漏电开关的应用.doc

漏电保护开关的应用顾友文（宁波大学建筑设计研究院 浙江 宁波 315211）摘要：主要阐述了目前市场上常用的漏电开关的原理及特点，提出实际应用中正确选择漏电开关的注意事项。剩余漏电电流选择的合理与否，也直接影响设计的效果与安全。对漏电火灾报警系统也作了简单的介绍，为合理选定漏电开关以及优化电气设计作参考。关键词：漏电开关；额定剩余动作电流；额定剩余不动作电流；漏电火灾报警中图分类号：TU852 文献标识码：漏电保护开关目前在建筑电气领域得到了广泛的应用，为有效地防止电气火灾和保护人身安全发挥了很大的作用。漏电开关从最初的备受争议到现在为业界广泛接受，一方面是因为我国规范的完善，另一方面也是因为产品本身质量的提高和可选择范围的加大。漏电开关选择的正确与否，也直接影响到设计的效果与用电的安全。实际应用中有装了漏电开关起不到作用的情况，也有因为漏电开关未设而造成人员伤亡的案例，还有因为漏电动作电流设定不合理给管理和使用造成很大麻烦的情况，另外也经常碰到施工人员由于对产品不熟悉而造成错接的情况，这些都是我们设计人员应当引起重视的。1 目前市场上漏电开关的种类及特点目前市场上供应的漏电开关主要有两种：电磁式和电子式，均属于电流动作型漏电开关。它们的工作原理都是利用当零序电流互感器线圈中流过的电流正常时，其矢量和为0，开关不动作；当发生漏电时，互感器线圈中流过的电流矢量和不为零，通过互感器线圈在二次侧产生感应电动势，当其电流达到动作电流时就使保护开关动作跳闸。零序电流互感器可视为单匝贯穿式电流互感器，其一次电流等于线圈中流过的电流的矢量和。原理图如下：由于电磁式漏电开关是由零序电流互感器感应出的漏电信号直接驱动脱扣器工作，带动开关切断电源，不需要辅助电源，这样不管是否有零线，只要有漏电开关就能工作，因而有更安全的工作性能，它不受电源电压影响，环境温度对特性影响也很小，耐压冲击能力强，外界磁场干扰小，并具有结构简单、进出线可倒接等优点；但耐机械冲击振动能力较差，满足延时反时限特性要求比较困难，制造要求精密，价格较贵，且灵敏度大多以30mA为限，只适用于小容量负荷。而电子式漏电开关二次输出信号加到电子放大器上（需要辅助电源），信号经放大后输出使脱扣器释放从而切断电源，根据用户要求可制成速断型，也可制成延时型，制造简单，灵敏度高，价格便宜，并能与各种容量开关（小则几安培，大则几百安培）相配套，满足各类用户要求；但由于需要辅助电源，存在电源电压、环境温度对特性有影响，耐雷电冲击能力差，抗外磁场干扰弱，结构复杂，进出线不可倒接，当零线开路时，开关不能工作等缺点。在用于保护人身安全方面，建议用电磁式，在用于防止电路、电气设备火灾事故和接地短路保护方面，建议用电子式。2 实际选用时的注意事项在实际应用中，有些漏电保护器是为防止电气火灾而设的，有些是为人身安全而设的，主要还是体现在漏电动作电流的设定和动作时间设定的不同上。要注意有些地方不宜或不应采用漏电开关直接动作于跳闸。如消防用电设备的电源当采用剩余电流保护时，只能作用于报警，不应直接作用于切断电路。医院手术室的插座，通信设备，安全防范设备，室内一般照明、应急照明、警卫照明、障碍标志灯等不宜装设漏电保护电器，但可以装设漏电报警信号。而客房的照明和插座，医院病房插座，住宅及公建的一般插座回路，室外照明、广告照明等室外电气设施等宜装设漏电保护器。在民用建筑的低压进线处一般应设有漏电保护器，以防因接地故障引起的火灾，住宅设计规范GB50096-1999也明确规定，每幢住宅的总电源进线断路器，应具有漏电保护功能。现在很多厂家提供的塑壳断路器都能配套装设剩余电流脱扣器，而微断也都能配套装设漏电附件，空气断路器的智能控制单元不仅能提供常规的二、三段式保护，还能提供接地故障、漏电保护等，只要选择得当，应该很容易达到设计要求。关于剩余电流保护的动作电流问题，全国民用建筑工程设计技术措施电气中推荐按下列数值选择：1、手握式及移动式用电设备，其动作电流为15mA。2、医疗电器设备，其动作电流为6mA。3、建筑施工工地的用电设备，其动作电流为1530mA。4、家用电器回路或插座专用回路，其动作电流为30mA。5、潮湿场所或环境特别恶劣场所的用电设备，其动作电流为610mA。6、成套开关柜、分配电盘等电气设备，其动作电流为100mA。7、为防止电气火灾而设置的剩余电流保护，其动作电流为500mA。鉴于我国的国情，由于电子式漏电开关价格相对便宜，故而得到了广泛的应用，但由于电子式漏电开关本身的缺陷，如需要辅助电源等，有专家质疑如发生零线断线等故障时，起不到保护作用怎么办。并且由于线路和电器设备本身存在着正常的泄漏电流，实际中经常遇到装上了漏电开关后电网不能正常运行，开关合上就跳闸的情况，使用方往往不得已拆掉漏电保护装置。很多设计人员和使用方对漏电开关的额定剩余动作电流的概念比较清楚，但对于额定剩余不动作电流的概念就不那么清楚了。一般额定剩余不动作电流等于额定剩余动作电流的一半。如果整定电流为30mA，被保护线路的不平衡电流超过30mA漏电开关应该跳闸；被保护线路的不平衡电流在15mA以下时，漏电开关不应该跳闸；而被保护线路的不平衡电流在1530mA之间时，漏电开关可能会跳闸。假如线路的正常泄漏电流在15mA以上时，没发生漏电故障，漏电开关也可能会误动作，这时就不是开关厂家的质量问题了。对于医疗电器设备，虽然技术措施推荐的漏电动作电流为6mA，但也规定了医院手术室插座不应装设漏电保护电器。对15Hz100Hz交流电而言，人体的感觉阈值为0.5mA，摆脱阈值为10mA，摆脱阈值是人握电极能摆脱的电流最大值，由于人体在不同环境下的阻抗不同，安全电压有时并不见得安全，并且电击点离心脏越近，引起心室纤维性颤动的可能性越大。对于心脏等手术，6mA也起不到保护作用，而对于其它重要的手术，漏电开关跳闸导致停电又可能引起医疗事故，故有专家质疑医疗电器设备的漏电动作电流笼统规定为6mA是否合适。目前国内心脏手术室、ICU、心血管造影、抢救室、血液透析等往往采用局部IT系统辅以局部等电位连接，通过隔离变压器配出的IT系统均为单相，这样就可以防止心脏手术及检查中的微电击，但要注意采用局部IT系统必须设置绝缘监视装置。3 漏电火灾报警系统2005年版的高层民用建筑设计防火规范和2006年版的建筑设计防火规范均新增加了关于漏电火灾报警系统的内容，规定了建筑物内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统。目前已有很多厂家推出了相应的产品，主要是设置漏电探测器和温度探测器，对漏电电流和线缆温度进行监测，信号传到漏电报警主机，当达到设定值时或报警或切断漏电线路上的电源，对不应动作于跳闸的漏电信号发出声光报警等。由于显示比较直观，不存在漏电开关在额定漏电不动作电流与额定漏电动作电流之间有可能误跳闸的情况，故近年来在建筑电气领域的应用也越来越广，主要集中在变配电所的低压出线和配电主干线上设置。4 几例因漏电开关造成的事故分析3.1 主开关合不上闸某大楼电气工程安装完成后进行调试，发觉主开关合不上闸，一推上去就跳掉。后经现场察看和调用设计图纸，发觉设计选用了3极漏电开关，设计人员要求零线不经过开关直接经漏电线圈穿出。这种要求理论上是可行的，但实际产品中对于微型断路器，漏电开关和附件如果选用三极的，零线是接不进漏电线圈的，只有从外部接线，这样只要三相电流不平衡，开关肯定是合不上的。解决办法是选用四极开关和配套的附件。曾有一个甲方明确表示四极开关由于N极容易发生断线故障，要求设计人员不能选用四极开关，这种情况可以选用三极塑壳断路器配4极漏电线圈，但在定货时要特别说明，否则供货方会按常规供应，即三极的开关配三极的漏电线圈。3.2 因漏电造成人员死亡某住宅楼一层住户装修时，因电钻碰坏了车库层的电源线路的绝缘，造成施工人员触电死亡，后来此事上诉至法庭。调查人员在进行现场取证时，质疑此楼是否按规定装设了漏电开关。此事涉及到三处的漏电开关，一是装修住户户内是否装设了漏电开关，因按规定手持移动设施的电源是要有漏电保护的。二是车库层是否装设了漏电开关，假如是车库层的照明回路的绝缘被破坏造成漏电，我国的规范并没有明确规定照明回路要装设漏电开关，而插座回路是要装设的。三是总开关处的漏电开关是否装设，因按我国现行的住宅设计规范是应该设的，但主要是为防火灾设的，对人身安全起不了保护作用。虽然此事还涉及到电钻的外壳和PE线是否可靠连接，但也反映了漏电保护设置的重要性。3.3 楼层开关经常性跳闸某二十二层的单身宿舍楼建成后在空调没开启的季节运行正常，在夏天来临时就发生经常性跳闸，并且大部分楼层都是这样，但也有几层不跳的，每层的使用性质基本相同，都是满员。使用方质疑设计人员选用的楼层主开关不够大。设计人员在分析后认为每层的主开关选用正确，是主开关处为防火灾而设的漏电电流的设置出现问题，因为空调未开启时线路的正常泄漏电流小，而空调一开，线路的正常泄漏电流马上加大。经现场检查，发现施工人员未调试过漏电动作电流，而供货方均将漏电电流设置在30mA，对于主干线路，30mA的漏电电流是远远不够的，设计值是300mA。经调试后，配电设备运行正常。5 结论随着我国人民生活水平的提高，“以人为本”的理念越来越深入人心。如何有效地保护人身和财产的安全，越来越为规范的制定者所重视。根据公安部消防局公布的中国火灾年鉴的权威统计，2006年全国共发生火灾近30万起，其中电气火灾占29.1，而电气事故造成的人员伤亡也屡见不鲜。我们设计人员作为规范的执行者，更应该重视设计的安全。漏电开关只是作为直接接触防护中基本保护措施的附加保护，设计中选择的恰当与否，往往直接关系着保护系统能否真正起到保护作用。参考文献： 工业与民用配电设计手册（第三版），中国电力出版社顾友文 1971,1 汉 宁波大学建筑设计研究院 工程师 工学士 籍贯 湖北 通讯地址 浙江省宁波大学42#信箱（315211）联系电话13003770463）The Application of Leakage Protection Switch Gu you wen（Architectural design & research institute of ningbo university Ningbo Zhejiang 315211）Abstract: This paper mainly describes the principles and characteristics of the leakage switch on the current market. In the practical application, the right choice of the leakage switch is very important. The remaining leakage current directly affects the effectiveness of the design and security. Leakage