漏電保護裝置安裝和動作原因分析


摘要：文章闡述了漏電保護裝置的安裝原則，結合漏電保護在工程中的應用，論述了漏電保護裝置的接線及其動作值的確定，分析了漏電保護裝置發生誤動和拒動的原因。

　　關鍵詞：漏電保護裝置 安裝 動作原因

　　1 漏電保護裝置安裝原則

　　有金屬外殼的I類移動式電氣設備和手持電動工具、安裝在潮濕或強腐蝕等惡劣場所的電氣設備、建筑施工工地的電氣施工機械設備、臨時性電氣設備、賓館等客房內的插座、觸電危險性較大的民用建筑物內的插座、游泳池或浴池類場所的水中照明設備、安裝在水中的供電線路和電氣設備，以及醫院直接接觸人體的電氣醫用設備(胸腔手術室的除外)等均應安裝漏電保護裝置。漏電保護裝置的防護類型和安裝方式要與電氣設備的環境條件和使用條件相適應。

　　對于公共場所的通道照明電源和應急照明電源、消防用電梯及確保公共場所安全的電氣設備、用于消防設備的電源(如火災報警裝置、消防水泵、消防通道照明等)、用于防盜報警的電源，以及其他不允許突然停電的場所或電氣裝置的電源，漏電時立即切斷電源將會造成事故或重大經濟損失。在以上這些情況下，應裝設不切斷電源的漏電報警裝置。

　　從防止電擊的角度考慮，使用安全電壓供電的電氣設備、一般環境條件下使用的具有雙重絕緣或加強絕緣結構的電氣設備、使用隔離變壓器供電的電氣設備、在采用不接地的局部等電位聯結措施的場所中使用的電氣設備以及其他沒有漏電危險和電擊危險的電氣設備可以不安裝漏電保護裝置。

　　裝有漏電保護裝置的電氣線路和設備的泄漏電流必須控制在允許范圍內，所選用漏電保護裝置的額定不動作電流應不小于電氣線路和設備的正常泄漏電流的最大值的2倍。當電氣線路或設備的泄漏電流大于允許值時，必須更換絕緣良好的電氣線路或設備，當電氣設備裝有高靈敏度的漏電保護裝置時，電氣設備單獨接地裝置的接地電阻可適當放寬，但應將預期的接觸電壓限制在允許范圍內。安裝漏電保護裝置的電動機及其他電氣設備在正常運行時的絕緣電阻值不應低于0．5MΩ。

　　安裝漏電保護裝置前，應仔細檢查其外殼、銘牌、接線端子、試驗按鈕、合格證等是否完好。裝設在進戶線上的帶有剩余電流動作保護的斷路器，其室內外配線的絕緣電阻，晴天不應小于0．5MΩ，雨天不應小于0．08MΩ。配電變壓器低壓側中性點的工作接地電阻，一般不應大于4Ω，但當配電變壓器容量不大于100kVA時，接地電阻可不大于10Ω。絕緣電阻以及接地電阻這兩項規定是保證配電系統安全運行及保護器能否正確動作所不可忽視的問題。

　　用于防止觸電事故的漏電保護裝置只能作為附加保護。加裝漏電保護裝置的同時不得取消或放棄原有的安全防護措施。安裝帶有短路保護的漏電開關，必須保證在電弧噴出方向留有足夠的飛弧距離，漏電保護裝置不宜裝在機械振動大或交變磁場強的位置。安裝漏電保護裝置應考慮到水、塵等因素的危害，采取必要的防護措施。

　　2 漏電保護裝置的接線

　　漏電保護裝置的接線必須正確。接線錯誤可能導致漏電保護裝置誤動作，也可能導致漏電保護裝置拒動作。接線前應分清漏電保護裝置的輸入端和輸出端、相線和零線，不得反接或錯接。輸入端與輸出端接錯時，電子式漏電保護裝置的電子線路可能由于沒有電源而不能正常工作。

　　組合式漏電保護裝置控制回路的外部連接應使用銅導線，其截面積不應小于1．5mm2，連接線不宜過長。

　　漏電保護裝置負載側的線路必須保持獨立，即負載側的線路(包括相線和工作零線)不得與接地裝置連接，不得與保護零線連接，也不得與其他電氣回路連接。在保護接零線路中，應將工作零線分開，工作零線必須經過保護器，保護零線不得經過保護器，或者說保護裝置負載側的零線只能是工作零線，而不能是保護零線。

　　應當指出，漏電保護器后方設備的保護線不得接在保護器后方的零線上，否則，設備漏電時的漏電流經保護器返回，保護器將拒動作。


保護器與刀閘一起安裝，按電源進線是先人保護器還是先入刀閘來分，一般是兩種連接方式。當采取進線先入刀閘方式時，經過刀閘中的相線和中性線兩個保險熔絲，再接人保護器這種方式，就忽視了保護器前面刀閘中中性線熔絲熔斷后，使保護器“自身電路”失去工作電源而不能動作的情況。此時如果相線熔絲并沒有被熔斷，各種電器雖然都停止工作，但刀閘以下線路仍然帶電，形成“假象”停電。當用戶動用電器或檢查 “假象”停電時，保護器因失電拒動極易發生觸電。

　　在部分地區廣泛使用熔絲做短路保護，經常發生只有中性線熔絲熔斷的現象。家用保護器作為末端保護，因此失效不動作，不但存在嚴重的安全隱患，還會使總保護器或中間級保護器越級動作，引發大面積停電，造成較大經濟損失。為使保護器發揮其應有的作用，特做如下建議：

　　(1)如果受安裝場所、環境等條件的限制，或多戶共用一個刀閘，戶保護器的人線端只能取自刀閘的出線端時，必須將刀閘中的中性線熔絲拆除，用相同規格的導線替換中性線熔絲；

　　(2)應采取進線先人保護器后人刀閘的安裝方式。此法能夠防止因中性線熔絲熔斷后，保護器失電的拒動問題，如經常發生停電“假象”，應按照中性線不準安裝熔斷器的技術要求，將中性線熔絲改用導線連接；

　　(3)有條件的用戶不必使用刀閘，應選用具有漏電保護、過電流(短路)保護、過電壓保護功能的“三合一”斷路器。

　　3 保護器動作值的確定

　　首先，測量低壓網絡中的泄漏電流，測試步驟為：先將配電變壓器中性點的接地線斷開，在N線與PE線之間串人一個內阻較小的mA表，先送出一分路，其它分路停用，所測的不平衡泄漏電流為這一分路的泄漏電流，用這種方法測出其它分路泄漏電流以及低壓網絡總泄漏電流。需要注意的是，由于低壓網絡絕緣電阻值受氣候影響變化幅度較大(指一年內的變化)，現場實測值應給予修正后，才能作為動作電流值，即：

　　I△n=K×I0

　　式中

　　I△n——剩余電流動作總保護器的動作電流值，mA；

　　I0——現場實測的不平衡泄漏電流，mA；

　　K——季節修正系數，非陰雨季節測量，K取3．0，陰雨季節測量，K取1．5；

　　這樣確定的動作電流值，雖然能避免保護器的誤動作，但也降低了保護功效，最好的辦法是選用可調動作電流值的保護器，即在非陰雨季節時，將動作電流值調低；到了陰雨季節時，將動作電流值調高。這樣，動作電流值的確定方法應為：非陰雨季節和陰雨季節實測的不平衡泄漏電流分別乘以系數1．5，即為非陰雨季節和陰雨季節保護器的實際動作值，這樣整定的數值，觸電危害后果會輕一些。

　　為了避免總保護器發生頻繁的誤動作以及對網絡上的直接接觸電擊有較大的保護功能，其動作電流在躲開正常泄漏電流的情況下，應盡量選小。低壓電力網絡的允許最大泄漏電流應從我國低壓網絡的實情考慮，又要兼顧人身和設備安全。在有關規程中明確規定：凡安裝剩余電流動作總保護的低壓電力網，其泄漏電流不應大于保護器的額定剩余電流動作電流的50％。
4 誤動作和拒動作原因分析

　　誤動作是指線路或設備未發生預期的觸電或漏電時漏電保護裝置的動作；拒動作是指線路或設備已發生預期的觸電或漏電時漏電保護裝置拒動作。誤動作和拒動作是影響漏電保護裝置正常運行及充分發揮作用的主要問題。

　　4．1 誤動作

　　誤動作的原因是多方面的，有來自線路方面的原因，也有來自保護器本身的原因。誤動作的主要原因及分析如下：

　　(1)接線錯誤。例如，在TN系統中，如N線未與相線一起穿過保護器，一旦三相不平衡，保護器即發生誤動作；保護器后方的零線與其他零線連接或接地，或保護器后方的相線與其他支路的同相相線連接，或負荷跨接在保護器電源側和負載側，接通負載時，也都可能造成保護器誤動作。三極漏電保護器用于三相四線電路中，由于中性線中的正常工作電流不經過零序電流互感器，因此，只要啟動單相負載，保護器就會動作。此外，漏電保護器負載側的中性線重復接地也會使正常的工作電流經接地點分流人地，造成保護器誤動作。避免上述誤動作的辦法是：

①三相四線電路要使用四極保護器或使用三相動力線路和單相分開，單獨使用三極和兩極的保護器；

　　②增強中性線與地的絕緣；

　　③排除零序電流互感器下口中性線重復接地點。

　　(2)絕緣惡化。保護器后方一相或兩相對地絕緣破壞，或對地絕緣不對稱降低，都將產生不平衡的泄漏電流，導致保護器誤動作；

　　(3)沖擊過電壓。迅速分斷低壓感性負載時，可能產生20倍額定電壓的沖擊過電壓，沖擊過電壓將產生較大的不平衡沖擊泄漏電流，導致快速型漏電保護裝置誤動作。解決辦法如下：

　　①選用沖擊電壓不動作型保護器；

　　②用正反向阻斷電壓較高的(正反向阻斷電壓均大于1000V以上)可控硅取代較低的可控硅。

　　③選用延時型保護器。

　　(4)大型設備起動。大型設備的堵轉電流很大，如保護器內零序電流互感器的平衡特性不好，則啟動時互感器一次性的漏磁可能造成誤動作；

　　(5)偏離使用條件。環境溫度、相對濕度、機械振動等超過保護器設計條件時均可能造成其誤動作；

　　(6)保護器質量低劣。由于零件質量或裝配質量不高、降低了保護器的可靠性和穩定性，并導致誤動作；

　　(7)附加磁場。如果保護屏蔽不好，附近裝有流經大電流的導體，裝有磁性元件或較大的導磁體，均可能在互感器鐵芯中產生附加磁通量導致誤動作；

　　(8)剩余電流和電容電流引起的誤動作。在一般情況下，三相對地電容差別不大，因此可以認為：三相對地形成的電流矢量和為零，保護器不會動作。如果開關電器各相合閘不同步，或因跳動等原因使各相對地電容不同等充電，就會導致保護器誤動作。解決的辦法是：

　　①盡可能減小導線的對地電容，如將導線布置遠離地面；

　　②適當調大保護器的動作電流值；

　　③保護器盡可能靠近負載安裝；

　　④在無法避免電容電流的地方，應使用合閘同步性能良好的開關電器。

　　(9)高次諧波引起的誤動作。高次諧波中的3次、9次諧波屬于零序對稱制，在這種情況下，電流通過對地泄漏電阻和對地電容就容易使保護器誤動作。解決的辦法是：

　　①盡量減少電源和負載可能帶來的高次諧波；

　　②盡量減少電路的對地泄漏和對地電容；

　　③保護器盡可能靠近負載安裝。

　　(10)負載側有變頻器引起的誤動作。有些用戶的電氣設備上有變頻器(例如彩色膠印機等)，受其影響保護器極易發生誤動作。解決方法是：

　　①從制造廠家來講，主要是設法提高保護器的抗于擾能力，通常可采用雙可控硅電路或以分立元件線路板取代集成電路板；

　　②從用戶角度出發，應選用抗電磁干擾性能好的產品。

　　(11)變壓器并聯運行引起的誤動作。電源變壓器并聯運行時，由于各電源變壓器PE線阻抗大小不一致，因而供給負載的電流并不相等，其差值電流將經電源變壓器工作接地線構成回路，并被零序電流互感器所檢測，造成零序電流互感器誤動作。

　　解決辦法是：將并聯的兩臺電源變壓器的中性點先連起來后再接地。

　　4．2 拒動作

　　拒動作比誤動作少見，但拒動作造成的危險性比誤動作大，拒動作的主要原因及分析如下：

　　(1)接線錯誤。用電設備外殼上的保護線(PE線)接入保護器將導致設備漏電時拒動作，安裝接線錯誤多半發生在用戶自行安裝的分裝式漏電保護器上，最常見的有：

　　①用戶把三極漏電保護裝置用于單相電路；

　　②把四極漏電保護裝置用于三相電路中時，將設備的接地保護線(PE線)也作為一相接入漏電保護裝置中；

　　③變壓器中性點接地不實或斷線。

　　(2)動作電流選擇不當。保護器動作電流選擇過大或整定過大將造成保護器的拒動作；

　　(3)自身的質量問題。產品質量低劣，互感器二次回路斷路、脫扣元件沾粘等質量缺陷可造成保護器拒動作。若保護器投入使用不久或運行一段時間后發生拒動作，其原因大概有：


①電子線路板某點虛焊；

　　②零序電流互感器副邊線圈斷線；

　　③線路板上某個電子元件損壞；

　　④脫扣線圈燒毀或斷線；

　　⑤脫扣機構卡死。

　　(4)線路絕緣阻抗降低或線路太長。由于部分電擊電流不沿配電網工作接地或保護器前方的絕緣阻抗而沿保護器后方的絕緣阻抗流經保護器返回電源，將導致保護器拒動作。

5 使用和維護

　　目前，配電網系統設三級漏電保護裝置，一級是總保護器；二級是分路保護器；三級是進戶保護器。三級保護的可靠運行，使配電網系統得到安全保證，使設備免受損壞，避免人身傷亡事故發生。但有些供用電單位存在著對保護器運行管理不規范，使漏電保護器拒動、誤動越級跳閘等嚴重現象，有些甚至保護器已退出運行。根據運行經驗及《剩余電流保護器的運行規程》，漏電保護裝置在運行管理上應遵循以下原則：

　　(1)加強技術培訓，不定期地對配電室、分線箱及進戶的保護器進行測試，嚴格按照《剩余電流動作保護器運行》的要求，對保護器進行規范管理，發現問題及時解決；

　　(2)對運行中的保護器必須定期試驗，雷雨季節更應增加試驗次數，并把測試結果記錄在檔案；

　　(3)雷擊或其他不明原因使保護器在運行中動作后，應作詳細的檢查；

　　(4)對新安裝的保護器，投入運行前應先檢查接線是否正確，并按照GB13955-92《漏電保護器安裝和運行》規程要求檢查；

　　(5)運行中的漏電保護裝置外殼各部及其上部件、連接端子應保持清潔，完好無損。連接應牢固，端子不應變色。漏電保護開關操作手柄靈活、可靠；

　　(6)運行中漏電保護裝置外殼膠木件最高溫度不得超過65℃，外殼金屬件最高溫度不得超過55℃。保護裝置一次電路各部絕緣電阻不得低于1．5MΩ；

　　(7)總保護器每年至少測試一次，每季度至少檢查試跳一次，低壓網絡的不平衡泄漏電流每年應測試一次，與安裝時測試的數據進行比較，發現比原始數據增大，應分析原因，進行妥善處理，確保總保護的安全、正常運行。