漏電保護(hù)技術(shù)及其應(yīng)用探究

徐曉安

（國(guó)網(wǎng)宜春供電公司，江西 宜春 336000）

0 引 言

目前，每年全國(guó)因觸電死亡的人數(shù)居高不下，其中以低壓漏電為主。很多居民對(duì)漏電保護(hù)的認(rèn)識(shí)都比較模糊，經(jīng)常因漏電跳閘而繞越漏電、保護(hù)用電，埋下安全隱患，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成上游電網(wǎng)漏電保護(hù)裝置不能投運(yùn)，降低電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，因此有必要加強(qiáng)對(duì)漏電保護(hù)技術(shù)及其應(yīng)用的探討。

1 漏電保護(hù)技術(shù)的作用

漏電保護(hù)技術(shù)是近年來(lái)逐漸發(fā)展的一種安全技術(shù)，是電氣安全領(lǐng)域的一大進(jìn)步，其市場(chǎng)技術(shù)產(chǎn)品的漏電保護(hù)必須與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相符[1]。當(dāng)居民所用電氣設(shè)備漏電時(shí)，主要出現(xiàn)兩種異常現(xiàn)象。（1）破壞二相電流的平衡，有零序電流出現(xiàn)；（2）正常時(shí)不帶電的金屬外殼發(fā)生對(duì)地電壓（金屬外殼和大地在正常情況下都是零電位）。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障，如人員觸電、錯(cuò)誤接地及設(shè)備絕緣損壞碰殼等，就會(huì)有較大剩余電流，此時(shí)漏電保護(hù)技術(shù)發(fā)揮作用，切斷電源。人接觸漏電的電纜或設(shè)備時(shí)會(huì)觸電傷亡，如果電氣設(shè)備漏電時(shí)電源切斷不及時(shí)，就會(huì)形成短路故障，把設(shè)備燒毀，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)火災(zāi)。

漏電保護(hù)技術(shù)產(chǎn)品通常是指漏電保護(hù)器，即電氣安全裝置，將其安裝在低壓電路中，一旦發(fā)生漏電或觸電事故時(shí)，漏電電流達(dá)到其事先設(shè)定的動(dòng)作電流值，就會(huì)立即跳閘、斷電，最關(guān)鍵的作用就是設(shè)備漏電時(shí)保護(hù)人員安全。該漏電保護(hù)以間接接觸保護(hù)為主，在一定條件下也能用于直接接觸補(bǔ)充保護(hù)。針對(duì)設(shè)備受潮、絕緣老化、線路過(guò)長(zhǎng)及負(fù)荷過(guò)大等漏電故障，只通過(guò)接零保護(hù)是無(wú)法快速切斷保險(xiǎn)的，需應(yīng)用漏電保護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充保護(hù)。隨著廣大居民對(duì)漏電保護(hù)的要求越來(lái)越高，電網(wǎng)支路與電壓變壓器端應(yīng)用漏電保護(hù)技術(shù)的要求也越來(lái)越高。

2 漏電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 傳統(tǒng)漏電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

2.1.1 接地保護(hù)技術(shù)

接地保護(hù)技術(shù)是指在電氣設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，不帶電的金屬框架、金屬外殼通過(guò)接地裝置和大地可靠連接，保護(hù)人身安全。研究表明，頻率在50～60 Hz的工頻交流電流對(duì)人的危害最大，當(dāng)工頻交流電流通過(guò)人體時(shí)超過(guò)50 mA，就會(huì)危害人的生命安全；當(dāng)達(dá)到100 mA時(shí)就能致死。實(shí)際上，可以讓人觸電死亡的危險(xiǎn)電流位還與人的體重、通電時(shí)間等有關(guān)，體重越輕通電時(shí)間就越短，可以致死的電流也就越小。若某臺(tái)電氣設(shè)備因火線碰殼發(fā)生漏電故障，盡管應(yīng)用漏電接地保護(hù)技術(shù)可以顯著降低人觸碰設(shè)備外殼時(shí)接觸的電壓，減輕觸電危險(xiǎn)，但這一觸電電壓不能減少為零，危險(xiǎn)仍然存在。因此，雖然很多居民都根據(jù)電器說(shuō)明書(shū)應(yīng)用接地保護(hù)技術(shù)，但該技術(shù)措施并非完全可靠。

2.1.2 接零保護(hù)技術(shù)

接零保護(hù)技術(shù)是指電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電金屬框架、外殼和低壓供電系統(tǒng)零線連接，預(yù)防人體遭受觸電危險(xiǎn)。應(yīng)用漏電接零保護(hù)技術(shù)時(shí)，如果電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞，引發(fā)碰殼短路故障，就會(huì)產(chǎn)生較大短路電流，促使保護(hù)元件快速將故障設(shè)備電源斷開(kāi)。居民一般依靠公用電網(wǎng)供電，同一臺(tái)變壓器同時(shí)向很多用戶供電，但當(dāng)下電力部門(mén)對(duì)于應(yīng)用接地保護(hù)技術(shù)還是接零保護(hù)技術(shù)并沒(méi)有明確的限制，有一部分用戶可能使用接地保護(hù)，有一部分用戶可能使用接零保護(hù)。當(dāng)很多用戶都使用接地保護(hù)時(shí)，另一些用戶再使用接零保護(hù)，就有可能在電氣設(shè)備外殼上產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓[2]。此外，公用電網(wǎng)還存在一個(gè)問(wèn)題。如果某用戶電氣設(shè)備出現(xiàn)單相碰殼漏電故障，因其保護(hù)元件的容量太大，可能無(wú)法動(dòng)作，進(jìn)而使上一級(jí)保護(hù)元件動(dòng)作，停電范圍會(huì)擴(kuò)大；或者因公用電網(wǎng)的線路較長(zhǎng)，有較大的零線電阻，無(wú)法使保護(hù)元件動(dòng)作，此時(shí)接地電流很大，極有可能導(dǎo)致中性點(diǎn)出現(xiàn)位移，嚴(yán)重?fù)p壞三相電壓平衡。因此，居民用電不能使用接零保護(hù)技術(shù)。

2.1.3 斷路器技術(shù)

斷路器漏電保護(hù)技術(shù)的本質(zhì)就在于加裝檢測(cè)漏電元件的塑殼式斷路器。例如，為確保居民用電安全，在插座支路上要安裝斷路器進(jìn)行漏電保護(hù)。該過(guò)程中要保證安裝方法的正確性，使其擁有過(guò)載、過(guò)流以及短路保護(hù)的作用，動(dòng)作時(shí)間為0.1 s、電流為30 mA，保證人身安全。實(shí)際上，漏電斷路器具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其元件與連線較多，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，本身也可能發(fā)生故障，所以應(yīng)定期開(kāi)展試驗(yàn)檢查工作，如每月一次，按動(dòng)其試驗(yàn)按鈕，把漏電情況模擬出來(lái)，確認(rèn)其是否能正常動(dòng)作。一旦發(fā)現(xiàn)斷路器無(wú)法正常動(dòng)作，就要及時(shí)維修，必要時(shí)應(yīng)直接更換新的漏電斷路器。此外，漏電斷路器的故障不一定能在第一時(shí)間被發(fā)現(xiàn)，因而在日常用電過(guò)程中不能對(duì)其過(guò)度依賴，應(yīng)盡量預(yù)防觸電，不僅要在住宅裝修環(huán)節(jié)確保供電線路施工質(zhì)量，還要定期檢查供電線路的安全性，重點(diǎn)檢查電線是否老化或破損，開(kāi)關(guān)插座有無(wú)破裂或松動(dòng)。只要發(fā)現(xiàn)類似安全隱患，就必須及時(shí)整改。需注意，漏電斷路器僅對(duì)大地與火線之間的漏電起作用，零線與火線之間的漏電必須要有很大的短路或過(guò)載電流，才能使保護(hù)元件正常動(dòng)作。

2.2 自適應(yīng)低壓漏電保護(hù)技術(shù)

電力實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有低壓漏電保護(hù)技術(shù)的額定動(dòng)作電流如果是固定的，就無(wú)法滿足居民的實(shí)際用電需求。究其原因在于電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況會(huì)受到諸多因素的影響，如果可以使低壓漏電保護(hù)器額定電流閾值跟隨環(huán)境的改變而改變，就能最大程度地防止漏電事故的發(fā)生，同時(shí)提高用電效率。具體可根據(jù)剩余電流變化率判斷是故障漏電還是正常漏電，如果最終確定是正常漏電，就可以基于算法建立自適應(yīng)動(dòng)態(tài)閾值模型，使其根據(jù)更具體的情況設(shè)計(jì)極小值、極大值，并通過(guò)濕度感應(yīng)器連接兩者之間的波動(dòng)，建立一定濕度和剩余電流的閾值模型，但濕度較小時(shí)電氣設(shè)備正常剩余電流就較小，需適當(dāng)降低低壓漏電保護(hù)器額定的電流動(dòng)作值。通過(guò)加大研究力度，推動(dòng)低壓漏電保護(hù)技術(shù)在居民漏電保護(hù)中的應(yīng)用不斷趨于自動(dòng)化、智能化，以更好地滿足用電設(shè)備在各種情況下安全高效運(yùn)行的要求[3]。

2.3 合理應(yīng)用新漏電保護(hù)裝置

低壓漏電保護(hù)技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中從監(jiān)測(cè)漏電故障到總閘停止需要0.2 s以上的時(shí)間。該延遲很容易對(duì)觸電的人造成嚴(yán)重后果，所以應(yīng)注意使用一種和當(dāng)下普遍的低壓漏電保護(hù)技術(shù)原理不同的新型漏電保護(hù)裝置，克服現(xiàn)有低壓漏電保護(hù)技術(shù)的不足，提升居民低壓系統(tǒng)用電的安全性。新型漏電保護(hù)裝置加入高阻抗電子元件，如果發(fā)生漏電故障就能第一時(shí)間隔離人與火線，確保人觸電后的安全[4]。例如，單片機(jī)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)的應(yīng)用，可以保留原漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)的閾值檢測(cè)、信號(hào)放大等部件，促進(jìn)邏輯判斷電路、定時(shí)計(jì)數(shù)電路的數(shù)字化，把剩余電流信號(hào)變成電壓信號(hào)，在單片機(jī)的輸出控制下進(jìn)行信號(hào)邏輯判斷，執(zhí)行電路控制脫扣操作。但是其運(yùn)行環(huán)境有較強(qiáng)的電氣干擾，需選擇規(guī)格與型號(hào)都恰當(dāng)?shù)膯纹瑱C(jī)，或者啟用看門(mén)定時(shí)器電路，加入軟件冗余技術(shù)、糾錯(cuò)措施，精心設(shè)計(jì)電路板，使抗干擾效果明顯。

為正確規(guī)范地使用漏電保護(hù)器，國(guó)家先后頒布《漏電保護(hù)器安全監(jiān)察規(guī)定》和《漏電保護(hù)器安裝與運(yùn)行》等規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用新型低壓漏電保護(hù)裝置時(shí)應(yīng)根據(jù)這些規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)，遵守5項(xiàng)基本原則。（1）漏電保護(hù)裝置在電源中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)電阻或直接接地、電抗接地的低壓配電系統(tǒng)中是適用的。（2）漏電保護(hù)裝置的保護(hù)線路工作中中性線應(yīng)通過(guò)零序電流連接互感器。（3）接零保護(hù)線不能通過(guò)零序電流互感器。（4）漏電保護(hù)裝置后面工作中中性線和保護(hù)線不可以合并成一體。（5）被保護(hù)的電氣設(shè)備和漏電保護(hù)裝置的各線不能相互碰撞、連接。

新型低壓漏電保護(hù)裝置主要應(yīng)用于保護(hù)人身安全、防止發(fā)生電氣火災(zāi)。切除故障回路的速度在原則上是越快越好。實(shí)際上因電能質(zhì)量不佳，線路中經(jīng)常有脈沖干擾信號(hào)，或是某些電氣設(shè)備，如電子計(jì)算機(jī)，在接通時(shí)會(huì)出現(xiàn)短時(shí)較高泄漏電流。如果該泄漏電流大于低壓漏電保護(hù)裝置額定漏電動(dòng)作電流，就會(huì)導(dǎo)致非延時(shí)式低壓漏電保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)作，所以要應(yīng)用帶有短延時(shí)的低壓漏電保護(hù)裝置。此外，盡管相關(guān)住宅設(shè)計(jì)規(guī)范中沒(méi)有要求設(shè)置照明回路漏電保護(hù)裝置，但是人們的物質(zhì)生活水平不斷提升，如果條件允許應(yīng)設(shè)置照明回路適宜的低壓漏電保護(hù)裝置，更好地保護(hù)居民人身安全。

3 結(jié) 論

漏電保護(hù)技術(shù)一直處于持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)，只要充分認(rèn)識(shí)其重要作用，能夠在居民用電環(huán)節(jié)應(yīng)用有效的漏電保護(hù)技術(shù)，并大力推廣使用自適應(yīng)低壓漏電保護(hù)技術(shù)和新型漏電保護(hù)裝置，才能促使居民安全用電，預(yù)防發(fā)生觸電事故。