漏電保護器的原理及應用


摘要:在低壓配電系統中裝設漏電保護器是目前防止電擊事故和因漏電引發火災或造成電氣損害的最經濟有效的措施。本文根據漏電保護器的特性,結合實際應用中的常見問題和解決方案,本文對漏電保護器的重要作用、工作原理、使用范圍及注意事項進行簡單的闡述和分析。

漏電保護器是一種電氣安全裝置,廣泛運用于低壓配電系統中。隨著我國經濟水平不斷發展,電氣安全問題越來越被人們所重視。工程驗收時,漏電保護器座位重要的防觸電和接地故障保護電器,一直是檢查的重點。但是,漏電保護器在應用中,常常存在一些錯誤和誤區,不當的使用可能會經濟損失和人身安全。

1.漏電保護器的種類

1.1漏電保護插頭  漏電保護插頭是由零序TA、漏電脫扣器和主開關組成并裝載絕緣外殼內,具有漏電保護及手動通斷電路的功能,它不具有過負荷和短路保護功能,這類產品主要應用于潮濕環境的電器插頭,比如安裝在浴室的家用電熱水器或者太陽能熱水器電加熱器所使用的插頭。

1.2漏電保護插座  漏電保護插座是由漏電開關或漏電斷路器與插座組合而成,使插座回路連接的設備具有漏電保護功能。它主要作為移動式較小負荷設備、家用電器等需要漏電保護的電源。

1.3漏電保護繼電器  漏電繼電器由零序TA和繼電器組成,它具有檢測和判斷功能,由繼電器觸點發出信號,控制斷路器、接觸器切斷電路或控制信號元件發出聲光信號。

1.4漏電保護斷路器  漏電斷路器是在斷路器的基礎上加裝漏電保護部件而構成,在保護上具有漏電、過負荷及短路保護功能。  漏電斷路器根據技術可分為帶兩個保護的二級漏電斷路器、帶3個保護極的三極漏電斷路器和帶4個保護極的四極漏電斷路器。根據結構方式分為電磁式和電子式兩種。由于漏電保護斷路器在具備漏電保護功能的同時也包含斷路器的所有保護功能,所以是低壓配電系統中最常用的漏電保護器。

2.漏電保護器的工作原理      漏電保護器是由零序電流互感器、漏電脫扣器、脫扣機構、主開關、實驗按鈕等五部分組成。以TN-S接地方式為例,將漏電保護器安裝在線路中,一次線圈與電網的線路相連接,二次線圈與漏電保護器中的脫扣器連接。當用電設備正常運行時,線路中電流呈平衡狀態,互感器中電流矢量之和為零。由于一次線圈中沒有剩余電流,所以不會感應二次線圈,漏電保護器的開關裝置處于閉合狀態運行。當用電設備發生漏電或有人觸電時,則在故障點產生分流,次漏電電流流入大地,返回變壓器中性點,致使互感器中流入、流出的電流不平衡,會出現故障電流在零序電流互感器的環形鐵芯中產生磁通,當這個電流值打到該漏電保護器限定的動作電流值時,會導致二次側足夠的感應電壓迫使脫扣線圈勵磁,強令主開關跳閘,切斷供電回路。

3.漏電保護器的應用范圍

3.1防人身直接觸點應裝設動作電流為30mA的漏電保護器  漏電保護器根據動作電流而有不同等級,動作電流越小,靈敏度越高。比較常用的動作電流有300mA、30mA、100mA等級別漏電保護器。根據國際電工委員會標準確定,通過人體的交流50Hz電流不超過30mA時,人體不會發生心室纖維性顫動而死亡,它與人體潮濕程度、接觸電壓高低無直接關系。因此,國際電工標準在所有防人身電擊的條文中,都規定采用動作電流不大于30mA的漏電保護器。據此在潮濕環境如浴室等電擊危害大的場所都可裝用動作電流為30mA的漏電保護器來防人身電擊。10mA的漏電保護器和30mA的漏電保護器在防人身電擊的效果上時相同的,都可以使人免于發生心室纖顫而死亡。由于10mA漏電保護器制作工藝復雜,價格較貴,并且電氣設備如在一些特殊環境工作時,正常泄漏電流較大,容易引起誤動作。而頻繁的誤動作停電的后果往往是漏電保護器電保護器短接或拆除,使線路時期接地故障保護,導致危險的后果。所以防人身意外電擊通話藏裝設動作電流為30mA的漏電保護器。

3.2電氣火災的防護  配電線路短路時經常放聲的一個故障,而在線路短路中大部分是單向接地故障,即相線與大地、電氣設備外殼、金屬結構管道之間的短路。接地故障既能引起人身電擊事故,也相間短路、單向短路容易引起電氣火災?!兜蛪号潆娫O計規范》規定,配電線路都應有接地故障保護電器。當發生電弧性接地故障起火時,因電弧電流小,斷路器、熔斷器往往不能在火災發生前切斷電源,而漏電保護器則能立即動作切斷電源。因此,除在手握式、移動式設備終端線路上安裝30mA瞬時動作漏電保護器外,還應在電影總干線上安裝帶少許延時的漏電保護器功能的斷路器,它主要用于防接地故障引起的電氣火災和線路對地電位升高事故。

3.3必須安裝漏電保護器的設備和場所

a.手握式和移動電氣設備應裝用30mA高靈敏度的漏電保護器。日常生活和生產中,經常使用一些手握式和移動式電氣設備,比如工廠經常使用的檢修電焊機。手握式和移動式電氣設備的電擊危險最大。這是因為這些設備使用中經常挪動,絕緣容易破損而發生碰外殼接地故障。操作人員一旦發生觸電,無法甩脫。不論有無裝有30mA漏電保護,固定式設備發生電擊事故時都可是人站立不穩摔倒,但不會因發生心室纖顫而電擊致死。因此手握式和移動式設備必須裝有30mA瞬時動作漏電保護器。

b.安裝在潮濕、強腐蝕等環境惡劣場所的電氣設備。

c.施工工地的施工機械電氣設備、臨時電源及檢修電源。

d.公共及民用建筑的插座回路。

3.4報警式漏電保護器的應用  對于一些一級負荷,停電一旦發生漏電切斷其電源,會造成事故或重大經濟損失。對于此類負荷,應裝設報警式漏電保護器,漏電時只提供報警信號,不作用于切斷電源。  需要裝設報警式漏電保護器的設備和場所有:

a. 公共場所的通道照明。

b.電梯和消防類設備。

c. 用于防盜和報警的電源。

d.其他不允許停電的特殊設備和場所。

3.5不需裝設漏電保護器的設備

a.使用安全電壓供電的電氣設備。

b.一般環境條件下使用的具有雙重絕緣或加強絕緣的電氣設備。

c.使用隔離變壓器供電的電氣設備。

d.在采取不接地的局部等電位連接安全措施的場所使用的電氣設備。

e.在沒有間接接觸電擊危險場所的電氣設備。

4.事故原因分析  在下列情況下,即使裝有漏電保護器,仍可能發生觸電事故:

a. 人同時觸及相線及中性線。

b.人站在高處,同時觸及相線及墻體,此時流經人體電流可能小于漏電動作電流,但仍有可能使人痙攣,造成跌落等二次傷害。

c. 在TN系統中,如果PE線短路,此時電氣設備的絕緣被破壞,如選用的漏電保護器不是防止直接電擊的,則漏電保護器可能不動作,PE線帶電,造成人身傷害。

d.在TN系統中,裝設保護器與沒有裝設漏電保護器的設備如共用PE線,則當沒有裝設漏電保護器的電氣設備絕緣損壞而外殼帶電時,裝設漏電保護器的設備外殼也帶點,有可能造成人身傷害。

5.結束語

正確選擇與安裝漏電保護器是防止人身觸電事故和電器火災的有效途徑,在建筑電氣設計和施工中只要合理選用和正確安裝,對保護人身安全和防止設備損壞,以及預防火災將會有明顯的作用。但由于漏電保護器本身的局限性,我們不能把這種保護當做萬無一失的保護措施。


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