關(guān)于游樂設(shè)施漏電保護(hù)開關(guān)選型的一些思考

謝江山 趙浩杰 周葉盛

摘 要：相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定游樂設(shè)施必須要具備強(qiáng)大的防護(hù)能力，游樂設(shè)施的設(shè)計、制造、安裝、使用應(yīng)保證人身安全。選用漏電保護(hù)開關(guān)作為觸電防護(hù)是游樂設(shè)施設(shè)計的常用技術(shù)手段，業(yè)界人士需要對漏電保護(hù)開關(guān)選型的原理、依據(jù)和方法等予以全面把握。本文基于漏電保護(hù)裝置的原理，探討了如何更加有效地選擇漏電保護(hù)開關(guān)，闡明了具體的選擇依據(jù)和方法，僅供參考。

關(guān)鍵詞：游樂設(shè)施 漏電保護(hù)開關(guān) 安全 選擇

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（b）-00-02

隨著游樂設(shè)施越來越多，游樂設(shè)施發(fā)生事故也是屢見報端。其中觸電事故高發(fā)而且影響巨大。大型游樂設(shè)備均包含電氣控制系統(tǒng)，如果電氣方面出現(xiàn)漏電故障，造成的后果將非常嚴(yán)重，因此必須要按照《大型游樂設(shè)施安全規(guī)范》《游樂設(shè)施安全技術(shù)檢測規(guī)程》等規(guī)定加強(qiáng)游樂設(shè)備電氣防護(hù)，選用正確的漏電保護(hù)裝置，本文著重就漏電保護(hù)方面進(jìn)行探討。

1 漏電保護(hù)及其原理

漏電保護(hù)是指利用安裝在電氣回路中的漏電保護(hù)器（漏電保護(hù)開關(guān)）來斷開故障回路電源而避免故障擴(kuò)大的一種電氣安全保護(hù)措施。當(dāng)發(fā)生漏電或者觸電時，漏電保護(hù)器檢測到限定的動作電流值，并在在限定的時間內(nèi)動作切斷故障回路電源。

當(dāng)電氣線路中出現(xiàn)漏電故障時，一般會出現(xiàn)兩種常見的現(xiàn)象。一是三相電流不平衡，出現(xiàn)零序電流；二是設(shè)備金屬外殼帶電，出現(xiàn)對地電壓。漏電保護(hù)開關(guān)中的電流互感器檢測到異常訊號時，開關(guān)中的中間機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換傳遞該信號，并使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，切斷電源。漏電保護(hù)開關(guān)的電流互感器與電網(wǎng)線路連接，二次線圈與開關(guān)中的脫扣器連接，用電設(shè)備處于正常工況時，線路中的電流平衡，電流互感器感應(yīng)的電流矢量和為零，此時一次線圈中不存在剩余電流，不會感應(yīng)到二次線圈，開關(guān)處于閉合狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)漏電并有物體觸及時，故障點會出現(xiàn)電流分流，漏電保護(hù)開關(guān)的電流互感器出現(xiàn)剩余的電流，并感應(yīng)到二次線圈，當(dāng)剩余電流值達(dá)到保護(hù)開關(guān)限定電流值時，出現(xiàn)保護(hù)動作。漏電保護(hù)器原理如圖1所示。

2 漏電保護(hù)開關(guān)選型

2.1 漏電保護(hù)開關(guān)選擇根據(jù)

在確定漏電保護(hù)開關(guān)前，要明確人體觸電的相關(guān)機(jī)制。需要用到漏電保護(hù)開關(guān)時，一般是因為人體間接觸電，具體是指人體接觸到正常情況下不帶電，而故障時帶電的金屬導(dǎo)體導(dǎo)致的觸電，人體觸電最關(guān)鍵的影響因素是流過人體的電流值和持續(xù)時間，可參考公式Q=I·t，式中Q為安全電量；I為通過人體的電流；t為持續(xù)時間，一般情況下當(dāng)電流在50mA以下時，不會引起人心室顫動。雖然低于50mA·s的電流不會致死，但是有很大可能會導(dǎo)致觸電者失去知覺或者發(fā)生二次傷害。當(dāng)然即使是以50mA·s作為保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，若瞬時通過人體的電流較大時，依然會導(dǎo)致心室顫動，比方說0.1s的時間內(nèi)流過人體的電流為500mA，這會瞬間將人致死。大量實踐證明，漏電保護(hù)裝置最佳的保護(hù)動作標(biāo)準(zhǔn)以30mA·s為最佳，以該標(biāo)準(zhǔn)來論，比之50mA·s的限定電流安全率高1.67倍，并且即使是當(dāng)流經(jīng)人體的電流達(dá)到100mA，只要漏電保護(hù)開關(guān)在0.3s內(nèi)動作并切斷電源，就不會對人體造成致命傷害。

2.2 選型基本方法

首先，在選擇漏電保護(hù)開關(guān)時，要充分關(guān)注游樂設(shè)施的額定電源電壓和設(shè)備負(fù)載電壓?；谶@兩個參數(shù)來選定漏電保護(hù)開關(guān)的額定電壓，要求漏電保護(hù)開關(guān)額定電壓必須要在額定電源電壓或負(fù)載電壓之上，否則開關(guān)的絕緣性能可能會下降，存在隱患。

其次，必須充分考慮游樂設(shè)備負(fù)載電流值，基于該參數(shù)來確定保護(hù)開關(guān)的額定電流，一般情況下保護(hù)開關(guān)的額定電流必須要比負(fù)載電流值要大，通常要有20%的余量，這可以比較好實現(xiàn)過載保護(hù)和短路保護(hù)。

第三，漏電保護(hù)開關(guān)額定短路通斷能力應(yīng)比其保護(hù)線路中的最大短路電流大，要考慮漏電保護(hù)開關(guān)的短路分?jǐn)嗄芰?，其額定短路通斷能力就要比最大短路電流大才能順利的使脫扣器脫扣，瞬時熄弧而斷開電源，如果能力不足則會導(dǎo)致設(shè)備在瞬時的短路電流下燒毀。

第四，若線路中存在泄漏電流，那么漏電保護(hù)開關(guān)的動作電流必須要大于2倍該泄漏電流，這是從相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)中分析得出的結(jié)論。具體如表1所示。

第五，按照漏電保護(hù)開關(guān)的使用目的以及作業(yè)條件來進(jìn)行選擇。一般情況下在游樂設(shè)施電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中，重點是要防止人體觸電，并且在防觸電的基礎(chǔ)上要實現(xiàn)與設(shè)備接地并用線路的保護(hù)，同時還要防止漏電可能引起的火災(zāi)以起到保護(hù)設(shè)備、線路的目的。為此，針對保護(hù)人的目的，應(yīng)選擇高靈敏度，快速動作型漏電保護(hù)開關(guān)，并安裝在線路末端，而與設(shè)備接地并用的分支線路應(yīng)選擇快速型中靈敏度漏電保護(hù)開關(guān)，在干線上要選用延時型中靈敏度的漏電保護(hù)開關(guān)。

基于上文對漏電保護(hù)開關(guān)選型的分析，針對防止人體觸電的防護(hù)來說，要選擇漏電保護(hù)動作電流在30mA以下的高靈敏度開關(guān)，漏電保護(hù)動作時間應(yīng)在0.1s以內(nèi)。一般情況下，總線路的泄漏電流是各個分支線路所泄漏電流的和，總線路額定動作電流需大于分支漏電保護(hù)開關(guān)的額定動作電流，這樣分支線路的泄漏電流正常情況下不會對總線路的漏電保護(hù)開關(guān)產(chǎn)生影響使其動作。但是一旦分支線路中出現(xiàn)人體觸電，這時后分支線路中的漏電電流就會是一個不確定的突變量，這就有可能出現(xiàn)大于總線路的漏電保護(hù)動作電流使總線路的保護(hù)開關(guān)動作，所以總線路的漏電保護(hù)開關(guān)應(yīng)選延時型中靈敏度漏電保護(hù)開關(guān)。而分支線路中必須要保證漏電保護(hù)開關(guān)能有效動作，應(yīng)選選高靈敏度的快速型漏電保護(hù)開關(guān)。

選擇漏電保護(hù)開關(guān)極數(shù)時應(yīng)特別注意電氣控制系統(tǒng)的電源供電形式，必須要保證與被保護(hù)線路的線數(shù)一致。比如三相線路供電，就應(yīng)選擇三極產(chǎn)品。如果存在三相+單相供電設(shè)備，那么應(yīng)選用三極四線或者四極產(chǎn)品。GB8408規(guī)定，大型游樂設(shè)施的低壓配電系統(tǒng)接地形式應(yīng)采用TN-S系統(tǒng)或采用TN-C-S系統(tǒng)，接地電阻10Ω以下，帶電回路與地之間的絕緣電阻應(yīng)在1MΩ以上。TN-S系統(tǒng)用四極產(chǎn)品，可以比較好地保護(hù)使用者的安全，但是必須要注意四極產(chǎn)品的N極必須接N線，絕對禁止接PE線或者PEN線。

2.3 游樂設(shè)施漏電保護(hù)開關(guān)選型注意事項

一般而言，游樂設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中，在選擇漏電保護(hù)開關(guān)時，要充分考慮分級保護(hù)，并確保分級保護(hù)中各級漏電保護(hù)開關(guān)額定漏電動作電流和動作時間應(yīng)協(xié)調(diào)配合。一般在游樂設(shè)施的低壓供配電系統(tǒng)中，按三級進(jìn)行保護(hù)，因為游樂設(shè)施的配電是在總配電箱下設(shè)分配電箱，再之下就是開關(guān)箱和各游樂設(shè)施用電設(shè)備?？偱潆娤涫钦麄€系統(tǒng)的中心點，分配電箱是每一個分支線路的中心點，開關(guān)箱則是配電系統(tǒng)的最末端，之下就是用電設(shè)備了，一個開關(guān)箱控制一臺用電設(shè)備。按照這種配電形式，在選擇漏電保護(hù)開關(guān)時也應(yīng)采取三級保護(hù)。

3 結(jié)語

綜上所述，游樂設(shè)備漏電保護(hù)開關(guān)是用于保護(hù)使用人不發(fā)生觸電事故的重要技術(shù)手段。在相關(guān)規(guī)范中明確要求游樂設(shè)備電氣控制中必須要裝備漏電保護(hù)裝置。而如何選擇最為恰當(dāng)?shù)穆╇姳Ｗo(hù)裝置則是一個非常重要的課題，漏電保護(hù)裝置選擇不好，是無法發(fā)揮出漏電保護(hù)應(yīng)有作用的，本文對游樂設(shè)備的漏電保護(hù)開關(guān)選型進(jìn)行了較為深入的分析，可能存在不足，但希望能夠有一定參考價值。

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