施工現(xiàn)場(chǎng)用電漏電保護(hù)器的選用

魏純業(yè) 甘肅省第一安裝工程公司，甘肅，郵編：063000

前言

施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差，施工設(shè)備具有相當(dāng)大的周轉(zhuǎn)性、移動(dòng)性和共用性，配電設(shè)備、配電線(xiàn)路、用電設(shè)備等容易受到不良環(huán)境的侵害，施工用電人員專(zhuān)業(yè)水平較低，管理上常常不能到位，末端級(jí)的漏電保護(hù)器不能可靠地動(dòng)作或起不到保護(hù)作用。這些特殊性造成了配電線(xiàn)路和用電設(shè)備漏電機(jī)率較高，而末端的漏電保護(hù)器的動(dòng)作率卻不高或就沒(méi)有末端級(jí)漏電保護(hù)器，這就造成了總漏電保護(hù)器的動(dòng)作機(jī)率大增，而頻繁的跳閘嚴(yán)重影響了正常施工用電，用電的安全狀況也不容樂(lè)觀。

漏電保護(hù)器作為電氣設(shè)備和使用者的人身安全保護(hù)，已顯示其獨(dú)特的優(yōu)越性，對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)不論固定的電氣設(shè)備或手持的電動(dòng)工具，是不可缺少的保護(hù)設(shè)備。臨電規(guī)范規(guī)定施工現(xiàn)場(chǎng)必須采用TN－S系統(tǒng)，漏電保護(hù)器是與TN－S系統(tǒng)匹配的保護(hù)模式，是臨電系統(tǒng)必不可少的接地保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)用電安全至關(guān)重要。

漏電保護(hù)器的應(yīng)用

漏電保護(hù)器（RCD）又稱(chēng)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，是用來(lái)迅速斷開(kāi)接地故障時(shí)的故障電路，以防止發(fā)生有致命危險(xiǎn)的人身間接電擊和引起火災(zāi)事故。所謂剩余電流是指被保護(hù)回路內(nèi)，相線(xiàn)和中性線(xiàn)電流瞬時(shí)值的代數(shù)和（包括中性線(xiàn)中的三相不平衡電流和諧波電流），此電流即為正常時(shí)的泄漏電流和故障時(shí)接地故障電流。漏電保護(hù)器的整定值，也即其額定動(dòng)作電流I△n僅需躲開(kāi)正常泄漏電流值即可，其值以毫安計(jì)，故漏電保護(hù)器能十分靈敏地切斷所保護(hù)回路的接地故障，當(dāng)≤30mA時(shí)，它也可用作防直接接觸電擊的后備保護(hù)，我國(guó)這些年使用漏電保護(hù)器的經(jīng)驗(yàn)證明了這點(diǎn)。當(dāng)然，這必須以產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)、安裝正確、管理維護(hù)得當(dāng)為前提。

本文所說(shuō)的是故障電流動(dòng)作型漏電保護(hù)器，標(biāo)準(zhǔn)的名稱(chēng)是剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，以簡(jiǎn)稱(chēng)RCD。它的應(yīng)用下面作一簡(jiǎn)述。

漏電保護(hù)（RCD）的作用和局限性

1、RCD對(duì)接地故障電流有很高的靈敏度，能在數(shù)十毫秒的時(shí)間切斷以毫安計(jì)的故障電流，即使接觸電壓高達(dá)220V，高靈敏度的RCD也能快速切斷，使人免于傷亡。但它只能對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)的接地故障起作用，不能防止從別處傳來(lái)的故障電壓引起的電擊事故。

2、有些場(chǎng)所和設(shè)備是不能裝用RCD的，如一些供電給數(shù)據(jù)處理設(shè)備的線(xiàn)路，其電源線(xiàn)路上常裝有抗干擾的大容量濾波電容器，為使它不誤動(dòng)，數(shù)據(jù)處理設(shè)備的防電擊不能采用RCD。

4、供電回路中感應(yīng)的雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓，其波頭也是高頻波，也可引起RCD誤動(dòng)，但其作用時(shí)間極短，以微秒計(jì)，如采用脈沖電壓不動(dòng)作型RCD可避免這種誤動(dòng)。

5、當(dāng)裝設(shè)漏電電流保護(hù)型的電器時(shí)，對(duì)于接零保護(hù)系統(tǒng)（TN）的電氣設(shè)備，應(yīng)采用兩種措施，一種是將電氣設(shè)備外殼用接零保護(hù)改用接地保護(hù)；另一種是當(dāng)TN－C系統(tǒng)在進(jìn)戶(hù)線(xiàn)進(jìn)戶(hù)之后從總配電柜或箱將PEN線(xiàn)分為T(mén)N－C－S系統(tǒng)即分開(kāi)成N線(xiàn)和PE線(xiàn)。再有在低壓配電系統(tǒng)中禁止同時(shí)使用TT和TN－C接地系統(tǒng)。因?yàn)?，?dāng)TT接地系統(tǒng)中某一臺(tái)電氣設(shè)備發(fā)生碰殼故障，而保護(hù)裝置靈敏度不夠，不能自動(dòng)切斷電源將會(huì)使TN－C系統(tǒng)中的電氣設(shè)備外殼帶電，就會(huì)使操作人員意外遭到電擊。

以上所述，現(xiàn)時(shí)的RCD尚非盡善盡美，難免發(fā)生拒動(dòng)，對(duì)此應(yīng)有充分的了解，不應(yīng)過(guò)分強(qiáng)調(diào)RCD的作用。RCD的作用在于靈敏快速地切斷接地故障，但和其他保護(hù)電器一樣，它并不完全可靠，而等電位聯(lián)結(jié)的作用在于降低接觸電壓，兩者應(yīng)結(jié)合應(yīng)用，相輔相成，從而獲得最好的保護(hù)效果。

四、漏電保護(hù)器的選用

所有電氣線(xiàn)路和電氣設(shè)備在正常使用時(shí)均有泄漏電流，這個(gè)漏電電流對(duì)于單個(gè)設(shè)備來(lái)說(shuō)是微小的，但在整個(gè)供配電系統(tǒng)中，相對(duì)漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流來(lái)說(shuō)，其總和又是個(gè)不小的數(shù)字。在施工現(xiàn)場(chǎng)臨電的配電線(xiàn)路和用電設(shè)備因受施工環(huán)境影響和離節(jié)變化一定會(huì)隨著使用時(shí)間的長(zhǎng)短泄漏電流會(huì)有所增大。施工現(xiàn)場(chǎng)的配電線(xiàn)路絕緣損壞，電氣設(shè)備外殼程度不同的帶電故障曾有過(guò)事例，對(duì)此不可掉以輕心，應(yīng)引起關(guān)注。在選用RCD時(shí)要注意以下情況配置：

漏電保護(hù)器RCD額定動(dòng)作電流I△n值的確定，選擇RCD額定漏電動(dòng)作電流值是十分重要的，要求做到正常時(shí)不誤動(dòng)，漏電故障時(shí)不拒動(dòng)，I△n要避開(kāi)正常情況下的泄漏電流Ig，即I△n＞Ig。我國(guó)規(guī)定Ig≤Imax/3000，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于單相線(xiàn)路I△n＞Imax/3000，對(duì)于照明總干線(xiàn)或支線(xiàn)I△n＞Imax/2000，對(duì)于三相三線(xiàn)及三相四線(xiàn)帶PE線(xiàn)的動(dòng)力系統(tǒng)I△n＞Imax/1000，上式表示電路最大電流（A），3000，2000，1000表示低壓電氣設(shè)備規(guī)定的電壓耐壓值（V）。例如有一支干線(xiàn)斷路器整定電流為80A，按上述方法估算可得I△n＞80/2000=40mA，以RCD額定不動(dòng)作電流I△nO=0.5×I△n=0.5×40=20mA，（0.5為人體感覺(jué)最小電流（mA））。而實(shí)際泄漏電流也不是固定不變的，會(huì)因天氣變化異常，如氣溫增高、潮濕時(shí)泄漏電流大，干燥時(shí)小。支干線(xiàn)如所接的電器多時(shí)會(huì)遇到較大的泄漏電流就可能接近漏電動(dòng)作值，導(dǎo)致無(wú)法合閘或經(jīng)常動(dòng)作，在施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中也曾出現(xiàn)過(guò)這種情況。因此，漏電保護(hù)器RCD的整定電流應(yīng)按照國(guó)際《漏電保護(hù)器安裝和運(yùn)行》規(guī)范規(guī)定外，還須考慮兩個(gè)條件：一是須躲開(kāi)正常泄漏電流IL，即I△no＞IL；二是須小于引起火災(zāi)的最小點(diǎn)燃電流IRmin，即I△no＜IRmin。IRmin值有的文章說(shuō)可參照“消防手冊(cè)”筆者尚未見(jiàn)到。

在多級(jí)配電系統(tǒng)中漏電保護(hù)器一般設(shè)計(jì)是按下列條件配置：

（1）末端級(jí)I△n1<分支線(xiàn)I△n2<干線(xiàn)I△n3<總出口。RCD的I△n1可按10，15，30mA等選擇；I△n2可按30，50，75，100mA等級(jí)選擇；I△n3可按200，300，500mA等級(jí)選擇；對(duì)于總出口I△n4應(yīng)按具體情況考慮。

（3）分支線(xiàn)及支干線(xiàn)，兼顧防觸電和防火災(zāi)RCD的I△n為50～100，漏電動(dòng)作時(shí)間t＜0.2秒。

干線(xiàn)以防漏電為主，為避免發(fā)生誤動(dòng)，RCD的I△n為200mA，t=0.6秒，I△n為300mA，t=0.4～0.6秒，I△n=500mA，t=0.2～0.4秒。

對(duì)于移動(dòng)式、攜帶式電動(dòng)工具，其外殼接地十分困難，可選RCD的I△n=10～1500，t≤0.1秒。

對(duì)水泵、水機(jī)的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)外殼保護(hù)接地電阻Rz=100Ω時(shí)，RCD的I△n=50～200mA，t≤0.2秒。

漏電保護(hù)器（RCD）額定電流I△n值的確定

RCD的額定電流除滿(mǎn)足工作電流I△n的要求外，還需滿(mǎn)足過(guò)電流限值的要求。由于相線(xiàn)、中性線(xiàn)在RCD電流互感器上二次繞組多少會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生一些電勢(shì)。如果被保護(hù)回路上出現(xiàn)過(guò)電流，例如電動(dòng)機(jī)起動(dòng)引起的過(guò)電流，其值大于6倍I△n限值時(shí)，則這種布置不對(duì)稱(chēng)引起的感應(yīng)電勢(shì)可能使RCD動(dòng)作，這是RCD產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)允許的。在這種情況下應(yīng)選用較大I△n值的RCD，使6倍I△n大于可能發(fā)生的回路正常過(guò)電流。

漏電保護(hù)器（RCD）的安裝接線(xiàn)

RCD的安裝接線(xiàn)必須正確，否則將誤動(dòng)或拒動(dòng)，下面作些說(shuō)明：

圖3 TN－C系統(tǒng)不能裝用R CD

圖4 TN－C－S系統(tǒng)能裝用RCD

PNE線(xiàn)不得穿過(guò)RCD：在TN－S系統(tǒng)的中性線(xiàn)必須和相線(xiàn)一道穿過(guò)RCD的電流互感器，但TN－C系統(tǒng)的PEN線(xiàn)不得穿過(guò)。如果穿過(guò)，則如圖3所示，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，相線(xiàn)和PEN線(xiàn)的故障電流在電流互感器中感應(yīng)的電磁場(chǎng)互相抵消，RCD將檢測(cè)不出故障電流而不動(dòng)作，故TN－C系統(tǒng)內(nèi)是不能安裝RCD的。正確的接線(xiàn)應(yīng)如圖4所示，在RCD前將PEN線(xiàn)分為PE線(xiàn)和中性線(xiàn)，中性線(xiàn)穿入RCD，PE線(xiàn)直接接設(shè)備的外露導(dǎo)電部分，如圖所示，這時(shí)RCD才能檢測(cè)出接地故障電流，不過(guò)這個(gè)電路已不再是TN－C系統(tǒng)而是TN－C－S。

RCD后的中性線(xiàn)不應(yīng)接地或接另一回路：任何系統(tǒng)的中性線(xiàn)（非PEN線(xiàn)），自電源引出后即不應(yīng)再接地。中性線(xiàn)接地的情況常發(fā)生在施工中絕緣不慎破壞，而與穿線(xiàn)多管短路，這樣接通電源后，一部分負(fù)載電流經(jīng)鋼管，另一部分經(jīng)PE線(xiàn)，分別返回電源成為剩余電流而使RCD誤動(dòng)，如圖5所示。中性線(xiàn)的接地還常由于施工時(shí)的接線(xiàn)錯(cuò)誤。我國(guó)電線(xiàn)、電纜常不加顏色標(biāo)志，這就很容易混淆中性線(xiàn)和PE線(xiàn)，當(dāng)接通負(fù)荷時(shí)，負(fù)荷電流將不經(jīng)中性線(xiàn)而是經(jīng)PE線(xiàn)返回電源，這自然會(huì)造成RCD的誤動(dòng)。

圖5 中性線(xiàn)破壞使RCD誤動(dòng)

電氣設(shè)計(jì)和施工中常將幾回路共用一中性線(xiàn)。如果將被RCD保護(hù)的回路的中性線(xiàn)又用于另一回路，則此回路的中性線(xiàn)電流將通過(guò)RCD的電流互感器而使RCD誤動(dòng)。應(yīng)注意避免這種不恰當(dāng)?shù)墓灿弥行跃€(xiàn)的情況。下面說(shuō)說(shuō)RCD具體的幾種接線(xiàn)示意：

圖6 三相四線(xiàn)RCD的接線(xiàn)

圖6中（a）適用于接零保護(hù)的接線(xiàn)；（b）用于接地保的接線(xiàn)。

圖7 供電系統(tǒng)采用接地保護(hù)方式

圖7中當(dāng)單相設(shè)備1發(fā)生故障時(shí)，設(shè)備1的工作零線(xiàn)N上部分電流IL1經(jīng)過(guò)設(shè)備的接地—》大地—》變壓器中性點(diǎn)形成回路，使得RCD、RCD1中各相電流的矢量和不為零，產(chǎn)生零序電流，使得RCD動(dòng)作。正確處理時(shí)，須將單相設(shè)備的保護(hù)零線(xiàn)拆除。

下面是圖8所示供電系統(tǒng)采用接零保護(hù)方式。當(dāng)設(shè)備2漏電時(shí)，漏電電流IL2經(jīng)接地極—》大地—》變壓器中性點(diǎn)，因工作接地存在有接地電阻，故中性點(diǎn)電位升高，設(shè)備1外殼帶電，在設(shè)備1正常工作時(shí)，RCD不動(dòng)作，起不到保護(hù)作用，造成人身觸電的危險(xiǎn)。正確處理的方法；應(yīng)該把設(shè)備2的接地線(xiàn)拆除。

圖8 供電系統(tǒng)采用接零保護(hù)方式

圖9是在接地保護(hù)供電系統(tǒng)中兩臺(tái)用電設(shè)備共用同一接地裝置，其中一臺(tái)設(shè)備1未裝設(shè)RCD，設(shè)備裝設(shè)RCD，假如設(shè)備1因絕緣損壞而漏電，這時(shí)斷路器未及時(shí)跳閘切斷故障，外殼就有一定電壓存在，當(dāng)人們接觸設(shè)備2外殼時(shí)同樣會(huì)觸電的危險(xiǎn)。因?yàn)槁╇婋娏魇墙?jīng)斷路器QF1—》設(shè)備2—》人體—大地，RCD中無(wú)零序電流存在，RCD不會(huì)動(dòng)作。正確處理方法；不同的用電設(shè)備分別裝各自的接地裝置，并盡量相距較遠(yuǎn)的距離。若需要使用同一接地裝置時(shí)，則每臺(tái)用電設(shè)備必須裝設(shè)RCD。

圖9

圖10

圖10在接零保護(hù)供電系統(tǒng)中，將漏電保護(hù)器RCD所保護(hù)的零線(xiàn)錯(cuò)誤地裝設(shè)了零線(xiàn)的重復(fù)接地，當(dāng)單相設(shè)備1投入使用時(shí)，RCD就動(dòng)作，其原因是部分零線(xiàn)電流通過(guò)重復(fù)接地經(jīng)大地回到變壓器中性點(diǎn)，使RCD中產(chǎn)生零序電流。正確處理方法如圖11所示，將接零保護(hù)線(xiàn)不經(jīng)RCD，另行敷設(shè)，受RCD保護(hù)的另線(xiàn)與設(shè)備外殼相互絕緣，不作重復(fù)接地。若要作重復(fù)接地，應(yīng)該接在PE線(xiàn)上，如圖11虛線(xiàn)所示。

圖11

五、電氣設(shè)備、線(xiàn)路漏電的分析

電氣設(shè)備或配電線(xiàn)路的漏電是指使用交流電而言，漏電電流是電氣的電源到用電設(shè)備外殼之間流過(guò)的電流。由于某種原因引起絕緣損壞而使其金屬外殼帶電而對(duì)人身觸及而形成帶電現(xiàn)象。漏電是介于正常和短路之間的和種故障，可以說(shuō)漏電是短路的前奏，及時(shí)排除漏電故障是防止短路的有效措施。漏電可分為電容性和電阻性漏電，其中電阻性漏電又可分為短路性和高陰性漏電。下面講一下電容性和電阻性漏電的現(xiàn)象及處理的方法：

電容性漏電：任何導(dǎo)體與地之間，用絕緣體分開(kāi)的兩個(gè)導(dǎo)體之間都可以等效為一個(gè)電容而形成交流電的通路。電氣設(shè)備金屬外殼與帶電部件之間客觀上都存在有雜散電容，形成電容耦合。當(dāng)電氣設(shè)備外殼設(shè)有接地裝置時(shí)，外殼與地之間構(gòu)成電容耦合，同樣，在電源相線(xiàn)與地之間也形成電容耦合現(xiàn)象，由電容形成的電容電流稱(chēng)為電容電流，同時(shí)金屬機(jī)殼與地之間產(chǎn)生電位差，這時(shí)外殼就會(huì)出現(xiàn)對(duì)地的感應(yīng)電壓，即是外殼呈現(xiàn)的漏電，這種漏電是很小的，一般不會(huì)超過(guò)0.5～0.7，當(dāng)人身觸及金屬外殼時(shí)就有點(diǎn)發(fā)麻的感覺(jué)，由于人體對(duì)電刺激的適當(dāng)能力因人而異，一般成年男性感覺(jué)的交流電流為1.1，成年女性為0.7，成年人比小孩、老年人承受刺激比較強(qiáng)。另外觸的電流大小還受環(huán)境溫度的影響，對(duì)麻電的反應(yīng)還隨人知電阻值大小而易，一般不會(huì)出現(xiàn)電擊危險(xiǎn)。

參考資料：王厚余文獻(xiàn)，“低壓電氣裝置的設(shè)計(jì)安裝和檢驗(yàn)”?！妒┕ぞ€(xiàn)法臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》JGJ46-2005