漏电保护的常见错误分析

1漏电保护的常见错误分析摘要：本文列举了工程施工及设计中部分常见的漏电保护错误，并进行了技术分析，给出了改进措施或解决方案。关键词：漏电保护器零序电流互感器剩余电流接地故障故障电流一、引言近年来，由于漏电保护在切断接地故障保护（或发出报警信号）、防止电气火灾或爆炸事故、避免人身间接电击等方面的重要作用，得到了越来越多的重视和应用。并且在许多国家及地方的设计和施工标准、规程规范等条纹列入了对漏电保护的要求，有些条文甚至进入了《工程建设标准强制性条文》。然而在工程中粗心大意，导致在漏电保护的初衷。下面就漏电保护器的工作原理及工程实践中经常遇到的漏电保护错误做一个简单的分析总结，供大家借鉴参考。二、漏电保护器的工作原理漏电保护器按工作原理可分为电压动作型和电流动作型。电压动作型漏电保护器由于应用范围限制、实际运行效率不到、维修工作量和费用大、供电可靠性低等难以克服的弱点，现在已很少使用，这里仅介绍一下电流动作型漏电保护器的工作原理。电流动作型漏电保护器又称剩余电流保护器，由主开关、试验回路、零序电流互感器、执行机构（漏电脱扣器）等几部分组成。工作原理如图1所示，被保护回路的相线和N线均从漏电保护器的零序电流互感器磁回路中穿过，而PE线（或PEN线）必须从零序电流互感器磁回路外经过。当回路正常运行时，通过零序电流互感器磁回路的电流相量总和为零，即剩余电流ΙΔ=0，因此次级线圈中无感应电动势，没有信号输出，漏电保护器工作于闭合状态。发生接地故障时，将有故障电流经PE线或大地返回电源中性点，零序电流互感器内部的电流平衡状态被打破，相电流和N线电流的相量和不再为零，即剩余电流ΙΔ≠0，零序电流互感器次级线圈中产生感应电动势，输出故障信号，当故障电流值大于或等于漏电保护器的额定动作电流值时，漏电保护器动作，切断故障回路或信号报警。2三、漏电保护器负荷侧中性线接地错误低压配电系统的接地形式有TN、TT和IT系统三种，IT系统一般不配出中性线，所以不存在漏电保护器负荷侧中性线接地问题。对于TN和TT系统则要求漏电保护器后中性线和保护线严格分开，并且漏电保护器后的中性线不允许重复接地。然而有些施工队伍，由于施工人员业务素质低下或施工中错心大意，施工后没有详细检查，造成此类故障。例如：有人习惯地将中性线连接到设备外壳和接地排上，或者忽视漏电保护器负荷侧N线对地绝缘问题，造成漏电保护器后中性线重复接地，如图2所示。由于中性线中通常都有电流经过（单相负荷更是如此），中性线对地电位不可能为零，当漏电保护器后中性线接地时，大地（TT系统）或PE线(TN系统)就会对中性线进行分流，造成穿过漏电保护器零序电流互感器磁回路的剩余电流ΙΔ不为零，即产生剩余电流，有可能是漏电保护器合不上闸，或影响其可靠性。四、中性线和保护线混接、混用图3中除负荷1接法是正确外，其余接线均是错误的，原因在于施工人员对PE线和N线的概念不清楚，施工中不混为一谈。以上各种错误接法可能同时出现在同一回路中，也可能各自组合出现在不同的回路中，尤其在住宅的插座回路中多见，这种PE线和N线的混接混用危害极大。负荷2的接法将N线做PE线使用，当电气装置漏电时，因故障电流穿过漏电保护器的零序电流互感器磁回路而检测不到，不能及时分断故障回路。同时，由于N线直接和装置外漏可导电部分相连，N线发生故障高电压时将直接危及人生安全。负荷3的接法将PE线做N线使用，会导致漏电保护器合不上闸，并可能引起PE线上高电位，发生人身触电危险。负荷4的接线将PE线和N线完全接反，同时具备负荷2、负荷3两种错误接法的危害。3五、漏电保护器零序电流互感器安装的错误这里所说的零序电流互感器安装错误，是指导非正确穿过零序电流互感器磁回路的错误，具体有：1、PE线误穿过零序电流互感器磁回路；2、N线从零序电流互感器磁回路外经过。第1中情况故障接地时，穿过零序电流互感器磁回路的剩余电流ΙΔ=0，漏电保护器检测不到故障电流而据动；第2种情况则刚好相反，正常运行时零序电流互感器磁回路包括的电流相量ΙΔ≠0，漏电保护器无法合闸。具体情况从图4中可以一目了然。图中IA、IB、IC、IN在为正常运行时工作电流，其相量和为零，Id为接地故障电流，ΙΔ为穿过零序电流互感器磁回路的剩余电流。六、IT系统漏电保护器设置位置不当IT系统中，同一漏电保护器不能用作多个终端电气设备的接地故障保护，各个终端电气设备必须分设独立的漏电保护器。否则，漏电保护器将失去应起的作用。如图5中，在位置1处设置一漏电保护器同时作为设备1、设备2的接地故障保护，当设备1和设备2回路异相上发生二次接地故障时，故障电流通路如图5中虚线所示，进出均穿过漏电保护器的零序电流互感器磁回路，漏电保护器不能够检测到故障和分断故障回路，失去了保护作用。正确做法应在位置2、位置3处分别设置漏电保护器。七、TN-C系统漏电保护器的错误接法TN-C系统由于采用的是三相四线制，中性线和保护线合用一根PEN线，因此工程中也就经常见到如图6中没有将PEN线自漏电保护器前分开的错误。这种错误接法中，当发生接地故障时，故障电流也穿过零序电流互感器的磁回路，漏4电保护器失去保护作用。正确接法应该是自漏电保护器前将PEN线分开为N线和PE线两根，此后再不能互相连接，如图7（a）所示。或者采用局部TT系统接线，如图7（b）所示。八、TT系统内不同动作时间的漏电保护回路共用接地极错误如图8（a），假定漏电保护器rcd1所保护的回路负荷为固定式设备1，漏电动作时限为5s，漏电保护器rcd2所保护的回路负荷为移动式设备2，漏电动作时限为瞬时。那么当设备1发生接地故障时，由于是共用接地极，接触电压将沿PE线蔓延至设备2的外壳，而漏电保护器1需要5s才能动作，达不到设备2的保护要求，从而使故障范围扩大。正确的做法应当是将不同动作时间的漏电保护器所保护的设备分别单独设立接地极，如图8（b）所示。九、带漏电保护的双电源供电回路，切换开关没有断开N线的错误如图9示出了N线没有断开的双电源切换回路可能出现的两种漏电保护器误动的情况。5如图9（a）表示正常工作时末端为三相不平衡负荷的情况，由于单相负荷的不平衡或3n次谐波的影响，中性线上将产生位移电流和零序电流。因为双电源切换开关没有断开备用电源的中性线，使得备用电源的中性线N2对工作电源的中性线N1产生分流作用，工作电源侧漏电保护器rcd1的零序电流互感器将检测到剩余电流ΙΔ1=IA+IB+IC+IN1≠0，备用电源侧漏电保护器rcd2的零序电流互感器将检测到剩余电流ΙΔ1=IN2≠0，都有可能使断路器跳闸，影响正常供电。图9（b）表示末端为三相平衡负荷，末端开关前发生单相接地时的情况，故障电流Id一路（Id1）经接地干线返回工作电源的中性点。结果一方面减少了工作电源侧的剩余电流ΙΔ1值，降低了漏电保护器rcd1的灵敏度，是rcd1可能据动；另一方面又在备用电源侧产生剩余电流ΙΔ2，使漏电保护器rcd2可能误动，影响备用电源侧其它负荷的正常供电。以上问题，如果采用能够将N线和相线同时分断的断路器作为双电压环切换开关即可避免。十、漏电保护器选择不合理1、漏电保护器类型选择不合理根据IEC的有关规定，漏电电流动作保护装置分为AC、A、B三种类型。AC型是一种通用型保护装置，用于故障电流为正弦波的回路，如家庭、公共场所和工业城镇中的TN、TT、IT配电系统。A型适用于漏电流含有脉动直流分量的回路，各类含有单相整流电路的负荷，如微机、电子打印机、收银机、医疗设备、电子称、电话交换机等应选择A型漏电电流保护器。B型漏电电流保护装置是一种全电流敏感型漏电电流保护装置，对交流、直流、脉动、直流平滑漏电电流均能动作，主要用于含有三相整流的电路，如变频器、UPS、医疗电器（如X射线设备和CT设备）等。B型漏电电流动作保护装置不允许设在ΙΔn=300mA的AC型、A型漏电电流保护装置的后面。因为三相整流电路故障时产生的平滑直流漏电流影响AC型、A型漏电电流动作保护装置的正常脱扣。防止火灾的漏电保护器应选择S标记的、选择性的漏电流动作保护装置，或选用带有延时功能的漏电流动作保护装置。62、漏电保护器动作电流值和动作时限整定不合理因为所保护的线路和设备不同，对漏电保护器动作电流和动作时限的要求也不同。具体选择时应注意一下几个问题：1）为保护人身安全、防止间接电击而设的漏电保护器，整定动作电流和动作时限时应满足各种不同接地形式发生接地故障时对保护电器动作特性的要求。2）对于手握式、移动式设备和插座的末端回路，漏电保护器应按“人体通过15~100Hz交流电流时的生理反应曲线”和“不同接触电压下的人体允许最大通电时间曲线”的要求切断故障回路。3）设置在建筑物总进线处用于预防电气火灾的漏电保护器，动作电流值应采用ΙΔn≦300mA，动作时限宜250ms。因为实践证明，引发电气火灾所需的最低功率为60~100W，只有采用ΙΔn≦300mA（380V/220V低压电网）时才能可靠预防火灾。4）为了保证选择性，上级漏电保护器动作电流不应小于下级漏电保护器动作电流的2倍，上下级漏电保护器动作时限级差应不小于100ms。5）漏电保护器的额定不动作电流（ΙΔn0）必须高于所保护电气线路和设备的正常泄漏电流最大值的2倍，以避免误动作。一般情况下，手握和移动式设备以及插座回路等末端回路漏电保护器动作电流应ΙΔn≦30mA，瞬时；成套开关柜、分配电箱等上一级保护的动作电流应在100mA以上，延时时限100ms；总进线保护为200~500mA，动作时限300ms；保护固定式设备的漏电保护器动作电流值视具体设备而定，动作时限5s。特殊环境（如特别潮湿、浸水场所）或特殊设备（如医疗设备等）应按特殊要求相应提高保护等级。对于正常泄露电流较大的大型建筑，总进线处设置ΙΔn≦300mA的漏电保护器来防止电气火灾而易发误动作时，应根据具体防火要求、建筑特点、防火分区等情况合理分散选择漏电保护器的设置部位，既满足防火要求，又避免误动作。十一、结束语以上对常见的漏电保护错误进行了罗列分析，请大家在工作中给予注意。现实生活中的工程是复杂多样的，更多更复杂的问题还靠大家在工程中不断总结改进，把漏电保护的应用日趋完善，在保证用电安全的同时提高供电的可靠性，为我国的经济建设和人民生活提供有力的电力保护。参考文献1《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)（中华人民共和国建设部发布2008年）2《低压配电设计规范》(GB50054-2011)（中华人民共和国住房和城乡建设部发布2011年）3《系统接地型式及安全技术要去》(GB14050-208)（中华人民共和国住房和城乡建设部发布2008年）4《工业与民用配电设计手册》(第三版)（中国电力出版社）7