施工現場用電漏電保護器的選用

魏純業 甘肅省第一安裝工程公司，甘肅，郵編：063000

前言

施工現場環境較差，施工設備具有相當大的周轉性、移動性和共用性，配電設備、配電線路、用電設備等容易受到不良環境的侵害，施工用電人員專業水平較低，管理上常常不能到位，末端級的漏電保護器不能可靠地動作或起不到保護作用。這些特殊性造成了配電線路和用電設備漏電機率較高，而末端的漏電保護器的動作率卻不高或就沒有末端級漏電保護器，這就造成了總漏電保護器的動作機率大增，而頻繁的跳閘嚴重影響了正常施工用電，用電的安全狀況也不容樂觀。

漏電保護器作為電氣設備和使用者的人身安全保護，已顯示其獨特的優越性，對于施工現場不論固定的電氣設備或手持的電動工具，是不可缺少的保護設備。臨電規范規定施工現場必須采用TN－S系統，漏電保護器是與TN－S系統匹配的保護模式，是臨電系統必不可少的接地保護系統，對施工現場用電安全至關重要。

漏電保護器的應用

漏電保護器（RCD）又稱剩余電流動作保護器，是用來迅速斷開接地故障時的故障電路，以防止發生有致命危險的人身間接電擊和引起火災事故。所謂剩余電流是指被保護回路內，相線和中性線電流瞬時值的代數和（包括中性線中的三相不平衡電流和諧波電流），此電流即為正常時的泄漏電流和故障時接地故障電流。漏電保護器的整定值，也即其額定動作電流I△n僅需躲開正常泄漏電流值即可，其值以毫安計，故漏電保護器能十分靈敏地切斷所保護回路的接地故障，當≤30mA時，它也可用作防直接接觸電擊的后備保護，我國這些年使用漏電保護器的經驗證明了這點。當然，這必須以產品符合標準、安裝正確、管理維護得當為前提。

本文所說的是故障電流動作型漏電保護器，標準的名稱是剩余電流動作保護器，以簡稱RCD。它的應用下面作一簡述。

漏電保護（RCD）的作用和局限性

1、RCD對接地故障電流有很高的靈敏度，能在數十毫秒的時間切斷以毫安計的故障電流，即使接觸電壓高達220V，高靈敏度的RCD也能快速切斷，使人免于傷亡。但它只能對其保護范圍內的接地故障起作用，不能防止從別處傳來的故障電壓引起的電擊事故。

2、有些場所和設備是不能裝用RCD的，如一些供電給數據處理設備的線路，其電源線路上常裝有抗干擾的大容量濾波電容器，為使它不誤動，數據處理設備的防電擊不能采用RCD。

4、供電回路中感應的雷電過電壓和操作過電壓，其波頭也是高頻波，也可引起RCD誤動，但其作用時間極短，以微秒計，如采用脈沖電壓不動作型RCD可避免這種誤動。

5、當裝設漏電電流保護型的電器時，對于接零保護系統（TN）的電氣設備，應采用兩種措施，一種是將電氣設備外殼用接零保護改用接地保護；另一種是當TN－C系統在進戶線進戶之后從總配電柜或箱將PEN線分為TN－C－S系統即分開成N線和PE線。再有在低壓配電系統中禁止同時使用TT和TN－C接地系統。因為，當TT接地系統中某一臺電氣設備發生碰殼故障，而保護裝置靈敏度不夠，不能自動切斷電源將會使TN－C系統中的電氣設備外殼帶電，就會使操作人員意外遭到電擊。

以上所述，現時的RCD尚非盡善盡美，難免發生拒動，對此應有充分的了解，不應過分強調RCD的作用。RCD的作用在于靈敏快速地切斷接地故障，但和其他保護電器一樣，它并不完全可靠，而等電位聯結的作用在于降低接觸電壓，兩者應結合應用，相輔相成，從而獲得最好的保護效果。

四、漏電保護器的選用

所有電氣線路和電氣設備在正常使用時均有泄漏電流，這個漏電電流對于單個設備來說是微小的，但在整個供配電系統中，相對漏電保護器的動作電流來說，其總和又是個不小的數字。在施工現場臨電的配電線路和用電設備因受施工環境影響和離節變化一定會隨著使用時間的長短泄漏電流會有所增大。施工現場的配電線路絕緣損壞，電氣設備外殼程度不同的帶電故障曾有過事例，對此不可掉以輕心，應引起關注。在選用RCD時要注意以下情況配置：

漏電保護器RCD額定動作電流I△n值的確定，選擇RCD額定漏電動作電流值是十分重要的，要求做到正常時不誤動，漏電故障時不拒動，I△n要避開正常情況下的泄漏電流Ig，即I△n＞Ig。我國規定Ig≤Imax/3000，實際設計時，對于單相線路I△n＞Imax/3000，對于照明總干線或支線I△n＞Imax/2000，對于三相三線及三相四線帶PE線的動力系統I△n＞Imax/1000，上式表示電路最大電流（A），3000，2000，1000表示低壓電氣設備規定的電壓耐壓值（V）。例如有一支干線斷路器整定電流為80A，按上述方法估算可得I△n＞80/2000=40mA，以RCD額定不動作電流I△nO=0.5×I△n=0.5×40=20mA，（0.5為人體感覺最小電流（mA））。而實際泄漏電流也不是固定不變的，會因天氣變化異常，如氣溫增高、潮濕時泄漏電流大，干燥時小。支干線如所接的電器多時會遇到較大的泄漏電流就可能接近漏電動作值，導致無法合閘或經常動作，在施工現場運行中也曾出現過這種情況。因此，漏電保護器RCD的整定電流應按照國際《漏電保護器安裝和運行》規范規定外，還須考慮兩個條件：一是須躲開正常泄漏電流IL，即I△no＞IL；二是須小于引起火災的最小點燃電流IRmin，即I△no＜IRmin。IRmin值有的文章說可參照“消防手冊”筆者尚未見到。

在多級配電系統中漏電保護器一般設計是按下列條件配置：

（1）末端級I△n1<分支線I△n2<干線I△n3<總出口。RCD的I△n1可按10，15，30mA等選擇；I△n2可按30，50，75，100mA等級選擇；I△n3可按200，300，500mA等級選擇；對于總出口I△n4應按具體情況考慮。

（3）分支線及支干線，兼顧防觸電和防火災RCD的I△n為50～100，漏電動作時間t＜0.2秒。

干線以防漏電為主，為避免發生誤動，RCD的I△n為200mA，t=0.6秒，I△n為300mA，t=0.4～0.6秒，I△n=500mA，t=0.2～0.4秒。

對于移動式、攜帶式電動工具，其外殼接地十分困難，可選RCD的I△n=10～1500，t≤0.1秒。

對水泵、水機的電動機，當外殼保護接地電阻Rz=100Ω時，RCD的I△n=50～200mA，t≤0.2秒。

漏電保護器（RCD）額定電流I△n值的確定

RCD的額定電流除滿足工作電流I△n的要求外，還需滿足過電流限值的要求。由于相線、中性線在RCD電流互感器上二次繞組多少會感應產生一些電勢。如果被保護回路上出現過電流，例如電動機起動引起的過電流，其值大于6倍I△n限值時，則這種布置不對稱引起的感應電勢可能使RCD動作，這是RCD產品標準允許的。在這種情況下應選用較大I△n值的RCD，使6倍I△n大于可能發生的回路正常過電流。

漏電保護器（RCD）的安裝接線

RCD的安裝接線必須正確，否則將誤動或拒動，下面作些說明：

圖3 TN－C系統不能裝用R CD

圖4 TN－C－S系統能裝用RCD

PNE線不得穿過RCD：在TN－S系統的中性線必須和相線一道穿過RCD的電流互感器，但TN－C系統的PEN線不得穿過。如果穿過，則如圖3所示，當發生接地故障時，相線和PEN線的故障電流在電流互感器中感應的電磁場互相抵消，RCD將檢測不出故障電流而不動作，故TN－C系統內是不能安裝RCD的。正確的接線應如圖4所示，在RCD前將PEN線分為PE線和中性線，中性線穿入RCD，PE線直接接設備的外露導電部分，如圖所示，這時RCD才能檢測出接地故障電流，不過這個電路已不再是TN－C系統而是TN－C－S。

RCD后的中性線不應接地或接另一回路：任何系統的中性線（非PEN線），自電源引出后即不應再接地。中性線接地的情況常發生在施工中絕緣不慎破壞，而與穿線多管短路，這樣接通電源后，一部分負載電流經鋼管，另一部分經PE線，分別返回電源成為剩余電流而使RCD誤動，如圖5所示。中性線的接地還常由于施工時的接線錯誤。我國電線、電纜常不加顏色標志，這就很容易混淆中性線和PE線，當接通負荷時，負荷電流將不經中性線而是經PE線返回電源，這自然會造成RCD的誤動。

圖5 中性線破壞使RCD誤動

電氣設計和施工中常將幾回路共用一中性線。如果將被RCD保護的回路的中性線又用于另一回路，則此回路的中性線電流將通過RCD的電流互感器而使RCD誤動。應注意避免這種不恰當的共用中性線的情況。下面說說RCD具體的幾種接線示意：

圖6 三相四線RCD的接線

圖6中（a）適用于接零保護的接線；（b）用于接地保的接線。

圖7 供電系統采用接地保護方式

圖7中當單相設備1發生故障時，設備1的工作零線N上部分電流IL1經過設備的接地—》大地—》變壓器中性點形成回路，使得RCD、RCD1中各相電流的矢量和不為零，產生零序電流，使得RCD動作。正確處理時，須將單相設備的保護零線拆除。

下面是圖8所示供電系統采用接零保護方式。當設備2漏電時，漏電電流IL2經接地極—》大地—》變壓器中性點，因工作接地存在有接地電阻，故中性點電位升高，設備1外殼帶電，在設備1正常工作時，RCD不動作，起不到保護作用，造成人身觸電的危險。正確處理的方法；應該把設備2的接地線拆除。

圖8 供電系統采用接零保護方式

圖9是在接地保護供電系統中兩臺用電設備共用同一接地裝置，其中一臺設備1未裝設RCD，設備裝設RCD，假如設備1因絕緣損壞而漏電，這時斷路器未及時跳閘切斷故障，外殼就有一定電壓存在，當人們接觸設備2外殼時同樣會觸電的危險。因為漏電電流是經斷路器QF1—》設備2—》人體—大地，RCD中無零序電流存在，RCD不會動作。正確處理方法；不同的用電設備分別裝各自的接地裝置，并盡量相距較遠的距離。若需要使用同一接地裝置時，則每臺用電設備必須裝設RCD。

圖9

圖10

圖10在接零保護供電系統中，將漏電保護器RCD所保護的零線錯誤地裝設了零線的重復接地，當單相設備1投入使用時，RCD就動作，其原因是部分零線電流通過重復接地經大地回到變壓器中性點，使RCD中產生零序電流。正確處理方法如圖11所示，將接零保護線不經RCD，另行敷設，受RCD保護的另線與設備外殼相互絕緣，不作重復接地。若要作重復接地，應該接在PE線上，如圖11虛線所示。

圖11

五、電氣設備、線路漏電的分析

電氣設備或配電線路的漏電是指使用交流電而言，漏電電流是電氣的電源到用電設備外殼之間流過的電流。由于某種原因引起絕緣損壞而使其金屬外殼帶電而對人身觸及而形成帶電現象。漏電是介于正常和短路之間的和種故障，可以說漏電是短路的前奏，及時排除漏電故障是防止短路的有效措施。漏電可分為電容性和電阻性漏電，其中電阻性漏電又可分為短路性和高陰性漏電。下面講一下電容性和電阻性漏電的現象及處理的方法：

電容性漏電：任何導體與地之間，用絕緣體分開的兩個導體之間都可以等效為一個電容而形成交流電的通路。電氣設備金屬外殼與帶電部件之間客觀上都存在有雜散電容，形成電容耦合。當電氣設備外殼設有接地裝置時，外殼與地之間構成電容耦合，同樣，在電源相線與地之間也形成電容耦合現象，由電容形成的電容電流稱為電容電流，同時金屬機殼與地之間產生電位差，這時外殼就會出現對地的感應電壓，即是外殼呈現的漏電，這種漏電是很小的，一般不會超過0.5～0.7，當人身觸及金屬外殼時就有點發麻的感覺，由于人體對電刺激的適當能力因人而異，一般成年男性感覺的交流電流為1.1，成年女性為0.7，成年人比小孩、老年人承受刺激比較強。另外觸的電流大小還受環境溫度的影響，對麻電的反應還隨人知電阻值大小而易，一般不會出現電擊危險。

參考資料：王厚余文獻，“低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗”。《施工線法臨時用電安全技術規范》JGJ46-2005