談施工現(xiàn)場(chǎng)用電中RCD的優(yōu)化措施

張 鵬 生

(中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100043)

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談施工現(xiàn)場(chǎng)用電中RCD的優(yōu)化措施

張 鵬 生

(中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100043)

以某火車站施工現(xiàn)場(chǎng)臨電管理出現(xiàn)的比較突出問題為起點(diǎn)，分析了施工現(xiàn)場(chǎng)漏電保護(hù)器(RCD)誤動(dòng)作與越級(jí)跳閘的原因，并從RCD選擇與系統(tǒng)布置兩方面，提出了合理化的改進(jìn)方案，解決了施工現(xiàn)場(chǎng)漏電保護(hù)器(RCD)出現(xiàn)的質(zhì)量問題。

施工現(xiàn)場(chǎng)，RCD，漏電保護(hù)系統(tǒng)，額定電流

0 引言

建筑施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)配電系統(tǒng)中，漏電保護(hù)器(RCD)在間接電擊防護(hù)、接地故障保護(hù)、防止電氣火災(zāi)等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而漏電保護(hù)器(RCD)選擇不當(dāng)會(huì)使得其功能大打折扣，而且還會(huì)常常出現(xiàn)誤動(dòng)作、越級(jí)跳閘等意外情況，致使現(xiàn)場(chǎng)臨電管理難度加大且嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)用電可靠性和安全性。

施工現(xiàn)場(chǎng)漏電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置，主要依據(jù)JGJ 46—2005施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范中的強(qiáng)制性條文：開關(guān)箱中的漏電保護(hù)器額定動(dòng)作電流不應(yīng)大于30 mA，額定動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)大于0.1 s。總配電箱中的漏電保護(hù)器額定動(dòng)作電流應(yīng)大于30 mA，額定動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于0.1 s，但額定漏電動(dòng)作電流與額定漏電動(dòng)作時(shí)間的乘積不應(yīng)大于30 mA·s。而實(shí)際臨電管理中，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)雖然臨電中RCD的設(shè)置滿足JGJ 46—2005上述條文的要求，但是現(xiàn)場(chǎng)卻會(huì)出現(xiàn)頻繁的誤動(dòng)作、越級(jí)跳閘現(xiàn)象。以下筆者結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)漏電保護(hù)器(RCD)的誤動(dòng)作、越級(jí)跳閘的原因進(jìn)行分析，并對(duì)RCD選擇和漏電保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化措施進(jìn)行探討。

1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況

該工程在樁基施工階段，施工現(xiàn)場(chǎng)臨電設(shè)計(jì)嚴(yán)格執(zhí)行JGJ 46—2005等相關(guān)規(guī)范，而且漏電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除滿足JGJ 46—2005相關(guān)條文，還特意增加為三級(jí)漏電保護(hù)系統(tǒng)以增強(qiáng)保護(hù)作用；漏電保護(hù)系統(tǒng)示意圖見圖1。然而在樁基施工的后期現(xiàn)場(chǎng)頻繁發(fā)生下列幾種現(xiàn)象：

1)正常運(yùn)行狀態(tài)下，每隔幾個(gè)小時(shí)圖1所示的一級(jí)配電箱中的RCD1或者RCD1-n以及二級(jí)配電箱中的RCD2就會(huì)越級(jí)跳閘。

2)在末端設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，三級(jí)配電箱中的RCD3每隔一定時(shí)間就誤動(dòng)作一次。

3)對(duì)于一少部分稍大功率電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)，在其啟動(dòng)RCD3或者RCD2也會(huì)跳閘，致使設(shè)備無法啟動(dòng)使用。

以上所述漏電保護(hù)器(RCD)頻繁出現(xiàn)的誤動(dòng)作、越級(jí)跳閘，給施工生產(chǎn)及臨電管理帶來不小的麻煩。

2 原因分析

基于現(xiàn)場(chǎng)臨電頻繁出現(xiàn)上述幾種情況，筆者經(jīng)過查閱資料和現(xiàn)場(chǎng)觀察，對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的漏電保護(hù)器(RCD)頻繁出現(xiàn)上述現(xiàn)象深入分析，得出以下幾個(gè)原因。

2.1 所選擇的漏電保護(hù)器(RCD)動(dòng)作參數(shù)不合理

額定剩余動(dòng)作電流、額定剩余不動(dòng)作電流等參數(shù)都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置，沒有經(jīng)過合理的計(jì)算。對(duì)于RCD的參數(shù)設(shè)置應(yīng)從RCD動(dòng)作的條件進(jìn)行考慮。根據(jù)規(guī)范及各RCD廠家技術(shù)規(guī)程，RCD動(dòng)作的充分條件是：“所保護(hù)線路的剩余電流值超過額定剩余動(dòng)作電流并經(jīng)過額定動(dòng)作時(shí)間后”。RCD不動(dòng)作的充分條件是：“所保護(hù)線路的剩余電流值低于RCD的額定剩余不動(dòng)作電流”。但是當(dāng)RCD所保護(hù)的線路剩余電流值介于額定動(dòng)作電流和額定剩余不動(dòng)作電流之間時(shí)，RCD的動(dòng)作與否是無法確定的；而在RCD的選擇過程中沒有計(jì)算線路及設(shè)備正常泄漏電流而盲目選擇額定剩余不動(dòng)作電流等參數(shù)。

2.2 短路、過載保護(hù)器與漏電保護(hù)器不匹配

施工現(xiàn)場(chǎng)用電一般簡(jiǎn)單的利用的額定電流大于計(jì)算電流的原則進(jìn)行選擇RCD的額定電流。這一參數(shù)選擇方式從安全角度來說沒有問題，但是卻忽略了RCD誤動(dòng)的要求。而事實(shí)上穿過RCD的各導(dǎo)體在RCD內(nèi)的零序電流傳感器的布置無法做到完全對(duì)稱，正常運(yùn)行狀態(tài)下，穿過RCD的各導(dǎo)體往往會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生極小的電動(dòng)勢(shì)，并且在互感器的二次側(cè)得到反應(yīng)，設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)這一電動(dòng)勢(shì)不足以使得RCD動(dòng)作；但是當(dāng)回路中突然出現(xiàn)比較大的尖峰電流(例如塔吊電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)啟動(dòng)電流)時(shí)，則可能會(huì)引起RCD動(dòng)作；實(shí)踐證明當(dāng)回路尖峰電流值超過RCD額定電流的6倍時(shí)，這一感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就相應(yīng)的增大到能使RCD動(dòng)作的值。因此在選擇RCD的額定電流時(shí)要綜合考慮計(jì)算電流和正常過電流的1/6。

2.3 RCD設(shè)置上下級(jí)選擇性配合不夠合理

在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的RCD越級(jí)誤動(dòng)作主要原因就是RCD設(shè)置上下級(jí)選擇性配合不合理。RCD的設(shè)置位置，上下級(jí)配合關(guān)系設(shè)置一般都依據(jù)JGJ 46—2005相關(guān)條文(8.2.10，8.2.11)進(jìn)行設(shè)置。而此條文只是滿足RCD上下級(jí)選擇性的必要條件，具體設(shè)置還需要根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)情況作出合理的參數(shù)選擇和系統(tǒng)布置以保證RCD上下級(jí)選擇性。

2.4 其他原因

施工現(xiàn)場(chǎng)RCD誤動(dòng)的原因還有接線錯(cuò)誤、接地不當(dāng)，雷電過電壓、電磁干擾等。

3 優(yōu)化方案與措施

對(duì)于2.4所述的RCD接線錯(cuò)誤、接地不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻腞CD誤動(dòng)作、拒動(dòng)，可以實(shí)時(shí)檢查更正。而對(duì)于2.1～2.3所述的原因，可以通過合理的選擇RCD，科學(xué)地布置漏電保護(hù)系統(tǒng)盡量避免RCD誤動(dòng)作、越級(jí)跳閘等現(xiàn)象發(fā)生。

3.1 合理的選擇RCD

根據(jù)2.1～2.3中所述的原因，各級(jí)漏電保護(hù)器(RCD)的額定電流、額定動(dòng)作電流等參數(shù)的選擇宜如下。

3.1.1 額定電流選擇

選擇RCD的額定電流時(shí)要綜合考慮額定計(jì)算電流、正常過電流及與斷路器額定電流相配合的因素。即在RCD的額定電流應(yīng)在保證不小于額定計(jì)算電流(斷路器額定電流)和正常過電流的1/6的前提下并結(jié)合末端設(shè)備供電要求進(jìn)行選擇。下邊以本工程現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)15 kW電動(dòng)機(jī)為例，闡述RCD額定電流的選擇。

其計(jì)算電流：

尖峰電流：

Ijf=KIr=7×34=238 A。

RCD額定電流需要同時(shí)滿足：

In≥Ie=34 A。

因此根據(jù)該臺(tái)RCD的額定電流選為50 A即能滿足要求。開始時(shí)該臺(tái)RCD額定電流按照計(jì)算電流選擇為40 A的，因其與幾乎相等，但是后來發(fā)現(xiàn)該電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)誤動(dòng)作造成其無法啟動(dòng)。當(dāng)將該電動(dòng)機(jī)的RCD額定調(diào)整為50A，即不再發(fā)生誤動(dòng)作現(xiàn)象。

對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)臨電RCD的設(shè)置，額定電流一般都能滿足，對(duì)于尖峰電流應(yīng)給予關(guān)注，特別是對(duì)于電焊機(jī)、塔吊等頻繁啟動(dòng)，且過電流相對(duì)較大的設(shè)備(籠式電動(dòng)機(jī))。

3.1.2 剩余動(dòng)作電流及額定動(dòng)作時(shí)間的選擇

對(duì)于RCD的剩余動(dòng)作電流及額定動(dòng)作時(shí)間的選擇，在滿足JGJ46—2005的規(guī)定的同時(shí)還應(yīng)綜合考慮上下級(jí)的選擇性。基本原則如下：

1)為了滿足上下級(jí)的選擇性，額定漏電動(dòng)作電流與額定漏電動(dòng)作時(shí)間還應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：

IΔt(RCD1)≥2IΔt(RCD1)

(1)

Δt(RCD1)≥Δt(RCD2)+Δt(CB2)

(2)

一般地，滿足Δt(RCD1)≥Δt(RCD2)+1級(jí)，即能滿足式(1)，式(2)要求。

其中，IΔt(RCD1)為上一級(jí)RCD額定剩余動(dòng)作電流值；IΔt(RCD2)為下一級(jí)RCD額定剩余動(dòng)作電流值；Δt(RCD1)為上一級(jí)RCD額定動(dòng)作時(shí)間值；Δt(RCD2)為下一級(jí)RCD額定動(dòng)作時(shí)間值；Δt(CB2)為下一級(jí)低壓斷路器動(dòng)作時(shí)間值。

2)為了滿足RCD與線路及設(shè)備的泄漏電流值還應(yīng)滿足以下幾個(gè)要求：

a.用于單臺(tái)用電設(shè)備(即末端配電裝置)時(shí)，RCD額定動(dòng)作電流應(yīng)不小于正常運(yùn)行泄漏電流的4倍。

b.配電線路RCD額定動(dòng)作電流應(yīng)不小于正常泄漏電流的2.5倍，同時(shí)還應(yīng)不小于其中泄漏電流最大一臺(tái)用電設(shè)備正常運(yùn)行泄漏電流的4倍。

c.對(duì)于施工場(chǎng)所的最末級(jí)配電裝置均應(yīng)設(shè)置RCD額定動(dòng)作電流不應(yīng)大于30mA，為了保證選擇性和防人身電擊，額定動(dòng)作時(shí)間宜選用瞬動(dòng)型(≤0.04s)。對(duì)于手持式工具的末端RCD的額定動(dòng)作電流應(yīng)不大于15mA。

3.1.3 額定剩余不動(dòng)作電流及額定不動(dòng)作時(shí)間的校驗(yàn)

按照額定電流、額定剩余動(dòng)作電流及額定動(dòng)作時(shí)間選定RCD后，還應(yīng)通過對(duì)其額定剩余不動(dòng)作電流及額定不動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行校驗(yàn)(除了校驗(yàn)常規(guī)的熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定等參數(shù))，以進(jìn)一步確認(rèn)RCD選擇的合理性。校驗(yàn)根據(jù)上下級(jí)選擇性及避免誤動(dòng)作進(jìn)行，即應(yīng)滿足下列條件即可：1)上級(jí)RCD額定不動(dòng)作電流應(yīng)大于下級(jí)的額定動(dòng)作電流。2)上級(jí)RCD額定不動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于下級(jí)的額定動(dòng)作時(shí)間。3)RCD的額定剩余不動(dòng)作電流應(yīng)大于所保護(hù)回路的正常泄漏電流的2倍。

3.2 合理的系統(tǒng)布置

3.2.1 漏電保護(hù)系統(tǒng)級(jí)數(shù)的選擇

根據(jù)JGJ46—2005的規(guī)定：施工現(xiàn)場(chǎng)臨電采用三級(jí)配電、二級(jí)漏電保護(hù)系統(tǒng)。一般二級(jí)漏電保護(hù)系統(tǒng)的級(jí)數(shù)即可滿足現(xiàn)場(chǎng)安全性要求。而對(duì)施工場(chǎng)地太大和現(xiàn)場(chǎng)電氣安全要求高的施工場(chǎng)所，可適當(dāng)增加一級(jí)漏電保護(hù)，但是漏電保護(hù)系統(tǒng)最好不要超過三級(jí)，因?yàn)槌^三級(jí)就難以同時(shí)滿足JGJ46—2005中強(qiáng)制性條文和RCD上下級(jí)選擇性的要求，而且級(jí)數(shù)太多容易造成不必要的浪費(fèi)。

3.2.2 漏電保護(hù)器(RCD)在系統(tǒng)中的位置

在配電系統(tǒng)中適當(dāng)位置設(shè)置參數(shù)合適的RCD會(huì)使得漏電保護(hù)系統(tǒng)更好地發(fā)揮其作用，而且會(huì)進(jìn)一步降低RCD誤動(dòng)作、越級(jí)跳閘的幾率。

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全需要和JGJ46—2005的要求，在施工現(xiàn)場(chǎng)配電系統(tǒng)中的最末保護(hù)電器位置(即三級(jí)配電箱的出線側(cè))必須裝設(shè)一級(jí)RCD，且其參數(shù)應(yīng)滿足“開關(guān)箱中的漏電保護(hù)器額定動(dòng)作電流不應(yīng)大于30mA，額定動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)大于0.1s”的要求，對(duì)于手持型電器還應(yīng)保證漏電保護(hù)器額定動(dòng)作電流不應(yīng)大于15mA。

對(duì)于一級(jí)配電箱中的RCD，作為防止電氣火災(zāi)最有效電氣設(shè)備，建議不論如何設(shè)置參數(shù)都應(yīng)予以保留?？梢愿鶕?jù)選擇性要求和參數(shù)選擇適當(dāng)調(diào)整RCD在一級(jí)箱內(nèi)的布置位置。

對(duì)于一、二級(jí)配電箱中的RCD布置位置應(yīng)該先根據(jù)相關(guān)手冊(cè)測(cè)算一下各級(jí)開關(guān)處的正常泄漏電流，在滿足本文中3.1.2所述的條件的前提下進(jìn)行具體確定。筆者所在工程在裝飾階段結(jié)合針對(duì)樁基階段漏電保護(hù)系統(tǒng)的問題對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的漏電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而大大地減少了RCD誤動(dòng)作、越級(jí)跳閘等現(xiàn)象的發(fā)生。裝飾階段不同的系統(tǒng)的漏電保護(hù)系統(tǒng)示意圖2，圖3所示。

綜上所述，施工現(xiàn)場(chǎng)臨電漏電保護(hù)系統(tǒng)的一些誤動(dòng)作、越級(jí)跳閘等現(xiàn)象是可以通過優(yōu)化臨電設(shè)計(jì)進(jìn)行避免。因此在臨電設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮各種因素，將漏電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)化，從根源上避免漏電保護(hù)器的誤動(dòng)作、越級(jí)跳閘等問題。

[1] 王厚余.建筑電氣裝置600問[M].北京：中國(guó)電力出版社,2013.

[2] JGJ 46—2005，施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 正泰電器.配電電器選型手冊(cè)[Z].2015.

[4] 任元會(huì).工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第3版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2006.

Discussion on RCD optimization measures in construction site power utilization

Zhang Pengsheng

(ChinaRailwayConstructionGroupLimitedCompany,Beijing100043,China)

Taking more prominent issues encountered in a train station construction site power leakage management as a starting point, this paper analyzed the reasons of construction site leakage protective device(RCD) error action and override trip, and put forward rationalization suggestion from RCD selection and system layout two aspects, solved the quality problems appeared in construction site leakage protective device(RCD).

construction site, RCD, power leakage protection system, rated current

1009-6825(2016)26-0143-03

2016-07-04

張鵬生(1989- )，男，助理工程師

TM934

A