國(guó)內(nèi)外多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，推廣使用漏電保護(hù)器，對(duì)防止觸電傷亡事故，避免因漏電而引起的火災(zāi)事故, 具有明顯的效果。本文就廣泛使用的電流型漏電保護(hù)器(以下簡(jiǎn)稱漏電保護(hù)器) 的工作原理及應(yīng)用作些介紹。
1 漏電保護(hù)器的工作原理
漏電保護(hù)器主要包括檢測(cè)元件(零序電流互感器)、中間環(huán)節(jié)(包括放大器、比較器、脫扣器等)、執(zhí)行元件(主開關(guān)) 以及試驗(yàn)元件等幾個(gè)部分。
圖1 是三相四線制供電系統(tǒng)的漏電保護(hù)器工作原理示意圖。TA 為零序電流互感器, GF 為主開關(guān), TL 為主開關(guān)的分勵(lì)脫扣器線圈。
在被保護(hù)電路工作正常, 沒有發(fā)生漏電或觸電的情況下, 由克希荷夫定律可知, 通過TA 一次側(cè)的電流相量和等于零, 即:
這樣TA 的二次側(cè)不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), 漏電保護(hù)器不動(dòng)作, 系統(tǒng)保持正常供電。
當(dāng)被保護(hù)電路發(fā)生漏電或有人觸電時(shí), 由于漏電電流的存在, 通過TA 一次側(cè)各相電流的相量和不再等于零,產(chǎn)生了漏電電流Ik。
在鐵心中出現(xiàn)了交變磁通。在交變磁通作用下, TL二次側(cè)線圈就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生, 此漏電信號(hào)經(jīng)中間環(huán)節(jié)進(jìn)行處理和比較, 當(dāng)達(dá)到預(yù)定值時(shí), 使主開關(guān)分勵(lì)脫扣器線圈TL 通電, 驅(qū)動(dòng)主開關(guān)GF 自動(dòng)跳閘, 切斷故障電路,從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
用于單相回路及三相三線制的漏電保護(hù)器的工作原理與此相同, 不贅述。
2 裝設(shè)漏電保護(hù)器的范圍
1992 年國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的國(guó)標(biāo)GB13955292《漏電保護(hù)器安裝和運(yùn)行》, 對(duì)全國(guó)城鄉(xiāng)裝設(shè)漏電保護(hù)器做出統(tǒng)一規(guī)定。
2.1 必須裝漏電保護(hù)器(漏電開關(guān)) 的設(shè)備和場(chǎng)所
(1) 屬于I類的移動(dòng)式電氣設(shè)備及手持式電動(dòng)工具(I類電氣產(chǎn)品, 即產(chǎn)品的防電擊保護(hù)不僅依靠設(shè)備的基本絕緣, 而且還包含一個(gè)附加的*預(yù)防措施, 如產(chǎn)品外殼接地) ;
(2) 安裝在潮濕、強(qiáng)腐蝕性等惡劣場(chǎng)所的電氣設(shè)備;
(3) 建筑施工工地的電氣施工機(jī)械設(shè)備;
(4) 暫設(shè)臨時(shí)用電的電器設(shè)備;
(5) 賓館、飯店及招待所的客房?jī)?nèi)插座回路;
(6) 機(jī)關(guān)、學(xué)校、企業(yè)、住宅等建筑物內(nèi)的插座回路;
(7) 游泳池、噴水池、浴池的水中照明設(shè)備;
(8) 安裝在水中的供電線路和設(shè)備;
(9) 醫(yī)院中直接接觸人體的電氣醫(yī)用設(shè)備;
(10) 其它需要安裝漏電保護(hù)器的場(chǎng)所。
2.2 報(bào)警式漏電保護(hù)器的應(yīng)用
對(duì)一旦發(fā)生漏電切斷電源時(shí), 會(huì)造成事故或重大經(jīng)濟(jì)損失的電氣裝置或場(chǎng)所, 應(yīng)安裝報(bào)警式漏電保護(hù)器, 如:
(1) 公共場(chǎng)所的通道照明、應(yīng)急照明;
(2) 消防用電梯及確保公共場(chǎng)所*的設(shè)備;
(3) 用于消防設(shè)備的電源, 如火災(zāi)報(bào)警裝置、消防水泵、消防通道照明等;
(4) 用于防盜報(bào)警的電源;
(5) 其它不允許停電的特殊設(shè)備和場(chǎng)所。
3 漏電保護(hù)器額定漏電動(dòng)作電流的選擇
正確合理地選擇漏電保護(hù)器的額定漏電動(dòng)作電流非常重要: 一方面在發(fā)生觸電或泄漏電流超過允許值時(shí), 漏電保護(hù)器可有選擇地動(dòng)作; 另一方面, 漏電保護(hù)器在正常泄漏電流作用下不應(yīng)動(dòng)作, 防止供電中斷而造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
漏電保護(hù)器的額定漏電動(dòng)作電流應(yīng)滿足以下三個(gè)條件:
(1) 為了保證人身*, 額定漏電動(dòng)作電流應(yīng)不大于人體*電流值, 國(guó)際上公認(rèn)30 mA 為人體*電流值;
(2) 為了保證電網(wǎng)可靠運(yùn)行, 額定漏電動(dòng)作電流應(yīng)躲過低電壓電網(wǎng)正常漏電電流;
(3) 為了保證多級(jí)保護(hù)的選擇性, 下一級(jí)額定漏電動(dòng)作電流應(yīng)小于上一級(jí)額定漏電動(dòng)作電流, 各級(jí)額定漏電動(dòng)作電流應(yīng)有級(jí)差112～ 215 倍。
*級(jí)漏電保護(hù)器安裝在配電變壓器低壓側(cè)出口處。
該級(jí)保護(hù)的線路長(zhǎng), 漏電電流較大, 其額定漏電動(dòng)作電流在無(wú)完善的多級(jí)保護(hù)時(shí), 大不得超過100mA; 具有完善多級(jí)保護(hù)時(shí), 漏電電流較小的電網(wǎng), 非陰雨季節(jié)為75mA ,陰雨季節(jié)為200mA; 漏電電流較大的電網(wǎng), 非陰雨季節(jié)為100 mA , 陰雨季節(jié)為300mA。
第二級(jí)漏電保護(hù)器安裝于分支線路出口處, 被保護(hù)線路較短, 用電量不大, 漏電電流較小。漏電保護(hù)器的額定漏電動(dòng)作電流應(yīng)介于上、下級(jí)保護(hù)器額定漏電動(dòng)作電流之間, 一般取30～ 75 mA。
第三級(jí)漏電保護(hù)器用于保護(hù)單個(gè)或多個(gè)用電設(shè)備, 是直接防止人身觸電的保護(hù)設(shè)備。被保護(hù)線路和設(shè)備的用電量小, 漏電電流小, 一般不超過10mA , 宜選用額定動(dòng)作電流為30 mA , 動(dòng)作時(shí)間小于011 s 的漏電保護(hù)器。
4 漏電保護(hù)器的正確接線方式
TN 系統(tǒng)是指配電網(wǎng)的低壓中性點(diǎn)直接接地, 電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線與該接地點(diǎn)相接。
TN 系統(tǒng)可分為:
TN 2S 系統(tǒng) 整個(gè)系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是分開的。
TN 2C 系統(tǒng) 整個(gè)系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是合一的。
TN 2C2S 系統(tǒng) 系統(tǒng)干線部分的前一部分保護(hù)線與中性線是共用的, 后一部分是分開的。
TT 系統(tǒng) 配電網(wǎng)低壓側(cè)的中性點(diǎn)直接接地, 電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線直接接地。
漏電保護(hù)器在TN 及TT 系統(tǒng)中的各種接線方式如圖2～ 5 所示。安裝時(shí)必須嚴(yán)格區(qū)分中性線N 和保護(hù)線PE。三極四線或四極式漏電保護(hù)器的中性線, 不管其負(fù)荷側(cè)中性線是否使用都應(yīng)將電源中性線接入保護(hù)器的輸入端。經(jīng)過漏電保護(hù)器的中性線不得作為保護(hù)線, 不得重復(fù)接地或接設(shè)備外露可導(dǎo)電部分; 保護(hù)線不得接入漏電保護(hù)器。
漏電保護(hù)器是保證施工現(xiàn)場(chǎng)用電安全的重要裝置，必須正確接線，保持其靈敏可靠。為此，我們將已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的保護(hù)器錯(cuò)誤接線種類，及其可能造成的危險(xiǎn)后果整理分析如下，供同行參考和專家批評(píng)指正。
一、漏電保護(hù)器并聯(lián)
出現(xiàn)保護(hù)器并聯(lián)的現(xiàn)象，一般有兩種情況：一是個(gè)別工程用電量大，暫時(shí)買不到額定電流與之匹配的保護(hù)器；二是大容量的保護(hù)器價(jià)格高，而使用小容量的保護(hù)器并聯(lián)，費(fèi)用則相對(duì)較低。
后果分析：首先，保護(hù)器并聯(lián)接線時(shí)兩個(gè)保護(hù)器的動(dòng)作電流不可能絕對(duì)相等，跳閘的時(shí)間就會(huì)有先有后，從而導(dǎo)致動(dòng)作時(shí)間延長(zhǎng)。其次，在并聯(lián)接線狀態(tài)下，當(dāng)一個(gè)保護(hù)器失靈時(shí)，系統(tǒng)將無(wú)法保證安全。當(dāng)系統(tǒng)漏電時(shí)，雖然一個(gè)保護(hù)器動(dòng)作了，而失靈的保護(hù)器不跳閘，主回路仍然帶電，起不到保護(hù)作用。另外，由于工作零線混用，會(huì)引起誤跳閘現(xiàn)象。
二、工作零線斷線
這是一種比較危險(xiǎn)的現(xiàn)象。當(dāng)工作零線在側(cè)斷線時(shí)，保護(hù)器的負(fù)荷側(cè)零線將會(huì)帶電。一是因?yàn)?20V的電源會(huì)通過放大器的電源串到零線上使零線帶電；二是如果保護(hù)器帶有單相負(fù)荷，電源會(huì)通過負(fù)載串到零線上，對(duì)用電人員造成人身傷害。三是由于零線斷線，放大器無(wú)工作電源，當(dāng)回路發(fā)生漏電時(shí)，無(wú)法跳閘。
三、工作零線端子代替相線端子使用
發(fā)生這種情況的主要原因，是原來(lái)的漏電保護(hù)器觸頭或端子，有一相因負(fù)荷過大或接觸不良被燒壞，操作人員違章作業(yè)將相線接在零線端子上，違章使用。
可能造成的不良后果是：①用電設(shè)備將會(huì)有一相長(zhǎng)期帶電(如圖3中的C相)。因?yàn)楣ぷ髁憔€在經(jīng)過漏電保護(hù)器內(nèi)部時(shí)，沒有設(shè)置斷開觸點(diǎn)，進(jìn)出端子是直接聯(lián)通的。②漏電保護(hù)器為220V跳閘電源時(shí)，會(huì)將放大器燒壞；漏電保護(hù)器為380V跳閘電源時(shí)，可能會(huì)因缺一相電而無(wú)法跳閘。兩種情況的結(jié)果都是使漏電保護(hù)器的保護(hù)功能失靈。③檢修設(shè)備時(shí)，可能會(huì)因有一相電源斷不開而出現(xiàn)觸電事故。
四、工作零線不接，進(jìn)出線端子懸空
這種情況多出現(xiàn)在對(duì)焊機(jī)的漏電保護(hù)器上。由于電流很大，把電纜芯線兩根并一根，造成芯線數(shù)量不夠，就把工作零線省了。如果保護(hù)器內(nèi)部放大器用的是相線與工作零線間的電源，不接零就沒有220V跳閘電源，漏電保護(hù)器不起作用。
五、工作零線接地
四極漏電保護(hù)器帶有單相荷載時(shí)，如果工作零線接地或接設(shè)備外殼，工作電流就會(huì)有一部分沿著接地點(diǎn)流出，而不經(jīng)過零序回流。零序互感器會(huì)檢測(cè)出這部分流人接地點(diǎn)的電流，并驅(qū)動(dòng)跳閘機(jī)構(gòu)切斷回路電源，這樣就造成系統(tǒng)無(wú)法正常工作，產(chǎn)生誤動(dòng)作。
六、保護(hù)零線當(dāng)工作零線使用
在正常情況下，保護(hù)零線是沒有電流通過的(泄漏電流忽略不計(jì))。如果在四極漏電保護(hù)器系統(tǒng)中有單相荷載，而且跨接在相線與保護(hù)零線之間，單相設(shè)備一啟動(dòng)，漏電保護(hù)器就會(huì)跳閘，系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。圖6中標(biāo)出的電流方向，單相荷載為“漏電電流”提供了一個(gè)通路。
七、保護(hù)零線不與變壓器中性點(diǎn)連接
“保護(hù)零線"PE實(shí)際上是保護(hù)接地。這種情況常出現(xiàn)在總的漏電保護(hù)器前端。當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)電源變壓器與其他用戶共用時(shí)，其他用戶沒有采用TN—S接零保護(hù)系統(tǒng)。進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)總配電箱的電纜，在總箱漏電保護(hù)器前端，零線應(yīng)分為兩根，其中，一根做保護(hù)零線PE，另一根進(jìn)入總箱漏電保護(hù)器，從總箱漏電保護(hù)器出來(lái)就成為工作零線。按照?qǐng)D7的接線，如果與其他用戶共用一個(gè)低壓系統(tǒng)，就造成了一部分設(shè)備采用保護(hù)接地，另一部分設(shè)備采用保護(hù)接零的違章現(xiàn)象，這是《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》第4．1．3條所明令禁止的。原因是“PE”在漏電保護(hù)器的前端沒有與零線連接而只做了接地，“PE”是假的。
八、保護(hù)器部分輸出線與其他線路混用
造成這種情況的主要原因是：非人員亂接電線。分析：(1)保護(hù)器輸出的相線與非本保護(hù)器輸出的工作零線組成的單相220V電源，只要有負(fù)載電流流過，保護(hù)器就會(huì)跳閘，造成系統(tǒng)無(wú)法正常工作，還會(huì)影響到與其相關(guān)的保護(hù)器。(2)如果負(fù)載能工作，說(shuō)明保護(hù)器已經(jīng)失靈，不起保護(hù)作用了。
九、相線缺相不接
對(duì)焊機(jī)、電焊機(jī)電源為兩相380V，有一相端子不用就被省略了。當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部工作電源為380V時(shí)，就可能有一端正巧接在被省略的電源線上，會(huì)造成跳閘回路無(wú)工作電源，使保護(hù)器失靈。
以上列舉的錯(cuò)誤接線方法是我們?cè)诎踩珯z查中發(fā)現(xiàn)的實(shí)例，僅有四根進(jìn)線的保護(hù)器，發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤接線就達(dá)九種之多。相關(guān)工作人員在掌握漏電保護(hù)器原理和使用方法的同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，對(duì)施工臨時(shí)用電進(jìn)行監(jiān)督管理，防止觸電事故的發(fā)生。
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