通信機(jī)房加裝漏電保護(hù)器的探討

甘友成

（民航湖北空管分局，湖北 武漢430000）

1 開關(guān)電源漏電流的產(chǎn)生

開關(guān)電源將交流市電整流成直流，配套蓄電池為通信設(shè)備提供穩(wěn)定的動(dòng)力能源。開關(guān)電源模塊主要由交流輸入濾波（EMI）、PFC、DCDC 變換、輸出濾波等主電路組成，同時(shí)由控制電路提供過欠壓保護(hù)、過溫保護(hù)、輸出短路保護(hù)等功能。

在圖1 中，由C1、L、C2、C3 組成的濾波網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成開關(guān)電源最簡(jiǎn)單的輸入濾波器，它有兩個(gè)作用：一方面對(duì)輸入開關(guān)電源的電磁干擾及浪涌進(jìn)行抑制，保證后級(jí)整流電路可靠工作，同時(shí)防止電源本身工作時(shí)產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)的污染。

圖1 開關(guān)電源輸入濾波電路

從圖1 可以看到，火線經(jīng)過電容C2、零線經(jīng)過電容C3 接地，形成所謂Y 電容。當(dāng)市電有浪涌電壓及高頻諧波成分時(shí)，就會(huì)有部分電流經(jīng)電容C2、C3 流入大地，這就產(chǎn)生了漏電電流，開關(guān)電源的直流輸出部分也有與此相近的濾波電路，因此漏電流的產(chǎn)生也就不可避免，開關(guān)電源屬于大漏電流設(shè)備。

2 漏電保護(hù)器及其工作原理

漏電保護(hù)器是一種用于防止電氣設(shè)備或線路漏電或絕緣下降而引起觸電事故、火災(zāi)事故的電氣安全裝置。

漏電保護(hù)器通過檢測(cè)電路中零線和火線電流大小差異來控制開關(guān)動(dòng)作的。正常時(shí)，穿過零序電流互感器的電流矢量和為零，互感器無(wú)信號(hào)輸出，當(dāng)電路故障、對(duì)地出現(xiàn)泄漏電流時(shí)，火線和零線的電流矢量和不等于零，零序電流互感器就產(chǎn)生信號(hào)輸出，此信號(hào)經(jīng)線性放大，當(dāng)達(dá)到規(guī)定范圍時(shí)，使脫扣電磁鐵線圈得電動(dòng)作，從而使斷路器脫扣，切斷電路，需要故障消除后手動(dòng)復(fù)位，接觸器才能再次吸合。

漏電保護(hù)器的選擇取決于實(shí)際的應(yīng)用或所要求保護(hù)的等級(jí)，按照IEC4.79（電流通過人體效應(yīng)）確定，通過人體的交流50HZ 電流不超過30mA 時(shí)，人體不會(huì)因發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)而死亡，它與人體潮濕程度、接觸電壓高低無(wú)直接關(guān)系，因此脫扣電流為30mA 的漏電保護(hù)器可以保護(hù)人員防止觸電。

3 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于漏電流保護(hù)的規(guī)定

一般來講，漏電保護(hù)器適用于民用電氣和部分工業(yè)電氣設(shè)備，對(duì)于某些工業(yè)電氣設(shè)備比如高頻開關(guān)電源或UPS 來說并不適用，因此在通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電源設(shè)備漏電流具體允許值的大小都沒有太多要求。

經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在機(jī)房供電時(shí)，電力局強(qiáng)制要求安裝漏電保護(hù)器，按照GB50096-1999《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定“每幢住宅的總進(jìn)線斷路器，應(yīng)具有漏電保護(hù)功能”,然而高頻開關(guān)電源原理決定了其不可避免的有大漏電流產(chǎn)生，因此在通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T731-2002《通信用高頻開關(guān)整流器》第4.9 節(jié)里對(duì)漏電流有這樣的規(guī)定：

3.1 符合GB4943-1995 中5.2.2 表17 最大對(duì)地漏電流的要求。

3.2 當(dāng)漏電流大于3.5mA 時(shí),漏電流不應(yīng)超過每相輸入電流的5%,如果負(fù)載不平衡,則應(yīng)采用3 相電流的最大值來進(jìn)行計(jì)算, 在大漏電流通路上, 內(nèi)部保護(hù)接地導(dǎo)線的截面積不應(yīng)小于1.0mm2。在靠近設(shè)備的一次電源連接端出，應(yīng)設(shè)置標(biāo)有警告語(yǔ)或類似詞語(yǔ)的標(biāo)牌，即“大漏電流，在接通電源前必須先接地”。

查詢GB4943-2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》標(biāo)準(zhǔn)，第5.1.6 節(jié)表5A 為最大接觸電流規(guī)定如圖2。

由此可見，在這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里，對(duì)帶有保護(hù)接地端子的駐立式永久連接的設(shè)備，每相漏電流只需小于單相最大輸入電流的5%即可滿足規(guī)定要求。

在另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里，YD5098-2005《通信局（站）防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中第6.7.2 節(jié)規(guī)定“ 站內(nèi)、外使用的電源配電箱應(yīng)安裝斷路開關(guān)，不得安裝漏電開關(guān)”，該標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已升級(jí)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50689-2011,規(guī)范描述與此如出一轍。

圖2 GB4943-2001 對(duì)最大接觸電流規(guī)定

通過上面幾個(gè)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不難看出，在通信局（站）在建設(shè)時(shí)都不推薦安裝漏電保護(hù)器，這是因?yàn)榘惭b后可能存在的以下隱患：

a.漏電保護(hù)器本身也是電氣設(shè)備，存在電磁兼容性的問題，而實(shí)際使用環(huán)境的電磁場(chǎng)相當(dāng)復(fù)雜，靜電放電、高頻電磁場(chǎng)無(wú)處不在。經(jīng)試驗(yàn)表明，一臺(tái)3-5W 的手機(jī)在7cm 距離，產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)800V/m，15cm 距離的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)300V/m，完全可能使某些電子式漏電保護(hù)器誤動(dòng)作。

b.漏電保護(hù)器本身的質(zhì)量良莠不齊、絕緣惡化、使用條件惡劣、電網(wǎng)中存在的高次諧波過大等均可能造成保護(hù)器誤動(dòng)作，誤動(dòng)作的后果是直接增加維護(hù)人力,甚至引起機(jī)房停電、通信中斷。

c.通信電源漏電流的產(chǎn)生與系統(tǒng)容量、電網(wǎng)質(zhì)量有重要關(guān)系，負(fù)載越大、配置模塊數(shù)量越多，系統(tǒng)產(chǎn)生的漏電流也越大。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13955-92《漏電保護(hù)器安裝和運(yùn)行》中5.3 規(guī)定：“選擇漏電保護(hù)器的額定動(dòng)作電流時(shí)，應(yīng)充分考慮到被保護(hù)線路和設(shè)備可能發(fā)生的正常泄漏電流值，必要時(shí)可通過實(shí)際測(cè)量取得被保護(hù)線路和設(shè)備的泄露電流值，選用的漏電保護(hù)器的額定不動(dòng)作電流，應(yīng)不小于電氣線路和設(shè)備的正常泄漏電流的最大值的2 倍”。按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，選用的漏電保護(hù)器容量會(huì)很大，已經(jīng)失去了30mA 安全電流的范圍。即使在機(jī)房投入使用初期漏電保護(hù)器容量規(guī)格滿足要求，隨著電源擴(kuò)容、機(jī)房環(huán)境變化，使得系統(tǒng)漏電流超出設(shè)計(jì)范圍，引發(fā)保護(hù)器動(dòng)作，因此安裝漏電保護(hù)器給電源系統(tǒng)的運(yùn)行特別是后續(xù)擴(kuò)容帶來嚴(yán)重隱患。

4 通信電源如何保護(hù)人體不受漏電流危害

通信電源系統(tǒng)中流過濾波電容的漏電流會(huì)使電源系統(tǒng)機(jī)柜帶電，如不加以防護(hù)，將嚴(yán)重影響設(shè)備工作，引發(fā)人身安全。通信電源采用聯(lián)合接地方式，要求施工時(shí)對(duì)接地做好嚴(yán)格檢查，系統(tǒng)的漏電流通過地線流回大地，可以有效避免對(duì)人體產(chǎn)生傷害通信電源系統(tǒng)只要具有了良好的接地系統(tǒng)，就可以防止由于漏電流的存在而造成人體傷害，同時(shí)只有符合規(guī)范要求的接地系統(tǒng)才能使電源設(shè)備能工作在低雜音、高效率狀態(tài)。通信電源屬于大漏電流設(shè)備，必需可靠接地，通常在機(jī)柜上也會(huì)貼有標(biāo)語(yǔ)(該警告語(yǔ)句來自IEC60364-7-707)，在電源安裝過程中必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行。