漏電斷路器在路燈配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、漏電斷路器在路燈配電系統(tǒng)中的應(yīng)用摘 要:以前,路燈低壓配電線路的接地故障一般采用接地保護(hù)或接零保護(hù),但其可靠性均較差。近年來(lái),我們按照新規(guī)范的要求,用漏電斷路器來(lái)保護(hù)路燈低壓配電線路,取得了較好的效果。關(guān)鍵詞:道路照明;接地保護(hù);漏電保護(hù)器1 路燈配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀濮陽(yáng)市的路燈供電電壓是交流380/ 220V 低壓電纜供電系統(tǒng),配電方式為220V 單相三線配電,其中設(shè)專(zhuān)用保護(hù)地線PE ,即接地保護(hù)為T(mén)N - S 系統(tǒng),在線路的始末端、中間分支等處設(shè)重復(fù)接地極。在這種系統(tǒng)中一般用斷路器和熔斷器的組合做短路或過(guò)載保護(hù),線路出現(xiàn)以上故障時(shí)可自動(dòng)切斷電源。但對(duì)接地故障,由于線路較長(zhǎng),故障電流較小,常規(guī)的斷

2、路器和熔斷器保護(hù)裝置就無(wú)法切斷或無(wú)法很快的切斷故障線路。我們知道,路燈低壓配電系統(tǒng)大多位于人行道旁邊,且具有配電半徑長(zhǎng)、用電負(fù)荷分散、行人觸及的可能性大等特點(diǎn),如果發(fā)生單相短路,行人一旦接觸,發(fā)生電擊的危險(xiǎn)性就很大。下面將濮陽(yáng)市的接地保護(hù)現(xiàn)狀分析如下。在濮陽(yáng)市的TN - S 接地系統(tǒng)中,過(guò)去都采用接零保護(hù),即將金屬燈柱及座箱等與系統(tǒng)的PE 線相接。此時(shí)若發(fā)生接地故障,其接地電流Id = V/ Zo ,式中Zo 為“相一零回路”阻抗。對(duì)于路燈常用的小截面電纜,其值一般為1/ km 左右,故理論上計(jì)算Id 可達(dá)到上百安培。但實(shí)際上接地故障處往往不是金屬性連接,而是存在一定的接觸電阻,實(shí)際的接地電流

3、要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上述計(jì)算值。這樣,線路的保護(hù)裝置也就很難可靠動(dòng)作,燈柱及座箱上就會(huì)長(zhǎng)時(shí)間帶有危險(xiǎn)電壓,并且這種電壓還可能通過(guò)PE 線傳到該系統(tǒng)的所有燈柱和座箱。從某種意義上講,這種 情況下的危害性會(huì)更隱蔽、范圍更廣。2 新規(guī)范對(duì)接地故障保護(hù)提出了新的要求為了防止發(fā)生人身電擊,1996 年出版的低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范(中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50054- 95 - 以下稱(chēng)新規(guī)范,參照國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC479 - 1 的規(guī)定和一些先進(jìn)國(guó)家的規(guī)定,對(duì)防間接電擊保護(hù)(即用于防止觸及故障情況下帶電的電氣線路和設(shè)備外殼引起的傷亡事故的保護(hù)) 作出了更為嚴(yán)格的規(guī)定。新規(guī)范規(guī)定“正常環(huán)境,人身電擊安全電壓限值(U

4、1) 為50V”?！芭潆娋€路的接地故障保護(hù),其切斷故障回路的時(shí)間不宜大于5S”。顯然原來(lái)常用的斷路器和熔斷器就很難滿(mǎn)足上述要求,而只有采用漏電斷路器才有可能做到這些要求。以濮陽(yáng)市所在的中原地區(qū)為例,土壤電阻率平均為120 ,單極接地電阻Rd 實(shí)測(cè)平均值為50 左右,設(shè)接地電阻為4 ,若沒(méi)有漏電保護(hù)而發(fā)生單相接地故障時(shí),其接觸電壓第 1 頁(yè) 共 3 頁(yè)接地電阻接近相電壓,這顯然是十分危險(xiǎn)的。假如漏電斷路器額定漏電脫扣電流( I n) 為200mA ,系統(tǒng)的接地電阻Rd 為200 ,則接觸電壓這時(shí)的接觸電壓值在規(guī)定的電壓范圍。3 漏電斷路器的選用原則首先了解一下漏電保護(hù)器的種類(lèi):漏電斷路器作為一種

5、安全電器,其主要功能是提供間接接觸保護(hù)。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),可降低燈桿接觸電壓,對(duì)保護(hù)人身安全是有利的。在線路上采用漏電斷路器后,還能防止因漏電電流長(zhǎng)時(shí)間存在而造成電纜過(guò)熱、使用壽命縮短以及漏電電弧電流燒損電氣設(shè)備。目前廣泛采用的漏電斷路器都是電流動(dòng)作型的。正常時(shí)通過(guò)漏電斷路器各相電流的向量和為零(理論上講為零,實(shí)際上為一數(shù)值很小的正常泄漏電流) 。當(dāng)線路發(fā)生接地故障時(shí)、設(shè)備因絕緣損壞而漏電時(shí)或人體觸及帶電體時(shí),漏電斷路器檢測(cè)到的各相電流向量和就不為零,此值只要大于斷路器的額定漏電脫扣電流,斷路器就會(huì)很快斷開(kāi)故障回路,使故障范圍縮小或消除。漏電斷路器按結(jié)構(gòu)又有電磁式和電子式之分,二者各有優(yōu)缺

6、點(diǎn)。按極數(shù)分,通常有單極二線,二極三線及三級(jí)四線。其額定電流Io 一般為663A ,預(yù)定漏電電流Io 目前國(guó)內(nèi)有30mA、100 mA、300mA 三種。其動(dòng)作時(shí)間為百分之幾秒到十分之幾秒,以前濮陽(yáng)市路燈供電系統(tǒng)只有短路和過(guò)載保護(hù)而沒(méi)有漏電保護(hù),無(wú)法實(shí)現(xiàn)新規(guī)范提出的要求。后來(lái)在中原路新建路燈工程中嘗試使用了漏電斷路器,總結(jié)了選用漏電斷路器的幾個(gè)原則。第一,根據(jù)有關(guān)規(guī)程的規(guī)定和漏電斷路器的有關(guān)資料,應(yīng)選擇具有“動(dòng)作電流三檔可調(diào)”功能的漏電斷路器。因其額定漏電動(dòng)作電流分為三檔可調(diào)且范圍較大,所以能夠滿(mǎn)足漏電動(dòng)作電流的選擇及條件;第二, 工作人員應(yīng)在安裝漏電總保護(hù)的低壓電力網(wǎng)送電之前,使用1000V

7、 兆歐表,分別測(cè)量各相及中性線對(duì)地的絕緣電阻,其絕緣阻值應(yīng)達(dá)到要求并基本平衡,若相差懸殊,則應(yīng)查找原因并進(jìn)行處理;第三,工作人員應(yīng)在安裝漏電總保護(hù)的低壓供電系統(tǒng)送電之后(不帶負(fù)載) ,使用毫安表測(cè)量供電系統(tǒng)的正常泄漏電流;第四,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)的正常泄漏電流Izo ,按照Izo 0. 5I D( I D 為漏電總保護(hù)的額定漏電動(dòng)作電流) 這一規(guī)定,選取漏電斷路器的額定漏電動(dòng)作電流。4 選用漏電斷路器應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題首先,一定要選用質(zhì)量較好的漏電斷路器。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上漏電斷路器的產(chǎn)品很多,有國(guó)產(chǎn)的,有合資的,也有進(jìn)口的,在選用時(shí)一定要注意。其次,漏電斷路器的額定脫扣電流( Io) 一般選為大于等于正

8、常動(dòng)作電流的1. 3 倍為宜(此時(shí)即可躲過(guò)氣體放電燈的起動(dòng)過(guò)程) 。第三,漏電斷路器的額定漏電不動(dòng)作電流( Io) 一般要大于系統(tǒng)正常泄漏電流的2倍。因?yàn)橐话懵╇姅嗦菲鞯念~定漏電不動(dòng)作為015o 。根據(jù)資料介紹和實(shí)際測(cè)量,路燈控制箱分支回路的正常泄漏電流一般為十幾毫安。所以目前選用的漏電斷路器,其Io 可從2A 63A , Io 為第 2 頁(yè) 共 3 頁(yè)100mA。這里需特別提清注意的是,對(duì)Io = 30mA的產(chǎn)品由于系統(tǒng)正常泄漏電流已接近或超過(guò)0. 5Io ,運(yùn)行中易誤動(dòng),建議不要采用。第四,選擇正確的安裝部位。在路燈控制箱內(nèi)安裝漏電斷路器應(yīng)裝在各分支回路上,千萬(wàn)不要裝在總干線上。因?yàn)樵诳偢?/p>

9、線上的正常泄漏電流是各分支回路的和,其數(shù)值較大,將使漏電斷路器無(wú)法正常工作。再則各分支回路有漏電保護(hù)后,總干線也沒(méi)有必要再設(shè)漏電 保護(hù)。第五,接線要正確。漏電斷路器選擇正確只是第一步,如果施工時(shí)接線錯(cuò)誤,也將無(wú)法投運(yùn)。具體要注意以下幾點(diǎn): (1) 不論是TN 系統(tǒng)還是其他接地系統(tǒng),凡是帶電載流導(dǎo)體(N 線為載流導(dǎo)體) 必須穿過(guò)漏電斷路器,而保護(hù)線PE 則不允許穿過(guò)。(2)經(jīng)過(guò)漏電斷路器的N 線必須對(duì)地和PE 線絕緣良好。(3) 相鄰回路的零線千萬(wàn)不要接錯(cuò),否則無(wú)法投運(yùn)。第六,對(duì)TN 系統(tǒng)建議不設(shè)專(zhuān)用PE 線,而采取 局部TT 系統(tǒng)的方式。即象TT 系統(tǒng)一樣,在每根燈柱處做接地,而不設(shè)專(zhuān)用保護(hù)線

10、PE 將所有燈柱連接起來(lái)再做接地。這樣一方面可節(jié)省投資,另一方面也更安全可靠。在使用漏電斷路器過(guò)程中,還曾出現(xiàn)拒動(dòng)作與誤動(dòng)作的情況,導(dǎo)致一些人對(duì)在路燈系統(tǒng)中使用漏電斷路器能否穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生爭(zhēng)議,這里一并提出供同行參考。漏電斷路器的拒動(dòng)作主要原因有以下幾種; (1) 在TN - S 系統(tǒng)中,由于施工安裝人員把N線接入開(kāi)關(guān),如果在N 線斷路,在L 線出現(xiàn)漏電時(shí),由于檢測(cè)電路不會(huì)檢測(cè)到漏電信號(hào),漏電斷路器會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)作; (2) 在安裝使用時(shí),由于漏電斷路器靈敏度選擇過(guò)低,而實(shí)際產(chǎn)生的漏電值沒(méi)有達(dá)到規(guī)定值,也將拒動(dòng)作。漏電斷路器的誤動(dòng)作主要原因有以下幾種: (1)漏電保護(hù)器附近有大功率電器,當(dāng)電器開(kāi)合時(shí)

11、產(chǎn)生電磁干擾會(huì)引起誤動(dòng)作; (2) 相線與零線的絕緣電阻太低,部分電流經(jīng)漏電處泄露大地,使電路正常時(shí)通過(guò)零序電流互感器的電流矢量和不為零而引起誤動(dòng)作; (3) 用電設(shè)備外殼的PE 線與工作中性線相連時(shí),引起誤動(dòng)作; (4) 經(jīng)過(guò)三相漏電保護(hù)器的三相電源線未按照同一方向通過(guò)零序互感器,導(dǎo)致誤動(dòng)作;(5) 在安裝使用時(shí),由于漏電斷路器靈敏度選擇過(guò)高,也將誤動(dòng)作。5 安裝后的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)安裝后的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),是漏電 斷路器作為漏電保護(hù)投運(yùn)前一項(xiàng)必不可少的重要環(huán)節(jié),只有經(jīng)檢測(cè)并全部合格的漏電斷路器才能夠安全可靠的運(yùn)行。(1) 考核該漏電斷路器抗沖擊電流的能力是否滿(mǎn)足使用的條件及要求;(2) 通過(guò)試驗(yàn)按鈕模擬人體觸電情況,檢測(cè)該漏電斷路器動(dòng)作的可靠性;(3) 在現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)實(shí)地參數(shù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)使用試驗(yàn)電阻接地,檢測(cè)該漏電斷路器動(dòng)作的可靠性。總之,只要正確選擇和安裝,漏電斷路器是完全可以應(yīng)用