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摘要:漏电保护器(以下简称rcd)是现时有效防止接地故障引起人身电击和电气火灾的保护电器,但应用不当往往不能发挥应有的作用。本文拟对此陈述一些浅见。
关键词:漏电保护器rcd电气火灾
1防人身电击只需装用动作电流为30mA的rcd
国际电工委员会标准IEC4.79(电流通过人体的效应)确定,通过人体的交流50Hz电流不超过30mA时,人体不会因发生心室纤维性颤动而死亡,它与人体潮湿程度、接触电压高低无直接关系。因此,国际电工标准在所有防人身电击的条文中,都规定采用动作电流不大于30mA的rcd。据此在医院手术室、浴室等电击危险大的场所都可装用动作电流为30mA的rcd来防人身电击。
农村用电不必装用灵敏度更高的rcd,例如10mA的rcd。因为10mA的rcd和30mA的rcd在防人身电击的效果上是相同的,都可以使人免于发生心室纤颤而死亡。10mArcd的价格很贵,不适于广泛采用,而其额定不动作电流仅5mA,农村低压电网设备因常处于户外和潮湿场所,正常泄漏电流较大,容易引起误动作。频繁的误动作停电的后果往往是将rcd短接或拆除,使线路失去接地故障保护,导致危险的后果。
2只有手握式和移动式电气设备才需装用30mA高灵敏度的rcd
手握式和移动式电气设备的电击危险大。这是因为这些设备使用中经常挪动,绝缘容易破损而发生碰外壳接地故障,握持设备的手掌肌肉通电收缩使人无法甩脱外壳带电的设备,人体通电时间稍长即易发生心室纤颤致死。固定安装的设备较少发生碰外壳接地故障,人的手掌抓握不住设备外壳,在遭电击时可立即甩脱,与带电设备外壳脱离接触。不论有无装用30mArcd,固定式设备发生电击事故时都可使人站立不稳摔倒,但不会因发生心室纤颤而电击致死。因此对手握式和移动式设备必须装用30mA瞬动rcd,而对固定式设备如吊灯、固定安装的户内水泵则无此要求。国际电工标准对两者加以区分是避免滥装30mA瞬动rcd,以节省不必要的投资和减少因装用不当而招致rcd的误动停电。
3常用的两级漏电保护
在线路短路中大部分是接地故障,即相线与大地、电气设备外壳、金属结构管道之间的短路。接地故障既能引起人身电击事故,也比相间短路、单相短路容易引起电气火灾。我国《低压配电设计规范》(GB50054-95)规定,配电线路都应有接地故障保护,而rcd是最有效的接地故障保护电器。当发生电弧性接地故障起火时,因电弧电流小,断路器、熔断器往往不能在火灾发生前切断电源,而rcd则能立即动作切断电源。因此,除在手握式、移动式设备终端线路上安装30mA瞬动rcd外,还应在电源总干线上安装带少许延时的漏电保护功能的断路器,如图1所示。它主要用于防接地故障引起的电气火灾和线路对地电位升高事故,保护范围无死区。
图中rcd1和rcd2的动作应有选择性,以避免越级跳闸扩大停电面。选择性不能靠rcd动作电流的大小来提供。如果rcd1和rcd2的动作电流差2~3倍,但如果都是瞬时动作,当线路末端发生故障电流为几十安的接地故障时,故障电流都超过动作电流的百倍以上,两级rcd都瞬时动作,无法保证选择性。因此各个级次rcd间的动作选择性只能靠动作时间的长短不同来保证,即图1中的rcd2的动作应带有适当的延时,例如图中所示rcd1的动作时间t1≤0.04s,rcd2的动作时间t2=0.3s。
4带延时漏电保护的断路器的技术要求
装设在电源干线上带延时漏电保护的断路器其接线如图2所示。由图可知,这种断路器只是在原用作短路保护和过载保护的断路器的下端,增装一变比为1∶1的零序电流互感器和脱扣器。当被保护回路内发生接地故障时,互感器检测出剩余电流(俗称漏电电流),由脱扣器使断路器跳闸。
我国《低压配电设计规范》规定,此级rcd的动作电流不大于500mA最为安全,因500mA以下电弧的能量不足以引燃起火。但当线路正常泄漏电流大时也可取为大于500mA,以免发生不必要的跳闸停电。此断路器漏电动作延时一般取为0.3s左右。因从发生接地电弧到引燃近旁可燃物质起火有一较长时间过程,这一0.3s左右的延时,既能有效防止起火,又不扩大停电面,也不致引起所保护线路的过热烧损。
这一级保护不能采用一般的漏电保护器,也不能采用漏电继电器与接触器组合的漏电保护,因为电源干线上金属性接地故障电流可能以千安计,接触器和断流能力为300A的一般rcd是难以切断如此大的电流的。
我国不少厂家生产这种带延时漏电保护功能的.塑壳式断路器,其额定电流为100~400A,漏电保护动作电流为30mA~2A,延时动作时间0.2~0.8s,短路电流开断能力为3~6.5kA,可以满足前述的一般要求。
当供电范围和电源干线电流较大时,有时需装用三级漏电保护,即在图2中的rcd2前再加一级rcd3如图3所示。它由分离的零序电流互感器、漏电继电器和断路器(或信号器)组成。互感器的变比也为1∶1。它通过的回路电流受回路4根导线通过的互感器贯穿孔直径的限制。漏电继电器检测的电流即一次侧的剩余电流,其动作电流和延时均可调整。
我国现时已生产附装漏电继电器的漏电保护零序电流互感器,其贯穿孔直径为25~100mm,相应回路电流为100~800A,所带漏电继电器的动作电流为50mA~3A,延时为0.2~2s。这种互感器也适宜于在现有线路上补加漏电保护。
对供电范围大的电源干线上的漏电保护往往不希望所保护范围内发生电弧性接地故障时立即跳闸,以避免大面积的停电。这时可将漏电继电器作用于信号,以便找出故障回路,局部切断电源。回路内如出现金属性短路的大短路电流,则由断路器内的电磁脱扣器动作来切断电源,以保护线路。
6漏电保护的检验
现时施工验收时常用揿按rcd试验按钮或模拟接地故障的办法来检验rcd是否能动作,这两种方法不十分可靠。因前者只能说明rcd本身能动作,不能说明安装是否正确,保证发生接地故障时也肯定能动作;而后者只是定性检测而非定量检测。随着我国电气技术的发展,我国已生产出能测定rcd的动作电流、动作时间以及线路和设备正常泄漏电流的仪表,使用这种仪表检测得出的结果将更为可靠和准确。
漏电保护器分析的论文
摘要:从几个不同的典型用电场所,分析漏电保护器作用的局限性,并论述应如何正确选用和安装漏电保护器及采取与之相结合的等电位联结安全措施。
关键词:漏电保护器作用局限性等电位联结
引言
八十年代以前,我国仍沿用前苏联模式一以零序保护作为接地故障保护。这种方式所检测的电流为零序电流,其可以用于包括TN-C系统在内的所有系统,但保护整定值必须大于N线和PEN线中流过的三相不平衡电流、谐波电流以及正常泄漏电流之和,其值约数十至数百安。这么大的整定值只能保护线路绝缘,而不能有效地防人身电击或接地电弧引起的电气火灾。八十年代后,采用了漏电保护器(以下简称RCD),它所检测的是剩余电流,即被保护回路内相线和中性线电流瞬时值的代数和(其中包括中性线中的三相不平衡电流和谐波电流),此电流即为正常的泄漏电流和故障时的接地故障电流。为此,RCD的整定值,即其额定动作电流In,只需躲开正常泄漏电流值即可,此值以毫安计,所以RCD能十分灵敏地切断保护回路的接地故障,还可用作防直接接触电击的后备保护。这在我国多年对RCD的实际使用中已得到了证明。然而,在对RCD的进一步使用中,应注意到它所存在的不足之处。
1RCD作用的局限性
1.1RCD不能防止从别处传导来的故障电压引起的电击事故
RCD对接地故障电流有很高的灵敏度,能在数十毫秒的时间内切断以毫安计的故障电流,即使接触电压高达220V,高灵敏度的RCD也能快速切断使人免遭电击的`危险,这是众所周知的。但RCD只能对其保护范围内的接地故障起作用,而不能防止从别处传导来的故障电压引起的电击事故,见图1。
图1中乙户安装了RCD,,而相邻的甲户却是安装了熔断器(RD)来作为保护,在使用的过程中,若甲户随意将熔丝截面加大,并且使用电器不经心而导致电气设备绝缘损坏,由于故障电流不能使熔丝及时熔断而切断故障,此时故障电压通过PE线传导至乙户的用电设备上,由于RCD不动作,致使乙户存在了引起电击事故的不安全隐患。这种例子在当前的城市用电设计规范的前提下是不存在的。然而,在我国的乡镇,尤其是农村,笔者在调查中看到,因经济条件相差较大,加之用电设计不规范,此种现象则普遍存在,应当引起我们的高度重视。
1.2有些场所和设备是不宜装设RCD
在某些供给数据处理设备的线路,其电源线路上常装的抗干扰的大容量滤电容器,见图2所示。
图2中电容器的一端是通过设备外壳和PE线接地的,其对地电容电流为:
按上两式计算,当C大于0.22F时,正常工作的电容电流将超过15同mA,额定动作电流In为30mA的RCD可能误动,因其额定不动作电流Ino=(1/2)In=15mA。实际上电容器的初始充电电流远大于此,即若安装RCD为使它不误动,滤波电容的容量必须远小于0.22F,这显然是不现实的,因此数据处理设备的防电击不能采用RCD。国际电工委员会在IEC364-4-707中为数据处理设备的电气安全制订了专门的标准。
1.3有些场所是不允许装设RCD
如医院的胸腔手术台,是不允许装设RCD的。因为新型的手术台是一种用电的医疗电气设备,其正常泄愤电流只允许为0.01mA,发生接地故障时泄漏电流仅允许为0.05mA,而RCD的灵敏度远不能满足这一要求,相反,它可能发生的误动却能引起供电中断而发生医疗事故。还有一些用电设备及场所不宜装设RCD,在这里就不再一一叙述了。
2RCD的选用和安装
2.1RCD的选用
虽RCD的作用具有一定的局限性,但它的功能优势却不能抹杀。为了防止接地故障引起电击和火灾事故,除断电将引起更严重后果的设备和线路外,全部电器装置都应按要求置于接地故障保护之下。末端插座回路不可避免地要接用一些移动式、手握式电气设备,这些最易发生接地故障,发生电击的危险也最大,为保证用电安全,不论那种接地系统,末端插座回路上都应装设RCD,并且它应为高灵敏度的普通型RCD,其额定动作电流In不大于30mA,.5倍In电流时的动用时间不大于0.04s。它既能防止电击(包括直接接触电击),也能防止电
弧性接地故障火灾。对固定式设备的过流保护若不能满足在5s内切断接地故障的要求也应装设此种RCD。而当建筑物电源总进线上的过流保护若不能在5s内切断接地故障时,应装设带少许延时的S(选择)型RCD,以保证与下级RCD的选择性,其In宜为100~500mA;且5倍In电流时的动作时间不大于0.15s。此S型RCD用以保护全部电气装置,但主要用于防接地故障引起的火灾,同时也作为插座回路RCD的后备。
2.2RCD的安装
对S型和普通型两级RCD的安装位置见图3所示。
图3中为某一住宅楼,每户配电箱的插座回路装一普通型的RCD,用于防火的S型RCD只在全楼电源总进线上安装。对大型电气装置可再加一级RCD,其In值和切断时间可以视具体情况确定。
对TT系统因接地故障电流小,必须装设RCD来防止接地故障引起的电气事故。IEC标准规定TT系统电气装置若只装一个RCD,则此RCD必须装设在电源总进线上,以确保整个电气装置都在其保护之下。而对TN系统电气装置电源总进线上的过流保护电器若能在5s内切断装置内发生的接地故障,可不在电源总进线上装设RCD。
3结论
RCD以其高灵敏的动作性能,能作为直接接触电击保护的后备措施。例如当人体不慎触及破损的灯头或插头的带220V的相线端子时,它也能迅速切断电源,使人免遭电击的危险。但这只是在绝缘外壳破损时的后备措施而不是正规的保护措施,不能由此误认为安装RCD后电气设备可以不接地,也可不作总等电位联结。综上所述可知,RCD尚非尽善尽美,它可能因为种种原因而拒动,和其他保护电器一样,并不完全可靠,如果作了接地,尤其是
作了等电位联结,其作用在于降低接触电压,则可使受电击的人往往免于致死。另外,如果绝缘损坏,使电气设备金属外壳带电压,设备接地可以为故障电流提供通路,RCD可在人体接触带电外壳前切断故障,从而使人体免遭一次电击危险,可见,不作接地和等电位联结是很危险的,两者应结合应用,相辅相成,从而获得最好的保护效果。
参考文献:
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摘要:本文结合我国农村触电事故的规律和特点,提出了农网低压安全应采用的保护方式,并着重阐述了漏电保护器的质量跟踪及加强运行管理的措施。
关键词:漏电保护器配置方式 质量跟踪 运行管理
农村电网改造后,县级电业部门对农村低压电网的管理延伸到家用电能表,其面临的安全问题,主要是农村人身触电伤亡与家用电器烧坏事故。如何把农村安全用电水平提高到一个新的高度,是目前急需研究的重要课题。
1农村触电事故的规律性和特点
从多年的运行经验得知,触电事故的规律主要表现在以下几个方面:
1.1农村触电事故多于城市
我国用电安全水平虽在逐年提高,可触电死亡事故率仍远高于世界上经济发达国家。触电事故主要发生在农村,农村触电事故是城市的6倍之多。其主要原因是:农村用电条件差,电气设备简陋且安装不太合理,技术水平低,管理不严格,农民缺乏电气安全知识等。
1.2低压触电事故多于高压触电事故
高压电网人们不容易接触;低压电网覆盖面大,电气设备多,因此人触及的机会也多;加之设备简陋,管理不严,人们思想麻痹、缺乏电气安全知识的人员接触机会就更多。
1.3触电事故季节性强
每年的6~9月是触电事故的高发季节,主要原因是夏、秋季多雨潮湿,电气设备绝缘性能下降;天气炎热,人们多不爱穿戴工作服和使用绝缘护具,且人体多汗,皮肤电阻下降。此外,正值农忙季节,农村用电量增加,人们接触和操作电气设备的机会明显增多,各种条件的不利,加上主观上的麻痹大意,便成了触电事故高度集中的季节。
1.4触电事故点多发部位
单相触电事故多于两相(指相对相)触电事故,且事故点多发生在分支线、接户线、地爬线、接头、灯头、插头插座、开关电器、控制电器、熔断器等处。这些是人们容易接触的部位,又容易发生短路、接地和漏电。
1.5农村触电事故的原因
1.5.1设备不合格
低压架空线过低,对地高度、与建筑物的距离不符合规程要求;低压电杆拉线固定部位不合理,工艺不良,又无隔离绝缘子;用废铝线或铁丝作电线;接头不合格;电气设备金属外壳未接地或接地不良;用绝缘层破损或老化的电线作进户线或电器引线;广播线与电力线安装距离不符合要求造成相互搭连;螺口灯头与灯泡不符合标准要求,且零线、相线接错,使灯泡金属螺口带电外露;单向开关误接在零线上,使灯头长期带电等。
1.5.2设备失修
接户线、引出线绝缘老化或破损;电杆拉线锈蚀,导线断股及接头老化,造成断线倒杆;电器受潮、绝缘老化;外壳的保护接地或接零线断开;橡胶绝缘线护套、软电缆护套和绝缘层破裂,软电缆接头绝缘包扎物选用不当或松散脱落;开启式负荷开关(胶盖闸)、灯头及插座的绝缘护罩、护盖失落或破碎等。
1.5.3违章作业
带电搭接电源线或修理电气设备;未切断电源,带电移动有漏电故障的电气设备;在架空线下面建房或起吊器材又无安全措施;趁供电停电之机,擅自在停电设备上工作;违反安规,进行约时停送电等。
1.5.4私拉乱接,违章用电
装接一线一地照明;直接用导线挂、钩架空线用电;私设电网电鱼、电鼠;用破旧导线拖拉地爬线、拦腰线等。
1.5.5缺乏安全用电知识
赤手拨拉断落的带电导线,赤手拖拉触电者;将三孔或四孔插头、插座的保护极误接在相线上,造成电器设备外壳带电;爬登电杆或变压器;任意将刀开关放在地上运行;用非绝缘物包裹导线接头或破损处;将插头用导线直接接在电源线上;潮湿场所用电未采用安全电压;随意操作带电设备。
1.5.6不装漏电保安器或选用劣质的漏电保安器
农改前家用保安器安装率很低,漏电流较大的农网电路选用一般电流型总保安器误动作太多,且漏电流动作整定值过大,无法保护人身安全。农改后虽家用保安器安装率提高,可许多假冒、伪劣产品涌入农网,农村触电伤亡事故仍不断发生。
1.6农村架空线、接户线、临时用电线路触电事故多
据统计资料分析,在农村架空线、接户线、临时用电线路上发生的触电事故竟达70%以上。在构成触电事故的诸多因素中,仅有一个因素引起的触电事故不足10%,有90%以上的触电事故是由两个或两个以上的因素引起的。因此,加强用电安全管理和用电安全知识的教育是非常重要的。
应当指出,在农网整改的前后,触电事故的规律可能随之变化。我们应在实践中不断分析总结其规律,为制定和完善安全措施、搞好安全用电提供可靠的依据。
2漏电保护器的配置和选用
我们应该结合我国农村低压电网的现状,既要做好安全用电防护工作,减少触电事故,又要提高电网供电的可靠性,这是对漏电切断保护提出的全面要求。事实已经证明:采用漏电保护器分级保护方式是实现上述要求的根本途径,也是我国漏电保护发展的必然趋势。根据我国低压电网的供电方式、经济条件和漏电保护器的生产等情况,在低压电网中采用两极漏电保护方式是可行的,也是最有效的。
首先应加大末级漏电保护器的安装率和投运率,末级保护以防止直接接触触电为主要目标,各自保护面小,不干扰其他用户。城乡家庭进户线处和人们广泛接触使用的移动式电气设备、电动工具等都应选用额定漏电动作电流不大于30mA的高灵敏度、快速型漏电保护器。对单相用电户选用的漏电保护器还应具备过电压保护功能,用于防止当出现三相四线制总零线发生断线和接户线错接成380V线电压时,产生的异常过电压损坏家用电器。最好选用带漏电、过压、过载短路保护功能的保护器,这样,单相用电户的.所有异常情况都能受到保护。对发生触电后会产生二次性伤害的场所,如高空作业或河岸边使用的电气设备等,可装设漏电动作电流为10mA的快速型漏电保护器。
第二级保护为系统总保护或分支保护。这一级保护器可装设于配电变压器低压出线处或各分支线的首端,其保护范围为低压电网的主干线(或分支线)、下户线和进户线,同时也作为末级漏电保护器的后备保护。其额定漏电动作电流应根据被保护线路和设备实际漏电流来确定。
这两级触漏电保护器构成了一个漏电分级保护网,第一级保护器对一些条件恶劣而触电危险性较高的场合提供了直接接触的保护;第二级保护器扩大了漏电保护覆盖面,提高了整个低压电网的安全水平。两级保护之间应合理配合,其漏电动作电流和动作时间应有级差。建议考虑上级漏电保护器的额定漏电电流为下一级额定漏电电流的2.5~3.0倍,上一级漏电保护器的动作时间较下一级动作时间增加一个动作级差,约为0.1~0.2s左右。
3漏电保护器的质量跟踪
漏电保护器作为国家强制性实施安全认证的电工产品,其质量优劣将直接关系到使用者的生命和财产的安全,为此漏电保护器的质量状况一直是使用者关注的问题。特别是农网“两改一同价”工作开展以来,漏电保护器的需求量激增,许多质量稳定、性能好、功能完善的漏电保护器被用户广泛选用,但也有不少质量低劣的产品进入农网。因此必须加强和开展对漏电保护器质量的监督,实行动态管理,提高生产经营者的质量意识,防止不合格和假冒伪劣产品进入低压电网。现就如何加强和规范地开展对漏电保护器的质量监管提出几点建议:
(1) 坚持对漏电保护器实施安全合格认证、进行强制性监督管理是保证其质量的前提和基础。从对已取得安全合格认证证书的产品进行的几年质量跟踪情况看,其产品质量的稳定性明显优于未进行认证的产品,这说明开展安全合格认证对产品今后的质量状况具有重要的作用。
(2) 开展漏电保护器质量跟踪监督是促进和保证产品质量的有效措施。开展漏电保护器质量跟踪监督就是为了对其质量实行动态监管,从而评判其质量状况,因此,对漏电保护器的质量跟踪监督是开展对漏电保护器质量监管的主要环节。对漏电保护器质量跟踪主要应做好以下几方面工作:
1) 保证质量跟踪监督机构抽检测试和技术评定的权威性。质量跟踪监督机构的检定测试能力及其可靠性评审是否合格,将直接影响到其对跟踪产品质量评定的准确度,因此,保证质量监督的权威性是开展质量跟踪监督的关键。
2)进一步加大对认证产品的质量跟踪监督工作的力度,质量跟踪监督工作应坚持“三公”(公平、公正、公开)、“三统一”(统一监督标准、统一监督方式、统一检测项目) 原则,保证质量跟踪监督工作的严肃性。开展质量跟踪监督必须有严格和规范的工作程序,并明确参加质量跟踪产品的条件和企业应提供的相关资料,公开漏电保护器质量跟踪测试的项目和采用的标准及技术评定的原则,公布抽样的办法和数量。如浙江省对漏电保护器的质量跟踪测试已开展多年;河南省从开始,先有基层县局用户根据使用情况推荐到省局,省局审查资质后委托检测机构测试。两省目前开展质量跟踪测试都是按国家标准进行的,选择的项目突出了漏电保护器的主要特性。
3) 及时公布产品质量的检测情况,对检测的产品提出质量改进意见是质量跟踪监督工作的重要组成部分。
4) 对检测中存在质量缺陷的产品,在进行质量改进后进行定期复检是质量跟踪监督工作的又一个重要部分。它是促进产品有质量缺陷的厂家提高产品质量的有效措施,同时也可以反映生产企业的生产、技术和质量管理水平。如浙江省对检测中存在质量缺陷的产品,在提出质量改进意见的3~6个月后进行随机抽样复检,并公布复检的质量情况。
(3) 增强法制观念,坚持运用法律开展质量监管,也是保证漏电保护器质量的重要方法。
增强和提高质量监管部门和生产经营者的法律意识是开展法制化、规范化质量监督的基础和首要条件,它直接关系到质量监管能否依法进行,能否运用法律手段保护合格产品的声誉和使用者权益,因此,坚持依靠法律进行质量监管对促进产品质量提高具有十分有效的作用。质量监督部门提醒和告诫使用者优先选用合格品牌的产品,以保护合格产品的生产企业,同时防止和打击假冒伪劣产品。此外,将漏电保护器的质量与应承担的法律责任相联系,如浙江省即将出台的地方法规《浙江省人身触电赔偿处理办法》中,已明确对危害人身安全的电器产品的生产经营者将追究法律责任,漏电保护器就是其中之一,建议国家也应出台相应的法规。
(4) 及时加强质量信息反馈,加大科技投入是提高和保证产品质量的重要手段。
质量监管部门和使用管理部门要加强对已投运的漏电保护器质量状况的监控和企业售后服务调查,并进行信息反馈,及时将漏电保护器的运行和质量情况反馈给生产企业。积极支持和鼓励生产企业和科研机构对新产品的开发,不断完善漏电保护器的功能。
(5) 建议成立全国漏电保护器行业协会,并指定有测试条件的单位对进入农网的漏电保护器生产厂的产品每年进行抽样测试,并公布推荐的生产厂和产品型号,对产品质量、价格、售后服务等进行全面监督,既要防止假冒、伪劣产品流入农网,又要制止低价格、低质量的不正当竞争。
要使安装的漏电保护器发挥应有的保护作用,就必须加强对电网的运行管理,各级电力部门应重视这项工作。尤其在农网整改期间和以后,县电业部门维护管理到农户的家用电表,有关的安全问题促使他们必须大力加强管理。省以下各级电力部门,包括乡(镇)供电所,都应配备专(兼)职人员对电网安全和漏电保护器进行管理。使用单位在选用某一产品时,应对产品的功能和性能指标进行使用前的测试,只有经过功能性能测试合格的产品方可允许安装到现场。各县级电力部门应配备必要的测试设备和合格的专职人员,以保证这一措施的实施。同时应单独设立或分片设立漏电保护器维修点,以确保对损坏的漏电保护器能及时进行维修。县、乡电力部门应定期抽检漏电保护器的运行情况。末级漏电保护器属用户资产,电力部门有责任宣传、指导、检查,监督其安装使用和加速普及,为保证质量,方便管理,有条件的可统一采购、统一安装,以户建档。漏电总保护器是电力部门的资产,应选用投运率高,同末级保护能合理配合的漏电总(分支)保护器。每台漏电总保护器的安装投运,都应明确运行责任人,配备试跳运行记录,正确记录投运试验情况、定期试跳情况、运行中跳闸情况、恢复送电时间、故障原因及异常情况等。县级电力部门还应给乡级供电所配备漏电保护性能指标的现场测试仪器,组织对农村电工培训。乡供电所每年组织对配电台区实际漏电电流和漏电总保护器性能进行一次现场测试,做好记录、评价,以确保漏电总保护器处于完好状态。
对漏电保护器的安装、运行,各县级电力部门应对所辖乡级供电所和用户作出如下规定:
(1) 要求各用电农户和单位按规定装设漏电保护器,否则不予供电。
(2) 凡新安装的漏电保护器必须符合国家标准,有国家认证标志,其技术参数能与被保护设备配套。不得购置安装不合格的产品。
(3) 漏电保护器动作跳闸重合不成功,必须查明原因消除故障后方可送电,不准强行送电,不得在无保护状态下通电。
(4) 任何人不得以任何借口擅自将漏电保护器拆除或退出运行,否则不予供电,一切后果由拆除者负责。
(5) 对于违反规定造成人身伤亡、设备损坏事故者,视其情节轻重,分别给予批评教育、惩罚直至追究刑事责任。
对漏电保护器的安装、运行资料宜按如下要求进行收集、汇总,保存和上报:
(1) 乡级供电所应建立漏电总保护器台账,末级漏电保护器统计表,并确保与现场相符。半年或一年进行一次汇总,汇总科目应包括:各台区配变台数,低压出线条数,漏电保护器安装投运台数、型号、生产厂家、出厂日期,全乡漏电总保护器安装率,损坏更换台数,新增台数,末级漏电保护器台数及安装率等。汇总表一份报县级电力部门,一份留档长期保存。
(2) 乡级供电所每月应对漏电总保护器试跳运行并记录进行汇总。汇总科目应包括:各种型号漏电总保护器台数及其永久故障跳闸次数、故障原因分类,每年将十二个月的汇总记录进行年汇总,年汇总一份报县级电力部门,一份留档长期保存。
(3) 乡级供电所每年应对漏电总保护器性能测试记录进行一次汇总,汇总科目应包括:各种型号漏电总保护器额定漏电不动作电流不合格台数、动作电流超标台数、额定漏电动作电流下的动作时间超标台数,鉴相鉴幅型的应增加额定触电不动作电流不合格台数、额定触电动作电流下的动作时间超标台数、闭锁功能不合格台数等。现场记录一般保存三年,以利前后比较。年汇总一份报县级电力部门,一份留档长期保存。
(4) 县级电力部门在收到乡级报表后也应汇总上报市级电力部门,市级电力部门在收到县级报表时应汇总上报省局,省、市、县都应长期保存下级报来的报表及汇总表。这样,能全面掌握各级电力部门漏电保护器现状、运行情况分析和存在的问题,为上级部门的决策提供可靠的依据。
另外,当漏电保护器保护范围内发生了人身伤亡事故时,事故调查前应保护好现场,不得拆动漏电保护器。电力部门应检查漏电保护器性能情况和管理规定执行情况,如漏电保护器功能、性能正常,不能忽略漏电保护器存在的死区,如相零间或相与相间受电击的可能。为了提高漏电保护器对人身触电保护的安全性,同时保证供电的可靠性,除对漏电保护器本身强化管理外,还需加强对低压电力网的管理,这样才能使改造后的农网设备水平和安全水平有一个质的飞跃。
近年来,接地故障引起的电气火灾在我国频频发生并已逐渐受到重视。颁布并实施的国家标准《住宅设计规范》规定“每幢住宅的总电源进线断路器应具有漏电保护功能”。其条文说明中进一步明确规定:“具有漏电保护功能的断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度,能及时切断电源,防止电气火灾的发生。”这里明确提出了在每栋住宅楼总进线应设漏电断路器,笔者就此问题进行分析和探讨,目的是探讨在工程设计中如何正确执行规范,在系统构成、设备选型中应注意哪些问题。
1 总进线漏电断路器的漏电动作特性
漏电保护也称为剩余电流保护,它和零序电流保护是有区别的,漏电保护是检测二相电流及中性线电流的矢量和,即iA+iB+i0+iN=0。将三相导线及N线穿过电流互感器,当没有发生接地故障时,无论三相是否平衡,此值总是为零,当发生某一相接地故障时,此值即为故障电流。因此,漏电保护器的整定电流Iz应当考虑两个基本条件:必须躲过正常泄漏电流(IL),即IZ>IL必须小于引起火灾的最小点燃电流(IRmin),即IZ<IRmin。
1.1 漏电保护器的整定电流应大于正常泄漏电流值
按国家标准《漏电保护器安装和运行》(GBl3955-92)中5.3规定:“根据电气线路的正常泄漏电流,选择漏电保护器的额定动作电流。选择漏电保护器的额定动作电流时,应充分考虑到被保护线路和设备可能发生的正常泄漏电流值,必要时可通过实际测量取得被保护线路和设备的泄漏电流值;选用的漏电保护器的额定不动作电流,应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流的最大值的2倍”。泄漏电流不同于额定工作电流,它不能通过计算得到准确数值:,通过计算得出的泄露电流是合格用电设备允许泄漏电流的最大值,正常情况下会小于此值。当用电设备不了作时,用电设备和线路的泄漏电流仍会部分存在。另外,随着设备使用时间的增加、绝缘老化以及受潮因素的作用等,泄漏电流会逐渐增加。因此,漏电保护器的额定动作电流应留有一定余量,以适应日久回路绝缘电阻降低、用电设备增加以及季节变化等引起的泄漏电流增大的现象。
1.2 漏电保护器的整定电流应小于引起火灾的最小点燃电流
在住宅总进线设漏电保护器是为了防止接地故障引起的电气火灾。当发热功率为60~100W,如释放在较小面积的可燃物上,就会立即引发火灾。折合成电流值为272.7~454.5mA(I=P/U=60/0.22=272.7mA)。因此,住宅总进线处设置的漏电保护器的额定漏电动作电流IZ≤300~500mA。
1.3 住宅总进线漏电保护器的整定电流可按下列要求选择
当住宅部分建筑面积小于1500m2(单相配电)或4500m2(三相配电)时,漏电断路器的额定漏电动作电流12为300mA。
当住宅部分建筑面积在1500~1112(单相配电)或4500~6000m2(三相配电)时,漏电断路器的额定漏电动作电流IZ为500mA。
当住宅部分建筑面积超过6000m2时,应多路配电并分别设置漏电断路器或在总配电柜的出线问路上分别装几组漏电断路器。
2 住宅楼内的漏电断路器动作应有选择性
为厂缩小发生人身电击及接地故障切断电源时引起的停电范围,漏电保护器动作应有选择性。住宅配电系统的漏电保护按《住宅设计规范》要求,可分为二级漏电保护,总进线和住户一般插座支路(除空调插座以外)。其作用后者为防止人身电击伤亡事故;前者不仅可以防火,而且还可以做为防触电的后备保护,与户内漏电保护器相互配合,形成有层次、有纵深、具有选择性的漏电保护体系。因此,应合理选取漏电断路器的动作电流和动作时间,以达到两级保护间的协调配合。上一级的漏电保护器的'额定不动作电流不小于下级各支路所有漏电保护器额定不动作电流之和。同时,应选用带有一定时限的保护器,即具有选择性标志S的产品。推荐参考值:第二级(住宅插座回路)采用动作电流30mA,动作时间小于0.1s的漏电断路器;第一级采用300mA或500mA,动作时间小于0.4s的漏电断路器。
3 接地方式与住宅总进线漏电断路器的极数
《住宅设计规范》要求,住宅配电系统“应采用TT、TN-C-S或TN-S接地方式,并进行总等电位连接”。在设计中对一幢住宅究竟采用哪一种接地方式,需要根据具体条件确定。随接地方式的不同,其总进线漏电保护器的极数也应不同。
当采用TT或TN-S接地方式时,相线与中性线发生相零短路或N线电位偏移所引起的高电位传不到PE线上去,有利于安全,但N线上的高电位可能导致维护检修人员有间接触电的危险。所以,为住宅总进线设置的漏电保护器应采用能够同时断开N线的四极四线式漏电保护断路器。
在TN-C-S接地方式中,在住宅进户处和总漏电保护断路器电源侧,将PEN线进行重复接地和总等电位联结之后,PEN线被分为N线和PE线,如果PEN线出现高电位,将经总等电位联结端子传至N线和PE线;或者N线上出现高电位也将经过总等电位联结端子传至PE线,由于总等电位有消除上述触电危险的作用,所以,高电位不会对人构成间接触电危险。可见,住宅总进线漏电保护断路器不需要对N线进行检修隔离,即选用三极四线式漏电保护断路器就可以了。
实际工程中曾多次出现采用三极三线式漏电保护器合而不上闸的现象。三极三线式漏电保护器只有三根相线穿过零序电流互感器,而中性线不穿过,下面分两种情况分析:第一种情形,如果三相负荷完全平衡,则零序电流互感器所包含的电流向量为零,漏电保护器不动作,当其中一相相线发生碰壳故障,则零序电流互感器所包含的电流向量和不为零,漏电保护器动作,漏电保护器起到保护作用。因此三极三线式漏电保护器仅适用于三相负荷完全平衡的情形;第二,如果三相负荷不平衡,则零序电流互感器所包含的电流向量和不等于零,而且其向量和较大,导致漏电保护器脱扣装置动作,漏电保护器合不上闸,保护器不能正常工作。因此,在以单相负荷为主的住宅楼中,三相负荷不可能完全平衡,总进线漏电保护器严禁使用三极三线式。
4 应注意的几个问题
4.1 消防配电回路上不宜设漏电保护。
为了防止电气火灾,须把住宅楼的所有线路和设备置于漏电保护器的保护范围内,并在故障时切断电流,而对于消防用电(如高层建筑的消防泵、喷洒泵、电梯、事故照明、排烟风机等),一旦发生漏电切断电源,消防负荷不能可靠的工作,会影响人员疏散及灭火,造成更大的事故或经济损失。《全国民用建筑工程设计技术措施》(电气)规定“凡带消防用电设备的回路不能装设作用于切断电源的漏电保护装置,应设报警式漏电保护装置”。显然,对于高层住宅来说,动力电源是消防设备的主供电源,总进线不应设置漏电保护器。同样,作为动力电源的备用电源也不应设置漏电保护器。
4.2漏电保护器的误动作
漏电断路器在使用中拒动作与误动作现象时有发生,接线不正确、接地不当、感应过电压及操作过电压、电磁干扰、电网中的高次谐波及所带设备的对地电容电流等都是引起误动作的原因。在设计、安装及应用时,应注意以下几个问题,以使漏电断路器的拒动作与误动作可能性降至最低:①正确选择漏电保护器的额定泄漏电流值;②住宅总进线应采用三相三(四)极四线式漏电断路器;③不同接地形式中接线方式不同,安装时必须严格区分N线和PE线;④选择泄漏电流动作值和动作时间可调、泄漏电流值可显示的漏电断路器。
5 结束语
在电源进线上装设RCD是国际上广泛采用的电气防火措施,为消除电气火灾提供了有效手段。目前,我国电气火灾发生率较高,尤其是住宅建筑,线路绝缘差,更应重视RCD的应用。电气火灾事关生命财产安全,不能轻率对待,应正确设计和施工,并严格检验,使RCD正常发挥作用,以减少我国居高不下的电气火灾数量。
参考文献
1 中国航空工业规划设计研究院等编.《工业与民用配电设计手册第二版》水利出版社,1994;12
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4 蒋礼堂.《也谈住宅总进线设置漏电保护》《建筑电气》2001;24
配电系统的接地与漏电保护器的配置技术论文
摘要:文章论述了配电系统的接地方式及适用范围,并在简述了RCD原理后,指出了正确使用RCD的方法。
关键词:TN系统 TT系统 IT系统 RCD保护 接地 接零
电能是一种即发即用、便于传输、使用的清洁能源。我国电力工业发展速度2000年全国发电量为1368.5TWH发电装蝗萘看锏剑常保梗牵祝居世界第二位。电气化水平也得到了极大提高。电能已经成为我国各方面建设及人们生活中不可缺少的能源。电能的使用已遍及各行各业。如:电能用于金属熔炼、焊接、切割及金属热处理,用于电解、电镀及电化加工,电能还用于运输工业、医疗及农业灌溉等。现在,电能正愈来愈多地用来改善居住环境等。
1 接地方式
长期以来,电力安全运行及正确使用电能一直是人们关心的问题,而配电系统的正确接地及有效保护技术又是安全利用电能的重要方面。
电力系统中,有两种接地方式,即中性点直接接地(亦称大电流接地系统),另一种是中性点不接地(或经消弧线圈接地,亦称小电流接地系统)。在110kV及以上的高压或超高压电力系统中,一般采用中性点直接接地,这是为了降低高压电器设备的绝缘水平,也可以防止在发生接地故障后产生的过电压,可免除单相接地后的不对称性。这种接地方式下,接地故障所产生的零序电流足够使继电保护灵敏动作,所以保护可靠。
中压配电系统一般中性点不接地,所以,一旦发生单相接地故障,系统还能在不对称方式下运行二个小时。但是地下电力电缆大量使用及城市用电负荷急增,不少地方已开始采用中性点接地方式。
对380/220V的低压配电系统,除某些特殊情况外,绝大部分是中性点接地系统,其目的是为了防止绝缘损坏后运行人员遭受触电的危险。
这里举一例说明(见图1),低压三相四线制变压器二次侧中性点经接地,电气设备外壳不接地。当外壳带电时,有人触及外壳,此时流过人体的电流为:
Iren=
式中:ux――相电压(V)
rren――人体电阻(Ω)
r0――接地装置电阻(Ω)
由于r0》rren≈1500Ω,则Iren≈≌0.147A,结果远大于安全允许值。
2 漏电保护器
国家标准GB16917.1―97《家用或类似用途带过电流保护的剩余电流动作断路器的一般要求》等标准规定,漏电保护器可分:
(1)漏电动作开关(仅有漏电保护的保护器);
(2)漏电动作断路器(带过载、短路和漏电三种功能保护器);
(3)漏电继电器(仅有漏电报警功能的保护器)。
2.1 保护器的工作原理
漏电保护是一种电流动作型漏电保护,它适用于电源变压器中性点接地系统(TT和TN系统),也适用于对地电容较大的某些中性点不接地的IT系统(对相-相触电不适用)。
漏电保护器工作原理见图2。三相线A,B,C和中性线N穿过零序电流互感器,零序电流互感器的副边线圈接中间环节及脱扣器。
在正常情况下(无触电或漏电故障发生),由克氏电流定律知道:三相线和中性线的电流向量和等于零,即:
+++=O
因此,各相线电流在零序电流互感器铁芯中所产生磁通向量之和也为零,即:
+++=0
当有人触电或出现漏电故障时,即出现漏电电流,这时通过零序电流互感器的一次电流向量和不再为零,即:
Δ+++≠0
零序电流互感器中磁通发生变化,在其副边产生感应电动势,此信号进入中间环节,如果达到整定值,使励磁线圈通电,驱动主开关,立即切断供电电源,达到触电保护。
2.2 漏电保护器性能参数说明
2.2.1 额定漏电动作电流(I△n)
它是指在规定条件下,漏电保护器必须可靠动作的漏电动作电流值。国家标准(GB6829―86)规定为0.006、0.01、0.015、0.03、0.05、0.075、0.1、0.2、0.3、0.5、1、3、5、10、20A计15个等级,在0.03A(30mA)以下为高灵敏度,0.03~1A为中灵敏度,1A以上为低灵敏度。
2.2.2 额定漏电不动作电流(I△n0)
这是为防止漏电保护器误动作的必需技术参数,即在电网正常运行时允许的三相不平衡漏电流。国家标准规定I△n0不得低于I△n的1/2。
2.2.3 漏电动作分断时间
动作时间是从突然施加漏电动作电流开始到被保护主电路完全被切断为止。为达到人身触电时的安全保护作用和适应分级保护的需要,漏电保护器分快速型、延时型及反时限型三种。
2.2.4 灵敏度α
一般漏电信号电流不可能很大,又要保证人身安全,我国规定的30mA信号电流可直接接触保护,国外可小到6mA。
漏电互感器的灵敏度由下式表示:
α=
式中:
E――副边绕组中感应电动势模;
I――一次漏电流的模。
α反应了漏电互感器对漏电流的反应能力。根据电磁感应原理计算得到:
=1/
采取加大铁芯截面积,增加匝数N1,可以增加励磁阻抗Zm,及增加负载阻抗ZL,则可以得到高的灵敏度。
3 低压配电系统的接地
3.1 三种接地系统
在我国的《民用电气设计规范》(JGJ/T16―92)标准中将低压配电系统分为三种,即TN、TT、IT三种形式。其中,第一个大写字母T表示电源变压器中性点直接接地;I则表示电源变压器中性点不接地(或通过高阻抗接地。第二个大写字母T表示电气设备的外壳直接接地,但和电网的接地系统没有联系;N表示电气设备的外壳与系统的接地中性线相连。
TN系统:电源变压器中性点接地,设备外露部分与中性线相连。
TT系统:电源变压器中性点接地,电气设备外壳没有专用保护接地线(PE)。
IT系统:电源变压器中性点不接地(或通过高阻抗接地),而电气设备外壳没有专用保护接地线(PE)。
3.2 TN系统
电力系统的电源变压器的.中性点接地,根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类:即TN―C系统、TN―S系统、TN―C―S系统。下面分别进行介绍。
e=宋体> 3.2.1 TN―C系统(见图3)
其特点是:电源变压器中性点接地,保护零线(PE)与工作零线(N)共用。
(1)它是利用中性点接地系统的中性线(零线)作为故障电流的回流导线,当电气设备相线碰壳,故障电流经零线回到中点,由于短路电流大,因此可采用过电流保护器切断电源。TN―C系统一般采用零序电流保护;
(2)TN―C系统适用于三相负荷基本平衡场合,如果三相负荷不平衡,则PEN线中有不平衡电流,再加一些负荷设备引起的谐波电流也会注入PEN,从而中性线N带电,且极有可能高于50V,它不但使设备机壳带电,对人身造成不安全,而且还无法取得稳定的基准电位;
(3)TN―C系统应将PEN线重复接地,其作用是当接零的设备发生相与外壳接触时,可以有效地降低零线对地电压。
3.2.2 TN―S系统(见图4)
整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是分开的。
(1)当电气设备相线碰壳,直接短路,可采用过电流保护器切断电源,如果线路较长,可在线路首端装设RCD,靠它切断故障电流;
(2)当N线断开,如三相负荷不平衡,中性点电位升高,但外壳无电位,PE线也无电位;
(3)TN―S系统不必重复接地,因为重复接地后对N线断后保护设备作用不明显;
(4)TN―S系统适用于工业企业、大型民用建筑。
3.2.3 TN―C―S系统(见图5)
它由两个接地系统组成,第一部分是TN―C系统,第二部分是TN―S系统,其分界面在N线与PE线的连接点。
(1)当电气设备发生单相碰壳,同TN―S系统;
(2)当N线断开,故障同TN―S系统;
(3)TN―C―S系统中PEN应重复接地,而N线不宜重复接地。
PE线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电,所以TN―C―S系统提高了操作人员及设备的安全性。
3.3 TT供电系统(见图6)
如图6,电源中性点直接接地,电气设备的外露导电部分用PE线接到接地极(此接地极与中性点接地没有电气联系)。
(1)当电气设备发生相碰壳接地,环路阻抗Z=ZL+ZPE+Zf+RA+RB
式中:
ZL――相线阻抗;
ZPE――PE线阻抗;
Zf――相线与外壳间接触电阻;
ZA――用电设备接地电阻;
ZB――电源中性点接地电阻。
由于ZL、ZPE、Zf很小,可忽略,接地电流:
Id==
按JGJ/T16―92标准规定RA・I'd≤50V,及I'd=
U――相电压;
I'd――为低压断路器瞬时或延时过电流脱扣整定值(A);
Id――单相短路电流(A)。
∴RA≤(15/29)・RB
如果RB≤4Ω,则:RA≤・RB=2.07Ω;接地电阻 的要求极其苛刻,较难实现,因此一般要求RA取值范围为4Ω~10Ω。
如果RA≤4Ω,则Ia≈12.5A。
由RL1型熔断器特性曲线与自动开关保护特性曲线得到的保护装置允许最大整定值列于下表。
由表可知RA≤4Ω时,熔断器熔体的额定电流Ie≤4A或Ie≤2A,而低压断路器瞬时动作整定值Ie≤11A才能保证在规定时间内切断故障回路。在工程上,这么小的整定值是没有实际意义的,另外,容量较大的分支负荷或支路负荷也无法采用熔断器或自动开关作这种TT接地系统的保护电器,因此要采用RCD保护电器。
(2)TT系统在国外被广泛应用,在国内仅限于局部对接地要求高的电子设备场合,如果在负荷端和首端装设RCD陡上吣┒俗坝卸狭惚;ぃ则可适用于农村居住区、工业企业及分散的民用建筑等场所。
3.4 IT系统
电力系统的带电部分与大地间无直接连接(或经电阻接地),而受电设备的外露导电部分则通过保护线直接接地(如图7)。
图7(a)配电中性点与地绝缘;图7(b)配电中性点经电阻(阻抗)接地;图7(c)配电中性点经阻抗接地渡璞竿饴兜嫉绮糠纸拥降缭吹慕拥靥迳稀
下面分析发生单相短路故障时的情况这里只论述图7(b!T诜⑸第一次接地故障时。
Id≤U/(Z+RA+RB+ZL+Zf)
式中:
Z――配电系统中性点的阻抗
RA――用电设备的接地电阻,一般RA≤4Ω
RB――配电设备中性点的接地电阻,一般RB≤4Ω
U――电源相电压,220V
ZL――相线电阻
Zf――相线与外壳之间接触电阻
ZL、Zf数值很小,略去不计。按IEC标准,Z的阻抗推荐5倍于相线电压数值,
Z=5×220担保埃埃唉
Id≤220/(1000+4+4)=0.218(A) 设备外露部分的电压:Uf≤Id・RA=0.218×4=0.872V,这个电压不会造成触电伤害,因此第一次出现这种情况,不用切断电源,而是发一个声光告警。
在发生第二次接地故障时(图8),M1设备的L3相接地,M2设备的L2相接地时,必须满足RA・Ia≤50V及RC・IC≤50V,式中Ia、IC分别为M1,M2保护器的动作电流。
在一般情况下,RA=RC=4Ω,则Ia=Ic≈50V/4Ω=12.5A;如果采用熔断器或空气断路器作保护时,IT系统只能提供小容量负荷。如果采用RCD,则IT系统可以提供较大负荷量。
4漏电保护器的配置
4.1 漏电保护器的配置技术
一般仅有一级保护,额定动作电流I△n≤Vr/Rs。式中:Vr――安全触电电压,特别潮湿场所为2.5V,潮湿场所取25V,而干燥场所取56V;Rs为设备外露导电部分接地电阻。
如果有二级保护,图9表示了两级保护的动作时间和动作电流的配合关系。其第一级的目的是为了防止人身间接接触触电,被保护电网面积大负载电流大,通常150kVA变压器总出线电流216A,动作电流取100~300mA,而动作时间为0.2s以上;其第二级的目的是防止直接接触触电事故,被保护电网覆盖小,动作电流选30mA,动作时间≥0.04s。
如果多级漏电保护时,多级漏电保护I△n1≥3I△n2 t1≥tfd,式中,I△n1是上一级,I△n2为下一级RCD额定动作电流,tfd为上一级RCD可返回的时间;tfd为下一级RCD分、合断时间。
如果要采取三级保护,则(1)末线路端用电设备I△n=30mAt≤0#保螅唬ǎ玻┓种路选择RCD,取I△n=100mA t≤0.3s;(3)干线选择I△n=300mA t≤1s。
4.2 安装漏电保护器的注意事项
(1)漏电保护器能否正常工作,它与接地方式及安装方式有很大关系。这里仅举一例说明I△n=100mAt≤1s
由于两个漏电保护器出线后的线路混用(见图10),而造成两个漏电保护器不能同时供电。
图中,由于临时将照明灯泡跨接在两个漏电保护器出线后的相线与中性线之间,它是跨接在2LDB中的相线与的1LDB中性线之间,当灯泡亮后,其相线电流流经2LDB和1LDB回到中线,很明显2LDB使出现不平衡电流,1LDB中也出现差流,从而2LDB和1LDB一起动作,切断了电源,因此造成两个回路都无法正常工作。
(2)安装漏电保护器时,一定要注意线路中中性线的正确接法,即工作中性线一定要穿过漏电电流互感器,而保护中性线决不能穿过漏电电流互感器,如图4―(a)(即TN-S系统)。 5 结论
(1)不同的接地方式应选用不同的接地保护器。TT系统中,RCD是接地故障的适合保护器;而在TN-C系统,就不宜采用RCD;在TN-S,TN-C-S系统,均可采用RCD作保护器。
(2)为了达到保护人身安全,又不要扩大停电范围,要正确选择RCD的分级保护。
(3)安装RCD保护,要防止接地方式混乱,及接地、接零混用。还要正确使用,使用不当也会造成停电或事故。
电涌保护器的工作机制与应用分析论文
摘要:探讨了电涌保护器(SPD)应用中的4个颇有争议的问题,这就是SPD的响应时间、多级SPD的动作顺序、不同波形冲击电流的等效变换以及SPD的残压与冲击电流峰值的关系。最后说明了SPD应用中各电压之间的相互关系。
关键词:电涌保护器响应时间冲击电流防雷保护
一、前言
电涌保护器(SPD)是抑制由雷电、电气系统操作或静电等所产生的冲击电压,保护电子信息技术产品必不可少的器件。随着各种电子信息技术产品越来越多地渗入到社会和家庭生活的各个领域,SPD的使用范围日益扩大,市场需求量日益增长。
总的来说,电子信息技术产品的过电压保护还是一个新的技术领域,两相关于SPD的国际标准IEC61643-1和IEC61643-21发表才几年,有关SPD应用中的许多问题还存在着争议,本文就其中的4个问题提出笔者个人的看法,以期引起讨论。它们是:SPD的响应时间,多级SPD的动作顺序,不同波形冲击电流的等效变换以及SPD的残压与冲击电流峰值的关系。最后对SPD应用中各个电压之间的相互关系作了说明。
二、SPD的响应时间
不少人错误地认为,响应时间是衡量SPD保护性能的一个重要指标,制造厂也在其技术资料中列明了这一参数,但许多制造厂并不知道它的确切含义,也未进行过测量。一个流行的观点是,在响应时间内,SPD对入侵的冲击无抑制作用,冲击电压是“原样透过”SPD而作用在下级的设备上。这不符合SPD的是工作情况,是错误的。
SPD中对冲击过电压起抑制作用的非线性元件,按其工作机理可区分为“限压型”(如压敏电阻器、稳压二极管)和“开关型”(如气体放电管、可控硅)。
氧化锌压敏电阻器是一种化合物半导体器件,其中的电流对于加在它上面的电压的响应本质上是很快的。
那么,以前的技术资料中所说的用压敏电阻构成的SPD响应时间r≤25ns是怎么回事呢?
这是技术标准IEEEC62.33-1982[2]中定义的响应时间,它是一个用来表征“过冲”特性的物理量,与通常意义上的响应时间是完全不同的另外一个概念。为了说明这一点。
IEEEC62.3(6.3)电压过冲(UOS)。在冲击电流波前很陡、数值又很大时,测量带引线压敏电阻的限制电压的结果表明,它大于以8/20标准波时的限制电压。这种电压增量UOS称作“过冲”。尽管压敏电阻材料本身对陡冲击的响应时间有所不同,但差别不大。造成过冲的主要原因是在器件的载流引线周围建立起了磁场,该此磁场在器件引线和被保护线路之间的环路中,或者在引线与模拟被保护线路的测量电路之间的环路感应出电压。
在典型的使用情况下,一定的引线长度是不可避免的,这种附加电压将加在压敏电阻器后面的被保护线路上,所以在冲击波波前很陡而数值又很大的条件下测量限制电压时,必须认识到电压过冲对于引线长度和环路耦合的依赖关系,而不能把过冲作为器件内在的特性来看待。
近几年来发表的国际电工委员会关于SPD的技术标准IEC61643-1和IEC6163-21都没有引入响应时间这一参数:IEEE技术标准C62.62-[]更明确指出,波前响应的技术要求对SPD的典型应用而言是没有必要的,可能引起技术要求上的误导,因此如无特别要求,不规定该技术要求,也不进行试验、测量、计算或其他认证。这是因为:
(1)对于冲击保护这一目的而言,在规定条件下测得的限制电压,才是十分重要的特性。
(2)SPD对波前的响应特性不仅与SPD的内部电抗以及对冲击电压起限制作用的非线性元件的导电机理有关,还与侵入冲击波的上升速率和冲击源阻抗有关,连接线的长短和接线方式也有重要影响。
笔者认为,对于电源保护用SPD,以下三项技术指标是重要的:①限制电压(保护电平);②通流能力(冲击电流稳定性);③3连续工作电压寿命。
三、多级SPD的动作顺序
当单级SPD不能将入侵的冲击过电压抑制到规定保护电平以下时,就要采用含有二级、三级或更多级非线性抑制元件的SPD。
非线性元件Rv2和Rv2都是压敏电阻,实用中RV1也可以使气体放电管,Rv2也可以是稳压管或浪涌抑制二极管(TVS管)。两极之间的隔离元件Zs可以是电感Ls或电阻Rs,若RV1和RV2的导通电压分别是Un1和Un2,所选用的元件总是Un2>Un1。
有人认为,当入侵冲击波加在X-E端子上时,总是第一级RV1先导铜,然后才是第二级。实际上,第一级或第二级先导通都是可能的,这取决于以下因素:
(1)入侵冲击波的波形,主要是电流波前的声速(di/dt);
(2)非线性元件Rv1和RV2的导通电压Un1和Un2的相对大小;
(3)隔离阻抗Zs的性质是电阻还是电感,以及它们的大小。
当Zs为电阻Rs时,多数情况是第二级先导通。第二级导通后,当冲击电流I上升到iRs+Un2≥Un1是第一级才导通。第一级导通后,由于在大电流下第一级的等效阻抗比Rs加第二级的等效阻抗之和小得多。因而大部分冲击电流经第一级泄放,而经第二级泄放的电流则要小得多。若第一级为气体放电管,它导通后的残压通常低于第二级的导通电压Un2,于是第二级截止,剩余冲击电流全部经第一级气体放电管泄放。
若Zs为电感Ls,且侵入电流一开始的上升速度相当快,条件Ls(di/dt)+Un2>Un1得到满足,则第一级先导通。若第一级导通时的限制电压为Uc1(1),则以后随着入侵冲击电流升速(di/dt)的下降,当条件UC1(1)≥Ls(di/dt)+Un2得到满足时,第二级才导通。第二级导通后,将输出端Y的电压,抑制在一个较低的电平上。
四、不同波形冲击电流的等效变换
SPD的冲击电流试验会碰到诸如8/20、10/350、10/1000或2ms等不同波形,那么从对于SPD的破坏作用等效的.角度看,如何进行不同波形冲击电流的峰值换算,有人主张按电荷量相等的原则进行换算。按照这一原则,只要将两种不同波形的电流波对时间积分,求得总的电荷量,令两个电荷量相等,就可得到两种波的电流峰值之间的比例关系了。这种变换方法与泄放冲击电流的元件没有一点关系,显然是不切合实际的。还有人主张按能量相等的原则进行换算。按照这一原则,不仅要知道两个电流波形,还要知道当这两个电流波流入电压抑制元件时,该元件两端限制电压的波形,然后将各个时刻对应的电流值和电压值相乘而得出功率波,再将功率波对时间积分得出能量,令两个能量值相等,就可得到两个电流峰值之间的比例关系了。这种变换方法考虑到了具体的非线性元件,但没有考虑冲击电流的热效应和电流值很大时的电动力效应。实际上就氧化锌压敏电阻而言,它能承受的8/20冲击电流的能量比承受2ms时的能量大。该图表明了厚度为1.3mm的早期压敏电阻样品能承受的冲击电流能量随电极面积的变化。可见,能量相等的原则至少对压敏电阻是不适用的。
对氧化锌压敏电阻在大电流下破坏机理的研究得出了下述结果[4];在大电流作用下,压敏电阻的破坏模式有两种,当大冲击电流的时间宽度不大于50μs时(例如4/10和8/20波),电阻体开裂;当电流值较小而时间宽度大于100μs时(例如10/350、10/1000和2ms波),电阻体穿孔。两种不同破坏模式可以这样解释:时间很短的大电流在电阻体内产生的热量来不及向周围传导,是个绝热过程,加上电阻体的不均匀使电流的分布不均匀,这样电阻体不同部位之间的温差很大,形成很大的热应力而使电阻体开裂。当冲击电流的作用时间较长时,电阻体不均匀造成的电流集中,使电阻体材料熔化而形成穿孔。
使用压敏电阻体破坏的电流密度J(A·cm-2)与冲击电流波的时间宽度r(μs)之间的关系,在双对数坐标中大体为一条斜率为负值的直线,因而可用下面的方程式来表达:
logJ=C-Klogr
式中,C和K是与具体器件相关的两个常数,可以根据实验资料推算出来,于是就可以计算出这种产品能够承受的不同波形冲击电流的峰值了。
综上所述,对于以压敏电阻作为非线性抑制元件的SPD,为进行不同波形冲击电流之间的等效变换,应以两种不同波形(例8/20、10/350)的冲击电流对所选定的压敏电阻进行试验,分别得出使试样失效的两个电流峰值,代入上式,求得常数C和K的具体数值,然后利用该公式进行计算。试验式不一定进行到样品开裂或穿孔,可将压敏电压变化达到-10%作为失效判据。
应当指出,就是不同企业、不同批次的压敏电阻器,尽管尺寸规格相同,但实际能承受的冲击电流(能量)的水平可能相差很大,因此必须对每批供货逐批抽样检验。
摘要:本文重点分析了剩余电流动作保护器分级保护方式及根据不同的使用场所正确选用分级保护及保护器的动作参数和级差的配合,文中还着重分析了保护器在投运中存在的误接线、误动和拒动的原因和对策。
关键词:保护器 分级保护 正确应用
在两网改造工程实施过程中,设备选型得到了重视,选用了一批技术性能先进、质量可靠的设备,如无油型断路器、节能型变压器等,新设备的投入使电网设备的技术含量增加,安全水平大大提高,在防止事故、确保安全供电方面取得显著成效。低压供用电系统,同样也采用了新技术和新设备,使低压电网的安全可靠性也有所提高,为确保广大群众的用电安全,广泛地应用了漏电保护装置--剩余电流动作保护器(以下简称保护器)。实践证明,保护器的应用,大大降低了人身电击伤亡事故,同时还起到了监督线路绝缘水平的作用,安全用电效果显著。
国内外的经验证明,在低压电网中,安装保护器是防止人身电击伤亡、电气火灾及电器设备损坏的有效的防护措施。
近30年来,我国应用保护器的发展,经历了自然发展阶段、组织推广阶段、规范管理阶段和普及发展阶段等四个阶段。从第三阶段开始,保护器的研究、生产、安装使用的管理得到了提高,管理规范化、标准化逐步完善,并与国际标准接轨。这个期间国家标准主管部门先后组织编制了保护器产品标准:
GB6829《剩余电流动作保护器的一般要求》;
GB16916《家用和类似用途带过电流保护的剩余电流断路器》;
GB16917《家用和类似用途不带过电流保护的剩余电流断路器》。
使用标准:
GB13955《漏电保护器的安装和运行》;
GB14287《电气火灾报警控制系统》。
此外,原国家机械委还制订了相关的产品行业标准:
JB8755《移动式剩余电流动作保护器》;
原电力部制订的行业标准DL499《农村低压电力技术规程》和DL493《农村安全用电规程》中均对农村电网中安装使用保护器作了有关规定。
国家建设部在GB50054《低压配电设计规范》和GB50096《住宅设计规范》等国家标准中,对低压配电系统和住宅中保护器的应用均作了规定。这些标准和规范的制订,对保护器的生产和安装使用起到了技术指导和推动作用。另外,国家安全产品质量管理部门执行产品质量认证制度,对保护器实行产品质量认证,通过认证严格控制了保护器的质量,维护了使用者的权益,使保护器推广应用得以健康发展。
在两网改造工程中,特别是低压配电网改造的工程量大、任务急,对保护器在应用中,学习和理解相关的国家标准、行业标准和规范的有关内容不足,所以在保护器的安装使用中,还存在一些问题,需要引起重视。
1 正确选用分级保护方式
随着农村电网改造后负荷的增加,农村用电的可靠性要求也进一步提高,农村电网使用保护器采用分级保护方式后,迫切要求解决保护器正确动作率和供电可靠性。因此,分级保护必须合理分级,并且各级保护器的动作特性应互相协调。
分级保护方式中,末端保护为居民住宅、生产企业车间、服务场所,作为防止直接接触电击或间接接触电击损伤和电器设备损坏及电气火灾的保护。末端保护应装于用电设备的.最近电源处,如电源插座,甚至用电设备体内(按目前我国居民家庭的具体情况,可装于分路进线的进线电源处)。末端保护的上一级保护为中间保护,应具有末端保护的后备保护和防止电气线路单相接地短路引发火灾事故的功能。中间保护的位置应为负荷集中点的电源进线处,如工厂企业内车间的进线电源处、服务场所、商业点的电源进线处、居民住宅楼的单元的电源进线处,农村居民集居点的总电源进线处(村镇内的分支线处、大型(别墅型建筑)住宅的电源进线处)等。末端保护和中间保护是剩余电流保护装置的重点。对再上一级的总保护则应根据配电变压器的容量、装设条件、配电线路的健康条件等具体情况确定是否需要和安装位置。对变压器容量较大,二次侧出线使用框架式断路器作为总控制的,不宜设总保护,对于配电线路采用电缆线路或绝缘导线的不必装设总保护。对于变压器容量在100kVA及下,采用塑壳式断路器作为总控制的,以架空线路为主的低压配电线时,可在出线侧或大分支线安装总保护。
2 分级保护各级保护器动作参数的选择
一般情况下,各级保护均应选用带有短路、过载保护的,具有剩余电流动作保护功能的断路器,如条件许可还应具有冲击电压不动作和抗电磁干扰功能。
各级保护器动作参数的选择:
末端保护应选用高灵敏度、快速动作型的保护器,其额定剩余动作电流IΔn≤30mA,额定动作时间Tn<0.1s;
末端保护的上一级,中间保护其额定动作电流应与末端保护动作电流有2倍以上的级差,动作时间上有0.2s的级差。中间保护选用延时性保护器,额定电流IΔn=60~100mA,额定动作时间Tn=0.3s;
总保护应选用延时型保护器,额定动作电流应根据线路具体情况确定,不应小于300mA,额定动作时间Tn=0.5~1.0s
用于监测线路绝缘水平,防止火灾专用保护器可选用剩余电流动作报警式保护器。其报警动作电流IΔn=300~500mA,动作时间Tn=0.5~2.0s。
(1) 保护器设备的选型:
以产品质量为先,认真比较产品的质量、性能、价格比,切不可以价格作为唯一依据。国家对保护器产品生产有严格的管理规定,要求保护器产品必须经过国家级的安全质量认证合格后,方可准入市场。据了解,目前市场仍有一批质量粗糙的劣质产品和假冒产品,甚至是早已明令淘汰的产品,以低价招揽,鱼龙混杂不易发现。因此,在设备选型时,要坚持原则,把住质量关。
(2) 正确安装、接线:
①根据安装部位和保护功能的需要,合理选择保护器型式及其各项动作参数。
②按保护产品说明要求正确安装。
③正确接线,低压系统为TN-C保护系统时,保护器负载侧的设备的接地保护(PE)线必须改为按TT系统的独立保护接地,中性(N)线不得重复接地,不得作为保护线。
④三相不平衡负载应选用三极四线或四极式保护器,其中N线应通过零序电流互感器,并只能用作中性(N)线。
(3) 正确认识保护器的动作:
保护器按其功能要求,应在发生人身直接接触电击及间接接触电击、电气设备绝缘故障时,使其金属外壳带电或电气线路故障,泄漏电流增大和自然泄漏电流过大时,及时切断电源起到保护作用。所以,当保护器发生动作时,应认真查找原因,及时处理。而不应因受短时断电的影响,随意判断为误动作,忙于恢复送电,避免造成事故扩大。
(4) 保护器的拒动和不适当动作:
保护器运行中有本文(3)中的情况而未及时动作切断电源时,称为保护器拒动。保护器拒动的原因,除因其质量不良、工艺水平低,元件质量低劣或保护器动作参数选择不当外,还应注意到以下情况:日益发展的各种电子电器设备,如电视机、微型计算机、各种家用电器等普遍存在电子整流电路,其整流电路的直流分量使交流正弦波发生畸变,形成谐波,谐波中的直流分量通过保护器的零序电流互感器时,不会产生感应电势,所以当负载谐波电流严重时,即使保护器负载侧发生上述(3)中的情况时,保护器无法动作。另外,功率较大的电路,保护控制设备的保护器功能是采用剩余电流动作继电器配合框架式断路器的分励脱扣器,因其工作电流值大,当剩余电流动作继电器的零序电流互感器的变比过大时,因其精确度低和磁饱和度的影响,在负载电流很小时,保护装置不会动作。
不适当动作的另一种表现为无故障情况时保护器动作,即误动。保护器误动,排除保护器质量原因后,亦可能由以下原因造成:
①雷电造成的大气过电压冲击波。
②接通强对地电容量的电路,如地埋电缆、抗干扰滤波器的保护设备等,这些设备在接通电路时,可能有阻尼振荡电流,经过隔离电容对地产生泄漏电流,流入大地引起保护器动作。
③大功率用电设备启动时的冲击电流,会引起保护器动作。
④保护器附近有强电流产生强磁场的电磁干扰,会引起保护器动作。
⑤保护器动作参数选择不当。
综上所述应再次强调,采用剩余电流保护装置是为确保用电安全的措施之一,在直接接触电击的防护措施中,只是附加保护(后备性保护);在间接接触电击的防护也只是安全措施之一。剩余电流保护装置在安全防护中有其优越性,但也存在不足。所以剩余电流保护装置的采用,不能代替其它各项防护措施。在安装电气线路和使用电器设备时,要严格按有关国家标准、法规要求,根据实际情况,采取相应的安全防护措施确保供用电安全。
高校管理信息系统应用分析论文
高校信息管理系统是以学校学生的实际需求和信息管理人员以计算机管理信息化为背景。将学生的信息管理流程化,科学化。以新的信息管理系统来代替原来手工的管理。本着让用户操作简单,直观,使用方便的原则,用的开发工具是非常适合本系统开发的。信息管理系统主要指的是管理活动中的各种信息技术设备和相应的信息管理软件,而高等学校信息技术主要包括了管理上面的观念以及管理上面信息技术的技能等方面。信息技术主要是高校通过对学校的各种管理信息的采集、处理以及分析等技术手段来实现对高等学校的信息管理的。信息技术在高等学校的日常管理中具有很多特点。譬如信息的全面收集、信息的准确处理、信息的快捷传递、信息的科学分析等等。所以信息技术在高等学校管理中的全面应用是高等学校迈入信息管理现代化的重要标志。如果用科学的信息系统这一观点来看待,高等学校是社会信息化这一个大的系统中的一个小子系统,构造高等学校这个小子系统的主要因素有人和事以及信息。系统中的主要要素中的人包括教育和被教育这两个方面,这个要素通过科学的信息技术环境的作用从而形成完善的高等学校的教学以及管理等等系列的活动;财产与物品是指为了能够更好地满足高等学校的各种活动所必须的资金和高等学校的基础设施以及教学材料等。这些财产和物品都是通过信息技术手段的使用才能够实现物尽其用的。网络信息指的是和高等学校的各种活动所相关的数据以及资料和知识内容。高等学校中的各种信息数据只有通过快捷、准确的处理才能够实现高等学校的科学管理教程。
对于高等学校在管理中实现既定的目标管理的时候,还要做到对高等学校的管理方法以及手段的运用的现代化。高等学校的管理方法和管理手段运用的现代化,不仅仅是能够保证高等学校在管理活动中管理思想的现代化,也是从高等学校的实际情况出发,确立同现代化教育相互适应的,能够融入进当前信息化技术管理理念的现代管理思想;其次就是高等学校中的管理方法运用的现代化。高等学校管理中理应正确的使用当前流行的系统论以及控制论等等先进的管理理论和管理思想,从而借鉴现代管理科学中所取得的成果来对管理思想进行有目的性的充实和发展;高等学校的管理手段的现代化是不能够忽视的,随着当今社会现代化的发展和教育信息现代化脚步的加快,高等学校在日常管理中的信息量也在不断地增加,当前高等学校对管理信息处理的及时性的要求以及信息管理中的复杂程度都在的不断提高,在当前这种情况下,我国高等学校只有努力运用,充分运用最先进的信息管理技术来辅助高等学校进行管理,才能够更好地处理大量的信息,才能够让信息更加准确、及时地进行,从而使当前现代化的管理思想以及管理方法一一实现。所以从以上几点可以说,网络信息技术的运用是高等学校进行核实施现代化信息管理的一个非常重要的标志。
高等学校在日常的管理活动中所涉及到的管理信息主要可以分为以下几种类型。主要是教职员工的`工作信息、学生日常生活学习的信息、平时各种组织活动的信息以及高等学校财务,设施和科研活动的信息这五种类型。教职员工的工作信息主要包括教职员工的基础档案和工作信息等;学生信息通常主要包括学生平时的基本生活情况,德智体的学习情况,学习成绩的分数以及生活情况和健康情况等等。各种组织活动信息主要指的是高等学校平时组织举办的的各种类型的课内外的活动等等。以上的这些信息和它们的管理信息的结果能够反映出高等学校的平时日常的教学工作和高校平时日常的行政管理工作的一些基本状况,然后可以为高校的高级管理人员提供出一些决策的依据。高等学校的财务和基础设施物品这些信息主要指的是上级教育管理的行政部门平时的正常教学拨款以及日常里各种渠道对高等学校的捐款、这些信息的收集和整理才能够更好地运用信息管理,对其进行使用。通过对上述这些管理信息的收集和整理以及对其进行的分析和运用,这些都可以通过高等学校在校园中德网络电视信息系统以及通过学校的计算机系统或者高校的校园网进行运用和传播使用。只有运用好以上这些网络信息技术管理手段。才能够更好地处理高等学校管理信息。正确的运用这些信息管理系技术要比传统的人工处理要更加的精准和更加的有效率。
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