漏电保护装置的种类很多,我们把漏电保护器、漏电开关、漏电继电器、漏电插座、漏电报警器等统称为漏电保护装置。主要有电压型和电流型两种,其中电流型又分零序电流型和泄漏电流型两种。
(1)漏电保护装置的选择方法。首先必须考虑安装地点及其电压等级、额定电流及保护的功能要求,同时又必须考虑安装地点的泄漏电流、接地电阻及动作时间和动作电流要求。电压等级、额定电流及保护功能基本与断路器相同。电流型漏电保护装置的选择,还应考虑以下几点:
1)漏电保护装置不宜作防止直接接触的保护,只作为防止直接接触的其他保护失效后的后备保护,漏电保护装置动作的可靠性受电源电压、元件质量、环境条件等因素的影响很大,为了保证正确动作,对于防止直接接触的后备保护来说,漏电保护装置必须满足下列条件:
① 电动工具、移动式电气设备、临时配电线路及无双重绝缘的手持电动工具,应在供电回路中装设漏电开关或漏电插座,其动作电流为30mA,动作时间小于0.1s。
② 居民住宅、公共办公场所应在进户线上装设漏电开关,末端插座应为漏电插座,漏电开关和漏电插座的动作电流为30mA,动作时间小于0.1s。
③ 额定电压为220V以上的I类电动工具,当进行保护接地或接零有困难或发生触电后同时会发生二次伤害的场所,如高空、河边使用的电气设备,应在供电回路中装设漏电开关,其动作电流为15mA,动作时间小于0.1s。
2)防止间接触电的漏电保护装置,其动作电流I可按式(3-2)选取,即
式中 U——允许接触电压;
R——设备的接触电阻。
一般条件下额定电压为220V或380V的电气设备以及人易接触的电气设备,当其外壳接触电阻在500Ω及以下时,单机可配置动作电流30mA和动作时间0.1s以内漏电保护装置。对于电流在100A以上的大型设备及带有多台设备的回路,可选用50~100mA动作的漏电开关。用电设备的接地电阻在100Ω以下时,可选用200~500mA动作的漏电开关。其动作时间一般为0.1s,重要设备为了减少偶然的停电,可用延时0.2s的延时保护装置。
3)电镀车间、清洗场所、建筑工地、锅炉房、水泵间、化工车间等潮湿场所及可能受到雨水浸入或蒸汽场所,宜装设动作电流为15~30mA,动作时间在0.1s以内的漏电开关;当人体要在水中使用电气设备作业时,当电压在36V时也应装设动作电流为15mA以下,动作时间0.1s以内或动作电流在6~10mA的反时限特性的漏电开关。露天且潮湿场所,使用双重绝缘或加强绝缘的电气设备,一般应装设动作电流为15~30mA、动作时间为0.1s以内的漏电开关或动作电流为10mA以下反时限的漏电开关。
4)选择漏电保护装置必须考虑线路的正常允许的漏电流,以免引起误动作,造成频繁断电而影响供电的可靠性。
装设的漏电保护装置的动作电流I可按式(3-3)和式(3-4)选取。
照明电路及居民生活用电
I≥Im/2000 (3-3)
三相三线动力电路、三相四线动力照明混用电路
I≥Im/1000 (3-4)
式中 Im——线路中最大电流。
5)导线穿管埋地暗设为主的低压电网中,选用漏电保护装置时,要考虑埋地线对地电容的影响。因为埋地线对地电容远远大于架空导线对地的电容,这样合闸时的电容电流很大,极容易引起漏电保护装置的误动作。因此,应选用延时型或冲击电流不动作型的漏电保护器,避免由于电容电流的冲击而产生误动作而影响系统的供电。
漏电开关的选取是一个较为复杂的问题,在选用时必须注意并弄懂其型号标注的含义。线路总开关或支路总开关上使用漏电开关要慎重,以避免不必要的误动而影响全区的供电。一般要进行分级保护。
这里要特别强调,在选用漏电保护器时应注意产品的自保功能。否则,当元件损坏后,保护器已不再保安,但仍接通电源,这样便进入严重存在隐患的假保安运行,对人身安全更危险。如果被保护线路零线断线,保护器不动作,形成断相死区,直接触电的危险更大。而有自保功能的保护器均能在上述情况下,使电路切断或使备用保护投入使用,消除假保安运行或零线、相线断线后立即切断电源。因此,在选用时,三相保护器应有断相保护功能,而单相保护器,则应有断零保护功能。
(2)漏电保护装置的分级保护。漏电保护装置的分级保护与熔断器、低压断路器的分级保护基本相同,就是前级或总开关的动作电流和动作时间应大于后级或分路开关的动作电流和动作时间,并有一定的比例要求且动作协调配合,不应出现越级动作的误动现象,以保证分级保护的可靠性。
漏电保护装置的分级一般为两级,第一级是系统保护,设置目的是在系统发生接地、漏电故障后缩小停电范围,消灭事故隐患和防止间接触电,它的动作电流应不小于下一级漏电保护装置动作电流,或者是所保护线路设备正常漏电流的2倍。
100kVA以下的变压器,其低压总开关或150A以下的主干线,一般选用100~300mA动作电流的漏电保护装置;100kVA以上的变压器,其低压总开关或150A以上的主干线,一般选用300~500mA动作电流的漏电保护装置。其动作时间一般采用延时0.1~0.2s,如果采用0.1s快速动作型,应具有在冲击电流下不动作的性能。
第二级保护是末端或支路保护,设置目的是防止直接触电,一般选用10~30mA动作电流,0.1s以内动作时间或具有反时限的漏电保护装置,必要时应选用10mA以下的漏电保护装置。
(3)漏电保护装置的使用范围和选用原则:
1)对防止触电和防火要求较高的场所和新(改、扩)建工程使用各类低压用电设备、插座,均应安装漏电保护器。
2)新制造的低压配电柜、箱、屏、动力柜或箱、开关箱或柜、操作台、试验台,以及机床、起重机械、各种传动机械等机电设备的动力配电箱,除考虑设备的过载、短路、失电压、断相等保护外,还必须考虑漏电保护。用户在使用以上设备时,应优先采用带漏电保护的电气设备,并逐步淘汰旧产品。
3)建筑施工场所及其他临时线路的用电设备,必须安装漏电保护器。
4)手持式电动工具(除Ⅲ类外)、移动式生活日用电器(除Ⅲ类外)、其他移动式机电设备,以及触电危险性大的用电设备,必须在安装漏电保护器的电源箱上取得电源。
5)潮湿、高温、金属占居多数大的场所及其他导电良好的场所,如机械加工、冶金、化工、船舶制造、纺织、电子、食品加工、酿造等行业的生产作业场所,以及锅炉房、水泵房、食堂、浴室、医院等辅助场所,必须安装漏电保护器的配电柜。
6)采用安全电压的场所,不得用漏电保护器代替安全电压保护方式。如使用安全电压确有困难,必须经企业安全管理部门批准且有一定措施时,方可用漏电保护装置作为补充保护。
7)额定漏电动作电流不超过30mA的漏电保护装置,在其他保护措施失效时,可作为防止直接接触的补充保护,但不能作为唯一的防止直接接触保护。
8)选用漏电保护装置,要根据保护范围、人身设备安全和环境要求确定。一般均选用电流型漏电保护装置。
9)漏电保护装置作分级保护时,应满足上下级动作的选择性。上一级漏电保护装置的额定漏电动作电流应不小于下一级漏电保护器的额定漏电动作电流、或是所保护线路设备正常漏电电流的2倍。
10)不影响线路、设备正常运行的条件下,应选用漏电动作电流和动作时间较小的漏电保护装置。
11)选用漏电保护装置,应满足使用电源电压、频率、工作电流和短路分断能力的要求。可参考断路器的选择方法。
12)选用漏电保护装置,应满足保护范围内线路、用电设备相数要求。保护单相线路和设备时,应选用单极两线或两极保护器;保护三相线路和设备时,可选用三极保护器;保护既有三相又有单相的线路和设备时,可选用三极四线或四极保护装置。
13)需要考虑过载保护或有防火要求时,应选用具有过电流保护功能的漏电保护装置。
14)爆炸危险场所,应选用防爆型漏电保护装置;在潮湿、水汽较大场所,应选用密闭型漏电保护装置;在粉尘浓度较高场所,应选用防尘型或密闭型漏电保护装置,并按特殊环境的要求选择。
15)固定线路的用电设备和正常生产作业场所,应选用带漏电保护装置的动力配电箱;建筑工地与临时作业场所用电设备应选用移动式带漏电保护装置的配电箱;临时使用的小型电气设备,应选用漏电保护插头(座)或带漏电保护装置的插座箱。
(4)漏电保护装置的应用:
1)用于直接接触的防护:
① 漏电保护装置只作为直接接触防护中基本保护措施的附加保护,不能作为唯一的保护。
② 用于直接接触电击的防护时,应选用高灵敏度、快速动作型的漏电保护装置。动作电流不超过30mA,动作时间不大于0.1s。
2)用于间接接触的防护:
① 间接接触电击防护,主要是采用自动切断电源的保护方式,以防止发生接地故障时电气设备的外露可导电部分持续带有危险电压而产生电击的危险。
② 间接接触防护中,采用自动切断电源的漏电保护装置时,应正确地与电网系统的接地形式相配合。
③ 用于间接接触电击防护时,由于系统中接地方式的不同,漏电保护装置的使用也不尽相同,应满足下列要求。
对于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,需装漏电保护装置。一旦使用漏电保护装置,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,形成局部的TT系统;而对于TT系统的电气线路或电气设备,应优先考虑装设漏电保护装置,作为防电击的保护措施。
3)用于电气火灾的防护:
① 防止电气设备与线路因绝缘损坏引起的电气火灾,宜装设当漏电电流超过预定值时,能发出声光信号报警或自动切断电源的漏电保护装置。
② 防止电气火灾而装设的漏电保护装置、漏电继电器或报警装置,与末端的保护关系宜形成分级保护。
4)用于分级保护:
① 为了缩小发生人身电击及接地故障切断电源时引起的停电范围,漏电保护装置的分级保护一般分为两级。两级漏电保护装置的额定漏电动作电流和动作时间应协调配合。
② 安装在电源端的漏电保护装置应采用低灵敏度延时型的漏电保护装置,以避免停电面积扩大。
5)规范中必须安装漏电断路器的设备和场所:
① I类的移动式电气设备及手持式电动工具。
② 潮湿、强腐蚀性等环境恶劣场所使用的电气设备。
③ 建筑施工工地的电气施工机械设备及照明电路。
④ 工程或生产、生活中暂设临时用电的电气设备。
⑤ 宾馆、娱乐场所、饭店及招待所的客房内插座回路。
⑥ 游泳池、喷水池、浴池的水底照明设备。
⑦ 机关、学校、企业、住宅等建筑物内的插座回路。
⑧ 水中安装的供电线路和设备。
⑨ 医院里直接接触人体的电气医用设备。
⑩ 需要安装漏电保护装置的场所。
6)一旦发生漏电切断电源时,会造成事故或重大经济损失的电气装置或场所,应安装报警式漏电保护装置,如
③ 消防设备的电源,如火灾报警装置、消防水泵、消防通道照明等。
④ 防盗报警的电源。
⑤ 不允许停电的特殊设备和场所。
7)通常可不装设漏电保护装置的设备:
① 使用安全电压供电的电气设备。
② 一般环境条件下使用的具有双重绝缘或加强绝缘的电气设备。
③ 使用隔离变压器供电的电气设备。
④ 在采用了不接地的局部等电位连接安全措施场所中使用的电气设备。
⑤ 在没有间接接触电击危险场所的电气设备。
(5)漏电保护装置选用的规定:
1)漏电保护装置的技术条件应符合GB/Z 6829—2008的有关规定,并具有国家认证标志,其技术额定值应与被保护线路或设备的技术参数相配合。
2)选用漏电保护装置时要注意根据电气设备的供电方式:
①单相220V电源供电的电气设备应选用两极两线式或单极两线式漏电保护装置。(www.xing528.com)
②三相三线式380V电源供电的电气设备,应选用三极式漏电保护装置。
③三相四线式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,应选用三极四线式、四极四线式漏电保护装置。
3)电气线路的正常泄漏电流是选择漏电保护装置的额定漏电动作电流的依据:
① 选择漏电保护装置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,通过实际测量取得可被保护线路或设备的泄漏电流值。
② 选用的漏电保护装置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。
4)按电气设备的环境要求选用漏电保护装置:
① 漏电保护装置防护等级应与使用环境条件相适应。
②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装置(指脱扣器是电磁式的电流型漏电保护装置,下同)。
③ 高温或特低温环境中安装的电气设备应优先选用电磁式漏电保护装置。
④ 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装置。
⑤ 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装置,应根据有关标准选用特殊防护条件的漏电保护装置,否则应采取相应的防护措施。
5)漏电保护器动作参数的选择:
① 手持电动工具、移动电器、家用电器插座回路的设备应优先选用额定漏电动作电流不大于30mA快速动作的漏电保护装置。
② 单台电气设备可选用额定漏电动作电流为30mA及以上,100mA及以下快速动作的漏电保护装置。
③ 有多台设备的总保护应选用额定漏电动作电流为100mA及以上快速动作的漏电保护装置。
6)特殊负荷和场所应按其特点及标准要求选用漏电保护装置:
① 医院中的医疗电气设备安装漏电保护装置时,应选用额定漏电动作电流为10mA快速动作的漏电保护装置。
② 在潮湿场所的电气设备应选用额定动作电流为15~30mA快速动作的漏电保护装置。
③ 安装于游泳池、喷水池、水上游乐场、浴室的照明线路,应选用额定漏电动作电流为10mA快速动作的漏电保护装置。
④ 在金属物体上作业并操作手持式电动工具或行灯时,应选用额定漏电动作电流为10mA快速动作的漏电保护装置。
⑤ 直接与室外架空线路连接的电气设备应选用冲击电压不动作型漏电保护装置。
⑥ 架空线路的总保护应选择中、低灵敏度及延时动作的漏电保护装置。
(6)漏电保护装置使用前的检查项目:
① 漏电保护器的设计、制造必须符合相应的国家标准,凡执行企业标准或行业标准的,均不得低于国家标准。
② 生产厂商一般应取得ISO9000标准认证和生产制造许可证,并需具有保证产品质量的技术文件、工艺、设备、生产环境条件、质量检验手段、管理制度及售后服务措施等完善措施。
③ 生产厂商经所在地市工商行政管理部门登记注册后,应履行产品认证手续,并应具有国家有关部门授权的检验机构所出具的产品型式试验报告。
④生产厂商必须设立安全质量管理机构并建立质量、环境、职业健康安全管理体系,配备专业检验人员和相应的设备。对出厂的产品,必须逐台进行安全性能检验,并出具产品合格证。
2)检查产品合格证及认证标志和试验装置,外观检查、机械性能和电气性能,均应符合相关规定。
3)实际监视,并接入额定电压的临时电源,在空载状态下按动试验按钮应跳闸,并逐台检查该装置是否动作正常,或用漏电保护检测仪进行实地检测。
4)确认识别漏电保护装置的额定电压、额定电流、短路分断能力、额定漏电动作电流、分断时间等参数均应满足被保护供电线路和电气设备的要求,必要时应进行实地试验。
5)漏电保护装置具有短路保护功能时,其短路接通分断能力,必须大于电路短路可能产生的最大短路电流,当不满足时则应当采用一个具有更大短路分断能力的短路保护装置作为后备保护,如增设熔断器或断路器。不具有短路保护功能时,电路中必须设置熔断器作为短路保护,漏电保护装置的额定限制短路电流必须大于电路的最大短路电流。
6)必须按产品说明书确认识别漏电保护装置主回路端子、辅助电源端子、辅助触头,手柄及试验按钮和操作位置等。
(7)漏电保护装置的使用要点:
1)安装接线应符合生产厂家产品说明书的要求。
2)安装接线应充分考虑供电线路的供电方式、供电电压及系统接地形式。
3)安装具有短路保护的漏电保护装置,必须保证在电弧喷出方向有足够的飞弧距离,其距离大小则按保护装置生产厂商而定。
4)漏电保护装置宜装在线路的末端,如住宅的进户端、户内插座和设备的进线端、单独使用的电动工具及移动设备的电源端。
5)安装组合式漏电保护装置外部连接的控制回路,应使用铜导线,截面积不小于1.5mm2。
6)漏电保护装置安装后,不得撤掉低压供电线及电气设备原来设置的接地保护措施,保护装置负载侧的中性线,不得与其他回路共用,以免误动作引起跳闸造成无谓的停电。
7)漏电保护装置安装后,必须进行试验。一般应操作试验按钮,检验保护装置的工作特性,确认能否正常动作,否则不得允许投入使用。一般应操作试验按钮试验三次,且应都正确动作,然后带负载分合开关三次,均不应误动。必要时应用漏电保护装置检测仪进行检测。投入使用后检测的周期是每年的4月份和10月份。特殊场所应每月一次至两次。
8)漏电保护装置安装时必须严格区分和识别中性线和保护地线。三极四线式或四极式保护装置的中性线应接入保护装置。经过保护装置的中性线严禁作为保护线,也不得进行重复接地或接设备外露可导电部分。而保护地线严禁接入漏电保护装置。
9)漏电保护装置的保护范围应为独立回路,不能与其他线路有电气上的连接。漏电保护装置严禁并联使用保护同一线路或设备。而一台保护装置也不得同时保护两台设备或两条线路。
10)运行中的保护装置应每月定期检查一次,并做记录,包括外观、接线、信号指示、动作试验及按钮位置等。进行动作试验时,操作按下按钮的时间一般不超过2s,次数一般不超过两次,以免烧坏内部元器件。
11)漏电保护装置的安装检查应由专职电工进行。他们必须进行漏电保护知识技术方面的培训并且有良好的职业道德,并搞好保护器的管理维护工作,非专职电工严禁触动。
(8)漏电保护装置的接线。漏电保护装置按照其极数可分单极两线,两极两线、两极三线,三极三线、三极四线、四极四线等型式,总体上讲漏电保护器必须按照生产厂家提供的说明书中的接线图接线;标有电源侧和负荷侧的漏电保护装置应按规定接线,不得接反;单极两线、两极三线、三极四线都有一根直接穿过检测元件零序电流互感器的而严禁断开的中性线,中性线与相线/极应确认并严格区分开,然后接在相应的端子上。
接线前须确认系统采用的保护方式,是接地或接零,确认被保护设备是单相、两相还是三相,最后按说明书上的接线图接线。
常用漏电保护装置的接线图见表3-2。
表3-2 漏电保护器的接线方式简图
注:L1、L2、L3—相线;N—工作零线;PE—保护零线;1—工作接地;2—重复接地;3—保护接地;M—电动机;H—灯;FQ—漏电保护装置。
漏电保护装置的接线注意事项:
1)必须按说明书提供的接线图接线。
2)漏电保护装置与保护接地或保护接零的保护线作用各异,禁止互相代替。装设漏电保护装置后,必须同时设置保护线。
3)低压系统的保护线严禁穿过零序电流互感器。采用三相五线制和单相三线制供电时,保护线必须接在第一级漏电保护装置进线端的保护干线上,中途不得断线,也不得穿过零序电流互感器,最终接在设备外壳的接地端子上,严禁乱接!
4)低压系统的工作零线必须穿过零序电流互感器。单相照明电路、三相四线制配电线路及其他使用工作零线的线路或电器,其工作零线必须穿过零序电流互感器或接在两极两线、三极四线漏电保护装置相应的工作零线端子上。不得使用三极漏电保护装置代替三相四极或四极的漏电保护装置。
5)低压系统的工作零线不得再次重复接地。在变压器中性点直接接地的低压配电系统中,只要装设了漏电保护装置,工作零线,包括工作零线和保护零线的共用线自穿入零序电流互感器后,只能当作工作零线使用并且绝不允许再次重复接地。
6)采用漏电保护装置的支路其工作零线只能作为本回路的零线,而绝对禁止与其他路工作零线相连,其他线路或设备绝不能借用已采用漏电保护装置后的线路或设备的工作零线。总之,工作零线不得混用,严禁乱接。
7)低压用电设备的接线必须正确,用电设备只能接在漏电保护装置的负载侧,无论是单相或三相设备都应正确接线。不允许设备的一端接在负载侧,而另一端或其他接在电源侧,或者相邻回路借用接线,或者进出线间的连接,或者负荷侧一线一地等错误接线,如图3-1~图3-5所示。
图3-1 经过漏电保护器后的工作零线严禁重复接地示意图
图3-2 经过漏电保护装置后的工作零线之间严禁连接
图3-3 经过漏电保护器后的工作零线严禁与相邻分支线路工作零线连接
8)安装漏电保护装置的与不安装漏电保护装置的线路或设备,严禁共用同一个接地装置,并要求两个接地体远离,至少应大于8m,同时两接地体的引线应当绝缘,避免装置漏电保护装置的设备漏电时不动作或误动作。
9)由三相四线或三相五线制供电的单相与三相负荷混用的配电线路,应尽量使三相的负荷均衡,减小三相的不平衡电流。
10)并列运行的变压器,如采用电压型或中性点接地电流型保护装置,必须共用一根接地引线,避免振动或误动。
(9)漏电保护装置误动原因分析:
1)由于接线错误引起的误动作。
2)由于选型不当引起的误动作。
图3-4 用电设备间的正确接线(其中1、2为正确接线,其他为错误接线)
图3-5 经过漏电保护装置的设备严禁与未经过漏电保护器的设备共用接地体
3)由于过电压引起的误动作。一般采取触点之间并联电容和电阻抑制过电压,或采用延时型或冲击电压不动作型保护装置,或接入过电压吸收装置等。
4)由于电磁感应引起的误动作。零序电流互感器的位置应安装在与外部导电体和磁体相隔较远的地方,与脱扣器的连线应尽量短且将绝缘导线绞扭在一起,或穿金属管屏蔽,并将金属管可靠接地。
5)由于循环电流引起的误动作。解决办法是将两台变压器设置公共接地极,并把零序电流互感器接在公共接地线上。工程中不采用同一变压器的两个送电回路向同一负荷供电,应将负荷分为两组分别供电,避免漏电保护装置的并联运行。
6)汞灯、荧光灯回路易引起误动作。一般应控制回路中灯的数量,缩短镇流器与灯管的距离,并采用双线圈的镇流器,均可解决其误动作。
7)由于工作零线绝缘电阻太低引起的误动作,应定期检测。
8)由于过负荷和短路引起的误动作,应重新整定并使其匹配,同时应定期测试整定值。
9)由于产品性能或质量低劣造成的误动作。对选用的产品应严格测试;减少进货渠道,严禁假冒伪劣电器进入电气工程。
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