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漏電保護(hù)器在民用建筑物電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)用

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  一、安裝漏電保護(hù)器的必要性

  接地故障(接地短路)有金屬性和電弧性?xún)煞N形式。故障點(diǎn)熔焊,故障點(diǎn)阻抗可忽略不計(jì)的接地故障為金屬性接地故障,這時(shí)設(shè)備外殼對(duì)地故障電壓Uf為PEN線(xiàn)和PE線(xiàn)上電壓降之和△U 。

  Uf=△U=Id(ZPEN+ZPE)

  =(ZPEN+ZPE)U0/Zs

  =[U0(ZPEN+ZPE)]/[ZL+ZPEN+ZPE]

  式中Id接地故障電流(A);

  U0相電壓(220V);

  ZL、ZPEN、ZPE各為相線(xiàn)、PEN線(xiàn)、PE線(xiàn)阻抗(Ω)

  ZS接地故障回路總阻抗(Ω)

  計(jì)算中忽略了變壓器阻抗。如果相線(xiàn)和PEN線(xiàn)截面相同,則ZPEN+ZPE=ZL

  Uf=0.5U0=110V

  考慮建筑物內(nèi)等電位聯(lián)結(jié)減少觸電壓的作用,按IEC61200-413間接接觸防護(hù)-自動(dòng)切斷電源)標(biāo)準(zhǔn),一般情況下,可減少約20%的接觸電壓,則接觸電壓UC為:

  UC=0.8Uf=0.8*110=88V>50V;此UC足以引起人身電擊事故。因此,金屬性接地故障能使設(shè)備外殼帶危險(xiǎn)接觸電壓,其主要后果是人身電擊。

  當(dāng)故障電流Id足夠大時(shí),回路首端的過(guò)流保護(hù)器(斷路器、熔斷器)也能瞬間動(dòng)作,避免事故的發(fā)生。但I(xiàn)d值不僅與線(xiàn)路截面、長(zhǎng)度有關(guān),也與線(xiàn)路連接質(zhì)量、布線(xiàn)方式以及維護(hù)管理水平等難以估量的因素有關(guān),所以靠過(guò)流保護(hù)電源并不可靠。這就是不論TT系統(tǒng)還是TN系統(tǒng),要求在手握式、移動(dòng)式設(shè)備供電的插座回路上必須安裝額定動(dòng)作電流I△n大于30mA的瞬動(dòng)漏電保護(hù)器的原因所在。

  發(fā)生接地故障時(shí),故障點(diǎn)不熔焊而是產(chǎn)生電弧、電火花(密集的電火花即是電弧)的接地故障為電弧性接地故障,電弧、電火花具有很大的阻抗,它限制了接地故障電流Id,使過(guò)流保護(hù)電器不能動(dòng)作或延緩許久才能動(dòng)作,但故障點(diǎn)或連接不良的PE線(xiàn)接頭上通過(guò)Id時(shí)迸發(fā)的電弧、電火花的局部高溫可高達(dá)2000-3000℃,很容易引燃近旁可燃物質(zhì),引起電氣火災(zāi)。

  由于故障電弧的阻抗大,220V相電壓大部分降落在電弧上,分配在線(xiàn)路上的電壓降大大減少,其結(jié)果是UC和Uf大大小于50V,因此電弧性接地故障只能引起電氣火災(zāi)而不會(huì)招致人身電擊事故。

  二、安裝兩級(jí)漏電保護(hù)器

  只在插座回路上安裝漏電保護(hù)器的做法不能防范插座回路以外電氣線(xiàn)路和設(shè)備電弧性接地故障引起的電氣火災(zāi),為此應(yīng)按IEC60364-4-482(火災(zāi)防護(hù))和我國(guó)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50054-95)要求,在電源進(jìn)線(xiàn)上再安裝一級(jí)漏電保護(hù)器,其額定動(dòng)作電流一般為300mA,并帶有約0.15s的延時(shí),以與插座回路上的漏電保護(hù)器有選擇性配合。增加這一級(jí)漏電保護(hù)器對(duì)電氣投資雖略有增加,但對(duì)防范常見(jiàn)多發(fā)的危險(xiǎn)接地電弧火災(zāi)卻是至關(guān)重要的。另外不可實(shí)現(xiàn)地建筑物配電線(xiàn)路電弧性和金屬性的接地故障進(jìn)行保護(hù)。

  三、四極和二極漏電保護(hù)器的應(yīng)用

  電氣安全的一個(gè)基本要求是盡量減少開(kāi)關(guān)電器的級(jí)數(shù)和觸頭數(shù)以及線(xiàn)路的連接點(diǎn)。開(kāi)關(guān)觸頭之類(lèi)的活動(dòng)連接和線(xiàn)路的固定連接由于種種原因都可能因?qū)щ姴涣级蔀槭鹿势鹨颍嗷芈分械闹行跃€(xiàn)導(dǎo)電不良危險(xiǎn)尤甚,這是因?yàn)橹行跃€(xiàn)導(dǎo)電不良時(shí)設(shè)備依然運(yùn)轉(zhuǎn),隱患不易被發(fā)現(xiàn),當(dāng)三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡時(shí)將導(dǎo)致三相電壓也嚴(yán)重不平衡而燒壞單相設(shè)備。所以,應(yīng)盡可能限制在中性線(xiàn)增加觸頭。

  目前存在一種誤解,即認(rèn)為由于三相負(fù)荷不平衡,而中性線(xiàn)截面又小于相線(xiàn)截面,為防中性線(xiàn)過(guò)截而裝四極開(kāi)關(guān)。但I(xiàn)EC364-4-473(過(guò)電流防護(hù)措施)標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范都規(guī)定不必為此斷開(kāi)中性線(xiàn),只需在中性線(xiàn)上裝設(shè)過(guò)流檢測(cè)元件來(lái)斷來(lái)三根相線(xiàn),使中性線(xiàn)不再有電流,過(guò)載問(wèn)題自然迎刃而解了。另一種誤解,即認(rèn)為帶有單相負(fù)荷的三相漏電保護(hù)器應(yīng)采用四極的。其實(shí)漏電保護(hù)器的標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)是“剩余電流動(dòng)作保護(hù)器”,它只能在回路中出現(xiàn)剩余電流(如絕緣損壞引起的對(duì)地泄漏電流)時(shí)動(dòng)作,而與回路不平衡電流毫不相干。因此,這些誤解造成了現(xiàn)時(shí)一些四級(jí)漏電保護(hù)器的應(yīng)用過(guò)濫。

  四極(單相為二極)漏電保護(hù)器主要用于TT系統(tǒng)。TT系統(tǒng)回路有一相發(fā)生接地故障,故障電流Id在電源接地電阻Rb上產(chǎn)生電壓降,使中性線(xiàn)帶故障電壓Uf=Id*Rb,因中性線(xiàn)是絕緣的,此Uf一時(shí)并不引起事故,但此時(shí)若電氣設(shè)備又發(fā)生碰外殼接地故障,漏電保護(hù)器跳閘,Uf將沿著圖中虛線(xiàn)所示路徑傳導(dǎo)至設(shè)備外殼。因中性線(xiàn)未被切斷,如果Uf大于50V,則漏電保護(hù)器跳閘后仍難免發(fā)生電擊事故。如果TT系統(tǒng)采用的是四極或二極漏電保護(hù)器,則在斷開(kāi)線(xiàn)的同時(shí)中性線(xiàn)也被斷開(kāi),從而切斷Uf的傳導(dǎo)路徑,事故就不致發(fā)生。TN-C系統(tǒng)因不允許PEN線(xiàn)通過(guò)漏電保護(hù)器而無(wú)法裝設(shè)漏電保護(hù)器。TN-S和TN-C-S系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備外殼與N線(xiàn)相連通,不存在上述漏電保護(hù)器動(dòng)作后外殼反而出現(xiàn)故障電壓的問(wèn)題。由此可知,四極或二極漏電保護(hù)器的應(yīng)用與被保護(hù)回路三相負(fù)荷是否平衡無(wú)關(guān),而與回路接地系統(tǒng)類(lèi)型有關(guān)。

  四、采用電子式漏電保護(hù)器應(yīng)注意的事項(xiàng)

  電子式漏電保護(hù)器制作簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,是我國(guó)廣泛采用的漏電保護(hù)器類(lèi)型。但它不同于電磁式漏電保護(hù)器類(lèi)型。電磁式漏電保護(hù)器用故障電流的能量來(lái)脫扣,而電子式漏電保護(hù)器是用故障回路的殘壓來(lái)脫扣(發(fā)生接地故障時(shí),回路電壓下降,此殘壓指故障時(shí)漏電保護(hù)器接線(xiàn)端子上的電壓,不是指公用電網(wǎng)的電壓負(fù)偏差)。當(dāng)接地故障點(diǎn)靠近漏電保護(hù)器時(shí),其值過(guò)低,不能使漏電保護(hù)器動(dòng)作來(lái)避免事故的發(fā)生。因此,當(dāng)采用電子式漏電保護(hù)器時(shí),應(yīng)注意漏電保護(hù)器的安裝位置不能離插座太近,以保證漏電保護(hù)器處有足夠的故障殘壓。另外,當(dāng)回路的中性線(xiàn)斷線(xiàn)時(shí),回路上的電子式漏電保護(hù)器也將因失壓而不能動(dòng)作,這時(shí)如手持絕緣損壞的手握式和移動(dòng)式設(shè)備將是十分危險(xiǎn)的。因此,在使用電子式漏電保護(hù)器時(shí),要考慮上述因素。

   
發(fā)布:2007-07-30 11:27    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁(yè)]    [關(guān)閉]
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