漏電保護(hù)器在民用建筑物電氣設(shè)計中應(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）有金屬性和電弧性兩種形式。故障點熔焊，故障點阻抗可忽略不計的接地故障為金屬性接地故障，這時設(shè)備外殼對地故障電壓Uf為PEN線和PE線上電壓降之和△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、PEN線、PE線阻抗（Ω）

　　ZS接地故障回路總阻抗（Ω）

　　計算中忽略了變壓器阻抗。如果相線和PEN線截面相同，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，回路首端的過流保護(hù)器（斷路器、熔斷器）也能瞬間動作，避免事故的發(fā)生。但I(xiàn)d值不僅與線路截面、長度有關(guān)，也與線路連接質(zhì)量、布線方式以及維護(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、移動式設(shè)備供電的插座回路上必須安裝額定動作電流I△n大于30mA的瞬動漏電保護(hù)器的原因所在。

　　發(fā)生接地故障時，故障點不熔焊而是產(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，使過流保護(hù)電器不能動作或延緩許久才能動作，但故障點或連接不良的PE線接頭上通過Id時迸發(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)而不會招致人身電擊事故。

　　二、安裝兩級漏電保護(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《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（GB50054-95）要求，在電源進(jìn)線上再安裝一級漏電保護(hù)器，其額定動作電流一般為300mA，并帶有約0.15s的延時，以與插座回路上的漏電保護(hù)器有選擇性配合。增加這一級漏電保護(hù)器對電氣投資雖略有增加，但對防范常見多發(fā)的危險接地電弧火災(zāi)卻是至關(guān)重要的。另外不可實現(xiàn)地建筑物配電線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

　　電氣安全的一個基本要求是盡量減少開關(guān)電器的級數(shù)和觸頭數(shù)以及線路的連接點。開關(guān)觸頭之類的活動連接和線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?，而三相回路中的中性線導(dǎo)電不良危險尤甚，這是因為中性線導(dǎo)電不良時設(shè)備依然運轉(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，而中性線截面又小于相線截面，為防中性線過截而裝四極開關(guān)。但I(xiàn)EC364-4-473（過電流防護(hù)措施）標(biāo)準(zhǔn)和我國低壓配電設(shè)計規(guī)范都規(guī)定不必為此斷開中性線，只需在中性線上裝設(shè)過流檢測元件來斷來三根相線，使中性線不再有電流，過載問題自然迎刃而解了。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。其實漏電保護(hù)器的標(biāo)準(zhǔn)名稱是“剩余電流動作保護(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地泄漏電流）時動作，而與回路不平衡電流毫不相干。因此，這些誤解造成了現(xiàn)時一些四級漏電保護(hù)器的應(yīng)用過濫。

　　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，使中性線帶故障電壓Uf=Id*Rb，因中性線是絕緣的，此Uf一時并不引起事故，但此時若電氣設(shè)備又發(fā)生碰外殼接地故障，漏電保護(hù)器跳閘，Uf將沿著圖中虛線所示路徑傳導(dǎo)至設(shè)備外殼。因中性線未被切斷，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，則在斷開線的同時中性線也被斷開，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線通過漏電保護(hù)器而無法裝設(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線相連通，不存在上述漏電保護(hù)器動作后外殼反而出現(xiàn)故障電壓的問題。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)荷是否平衡無關(guān)，而與回路接地系統(tǒng)類型有關(guān)。

　　四、采用電子式漏電保護(hù)器應(yīng)注意的事項

　　電子式漏電保護(hù)器制作簡單，價格低廉，是我國廣泛采用的漏電保護(hù)器類型。但它不同于電磁式漏電保護(hù)器類型。電磁式漏電保護(hù)器用故障電流的能量來脫扣，而電子式漏電保護(hù)器是用故障回路的殘壓來脫扣（發(fā)生接地故障時，回路電壓下降，此殘壓指故障時漏電保護(hù)器接線端子上的電壓，不是指公用電網(wǎng)的電壓負(fù)偏差）。當(dāng)接地故障點靠近漏電保護(hù)器時，其值過低，不能使漏電保護(hù)器動作來避免事故的發(fā)生。因此，當(dāng)采用電子式漏電保護(hù)器時，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)回路的中性線斷線時，回路上的電子式漏電保護(hù)器也將因失壓而不能動作，這時如手持絕緣損壞的手握式和移動式設(shè)備將是十分危險的。因此，在使用電子式漏電保護(hù)器時，要考慮上述因素。