造成漏電斷路器出錯的四種原因分析

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2021.04.22

摘要:本文總結了4種造成漏電斷路器出錯的原因,對其進行了分析,并提出應采取的措施。

目前,我們大都選用DZ20L系列四級漏電斷路器作為漏電總保護。在安裝使用的過程中,由于部分漏電斷路器頻繁的誤動作而無法正常供電 ,工作人員因此拆除了其內部的漏電脫扣器,使漏電斷路器喪失了漏電保護的功能。那么,是什么原因造成漏電斷路器頻繁的誤動作?筆者通過研究分析,認為存在的主要問題有:

(1) 安裝使用的環境及條件達不到要求;

(2) 額定漏電動作電流及分斷時間選配的不合理;

(3) 保護方式不完善;

(4) 其它原因。

下面筆者就存在的問題及其原因進行粗淺的探討與分析,并提出應采取的措施。

一、安裝使用的環境及條件達不到要求

《農村低壓電力技術規程》第4.1.2、4.1.4條和生產廠家提供的《使用說明書》、對漏電斷路器安裝使用的環境及條件有了明確定規定:"漏電保護器安裝場所的周圍空氣溫度,最高為+40℃,最低為-5℃,海拔不超過2000m,對于高海拔及寒冷地區裝設的漏電保護器可與制造廠家協商定制。" "漏電保護器的安裝位置,應避開強電流電線和電磁器件,避免磁場干擾。""漏電斷路器安裝場所附近的外磁場在任何方向不超過地磁場的倍。"

根據筆者目前掌握的情況看,漏電斷路器安裝使用的環境及條件達不到上述要求的主要原因是:

(1) 現選用的漏電斷路器,并非是按照我國北方氣候條件與制造廠家協商定制的。我國北方冬季氣候寒冷,氣溫低且持續時間長。低溫,可使漏電斷路器的制造材料收縮,變硬發脆,使機械性能和電性能變壞,特別是電子元件可能失去原有功能,導致誤動或拒動。

(2) 有部分低壓線路與60KV或10KV線路交叉穿過;有大部分的漏電斷路器是與計費電能表(還有一部分與補償電容器)安裝在同一箱內。根據電工原理右手螺旋定則可知:載流導體的四周伴有與電流成正比的交變磁場,而且愈靠近載流導體磁場強度愈強,因此位于強載流導體附近漏電斷路器中的零序電流互感器就會形成磁分路,從而打破了原有的磁平衡狀態;電磁器件(如變壓器)是用高導磁材料制成的器件,或者根本就是帶有極性磁場的器件,所以靠近該器件的漏電斷路器中的零序電流互感器,同樣會喪失磁平衡狀態,導致漏電斷路器的誤動作。

(3) "兩線一地制"供電,由于利用大地作為一相導體,所以三相導體的幾何位置極不對稱,因此就產生了較大的不平衡電磁場,從而對漏電斷路器中的零序電流互感器產生電磁感應和靜電感應,導致漏電斷路器的誤動作。

針對以上存在的問題,應采取的措施:

(1) 與制造廠家聯系協商,定制能夠在-20℃及以下氣溫條件下正常工作的漏電斷路器;

(2) 與制造廠家聯系協商,定制具有抗磁場干擾功能的漏電斷路器(加裝屏蔽裝置);

(3) 現場施工人員可在安裝漏電斷路器之前,用磁針判斷擬定的安裝位置所受外磁場干擾的程度,以便調整。

二、額定漏電動作電流及分斷時間選配的不合理

1. 額定漏電動作電流選配不合理

《農村低壓電力技術規程》第4.4.1和4.6.1條規定:"漏電總保護在躲過電力網正常漏電情況下漏電動作電流應盡量選小,以兼顧人身和設備的安全。漏電總保護的額定動作電流宜為可調檔次值。""安裝漏電總保護的低壓電力網,其漏電電流不應大于保護器額定漏電動作電流的50%,達不到要求時應進行整修。"

根據以上規定可知,既要躲過電力網的正常漏電電流,還要保證這一電流不大于總保護器額定漏電動作電流的50%,是選擇漏電總保護器額定漏電動作電流的關鍵。電力網的正常漏電電流,系指非故障情況下各相對地以及其它因素形成的泄漏電流,它是由容性泄漏電流和阻性泄漏電流所組成。

(1) 容性泄漏電流。電力網在正常情況下,相線與大地之間以空氣作為絕緣介質,形成了分布電容,該分布電容在交流電的作用下,就產生對地電容電流。對于低壓電力網而言,電壓低、網絡短,各相對地的分布電容相差不大,故容性泄漏電流可忽略不計。

但是,對于采用"兩線一地制"供電所產生的不利影響,則必須認真對待。因為"兩線一地制"供電,不但會產生較大的不平衡電磁場,而且非接地相 (指架空的兩相)對地還形成了一個電容電流,這一對地的電容電流IC沿線路在"地"中流動,并隨著線路長度的增加而加大。由于"兩線一地制"的工作接地與穿過漏電斷路器中零序電流互感器的中性線(零線),使用同一個接地裝置,所以這一容性電流,可使漏電斷路器中的零序電流互感器感應出容性泄漏電流,從而導致漏電斷路器誤動作。

(2) 阻性泄漏電流,是指帶有一定電壓的相線通過對地的絕緣介質(比如絕緣子、聚乙烯絕緣層等)表面向大地泄漏的電流。就低壓電力網而言,相對地的絕緣電阻,由于受氣候條件和空氣中導電塵埃的影響,阻值波動較大,且三相相差懸殊,特別是單、三相混合供電的TT系統及TN-C系統,尤為顯著??梢?,由容性泄漏電流和阻性泄漏電流形成的電力網正常漏電電流,是一個受多種因素影響、不斷變化的量。而部分工作人員,在選擇額定漏電動作電流時,卻忽視了這一正常漏電電流的存在,故導致漏電斷路器頻繁的誤動作。針對這一問題,筆者認為應采取以下措施:

a. 根據上述規程的規定和《使用說明書》提供的資料,應選擇具有"動作電流三檔可調"功能的漏電斷路器。因其額定漏電動作電流分為三檔可調且范圍較大,所以能夠滿足漏電動作電流的選擇及條件;

b. 工作人員應在安裝漏電總保護的低壓電力網送電之前,使用1000V兆歐表,分別測量各相及中性線對地的絕緣電阻,其絕緣阻值應達到要求并基本平衡,若相差懸殊,則應查找原因并進行處理;

c. 工作人員應在安裝漏電總保護的低壓電力網送電之后(不帶負載),使用毫安表測量電力網的正常漏電電流;

d. 根據現場所測的正常漏電電流IZO,按照IZO0.5I∑D(I∑D-漏電總保護的額定漏電動作電流)這一規定,選取漏電斷路器的額定漏電動作電流。

2. 分斷時間選配不合理 信息來自:輸配電設備網 定漏電動作電流的同時,還應根據以確定的保護方式合理選配分斷時間。為此,《農村低壓電力技術規程》第4.5.3條做出了明確規定:"低壓電力網實施分級保護時,上級保護應選用延時型保護器,其分斷時間應比下一級保護器的動作時間增加0.2s。"這就說,根據保護的方式、隨著保護范圍的擴大,漏電保護動作的時間應按照0.2s這個階梯增加,而不應該選擇統一的、一個動作時間的漏電斷路器。這樣做可得到以下好處:

(1) 能將事故設備就近從電網中摘除,免得株連其它正常設備的用電;

(2) 防止越級跳閘,擴大事故面;

(3) 還可作為下一級漏電保護的后備保護。

三、保護方式不完善

《農村低壓電力技術規程》第4.2.1 、4.2.3和第4.2.4條規定:"采用TT系統的低壓電力網,應裝設漏電總保護和漏電末級保護。對于供電范圍較大或有重要用戶的低壓電力網可酌情增設漏電中級保護。""漏電中級保護可根據網絡分布情況裝設在分支配電箱的電源上。""漏電末級保護可裝在接戶或動力配電箱內,也可裝在用戶室內的進戶線上。"

目前,部分地區采用的保護方式為:裝設有漏電總保護和漏電末級保護(保護的范圍僅限于居民照明的單相供電網絡),未裝設漏電中級保護。這種不完善的保護方式,對于單、三相混合供電的低壓電力網來說,存在著以下死角和弊端:

(1) 如前所述,漏電總保護的額定漏電動作電流是按照躲過正常漏電電流這一原則確定的,故額定漏電動作電流較大。由于部分用電設備未裝設漏電末級保護,所以當發生人身觸電事故時,漏電總保護極有可能拒動。

(2) 當未裝設漏電末級保護的任一用電設備發生接地故障時,漏電總保護都會無選擇的動作,這無疑擴大了事故停電的范圍,同時也不利于事故點的查找。

針對目前存在的這個問題,應采取的措施就是:按照規程的規定完善漏電末級保護,增設漏電中級保護(視網絡實際情況而定),不留死角、消除弊端。

四、導致漏電斷路器(漏電總保護)誤動、拒動或不動作的其它原因

(1) 漏電斷路器在安裝使用過程中若遭受劇烈碰撞或震動,會造成整體結構松動、操作機構失靈,導致誤動作。

(2) 漏電斷路器負載側的中性線(零線)重復接地,會使正常工作電流經接地點分入地,導致漏電斷路器誤動作;另外,在某些條件下,如果用電設備發生漏電故障,漏電電流的一部分經接地點分流,其綜合結果使漏電電流的差值變小,如果此值小于漏電斷路器的額定漏電動作電流,則會導致漏電斷路器拒動。

(3) 將三級漏電斷路器,誤用于三相四線供電網絡中,由于中性線(零線)中的正常工作電流不流經零序電流互感器,所以當啟動單相負載時,漏電斷路器就會動作。

(4) 當人體同時觸及負載側的兩條線時,人體實際上成為了電源的負載,因此漏電斷路器不會提供安全保護。

(5) 當人體同時觸及負載側帶電的某一相線或中性線、斷線的兩端時,人體實際上成為一個串接在該回路中的電阻,因此漏電斷路器不會提供安全保護。

針對上述諸多其它原因,應采取的措施有:

(1) 安裝前認真檢查漏電斷路器的電壓、電流和規格是否與被保護線路(或設備)一致,其額定漏電動作電流是否滿足要求;

(2) 按照規程規定和《使用說明書》的要求,進行安裝接線;

(3) 學習掌握、宣傳普及、正確安裝使用漏電斷路器的知識和相關規定;

(4) 通過宣傳讓廣大用戶知道,即使安裝使用了漏電斷路器,由于它對特定的觸電方式不會提供安全保護,所以不能認為萬無一失,并產生麻痹大意的思想。

五、安裝后的現場檢測

安裝后的現場檢測,是漏電斷路器作為漏電保護投運前一項必不可少的重要環節。為此,《農村低壓電力技術規程》第4.6.4條做出了明確規定: "保護器安裝后應進行如下檢測:帶負荷分、合開關3次,不得誤動作;用試驗按鈕試驗3次,應正確動作;各相用試驗電阻接地試驗3次,應正確動作。"

進行安裝后的現場檢測,其主要目的:

(1) 考核該漏電斷路器抗沖擊電流的能力是否滿足使用的條件及要求;

(2) 通過試驗按鈕模擬人體觸電情況,檢測該漏電斷路器動作的可靠性;

(3) 在現場各項實地參數的基礎上,通過使用試驗電阻接地,檢測該漏電斷路器動作的可靠性。

因由此可見,只有完成以上的檢測項目并全部合格后,投運的漏電斷路器方能夠安全可靠的運行。

漏電保護是一項利國利民、保證用電設備及人身及安全的重要技術措施,正確的安裝使用漏電保護器固然重要,處理解決目前存在的問題、不留死角消除隱患的工作也同樣重要,并應引起我們的高度重視。否則,電力企業可能要承擔事故的主要責任、部分責任或連帶責任。

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