低壓供電系統(tǒng)中模擬設(shè)備漏電實訓(xùn)

時慧喆 楊震王東

摘 要：介紹了居民日常生活用電所采用的供電系統(tǒng)的特點，讓學(xué)生了解相線、N線、PE線的作用，并使用HYAD-01安全用電技能實訓(xùn)裝置進(jìn)行實訓(xùn)，通過實訓(xùn)讓學(xué)生充分理解供電系統(tǒng)中PE線對于漏電保護(hù)所起的作用以及確保用電設(shè)備都裝有PE線且不能斷線的重要性。

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng);模擬設(shè)備漏電;HYAD-01安全用電技能實訓(xùn)裝置

0? ? 引言

我國居民用電或工業(yè)低壓電一般都采用TN-S供電系統(tǒng)，即通常所說的三相五線制，這種系統(tǒng)安全可靠[1-2]。三相五線制中保護(hù)零線（PE線）和工作零線（N線）嚴(yán)格分開鋪設(shè)，使用驗電器（電筆）就能分辨出來，但PE線和N線用電筆測試氖管都不會亮，使用萬用表測量相線和N線之間的電壓、相線和PE線之間的電壓都是220 V[3-5]。

1? ? TN-S系統(tǒng)特點

TN-S供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，PE線和N線分開，在供電系統(tǒng)正常運行時，PE線上沒有電流，但N線上可能會出現(xiàn)不平衡電流。PE線對地沒有電壓，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分接在PE線上，并且嚴(yán)格要求PE線既不能斷線，也不能接入漏電保護(hù)裝置。在N線上不能有重復(fù)接地，而PE線可以重復(fù)接地，在TN-S供電系統(tǒng)中其他分支線路上也可以安裝漏電保護(hù)裝置。

2? ? 實訓(xùn)目的

進(jìn)一步了解TN-S系統(tǒng)的構(gòu)成，觀測在TN-S系統(tǒng)中用電設(shè)備發(fā)生漏電時的現(xiàn)象。

3? ? 實訓(xùn)設(shè)備

HYAD-01安全用電技能實訓(xùn)裝置由實訓(xùn)工作臺和實訓(xùn)掛箱組成，實訓(xùn)掛箱可以裝在實訓(xùn)工作臺上，可以根據(jù)不同的實訓(xùn)項目選擇不同的實訓(xùn)掛箱來完成實訓(xùn)內(nèi)容。本實訓(xùn)選用的功能單元如下：

（1）三相五線電源輸出單元。用于在實訓(xùn)中向用電回路供電，可提供220 V、380 V兩種電壓等級。使用前應(yīng)檢查急停旋鈕是否處在正常狀態(tài);檢查保險座中的保險管是否有燒斷的情況，如果發(fā)現(xiàn)有保險管燒斷，應(yīng)及時告知指導(dǎo)教師進(jìn)行更換。

（2）實訓(xùn)掛箱七模擬設(shè)備漏電單元。

（3）萬用表，連接導(dǎo)線若干。

4? ? 實訓(xùn)內(nèi)容

（1）根據(jù)圖2所示線路圖連接線路，步驟如下：

1）將220 V交流電從三相五線電源輸出單元（即TN-S系統(tǒng)）上接出;U、V、W三個相線端選其中一端連接到實訓(xùn)掛箱七兩路模擬漏電設(shè)備模塊的L端，N端（電源零線端）連接到兩路模擬漏電設(shè)備模塊的N端。

2）斷開TN-S系統(tǒng)PE線到兩路模擬漏電設(shè)備模塊PE之間的導(dǎo)線，兩模擬漏電設(shè)備之間的接地保護(hù)PE仍然連接在一起，并在接地保護(hù)PE之間串聯(lián)一個萬用表測量電流。

（2）在供電系統(tǒng)與設(shè)備間保護(hù)接地斷線的情況下，當(dāng)其中一個設(shè)備漏電時，觀察現(xiàn)象，步驟如下：

1）按下一模擬漏電設(shè)備上的按鈕，觀測設(shè)備外殼同時帶電的現(xiàn)象。

2）再按下另一模擬漏電設(shè)備上的按鈕，觀測設(shè)備外殼同時帶電的現(xiàn)象。

5? ? 地線在供電系統(tǒng)中的保護(hù)作用

在用電設(shè)備正常使用的情況下，PE線中沒有電流，一般家用電器都是三腳插頭，上面稍長一點的那個腳是PE線，如果把它去掉，家用電器也可以正常工作，但不能認(rèn)為PE線在家用電器的插頭上是沒有作用的。這是因為如果缺少PE線，漏電保護(hù)裝置只能在發(fā)生人體觸電的時候才能切斷電源，如果是家用電器發(fā)生漏電事故，就無法自動切斷電源，這樣就會存在較大的安全隱患。

漏電保護(hù)裝置的原理如圖3所示，是靠檢測流入和流出它的電流是否相等來判斷是否有漏電的情況發(fā)生。流入的電流被稱為I入，流出的電流被稱為I出，當(dāng)I入=I出時，漏電保護(hù)裝置不動作;當(dāng)I入≠I出時，在它們的差值約為30 mA時漏電保護(hù)裝置0.1 s之內(nèi)就會動作。不同漏電保護(hù)裝置的動作電流不同，正常情況下，家用電器絕緣良好，由于I入=I出，漏電保護(hù)裝置不會動作。

當(dāng)絕緣損壞時，家用電器可能會發(fā)生碰殼事故，如果這時外殼與PE線牢固相連，漏出電流會通過PE線進(jìn)入大地，這部分電流通過大地回流到上一級變壓器的中性點接地處形成回路;漏電保護(hù)裝置檢測到I入≠I出時，一旦超過整定值，就會迅速切斷電源，避免使用者接觸到帶電的外殼發(fā)生觸電危險。家用電器沒有PE線或PE線斷線，在絕緣沒有損壞的情況下，不會出現(xiàn)觸電風(fēng)險;但當(dāng)絕緣損壞時外殼帶電，但因沒有PE線或PE線斷線，不可能與上一級變壓器中性點接地形成回路，也就不能出現(xiàn)漏電電流，此時對于漏電保護(hù)裝置來說I入=I出，漏電保護(hù)裝置未檢測出家用電器外殼上已經(jīng)帶電，因而不會動作切斷電源。

如果此時使用者接觸到家用電器外殼，外殼上的電流經(jīng)過人體流入大地，回流到上一級變壓器中性點接地處，此時，漏電保護(hù)裝置檢測到電流I入≠I出，漏電保護(hù)開關(guān)將會在0.1 s之內(nèi)動作切斷電源，避免使用者進(jìn)一步受到漏電電流帶來的傷害。但是這種使漏電保護(hù)裝置動作的方式顯然是很不安全的，因為使用者已經(jīng)觸電了。所以，如果民用建筑不安裝PE線或PE線斷線的話，當(dāng)用電設(shè)備外殼帶電時，漏電保護(hù)裝置不動作，使用者將有觸電的風(fēng)險。

6? ? 結(jié)語

本次實訓(xùn)通過模擬低壓供電系統(tǒng)中的設(shè)備漏電，使學(xué)生了解在TN-S供電系統(tǒng)中，N線是變壓器中性點接地點所引出的工作零線，可維持三相不平衡負(fù)荷每相的電壓都相等，N線中偶爾有較小的電流出現(xiàn);從建筑接地裝置中引出的PE線又稱作“保護(hù)零線”，雖然PE線中平時沒有電流，但它在整個供電系統(tǒng)中不可或缺，和漏電保護(hù)裝置相配合，當(dāng)用電設(shè)備漏電時，可以及時切斷電源，讓使用者避免觸電，因此PE線要牢固連接、不能斷線。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 安荷勝.低壓電網(wǎng)供配電接地系統(tǒng)簡介[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2014（2）：98.

[2] 萬興弘.淺析低壓電網(wǎng)接地系統(tǒng)與安全保護(hù)[J].低壓電器，1998（2）：53-54.

[3] 王烈準(zhǔn).低壓電網(wǎng)中的接地類型與供電系統(tǒng)[J].皖西學(xué)院學(xué)報，2006，22（2）：41-44.

[4] 李寧.低壓電網(wǎng)中的接地類型與供電系統(tǒng)[J].電子測試，2017（24）：81.

[5] 李樹堅.中壓電網(wǎng)系統(tǒng)的中性點接地方式[J].電氣時代，2004（6）：98-99.

收稿日期：2020-03-30

作者簡介：時慧喆（1990—），男，山東萊陽人，工程師，主要從事安全用電、電工實訓(xùn)方面的教學(xué)研究工作。