HYAD-01 安全用電實(shí)訓(xùn)裝置漏電保護(hù)器實(shí)訓(xùn)

時慧喆，楊 震，王 東，宋正陽

（1.山東科技大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心，山東青島 266590；2.華電章丘發(fā)電有限公司，山東濟(jì)南 250200；3.中國重汽集團(tuán)泰安五岳專用汽車有限公司，山東泰安 271000）

0 引言

自電氣化革命以來，電推動了人類社會的發(fā)展，在生活，工作，工業(yè)生產(chǎn)方面帶來了重大的影響[1]。但每個事物都具有兩面性，電也可以給人類帶來災(zāi)難[2]。為了能讓人們安全地用電，漏電保護(hù)器隨之出現(xiàn)。漏電保護(hù)器是用在當(dāng)用電線路或用電設(shè)備的絕緣受到損壞并發(fā)生對地短路時，可以保護(hù)人體免受觸電傷害，預(yù)防由電氣短路引起火災(zāi)的保護(hù)裝置[3]。

漏電保護(hù)器可分為電壓型和電流型，電壓型保護(hù)器連接在變壓器的中性點(diǎn)和大地之間，發(fā)生觸電事故時中性點(diǎn)偏移對地產(chǎn)生電壓，使漏電保護(hù)器動作切斷電源，但由于它保護(hù)的是整個低壓配電網(wǎng)絡(luò)，不能進(jìn)行分級保護(hù)，保護(hù)動作時，停電范圍大且頻繁，因此已被淘汰；目前，通過檢測漏電電流的電流型漏電保護(hù)器應(yīng)用最為廣泛[4]。

1 電流型漏電保護(hù)器

電流型漏電保護(hù)器主要組成部分包括檢測元件（零序電流互感器）、中間環(huán)節(jié)（放大器、比較器、脫扣器等）、執(zhí)行器（主開關(guān)）以及試驗(yàn)元件等[5]。

安裝在單相用電線路中的電流型漏電保護(hù)器工作原理如圖1 所示。TA 為零序電流互感器，GF 為主開關(guān)，TL 為主開關(guān)的分離脫扣線圈。

當(dāng)線路處于漏電保護(hù)器的保護(hù)中時，在線路正常工作且沒有發(fā)生漏電事故或人體觸電的情況下，根據(jù)克希夫定律可知，通過TA 初級側(cè)的電流總和等于零，TA 的次級側(cè)不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，漏電保護(hù)器不動作，系統(tǒng)維持正常供電。

在線路運(yùn)行異常，發(fā)生漏電或人體觸電事故時，由于漏電電流IK，通過TA 初級側(cè)各相電流的相量和不再等于零，在鐵心中出現(xiàn)交變磁通；在交變磁通的影響下，TL 次級側(cè)線圈出現(xiàn)了感應(yīng)電動勢，中間環(huán)節(jié)通過處理和比較此漏電信號，并且當(dāng)達(dá)到預(yù)定值時，主開關(guān)與脫扣器線圈TL 分離，驅(qū)動主開關(guān)GF自動跳閘切斷故障電路進(jìn)行保護(hù)。

2 漏電保護(hù)器使用場所

圖1 電流型漏電保護(hù)器工作原理

（1）對于Ⅰ類的移動電氣設(shè)備和手持式電動工具，防觸電保護(hù)取決于設(shè)備基本絕緣的完好程度，還包括其他安全措施，如外殼的接地等。

（2）惡劣環(huán)境中的電氣設(shè)備，例如在潮濕、強(qiáng)腐蝕性的環(huán)境中。

（3）施工現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備的電氣部分。

（4）臨時架設(shè)的用電線路，暫時使用的用電設(shè)備。

（5）酒店、餐廳和賓館的室內(nèi)插座電路。

（6）學(xué)校、企業(yè)、房屋等插座電路。

（7）游泳池、噴泉、浴室的水中照明設(shè)備。

3 實(shí)訓(xùn)目的

通過實(shí)訓(xùn)，學(xué)生可以了解電流型漏電保護(hù)器的原理及動作電流的選擇；掌握漏電保護(hù)器連接方式和測試其質(zhì)量的方法。

4 實(shí)訓(xùn)設(shè)備

HYAD-01 安全用電技能實(shí)訓(xùn)裝置由實(shí)訓(xùn)工作臺和實(shí)訓(xùn)掛箱組成，實(shí)訓(xùn)掛箱可以裝在實(shí)訓(xùn)工作臺上，可以根據(jù)不同的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目選擇不同的實(shí)訓(xùn)掛箱完成實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。本實(shí)訓(xùn)選用的功能單元如下：

（1）三相五線電源輸出單元。實(shí)訓(xùn)中向用電回路供電，可提供220 V、380 V 兩種電壓等級，使用前應(yīng)檢查急停旋鈕是否處于正常狀態(tài)；檢查保險座中的保險管是否有燒斷情況，發(fā)現(xiàn)保險管燒斷應(yīng)及時告知指導(dǎo)教師進(jìn)行更換。

（2）安全隔離變壓器單元。在連接的實(shí)訓(xùn)線路中為學(xué)生提供安全的220 V 電壓。

（3）三相負(fù)載單元。為用電回路提供用電負(fù)載，負(fù)載為節(jié)能燈，在安裝節(jié)能燈時，不能將節(jié)能燈擰的過緊，避免造成燈座螺口的損壞。

（4）模擬供電系統(tǒng)單元。該功能單元有電流型漏電保護(hù)器，100 kΩ/2 W 的滑動變阻器。

（5）定值電阻。2 個定值電阻RDE 和RFG，阻值皆為4.7 kΩ，功率為50 W。

（6）萬用表，連接導(dǎo)線若干。

5 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

按照線路圖2，使用所給功能單元連接線路,檢測模擬供電系統(tǒng)單元電流型漏電保護(hù)器能否正常工作，步驟如下：

圖2 空氣開關(guān)漏電保護(hù)測試回路

（1）將220 V 交流電從三相五線電源輸出單元接出，U，V，W 三相線端任選一端連接到實(shí)訓(xùn)掛箱一安全隔離變壓器一次側(cè)L 端，N 端（電源零線端）連接到隔離變壓器一次側(cè)N 端；將安全隔離變壓器二次側(cè)L1、N1 端分別連接到實(shí)訓(xùn)掛箱四模擬供電系統(tǒng)空氣開關(guān)的L，N 端。

（2）將掛箱四模擬供電系統(tǒng)空氣開關(guān)的L1、N1 端分別連接到掛箱二、三相負(fù)載中任意一相負(fù)載（U，V，W 皆可）與N 端（零線端），裝上節(jié)能燈。

（3）閉合三相五線電源輸出單元的電源總開關(guān)，按下啟動按鈕，將隔離變壓器一次側(cè)開關(guān)閉合，閉合低壓模擬供電系統(tǒng)單元的空氣開關(guān)，打開三相負(fù)載端開關(guān)；觀察節(jié)能燈能否點(diǎn)亮。

（4）按下模擬開關(guān)試驗(yàn)按鈕觀察現(xiàn)象。

按照線路圖3，使用所給功能單元連接線路，檢測模擬供電系統(tǒng)單元電流型漏電保護(hù)器的動作電流是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。步驟如下：

（1）將220 V 交流電從三相五線電源輸出單元上接出，U，V，W 三相線端任選一端連接到實(shí)訓(xùn)掛箱四模擬供電系統(tǒng)空氣開關(guān)L 端；N 端（電源零線端）連接空氣開關(guān)N 端。

（2）將空氣開關(guān)L1 端接出的導(dǎo)線與定值電阻D 端相連，E端與滑動電阻A 端相連，B 端與萬用表mA 級的接入端相連，COM 端與空氣開關(guān)的輸入端N 相連。

（3）將滑動變阻器的阻值調(diào)到最大，將萬用表擋位旋鈕調(diào)至交流200 mA 擋位，啟動設(shè)備電源，將空氣開關(guān)閉合。

（4）逐漸減小滑動變阻器阻值，觀測當(dāng)空氣開關(guān)漏電保護(hù)器動作時，萬用表顯示的電流值。

圖3 空氣開關(guān)動作電流檢測回路

6 漏電保護(hù)器動作電流的選擇

漏電保護(hù)器動作電流的選擇應(yīng)符合3 個條件：①漏電動作電流不能比允許流經(jīng)人體的安全電流值大，通常認(rèn)為30 mA 是允許流經(jīng)人體的安全電流值上限；②安裝在高壓電網(wǎng)中漏電保護(hù)器動作電流應(yīng)避開低壓電網(wǎng)漏電保護(hù)器動作電流，以保證整個電網(wǎng)的可靠運(yùn)行；③為保證多級保護(hù)的選擇性，下一級漏電動作電流應(yīng)小于前級的漏電動作電流。每級漏電動作電流應(yīng)有1.2～2.5 倍的級差。

7 漏電保護(hù)器多級配置方式

第一級漏電保護(hù)器安裝在變壓器二次側(cè)出口處。該級保護(hù)線路長，漏電時電流較大，其漏電時的動作電流在無完善的多級保護(hù)時，最大不超過100 mA。在具有完善的多級保護(hù)，漏電電流較小的電網(wǎng)，非雨季75 mA，雨季200 mA。在漏電電流較大的電網(wǎng)，非雨季100 mA，雨季300 mA。

第二級漏電保護(hù)器安裝在支線路出口處，被保護(hù)的線路較短，用電量不大，漏電電流較小。漏電保護(hù)器動作電流應(yīng)介于上、下級保護(hù)器動作電流之間，一般取30～75 mA。

第三級漏電保護(hù)器用于保護(hù)單個或多個用電設(shè)備，是直接防止人身觸電的保護(hù)設(shè)備。被保護(hù)線路和設(shè)備的用電量小，漏電電流小。一般情況下，不超過10 mA，宜選用額定動作電流30 mA，動作時間＜0.11 s 的漏電保護(hù)器。

8 結(jié)語

隨著社會電氣化水平的日益提高，生產(chǎn)、生活用電領(lǐng)域越來越大，漏電保護(hù)器成為不可缺少的重要電器；掌握漏電保護(hù)器的選擇、安裝和使用，將有助于為電氣設(shè)備和人身安全提供更有效的保護(hù)。