水利工程泵站電氣設(shè)計(jì)中漏電保護(hù)器的應(yīng)用探究

袁兵

摘要：水利工程泵站的漏電保護(hù)非常重要，文章從漏電保護(hù)器工作原理入手，分別從漏電保護(hù)器分類、安裝必要性、實(shí)際應(yīng)用以及使用注意事項(xiàng)等方面入手，論述了漏電保護(hù)器在水利工程泵站電氣設(shè)計(jì)中具體應(yīng)用，以供參考。

Abstract： The leakage protection of water conservancy engineering pumping station is very important. The article starts with the working principle of leakage protection device， and discusses the specific application of leakage protection device in hydraulic engineering pump station electrical design from the classification， installation necessity， practical application and precautions of leakage protection device， for reference only.

關(guān)鍵詞：水利工程;泵站;漏電保護(hù)器;設(shè)計(jì)應(yīng)用

Key words： hydraulic engineering;pump station;leakage protector;design application

中圖分類號(hào)：TV675 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）23-0264-02

0 ?引言

漏電保護(hù)器作為安全防護(hù)設(shè)備被廣泛應(yīng)用于很多行業(yè)當(dāng)中，不過(guò)在我國(guó)的水利工程泵站電氣設(shè)計(jì)方面的卻略顯不足，相對(duì)經(jīng)驗(yàn)匱乏。水利工程運(yùn)行作業(yè)時(shí)，意外漏電情況引發(fā)了不少安全事故，漏電保護(hù)器的使用越來(lái)越受到各方重視。因此，必須加強(qiáng)對(duì)水利工程泵站電氣的安全性設(shè)計(jì)策劃，改善漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

1 ?水利工程泵站電氣設(shè)計(jì)中漏電保護(hù)器基本原理

漏電保護(hù)器的主要作用是在電器設(shè)備發(fā)生漏電情況后，其原本的電壓、電流信號(hào)會(huì)發(fā)生異常，從而斷開(kāi)電源，使得設(shè)備或者人能夠免受傷害。漏電保護(hù)器主要構(gòu)成部分包括檢測(cè)元件、執(zhí)行元件、中間環(huán)節(jié)和試驗(yàn)元件，圖1為漏電保護(hù)器的工作原理圖。圖中1是供電變壓器，2是主開(kāi)關(guān)，3是試驗(yàn)按鈕，4是零序電流互感器，5是壓敏電阻，6是放大器，7是晶閘管，8是脫扣器。

三相負(fù)荷電流和對(duì)地漏電流基本平衡，流過(guò)互感器一次線圈電流的相量和約為零，即由它在鐵芯中產(chǎn)生的總磁通為零，零序互感器二次線圈無(wú)輸出。當(dāng)發(fā)生觸電時(shí)，觸電電流通過(guò)大地成回路，亦即產(chǎn)生了零序電流。這個(gè)電流不經(jīng)過(guò)互感器一次線圈流回，破壞了平衡，于是鐵芯中便有零序磁通，使二次線圈輸出信號(hào)。這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、比較元件判斷，如達(dá)到預(yù)定動(dòng)作值，即發(fā)執(zhí)行信號(hào)給主開(kāi)關(guān)1掉閘，切斷電源。

2 ?水利工程泵站電氣設(shè)計(jì)中漏電保護(hù)器的分類

水利工程泵站電氣設(shè)計(jì)中備選的漏電保護(hù)器，主要有兩種：電壓動(dòng)作型和電流動(dòng)作型。但是，電壓動(dòng)作型漏電器穩(wěn)定性和精確度難以滿足要求，容易引發(fā)二次事故，已逐漸被淘汰。當(dāng)前的水利工程泵站電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中多數(shù)選用電流動(dòng)作型漏電保護(hù)器，其穩(wěn)定性和精確度很好，綜合工作性能和安全性能有保障。

再進(jìn)一步劃分，電流漏電保護(hù)器依據(jù)原理和結(jié)構(gòu)不同分為兩類：電子、電磁漏電保護(hù)器。電子式漏電斷路器需要輔助電源，該輔助電源來(lái)源于漏電斷路器的出線端（負(fù)載端），跟線路的工作電壓有關(guān)，如果電壓過(guò)低（具體多少電壓不動(dòng)作需要廠家確定），就是線路中產(chǎn)生了漏電電流，并達(dá)到了開(kāi)關(guān)的漏電電流動(dòng)作值，開(kāi)關(guān)也不會(huì)動(dòng)作?？偨Y(jié)：電子式漏電斷路器，抗干擾性沒(méi)有電磁式漏電斷路器好;但電子式漏電斷路器比較便宜;電磁式漏電斷路器不需要輔助電源，里面沒(méi)有線路板組件，跟開(kāi)關(guān)的工作電壓無(wú)關(guān)，只要線路產(chǎn)的漏電電流達(dá)到電磁式的漏電動(dòng)作電流，漏電斷路器就動(dòng)作，切斷后面電源，保護(hù)人身安全。目前市場(chǎng)上最普遍地就是電子式漏電斷路器。

而如果從功能實(shí)現(xiàn)方法上來(lái)區(qū)分，漏電保護(hù)器又可分為漏電保護(hù)繼電器、漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)、漏電保護(hù)插座等三種類型。

2.1 漏電保護(hù)繼電器 ?它主要是檢測(cè)元件、試驗(yàn)元件、脫扣裝置、觸頭和固定元件構(gòu)成，其基本原理是在電設(shè)備進(jìn)線上加上一個(gè)磁環(huán)，讓電源線套在磁環(huán)內(nèi)。正常狀態(tài)下，電線負(fù)載一端未與地面形成閉合回路，磁環(huán)中是沒(méi)有電流的，相應(yīng)地也就不會(huì)形成磁通。假如負(fù)載端連接地面形成有效回路電流，那磁環(huán)也會(huì)產(chǎn)生電流，根據(jù)麥克斯韋電場(chǎng)理論，漏電電流與產(chǎn)生磁通形成一定正比關(guān)系，并且通過(guò)線圈形成了感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)越大 ，則漏電的電流越大。漏電形成的感應(yīng)電流作用脫扣裝置銜鐵進(jìn)行漏電保護(hù)。

2.2 漏電保護(hù)開(kāi)關(guān) ?漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)與漏電保護(hù)繼電器工作原理差不多一樣，區(qū)別是它在工作期間發(fā)生漏電或接地短路時(shí)，直接斷開(kāi)主回路的開(kāi)關(guān)。

2.3 漏電保護(hù)插座 ?它主要是插座內(nèi)增加額外的漏電保護(hù)裝置，額定電流不超過(guò)16A， 限制電流6mA。用電設(shè)備提供人身觸電保護(hù)，防止用電設(shè)備意外接地構(gòu)成電流回路，避免發(fā)生電氣火災(zāi)，能避免負(fù)載端接地的中性線多次接地。對(duì)于一些常用的移動(dòng)或者便攜用電設(shè)備提供非常有效觸電保護(hù)措施。

在實(shí)際水利工程泵站電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)使用環(huán)境和條件要求來(lái)選擇相應(yīng)最合適的漏電保護(hù)器。

3 ?水利工程泵站電氣設(shè)計(jì)中使用漏電保護(hù)器的必要性

3.1 避免發(fā)生接地故障 ?在水利工程泵站漏電保護(hù)器設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，很多時(shí)候會(huì)發(fā)生接地故障的問(wèn)題，通常情況下，當(dāng)回路中產(chǎn)生電流偏大的情況時(shí)，理論上說(shuō)預(yù)先設(shè)置的電流保護(hù)器會(huì)發(fā)揮自身切斷電路的功能，以避免造成更嚴(yán)重的事故和損失。不過(guò)在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，根據(jù)歐姆定律，線路內(nèi)部本身的電流數(shù)值不但和電線自身的質(zhì)量、橫截面積以及連接長(zhǎng)度之間都有著一定的聯(lián)系和相互影響，而且在現(xiàn)場(chǎng)布線走向和交叉作業(yè)管理方面也有很直接的關(guān)系。所以，當(dāng)泵站出現(xiàn)金屬接地故障時(shí)，設(shè)備外殼附帶極其危險(xiǎn)的接觸電壓，一旦有工作人員不慎接觸到的話，引發(fā)的生命財(cái)產(chǎn)事故及其后果不堪設(shè)想，因此在泵站的漏電保護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分考慮如何做好金屬接地的工作環(huán)節(jié)。

3.2 設(shè)計(jì)兩級(jí)漏電保護(hù)器 ?在并聯(lián)的電線回路裝上設(shè)計(jì)安裝漏電保護(hù)器，僅僅只能保證該單一回路的漏電保護(hù)。但是其它并聯(lián)電路一旦產(chǎn)生故障則難以得到保障，所以，在實(shí)際方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常會(huì)考慮電源進(jìn)線加上一級(jí)漏電保護(hù)控制設(shè)備，其一般有0.15s的延時(shí)并且要和單一并聯(lián)回路上的漏電保護(hù)器配合協(xié)調(diào)。設(shè)計(jì)一級(jí)漏電保護(hù)器雖然會(huì)增加成本，但對(duì)防范整個(gè)電路的安全風(fēng)險(xiǎn)有極大的好處。而且，如果泵站配電線路發(fā)生電弧性和金屬性的接地故障時(shí)，也可以及時(shí)起到保護(hù)作用。

4 ?漏電保護(hù)器的應(yīng)用

在日常工作中，要制定合理有效的漏電保護(hù)器管理辦法，保障其使用安全可靠性。按照規(guī)定要求使用和維護(hù)漏電保護(hù)器，定期做好檢查保養(yǎng)記錄，確保其能正常工作。需要特別注意，當(dāng)回路中出現(xiàn)跳閘情況時(shí)，可再試送電一次，絕不允許連續(xù)閉合開(kāi)關(guān)多次送電。當(dāng)確定漏電保護(hù)器已經(jīng)損壞時(shí)，必須由專業(yè)電工落實(shí)檢查維修直至恢復(fù)正常方可使用。

4.1 三級(jí)漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì)應(yīng)用 ?根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求，供電范圍和電源干線電流超出一定的界限時(shí)，就要設(shè)計(jì)安裝三級(jí)漏電保護(hù)器。它是由分離的零序電流互感器、漏電繼電器和斷路器組成的。供電范圍大的電源干線，在設(shè)計(jì)安裝漏電保護(hù)方案時(shí)，首先要考慮所保護(hù)范圍內(nèi)電路出現(xiàn)接地故障時(shí)能夠即刻跳閘，防止更大范圍的停電情況出現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)這一關(guān)鍵性需求，在做設(shè)計(jì)安裝時(shí)，要從漏電繼電器作用信號(hào)入手，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障回路，從而順利的實(shí)現(xiàn)局部電源切斷動(dòng)作。如果電線回路內(nèi)產(chǎn)生了金屬性短路的大短路電流，那么切斷電源的任務(wù)就會(huì)落在斷路器內(nèi)的電磁脫扣器身上，它可以迅速切斷電源以保護(hù)線路，以上就是三級(jí)漏電保護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

4.2 四級(jí)和二級(jí)漏電保護(hù)器的應(yīng)用 ?在水利工程泵站的電氣設(shè)計(jì)應(yīng)用中，從安全性基本要求出發(fā)，必須最大限度的降低開(kāi)關(guān)電器的級(jí)數(shù)，并盡可能減少觸頭和線路的連接點(diǎn)數(shù)量。因?yàn)榧偃绯霈F(xiàn)導(dǎo)電不良情況時(shí)，觸頭連接和線路連接位置都是最容易產(chǎn)生電路事故的位置，特別是三相回路的中性線，導(dǎo)電功能出現(xiàn)故障時(shí)，產(chǎn)生的后果將不堪設(shè)想。一般情況下，泵站的相關(guān)設(shè)備都還是會(huì)繼續(xù)工作的的，常規(guī)觀察不容易發(fā)現(xiàn)安全隱患，三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡時(shí)將導(dǎo)致三相電壓出現(xiàn)嚴(yán)重異常，單相設(shè)備將遭到嚴(yán)重的損壞。因此，限制保護(hù)觸頭的數(shù)量在設(shè)計(jì)時(shí)要著重進(jìn)行考慮。

一些電氣設(shè)計(jì)方案，不少設(shè)計(jì)師有錯(cuò)誤的觀點(diǎn)：三相的負(fù)載難保持平衡，通常中性線截面積略小于相線，所以加裝四級(jí)開(kāi)關(guān)避免中性線負(fù)荷過(guò)大。另一種誤解是，他們覺(jué)得單相負(fù)載的三相漏電保護(hù)器要安裝四極的。根本上說(shuō)，常見(jiàn)的電子漏電保護(hù)器就是“剩余電流動(dòng)作保護(hù)器”， 其基本原理是在回路中利用剩余電流作出保護(hù)動(dòng)作，跟整個(gè)回路的電流是否平衡沒(méi)有直接關(guān)系。所以，繼續(xù)按照以上的錯(cuò)誤觀點(diǎn)濫用四級(jí)漏電保護(hù)器是有問(wèn)題的，對(duì)安全保護(hù)作用會(huì)大打折扣。

設(shè)計(jì)四極（單相為二極）漏電保護(hù)器的系統(tǒng)回路時(shí)，要注意如果有一相出現(xiàn)接地故障問(wèn)題時(shí)，故障電流在電源接地形成的電阻中產(chǎn)生了電壓，那么使中性線也就帶上一定的電壓，不過(guò)中性線一般是絕緣的，并不會(huì)產(chǎn)生事故，可是如果電氣設(shè)備的外殼接了地，一樣會(huì)發(fā)生故障，導(dǎo)致漏電保護(hù)器跳閘，電流將被傳導(dǎo)在設(shè)備外殼。而中性線并未切斷，漏電保護(hù)器即使正常斷開(kāi)，由非常有可能由中性線引發(fā)電擊事故。如果系統(tǒng)采用四極或二極漏電保護(hù)器，確保帶電壓電路和中性線在同一時(shí)間內(nèi)及時(shí)斷開(kāi)，這樣就可以直接阻斷電路的傳導(dǎo)線路。所以，四極或二極漏電保護(hù)器的應(yīng)用與被保護(hù)回路三相負(fù)荷是否平衡并無(wú)直接關(guān)系，在實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用中要更加關(guān)注與回路接地系統(tǒng)類型。

5 ?用電子式漏電保護(hù)器應(yīng)注意的事項(xiàng)

電子式漏電保護(hù)器制作工藝成熟，成本較低，在我國(guó)很多行業(yè)受到廣泛的應(yīng)用，在使用效果上與電磁式漏電保護(hù)器有明顯的區(qū)別。電磁式漏電保護(hù)器是利用故障電流產(chǎn)生的能量實(shí)現(xiàn)斷路，而電子式漏電保護(hù)器是用故障回路的殘壓來(lái)脫扣（發(fā)生接地故障時(shí)?；芈冯妷合陆?，此殘壓指故障時(shí)漏電保護(hù)器接線端子上的電壓，不是指公用電網(wǎng)的電壓負(fù)偏差）。如果接地故障點(diǎn)距離漏電保護(hù)器非常近的情況下，壓差不夠，漏電保護(hù)器很可能無(wú)法動(dòng)作而失效。所以，設(shè)計(jì)安裝電子式漏電保護(hù)器方案時(shí)，漏電保護(hù)器設(shè)計(jì)安裝位置距離插座要有一定的距離，以保證漏電保護(hù)器處有足夠的故障殘壓。同時(shí)，當(dāng)回路的中性線出現(xiàn)故障時(shí)，回路上的電子式漏電保護(hù)器也將無(wú)法正常工作，當(dāng)工作人員在附近進(jìn)行作業(yè)時(shí)，很容易引發(fā)觸電事故。所以，設(shè)計(jì)安裝電子式漏電保護(hù)器的時(shí)候，要綜合考慮前面所提到的各種問(wèn)題。

6 ?結(jié)語(yǔ)

總體來(lái)說(shuō)，通過(guò)文章的論述，對(duì)于漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì)應(yīng)用有了較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，這對(duì)于水利工程的設(shè)計(jì)安全應(yīng)用起到非常重要的作用，持續(xù)改進(jìn)，從而提升我國(guó)水利工程中泵站的設(shè)計(jì)安全應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]段政.工程泵站建設(shè)過(guò)程中的漏電保護(hù)器設(shè)計(jì)[J].門窗，2017，07：130.

[2]劉正江.泵站機(jī)電設(shè)備安裝施工要點(diǎn)探討[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2017（07）：91-92.

[3]黃項(xiàng).淺析沿海地區(qū)9F燃機(jī)電廠電氣設(shè)施設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2017（17）：47.