關于游樂設施漏電保護開關選型的一些思考

謝江山 趙浩杰 周葉盛

摘 要：相關國家標準中明確規定游樂設施必須要具備強大的防護能力，游樂設施的設計、制造、安裝、使用應保證人身安全。選用漏電保護開關作為觸電防護是游樂設施設計的常用技術手段，業界人士需要對漏電保護開關選型的原理、依據和方法等予以全面把握。本文基于漏電保護裝置的原理，探討了如何更加有效地選擇漏電保護開關，闡明了具體的選擇依據和方法，僅供參考。

關鍵詞：游樂設施 漏電保護開關 安全 選擇

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

隨著游樂設施越來越多，游樂設施發生事故也是屢見報端。其中觸電事故高發而且影響巨大。大型游樂設備均包含電氣控制系統，如果電氣方面出現漏電故障，造成的后果將非常嚴重，因此必須要按照《大型游樂設施安全規范》《游樂設施安全技術檢測規程》等規定加強游樂設備電氣防護，選用正確的漏電保護裝置，本文著重就漏電保護方面進行探討。

1 漏電保護及其原理

漏電保護是指利用安裝在電氣回路中的漏電保護器（漏電保護開關）來斷開故障回路電源而避免故障擴大的一種電氣安全保護措施。當發生漏電或者觸電時，漏電保護器檢測到限定的動作電流值，并在在限定的時間內動作切斷故障回路電源。

當電氣線路中出現漏電故障時，一般會出現兩種常見的現象。一是三相電流不平衡，出現零序電流；二是設備金屬外殼帶電，出現對地電壓。漏電保護開關中的電流互感器檢測到異常訊號時，開關中的中間機構轉換傳遞該信號，并使執行機構動作，切斷電源。漏電保護開關的電流互感器與電網線路連接，二次線圈與開關中的脫扣器連接，用電設備處于正常工況時，線路中的電流平衡，電流互感器感應的電流矢量和為零，此時一次線圈中不存在剩余電流，不會感應到二次線圈，開關處于閉合狀態。當出現漏電并有物體觸及時，故障點會出現電流分流，漏電保護開關的電流互感器出現剩余的電流，并感應到二次線圈，當剩余電流值達到保護開關限定電流值時，出現保護動作。漏電保護器原理如圖1所示。

2 漏電保護開關選型

2.1 漏電保護開關選擇根據

在確定漏電保護開關前，要明確人體觸電的相關機制。需要用到漏電保護開關時，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體導致的觸電，人體觸電最關鍵的影響因素是流過人體的電流值和持續時間，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為持續時間，一般情況下當電流在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致觸電者失去知覺或者發生二次傷害。當然即使是以50mA·s作為保護標準，若瞬時通過人體的電流較大時，依然會導致心室顫動，比方說0.1s的時間內流過人體的電流為500mA，這會瞬間將人致死。大量實踐證明，漏電保護裝置最佳的保護動作標準以30mA·s為最佳，以該標準來論，比之50mA·s的限定電流安全率高1.67倍，并且即使是當流經人體的電流達到100mA，只要漏電保護開關在0.3s內動作并切斷電源，就不會對人體造成致命傷害。

2.2 選型基本方法

首先，在選擇漏電保護開關時，要充分關注游樂設施的額定電源電壓和設備負載電壓。基于這兩個參數來選定漏電保護開關的額定電壓，要求漏電保護開關額定電壓必須要在額定電源電壓或負載電壓之上，否則開關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備負載電流值，基于該參數來確定保護開關的額定電流，一般情況下保護開關的額定電流必須要比負載電流值要大，通常要有20%的余量，這可以比較好實現過載保護和短路保護。

第三，漏電保護開關額定短路通斷能力應比其保護線路中的最大短路電流大，要考慮漏電保護開關的短路分斷能力，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致設備在瞬時的短路電流下燒毀。

第四，若線路中存在泄漏電流，那么漏電保護開關的動作電流必須要大于2倍該泄漏電流，這是從相關國家標準中分析得出的結論。具體如表1所示。

第五，按照漏電保護開關的使用目的以及作業條件來進行選擇。一般情況下在游樂設施電氣控制系統當中，重點是要防止人體觸電，并且在防觸電的基礎上要實現與設備接地并用線路的保護，同時還要防止漏電可能引起的火災以起到保護設備、線路的目的。為此，針對保護人的目的，應選擇高靈敏度，快速動作型漏電保護開關，并安裝在線路末端，而與設備接地并用的分支線路應選擇快速型中靈敏度漏電保護開關，在干線上要選用延時型中靈敏度的漏電保護開關。

基于上文對漏電保護開關選型的分析，針對防止人體觸電的防護來說，要選擇漏電保護動作電流在30mA以下的高靈敏度開關，漏電保護動作時間應在0.1s以內。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開關的額定動作電流，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開關產生影響使其動作。但是一旦分支線路中出現人體觸電，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，這就有可能出現大于總線路的漏電保護動作電流使總線路的保護開關動作，所以總線路的漏電保護開關應選延時型中靈敏度漏電保護開關。而分支線路中必須要保證漏電保護開關能有效動作，應選選高靈敏度的快速型漏電保護開關。

選擇漏電保護開關極數時應特別注意電氣控制系統的電源供電形式，必須要保證與被保護線路的線數一致。比如三相線路供電，就應選擇三極產品。如果存在三相+單相供電設備，那么應選用三極四線或者四極產品。GB8408規定，大型游樂設施的低壓配電系統接地形式應采用TN-S系統或采用TN-C-S系統，接地電阻10Ω以下，帶電回路與地之間的絕緣電阻應在1MΩ以上。TN-S系統用四極產品，可以比較好地保護使用者的安全，但是必須要注意四極產品的N極必須接N線，絕對禁止接PE線或者PEN線。

2.3 游樂設施漏電保護開關選型注意事項

一般而言，游樂設備電氣控制系統中，在選擇漏電保護開關時，要充分考慮分級保護，并確保分級保護中各級漏電保護開關額定漏電動作電流和動作時間應協調配合。一般在游樂設施的低壓供配電系統中，按三級進行保護，因為游樂設施的配電是在總配電箱下設分配電箱，再之下就是開關箱和各游樂設施用電設備。總配電箱是整個系統的中心點，分配電箱是每一個分支線路的中心點，開關箱則是配電系統的最末端，之下就是用電設備了，一個開關箱控制一臺用電設備。按照這種配電形式，在選擇漏電保護開關時也應采取三級保護。

3 結語

綜上所述，游樂設備漏電保護開關是用于保護使用人不發生觸電事故的重要技術手段。在相關規范中明確要求游樂設備電氣控制中必須要裝備漏電保護裝置。而如何選擇最為恰當的漏電保護裝置則是一個非常重要的課題，漏電保護裝置選擇不好，是無法發揮出漏電保護應有作用的，本文對游樂設備的漏電保護開關選型進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。

參考文獻

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