漏电保护装置的检验

谈起重机漏电保护装置的检验摘要：通过对起重机低压漏电保护装置的分析，探讨漏电保护装置的检验方法关键词：漏电保护装置工作原理检验方法起重机械工作环境恶劣，尤其露天用起重机械经风吹日晒，电气设备容易老化绝缘降低，造成漏电，易发生人身触电事故。低压配电系统中装设漏电保护器(剩余电流动作保护器，简称RCD)是防止电击事故的有效措施之一，也是防止漏电引起电气火灾和电气设备损坏事故的技术措施。在起重机检验规程中要求起重机必须安装漏电保护器，但在检验方法中都没有涉及如何对其进行检验。因此，想撰文探讨该项目的检验方法。在探讨漏电保护器检验方法之前，有必要先概述一下漏电保护装置的类型、组成、工作原理和不同供电系统的安装要求。1、类型、组成和工作原理1.1类型所谓漏电保护器是指当电路中的漏电电流超过允许值时，能够自动切断电源或报警的漏电保护装置，包括各类漏电断路器、带漏电保护的插头(座)、漏电保护继电器、漏电火灾报警器、带漏电保护功能的组合电器等。按反映信号的种类，漏电保护器可分为电压型和电流型两大类。目前，国内外广泛使用的是电流型漏电保护装置。根据《漏电流动作保护器》GB6829－86分类规定，按极数和线数可分为：单极二线漏电保护器；二极漏电保护器：二极三线漏电保护器；三极漏电保护器；三极四线漏电保护器；四极漏电保护器。按过电流保护分类：不带过电流保护的漏电保护器，典型的产品有FIN(电磁式)、DZL18(电子式)等；带过流保护的漏电保护器；带短路保护的漏电保护器；带过载和短路保护的漏电保护器，典型产品有DZ15L系列、AB62型、FI/LS型(电磁式)和DZ10L型、S-L系列(电子式)等。1.2漏电保护装置的组成其构成主要有三个基本环节，即检测元件、中间环节(包括放大元件和比较元件)和执行机构，其次，还具有辅助电源和试验装置，见图1图1漏电保护装置方框图（1）检测元件。它是一个零序电流互感器，被保护主电路的相线和中性线穿过环行铁心构成了互感器的一次线圈N1，均匀缠绕在环行铁心上的绕组构成了互感器的二次线圈N2。检测元件的作用是将漏电电流信号转换为电压或功率信号输出给中间环节。（2）中间环节。其功能是对检测到的漏电信号进行处理。中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器(或继电器)等。不同型式的漏电保护装置在中间环节的具体构成上型式各异。（3）执行机构。该机构用于接收中间环节的指令信号，实施动作，自动切断故障处的电源。执行机构多为带有分励脱扣器的自动开关或交流接触器。（4）辅助电源。当中间环节为电子式时，辅助电源的作用是提供电子电路工作所需的低压电源。（5)试验装置。这是对运行中的漏电保护装置进行定期检查时所使用的装置。通常是用一只限流电阻和检查按钮相串联的支路来模拟漏电的路径，以检验装置能否正常动作。1.3电流型漏电保护器的工作原理电流型漏电保护器所检测到的是剩余电流既被保护电路内相线和中性线电流瞬时值的代数和（其中包括中性线的三相不平衡电流和谐波电流），此电流既为正常时的泄露电流和故障时的接地故障电流（见图2）。在被保护电路工作正常、没有发生漏电或触电的情况下，由克希荷夫定律可知，通过TA一次侧电流的相量和等于零。即IL1+IL2+IL3+IN＝0此时，TA二次侧不产生感应电动势，漏电保护装置不动作，系统保持正常供电。当被保护电路发生漏电或有人触电时，由于漏电电流的存在，通过TA一次侧各相负荷电流的相量和不再等于零，即IL1+IL2+IL3+IN≠0产生了剩余电流，TA二次侧线圈就有感应电动势产生，此信号经中间环节进行处理和比较，当达到预定值时，使主开关分励脱扣器线TL通电，驱动主开关GF自动跳闸，迅速切断被保护电路的供电电源，从而实现保护。图2电流型漏电保护器工作原理图2、不同的供电系统对漏电保护的安装要求造成漏电保护装置的误动和拒动的因素很多，排除选型和装置本身的原因外，大多原因是安装和接线错误，使中性线不经漏电保护装置或中性线直接与保护地线连接，导致RCD误动作。2.1用于TN供电系统的要求所谓TN供电系统是指电力系统中性点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线与该接地点相连接。TN系统中根据中性线与保护线的连接方式可分为TN-S、TN-C、TN-C-S系统。TN-S系统是指整个系统的中性线与保护线是分开的；TN-C系统是指整个系统的中性线与保护是合一的；TN-C-S系统是指系统中有一部分线路的中性线与保护线是合一的。《漏电保护器安装和运行》中规定“在TN系统中，当电路发生绝缘损坏故障，其故障电流值小于过电流保护装置的动作电流值时，需装漏电保护器”；《起重机监督检验内容要求与方法》中对塔式起重机要求“整体金属结构的接地型式应采用TN-S接地系统，并设漏电保护器”。漏电保护器用于TN系统时的接线方法如图3（a）和图3（b）所示。RCDL1L3NL2PERCDPEPE图3（a）漏电保护器用于TN-S系统时的接线方法RCDL1L3NL2RCDPEPEPE图3（b）漏电保护器用于TN-C-S系统时的接线方法TN-S系统的中性线必须和相线一起穿过RCD的电流互感器，但TN-S系统的PE线则不得穿过，如果穿过，当发生接地故障时，相线和PE线的故障电流在电流互感器中感应的电磁场互相抵消，RCD将检测不出故障电流而不动作。在TN-C供电系统中，工作零线N和保护零线PE公用一根零线，通过了RCD，当接零负载设备漏电时，出现相—零短路电流使熔断器熔断，动作灵敏的RCD却没有动作，这是接线错误造成的。正确地安装方法应该是，在三相四线制进户线处，首先对零线重复接地；从重复接地处拉出一根专用保护零线PE，和工作零线N相互独立，改进户线为三相五线制供电既TN-C-S系统；中性线穿入RCD，PE线直接接设备的外露导电部分，这时RCD才能检测出接地故障电流，RCD后的中性线不应接地或接另一回路。在采用漏电保护器的TN系统中，使用的电气设备外露可导电部分可根据电击防护措施具体情况，采用单独接地，形成局部TT系统，见图3（a）和图3（b）中的方框部分。2.2用于TT供电系统的要求TT供电系统是指电力系统有一点直接接地，电气设备的外露可导电部分通过保护接地线接至与电力系统接地点无关的接地极。TT系统的电气线路或电气设备，应优考虑装设漏电保护器，作为防电击的保护措施。《起重机监督检验内容要求与方法》中对桥架型起重机要求“采用TT接地系统时，起重机金属结构的接地电阻与漏电保护器动作电流的乘积应不大于50V”，TT系统是三相四线供电系统，属保护接地，设备正常运行时，其外壳没有接零保护的三相不平衡电流和电压。漏电保护器用于TT系统时的接线方法如图4所示。RCDL1L2L3N图4漏电保护器用于TT系统时的接线方法2.3用于IT供电系统的要求IT供电系统是指变压器中性点不接地系统，该供电系统主要用于存在爆炸性危险混合物的环境，如煤矿井下供电的供电系统。该系统必须装设漏电保护器，才能确保安全。该检漏继电器的检测元件与TN漏电保护器不同，其检测元件为三相电抗器和零序电抗器组成。目前所接触到的起重机的供电都是采取TN或TT系统，为篇幅所限，用于IT供电系统漏电保护器不再此论述。3、漏电保护器的检验3.1检验时，首先应确认漏电保护器选型是否正确，具体如下：3.1.1检查漏电保护器铭牌、合格证和使用说明书是否一致；3.1.2确认起重机设备的供电型式，检查其选型是否符合下列要求；a.三相三线式380V电源供电的电气设备，应选用三级式漏电保护器；b.三相四线式380V电源供电的电气设备，或单相设备与三相设备共用的电路，应选用三级四线式，四级四线式漏电保护器。3.1.3.确认漏电保护器的额定电压、额定电流、短路分断能力、额定漏电动作电流、分断时间应满足被保护供电线路和电气设备的要求。a.选择漏电保护器的额定漏电动作电流值时，应充分考虑到被保护线路和设备可能发生的正常泄漏电流值，必要时可通过实际测量取得被保护线路或设备的泄漏电流值。b.选用的漏电保护器的额定漏电不动作电流，应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流的最大值的2倍。3.1.4检查选用漏电保护器是否符合电气设备的环境要求。a.漏电保护器的防护等级应与使用环境条件相适应；b.对电源电压偏差较大的电气设备应优先选用电磁式漏电保护器；c.在高温或特低温环境中的电气设备应优先选用电磁式漏电保护器；d.雷电活动频繁地区的电气设备应选用冲击电压不动作型漏电保护器；e.安装在电磁干扰强烈的地方如电加工车间、无线电发射周围，应优先选用电磁式漏电保护器。f.安装在冲击振荡强烈的地方如操作力较大的接触器旁应优先选用电子式漏电保护器。g.安装在易燃、易爆、潮湿或有腐蚀性气体等恶劣环境中的漏电保护器，应根据有关标准选用特殊防护条件的漏电保护器，否则应采取相应的防护措施。3.2检查漏电保护器安装的正确性。3.2.1漏电保护器的接线必须正确,输入端和输出端,相线和零线不得反接或接错。a.必须严格区分中性线和保护线，三级四线式或四级式漏电保护器的中性线应接入漏电保护器。经过漏电保护器的中性线不得作为保护线，不得重复接地或接设备外露可导电部分，因为若中性点上设置重复接地，则部分不平衡电流经重复接地点→大地→电源中性点形成闭合回路，这时将引起漏电保护器发生误动作。保护线不得接入漏电保护装置。否则会导致漏电保护器误动作或拒动作。b同样，检验时要特别注意的是，TT系统中装设漏电保护和不装设漏电保护的设备不能共用一个接地装置。否则有可能造成漏电保护器不动作。事故发生过程如图5所示。图5TT系统中不正确的漏电保护接线方法假设电动机M1绝缘损坏，该设备外壳上出现对地电压Ue，由于M1与M2共用一接地装置，M2的外壳上也会出现对地电压。若作业人员接触到M2的外壳，将可能发生触电事故。电流通路为：电流沿着A1→M1的外壳→M2的外壳→接触人→大地返回电源中性点。此时虽然M2上装设了漏电保护器，而漏电电流却未经过M2的漏电保护器，故漏电保护装置不动作。3.3TT系统漏电保护器动作电压的检验采用TT接地系统的，起重机检规中要求计算漏电保护器的动作电压值，其具体计算过程如下：（1）首先检验负载侧的对地电阻值R(Ω);（2）查对漏电保护器动作电流I0(A);（3）计算动作电压值U（V）U=I0×RU≤50V为合格，否则需要采取措施降低接地电阻值。接地电阻可以用接地电阻仪来测量。3.4、其他接地系统漏电保护器动作电压的检验对于其他接地系统，检规没有规定具体的动作电压。根据实际检验经验，一般遵循以下几个原则：（1）当特种设备金属外壳的对地电阻在500Ω以下时，可选用30～50mA，0.1s以内动作的漏电保护装置。（2）当特种设备金属外壳的对地电阻在100Ω以下时，可选用200～500mA的漏电保护装置。（3）处于易导电环境中的设备，应选用≤10mA的的漏电保护装置。（4）用于直接接触保护的漏电保护装置必须具有小于0.1s的快速动作性能。（5）对于较重要的设备，为减少瞬间的停电事故，可选用动作时间为0.2s的延时型保护装置。3.5操作漏电保护器试验按钮,确认漏电保护器的动作功能是否可靠。（1）用试验按钮试验3次，应正确动作；（2）带负荷分合开关3次，均不应有误动作。4、检验时安全注意事项（1）检验前应确认检验现场符合检验条件，检验员个人防护装备齐全;（2）在未经检验合格前，检验员应将检验现场所有的金属体视为危险源，按检规逐项进行检验;（3）有关接地电阻测试部分，应遵照相关操作规程;（4）在检验现场，应注意与带电物体保持安全距离。参考文献：1、GB6829-86《漏电电流动作保护器》2、GB13955-92《漏电保护器安装和运行》