施工现场配电系统的漏电保护应如何设备？

施工现场配电系统的漏电保护应如何设备？（共1篇）

1.施工现场配电系统的漏电保护应如何设备？ 篇一

随着城市建设的发展和人民生活水平的不断提高,各类的公建、民建施工诸多,建筑施工现场各种用电设备及家用电器的使用,对如何保护人身与设备的安全,或者避免因接地短路电弧引起的火灾等科技攻关课题已经提上日程,受到工程设计和施工现场专业管理人员的广泛关注。

在此,对电气工程的设计、电气的施工安装及施工现场用电设备的安全使用也提出了更高的要求。当前在中性点直接接地380 V/220 V的低压配电系统中采用漏电保护器与接地保护或接零保护正确配合使用有效地防止了漏电电击和电气火灾等事故的发生。

本文从(RCD)漏电保护器安装的必要性、工作原理及使用注意事项等诸多方面,对漏电保护器(RCD)进行了综合分析阐述,得出了漏电保护器对低压供电系统安全可靠性是可以得到保证的,其高灵敏的动作性能,完全可以作为直接接触电击保护的后备措施。

1漏电保护器安装的必要性

1.1 碰壳短路

在TN-C-S系统或TN-S系统一般采用保护接零,也就是在电源入户之前将零线重复接地,且重复接地电阻≤10 Ω。而在进户之后,工作零线N与保护零线PE则严格分开[1]。此时,PE线与所有用电设备金属外壳通过三孔插座的接地孔连接起来。而零线在引入配电箱后,应当和相线一样对地绝缘。如果发生相线碰壳短路情况时,短路电流则经零线和接地极构成闭合回路。这时回路阻抗很小,短路电流很大,从而该较大的短路电流能够致使保护开关跳闸,切断电源回路,达到安全保护的目的。

1.2 相地短路

TN-C-S系统只能对用电设备的外壳在带电时起到保护作用,而对相地短路的情况则不能起到保护作用。其原因是:在相地短路时(即设备绝缘破损发生的单相对地短路,简称故障短路[1]),短路电流要经过设备与地面的自然接触,电阻流向电源中性点。由于这时自然接触电阻很大,而短路电流很小,不足以使熔断器、断路器动作,切断电路,却能使故障引发的电弧火花持续很长时间,甚至着火。

为克服以上存在的问题,在电气设计与电气施工安装及施工现场用电设备中采用漏电保护器(RCD)就成为一种有效的防漏电或触电的保护手段。另外在建筑电气设计中及对建筑施工现场用电设备设置漏电保护器是我国按照国际GB6829295标准和JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》要求,进行电气设计和施工现场管理防止漏电电击等事故的需要[2]。

2漏电保护器的工作原理

漏电保护器是由零序电流互感器、漏电脱扣器、脱扣机构、主开关、实验按钮5部分组成。如图1所示。倘若发生被保护设备的接地故障电流作用于漏电保护器的漏电脱扣器上的情况,其电流超过预定值时,则会立即出现开关跳闸,从而切断了故障电路。一般而言在正常情况下各相电流的相量和等于零。由此,各相电流在零序电流互感器铁芯中感应的磁通量之和也等于零。这时,由于零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出,主开关仍处于闭合状态,电源继续向负载方向供电。

当发生接地故障,或设备绝缘损坏、漏电,或人触及带电体时,主回路中各相电流的相量和不再为零。则会出现故障电流在零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通,从而导致二次侧感应电压迫使脱扣线圈励磁,强令主开关跳闸,切断供电回路。

依据电工原理可知,电流型漏电保护器是基于基尔霍夫第一定律:流入电路中任一节点的复电流代数和等于零,即:∑I=0。

3漏电保护器的作用及应用范围

漏电保护器具有动作灵敏,切断时间迅速的性能。在建筑电气的设计和施工中只要合理选用和正确安装[2]对保护人身安全和防止设备损坏,以及预防因接地电弧引起的电气火灾将会有明显的作用。

当人体直接触及220 V带电体时,漏电保护器迅速以0.1 s的时间快速切断电路。这时流过人体(一般人体电阻为1 000 Ω左右)的触电电流为220/1 000=220 mA,其电击能量为220×0.1=22 mA·S<30 mA·S。目前我国现行规定:对人体安全的电击能量为:1T=30 mA·S,可以明显看出,当人们一旦触及220 V带电体时,漏电保护器会在0.1 s时间内迅速做出反应,而不致出现生命危险。

在TN-C-S或TN-S系统中,未装漏电保护器时,如果发生接地故障情况,设备外壳会产生对人身有危险的接触电压;当装有漏电保护器之后,即使发生了接地故障,接触电压在还没有达到危及人身生命时,漏电保护器就会立即切断电源回路。其理由是:在住宅建筑电气设计时,设计人员已为用户所安装的漏电保护器选择了额定动作电流小于或等于30 mA,动作时间为0.1 s。当发生接地故障时,只要有漏电电流产生,就会在漏电电流小于或等于30 mA时,漏电保护器就立刻动作,切断了电源回路。同时,30 mA的电流在0.1 s时间内作用于人体不会危及生命安全。

安装漏电保护器对配电线路的绝缘水平起到了监察作用。如果设备出现碰壳故障或绝缘损坏,就会有漏电电流产生。当漏电电流达到漏电保护器的额定动作电流时,将立即动作切断电源回路。也就是说,在人尚未触及故障设备危险的接触电压之前,就已经将故障线路切断了。从而提前避免了人身触电及火灾事故的发生。

一旦出现发生接地故障时,由于切断故障线路因素不是依靠过电流保护,而是依靠漏电保护。再则,漏电保护的额定动作电流数值很小,与过电流相比,相差[3]1 000～10 000。因此,在设备外壳出现接触电压时,一般小于50 V,减小了危险性,大大提高了安全性。

对于建筑施工现场的用电设备按照规范的要求对所有的用电设备除做好接地保护外,必须在设备负荷外的首端设置(RCD)漏电保护器,这是因为建筑施工现场的临时用电设备较多,设备的管理环节薄弱,人员多变,露天作业等因素,故用电危险性很大。要求对施工现场的动力、移动式、固定式等电气设备除了按规范做好保护接零(地)外,还应在用电设备负荷的首端处安装合理匹配的漏电保护器,并采用三级漏电保护系统设置配电箱管理,这样做的目的是[4]:在对人身和设备进行保护的同时也起到了对线路保护的作用,防止因漏电电流和绝缘损坏造成的触电及火灾等事故。

4使用漏电保护器的注意事项[5]

漏电保护断路器广泛使用在工业、商业、民用住宅等领域,应符合下列标准:

GB16916.1-1997《家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作断路器》;GB16917.1-1997《家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器》;GB6829-95《剩余电流动作保护器的一般要求》。

漏电保护器适用于电源中性点直接接地或经过电阻、电抗接地的低压配电系统。对于电源中性点不接地的系统,则不宜采用漏电保护器。因为后者不能构成泄漏电气回路,即使发生了接地故障,产生了大于或等于漏电保护器的额定动作电流。该保护器也不能及时动作切断电源回路,显而易见,必须具备接地装置的条件,电气设备发生漏电时,漏电电流达到动作电流时,就能在0.1 s内立即跳闸,切断了电源主回路。

漏电保护器保护线路的工作中性线N要通过零序电流互感器。否则,在接通后,就会有一个不平衡电流使漏电保护器产生误动作。

接零保护线(PE)不准通过零序电流互感器。因为保护线路(PE)通过零序电流互感器时,漏电电流经PE保护线又回穿过零序电流互感器,导致电流抵消,而互感器上检测不出漏电电流值。在出现故障时,造成漏电保护器不动作,起不到保护作用。

控制回路的工作中性线不能进行重复接地。一方面,重复接地时,在正常工作情况下,工作电流的一部分经由重复接地回到电源中性点,在电流互感器中会出现不平衡电流[6]。当不平衡电流达到一定值时,漏电保护器便产生误动作;另一方面,因故障漏电时,保护线上的漏电电流也可能穿过电流互感器的个性线回到电源中性点,抵消了互感器的漏电电流,而使保护器拒绝动作。

漏电保护器后面的工作中性线N与保护线PE不能合并为一体。如果二者合并为一体时,当出现漏电故障或人体触电时,漏电电流经由电流互感器回流。

被保护的用电设备与漏电保护器之间的各线互相不能碰接。如果出现线间相碰或零线间相交接,会立刻破坏了零序平衡电流值,而引起漏电保护器误动作;另外,被保护的用电设备只能并联安装在漏电保护器之后,接线保证正确,也不许将用电设备接在实验按钮的接线处。根据不同的使用环境条件选择额定漏电动作特性如表1所示。

5结语

漏电保护器的使用对低压供电系统的安全可靠性起到了很重要的作用,它弥补了TN-C-S与TN-S系统的不足。但是,还不能说用了漏电保护器,在供电系统和现场施工就万无一失了。它并不是防止电击事故的惟一措施,也不是特效措施。如,在高层建筑中[7],往往把高低压配电室的电气设备金属外壳、金属板、建筑物钢筋基础网连接起来。如果高压电气设备外壳碰壳带电,便会产生一个120 V的危险电压(10 kV对地电容电流为30 A,接地电阻4 Ω,所以30×4=120 V,该电压通过PE线窜到低压设备的外壳,漏电保护器对PE线无法检测,造成保护失效。欲要克服这种不足,则应通过实施用国际电工委员会的标准及GB50054-95规范中推行的等电位联结的方法去解决[8]。

漏电保护器以其高灵敏的动作性能,能作为直接接触电击保护的后备措施。例如当人体不慎触及破损的灯头或插头的带220 V的相线端子时,它也能迅速切断电源,使人免遭电击的危险。但这只是在绝缘外壳破损时的后备措施而不是正规的保护措施,不能由此误认为安装RCD后电气设备可以不接地[9],也可不作总等电位联结。综上所述可知,RCD尚非尽善尽美,它可能因为种种原因而拒动,和其他保护电器一样,并不完全可靠,如果作了接地,尤其是作了等电位联结,其作用在于降低接触电压,则可使受电击的人往往免于致死。另外,如果绝缘损坏,使电气设备金属外壳带电压,设备接地可以为故障电流提供通路,漏电保护器可在人体接触带电外壳前切断故障,从而使人体免遭一次电击危险。可见,不做接地和等电位联结是很危险的,两者应结合应用,相辅相成,从而获得最好的保护效果。

摘要：经济发展和城市建设节奏加快,使得确保施工现场用电安全形势日益凸显。在众多的安全措施中,该文从漏电保护的原理、应用范围等方面对漏电保护器在施工现场的应用进行的了综合比对阐述,认为较TN-C-S与TN-S,漏电保护器(RCD)具有明显优势,应该在实际工程应用领域推广。此外,还给出了漏电保护器(RCD)应用范围和有关注意事项,同时指出电气设备和人身安全保护的措施及与之相配合的等电位联结,这里给出建议和思路有一定的工程应用价值。

关键词：漏电电流,漏电保护器,等电位联结,用电安全

参考文献

[1]国际电子委员会.IEC/TC64国际电工委员会标准[S].北京:中国标准出版社,2001.

[2]曾保全.住宅接地设计的几个问题[J].建筑电气,2000(4):9-11.

[3]PRICE W W,WIRGAU K A,MURDOCH A,et al.Luadmodelling for load flow and transient stability computerstudies[C]//Proceedings of IEEE PWRS.[S.l.]:IEEE,2010:180-187.

[4]国家基本建设委员会.GBJ232-82电气装置安装工程及验收规范[S].北京:中国标准出版社,1982.

[5]中国建筑东北设计院.JGJ/16-92民用建筑电气设计规范[S].北京:中国标准出版社,1993.

[6]中国人民共和国建设部.JGJ6-2005施工现场临时用电安全技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[7]CMURI S.Estimation of powcr system load Yaramctcrs inTUC present systcm disturbance[M].USA:IEEEPress,1977.

[8]FRANTZ T.Load behavior obscvcxl in LTLCO and RG Esystems[M].[S.l.]:TEED Traps.1984:819-831.

[9]周鸿昌,配电系统的安全用电与漏电保护[J].建筑电气,1993(1):67-69.