北京某小区低压供电系统越级跳闸现象分析

罗宗平

(山西省第一建筑工程有限公司，山西太原 030024)

0 引言

经过三年的紧张施工，中国科学院地理与资源研究所北京豹房南里小区终于在2010年9月10日顺利交到住户手中。山西一建重返北京施工，这在公司的历史上具有划时代的意义，但交工后出现的问题却使这分喜气降了温。

在居民装修过程中供电系统频繁的跳闸，为何经过分户验收如此严格的交房程序，还出现如此事故。经过三方人员共同对材料和系统反复测试，结果显示无任何问题和故障。但就是不能排除总配电柜分路跳闸的现象。

一切的根源就在业主装修环节上，因为只要供电区域内无业主装修，该条线路上的总开关肯定运行正常。经过走访调查有的是因为户内有个别插座零、地线接反;有的是因为装修施工工具及其线路存在故障;有的是因为拆除开关、插座面板而未拉闸导致碰壳造成。但是不论何种原因，跳闸的应该是业主户内的微型漏电断路器，而不是总配电柜内分支的漏电断路器。这就是越级跳闸现象，也就是本文需要探讨的一个问题。

本楼采用的是TN-C-S供电系统，电源由小区住宅变电所引来，进入Π接柜(AK)，零线在Π接柜处做重复接地，然后接入配电柜(AA)，经隔离开关、只报警不跳闸总漏电断路器，采用放射式供电方式分路供出，每个回路的供电电缆在楼层用T接端子分支进入楼层电表箱(AW)，电表箱内设置表前表后2P微型断路器，最后进入户内，户内设有户内箱(AL)，由进户线总开关，各功能分支微型漏电断路器组成。户内所有配电线路均穿金属管敷设。根据三级配电两级保护的规定，我们可把AA柜视作一级柜，一级柜内装设漏电断路器是正确的;表箱(AW)视作二级箱，二级箱内装设断路器也是正确的;户箱(AL)视作三级箱装设漏电断路器是必须的。

跳闸事故的经过就是，当户内产生漏电或接地故障时，有时户内AL箱内的分支微型漏电断路器不动作，但AA柜内的分路漏电断路器发生动作;有时户内AL箱内的分支微型漏电断路器和AA柜内的分路漏电断路器同时动作。从而因为一条分支线发生故障导致该分路供电区域全部停电。

经过检查我们发现，图纸设计的分路漏电断路器采用的是北京人民电器厂GM225LE/4310-180 A 300 mA 0.3 s，而实际使用的是正泰电气DZ20L-250/4340-180 A 300 mA 0.3 s;户箱内设计的是穆勒电气 PLD9-16/1N/0.03/C，而实际采用的是 DZ267L-32 C16 30 mA 0.1 s。难道是漏电断路器的选择有误，JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范第25.3.1条第6款之规定，漏电断路器的选型是合理的，以上型号是建设单位经过考察选定的正规品牌，况且还进行过现场测试，而且目前大都选用DZ20L系列四级漏电断路器作为漏电总保护，不存在漏电断路器的选型问题。

究竟是什么原因造成一级柜分路漏电断路器频繁的动作，通过研究分析和查阅资料，认为存在的主要问题有:

1)安装使用的环境及条件达不到要求;2)相序不平衡和电压较高;3)漏电保护器的局限性;4)零线重复接地。

下面就存在的问题及其原因进行粗浅的探讨与分析。

1 安装使用的环境及条件达不到要求

生产厂家提供的《使用说明书》对漏电断路器安装使用的环境以及条件有了明确的规定:“漏电保护器安装场所的周围空气温度，最高为+40℃，最低为－5℃，海拔不超过2 000 m，对于高海拔及寒冷地区装设的漏电保护器可与制造厂家协商定制。”“漏电保护器的安装位置，应避开强电流电线和电磁器件，避免磁场干扰。”

根据目前掌握的情况看，漏电断路器安装使用的环境及条件达不到上述要求的主要原因是:

1)选用的漏电断路器，不是按照北方气候条件与厂家订制的。北京冬季气候异常寒冷，气温低，而且持续时间长。过低的气温使漏电断路器的材料收缩，变硬发脆，使机械性能和导电性能变坏，特别是电子元件可能失去原有功能，导致误动。

2)漏电断路器与远传电能表及其GPRS采集器安装在同一配电室内。根据右手螺旋定律可知:载流导体的四周伴有与电流成正比的交变磁场，而且愈靠近载流导体磁场强度愈强，因此位于强载流导体附近漏电断路器中的零序电流互感器就会形成磁分路，从而打破了原有的磁平衡状态;远传电能表及其GPRS采集器是用高导磁材料制成的设备，或者根本就是带有极性磁场的设备，靠近该设备的漏电断路器中的零序电流互感器会丧失磁平衡状态，放大器内的电子集成电路也会受电磁干扰，导致漏电断路器的误动作。

2 相序不平衡和电压较高

目前大部分的漏电断路器采用的是磁感应电压线圈脱扣器，依靠零序电流互感器拾取用电设备主回路中的漏电电流，三相四线在穿过零序电流互感器的磁环时不可能布置完全均衡。在一个单元中，也并不是全部业主都在用电，三相电流也不可能完全平衡，甚至会相差很大，我们用钳形电流表曾经检测出零线上通过2.26 A的工作电流，检测出单相电压为237 V，三相电压为410 V，在这么高的过电压下，会在有很高导磁率的零序互感器中感应出一定的电动势，这个电动势达到一定程度，就会导致漏电断路器跳闸。

3 漏电保护器的局限性

1)户箱(AL)内的微型漏电断路器的额定电流是参照业主以后的家电功率设计安装的，可能超过装修施工机具额定电流两倍以上，由于DZ系列的微型漏电断路器带有一定的延时性，保护的灵敏度肯定下降，而配电柜(AA)内分路漏电断路器的延时时间Δt=100 ms过短，发生漏电故障时，户箱内的漏电断路器还没有来得及动作，配电柜(AA)内的分路漏电断路器就发生动作;

2)配电柜(AA)内漏电断路器额定漏电不动作电流过小，没有考虑漏电断路器后的供电电缆及电线上可能有相对较大的对地电容电流。应更换为Δt=200 ms延时时间的漏电断路器;

3)有些随机使用性很强的用电设备没有专用的开关箱，也没有配15 mA 0.1 s的微型漏电断路器，比如装修工人手中的电锤、电钻、开槽机、手提式无齿锯等手持式电动工具，在接入户箱内30 mA 0.1 s的漏电断路器后，在发生漏电或故障时，户箱内的微型断路器就可能拒动，或者和配电柜(AA)内的分路漏电保护器同时跳闸。

4 零线重复接地

1)漏电断路器负载侧的零线重复接地，使正常工作电流经接地点分入地，导致漏电断路器误动作;

2)楼座配电室Π接柜内零线重复接地。配电线路从室外引入户处均作重复接地，这是每个工程都必须完成的工作。Π接柜在配电柜总漏电保护器之前，也就是说，重复接地是在总漏电保护器之前安装，这是符合要求的。当所有电路全部接通并供电之后，零线(N)与保护接地线(PE)在Π接柜处是连通的。当户内开关或插座因为装修需要(譬如:刮墙、贴壁纸)拆除，而且没有将户箱(AL)拉闸断电，裸露在外线头难免碰触铁质线盒，一旦碰触，所引起的都不再是一般意义上的漏电状况，而是形同于短路，短路电流比漏电电流高出无数倍，远远大于户箱(AL)、配电柜(AA)内漏电保护器的额定漏电电流，所以造成户箱、配电柜内的漏电保护器同时动作。但也不是说重复接地有缺陷，装设重复接地本来就是促使漏电保护器尽可能快的完成跳闸动作。