和等于零。即大小相等，方向相反），三相線路中每相下均可能產生漏電流，測量三相線路的漏電流時為每一相漏電流的矢量和，三項電流存在120 ？觷的夾角，故測量的漏電流值遠低于實際值，故測量三相線路的漏電流沒有意義，只有測量具體一相線路時才有實際意義，線路測量值可作為縮小定位漏電點的判斷依據。

3.2 用戶分析

漏電流測量的最小顆粒度為單個電力用戶，在用戶接戶線上進行漏電流測量，單相用戶測量的值為可靠有效的值，三相用戶測量的值為向量值，不能準確反映漏電情況，測量的值若是大于零說明三相用戶肯定存在漏電流，若三相同時漏電，而且漏電電流均相的等極端情況下向量為零，所以此方案最佳的測量對象為單相用戶。

3.3 數據分析

對采集的漏電流數據進行分析，定位漏電用戶。

漏電用戶總體分析，對采集的所有用戶分析各自的最大漏電流值和出現時間，指定時刻的各用戶漏電流的瞬時值，如圖6所示。

對單個用戶分析，查看單個用戶連續時間內的漏電曲線，因為有些電器設備使用具有周期性，后期拓展可以為用戶提供查找漏電源的服務，如圖7所示。

4 結 語

本文針對配電網用戶側漏電故障進行診斷，提供了一套分布式漏電電流的診斷方法，從硬件裝置到軟件功能的各個層面介紹了該診斷技術，為大規模實用化提供了理論依據。

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