电梯漏电保护的分析

2015-08-15刘影

科技视界 2015年17期

刘影

（河南省特种设备安全检测研究院洛阳分院，河南洛阳 471000）

0 引言

随着社会的发展，大规模的房地产建设给电梯行业提供了广阔的市场。同时，电梯又是一种比较复杂而且对安全性能要求特别高的机电系统。为此，我国也制定了相应的法规和标准，其中就对电气安全提出了许多要求。但是，电梯的电力系统在采用漏电保护装置后，有很多与传统接地保护不一样的值得注意的问题。这些问题如果处理不当，不仅不能起到漏电保护的作用，还可能使设备不能正常运行，本文对漏电保护的有关问题进行分析，以供电梯同行参考。

1 电梯漏电保护的重要意义

触电是机电系统中一种基本的危险，传统上防止触电的措施就是采用各种接地保护技术，接地保护是一种被动的保护措施，它只能防止间接触电，而对直接触电并无保护作用，而且没有从根本上切断电源。当接地保护由于某种原因失效时，人触电的机会将大大增加。漏电保护则不同，它是防止触电的一种主动方法，它不仅能有效地防止间接触电，而且在发生单相直接触电的情况下也能非常有效地保证人体的安全。电梯外部有大量的金属导体，当这些金属外壳意外带电时，人体很容易接触到这些外壳而导致触电，因此在电梯中必须安装漏电保护设施[1]。

2 电梯设备中漏流电的原因

在高电压的作用下流过电器绝缘体的电流，称为泄漏电流。电梯属于在强、弱电压状态下同时工作的机电一体化设备，泄漏电流也会必然存在。

2.1 容性电流的影响

造成容性电流的因素有：电源的布线及长度，设备中的电力电容，电线、电动机的绝缘状况等。电容是两块导体中间夹着一块绝缘体构成的电子元件，因而导线与地之间，导线与导线之间，导线与屏蔽层之间以及电动机定子、转子的绕组与外壳之间等均可形成各种各样的电容，这些电容形成带电体系时，储藏电能并要消耗一定形式的能，电容器在充电过程中通过电源做功。因此，在电梯每次通电瞬间，这种漏电流现象就较为明显。

2.2 电源中载波频率的大小

载波频率越高，布线电容的容抗越小，由高频脉冲引起的漏电流越大。安川变频器说明书明确指出：由于变频器载波频率参数设置不当而产生的漏电流较大时，可降低所设定的载波频率。这说明载波频率的大小与电动机漏电流有关。在同等状况下，载波频率越大，电动机漏电流也越大；载波频率设定的越小，电动机漏电流也相对越小。电梯常用变频器的载波频率调整范围为0.4～15kHz之间，一般设在6～10kHz即可。

2.3 各种开关本身、半导体、变压器、绝缘体介质等都是相对条件下的绝缘，在一定程度上存在着泄漏电流。并且，这种漏电流随着时间的推移、介质性能的变更、绝缘的老化等，有可能进一步扩大化，情况严重时甚至造成接地、短路、电击等故障。

3 漏电保护器的原理及在电梯中的应用

3.1 漏电保护器的工作原理

根据基尔霍夫电流可知：任一时刻，流入任一节点的电流恒等于流出此节点的电流。即任一时刻，流入(出)某节点的电流矢量和为零。漏电保护器的工作原理是：感应一次侧的瞬时电流的矢量和是否为零，当被保护的电路出现绝缘故障时，负载侧有对地泄载电流，即漏电保护器的矢量和不为零。漏电保护器的二次绕组中便产生互感电压，该信号经过运算控制器运算后，当泄漏电流达到整定动作值时，驱动晶闸管，接通电磁脱扣器电源，电磁脱扣器吸合，使断路器跳闸，从而达到漏电保护器的作用。

3.2 漏电保护器在电梯中的应用

漏电保护器的类型按其工作原理可分为电压动作型，电流动作型，电压电流动作型，交流脉冲型，直流动作型等等[2]。由于电流动作型的检测特性好，既可作全系统的总保护也可作干线、支线的分级保护，所以是目前应用较为普遍的一种，本文仅讨论电流动作型漏电保护器。

电流动作型漏电保护器主要由零序电流互感器、脱扣机构及主开关组成。零序电流互感器是一个检测元件，可以安装在变压器中性点与接地极之间，构成全网总保护，也可安装在干线或分支线上，构成干线或分支线保护。

按照国家对电梯接地系统的规定，在申梯中，只能采取TN-C-S或者丁N-S系统，即保护线不再用作中性线，敷设时应注意将相线和中性线穿过漏电保护装置的零序电流互感器，但不可将保护线穿在零序电流互感器中。

各相工作电流在零序电流互感器环形铁芯中所感应的磁通量之和也等于零。

此时，零序电流互感器的二次线圈没有感应电压输出，漏电保护器不动作。当发生漏电现象时，或者当被保护线路发生绝缘损坏或其他接地漏电故障时，相电流和零线电流的相量和不等于零。这时，在零序电流互感器的二次线圈卜感应电压加在漏电保护器的脱扣线圈卜，产生感应电流流过线圈，当故障电流达到漏电保护器的动作整定值时，推动脱扣器动作使牢开关迅速切断电源，另外，在电梯中还有一个220V的电路，该电路一般用于照明、控制等该电路其实就是由一条相线、中性线以及保护线组成，在该电路中的漏电保护开关。该电路中漏电保护的原理与电梯主电路的原理相似。

4 漏电保护器的选用

漏电保护器的主要参数是漏电电流，即漏电保护器的动作电流。对此，可以根据人体流过不同大小的交流电流的反应而确定，因此，漏电保护器的动作电流不应该大于20mA，一般应该选用15～20mA。而在具体应用中，目前广泛采用了将漏电保护装置与电源开关(自动空气断路器)组装在一起的漏电断路器，这种新型的电源开关具有短路保护、过载保护、漏电保护和欠压保护的效能，安装时简化了线路，缩小了电箱的体积和便于管理使用时应注意，因为漏电断路器具有多重防护性能，当发生跳闸时，应具体分清故障原因：当漏电断路器因短路分断时，须开盖检查触头是否有烧损严重或凹坑；当因线路过载跳闸时，不能方即重新闭合由于断路器装有热继电器作为过载保护，当出现大于额定电流时，双金属片弯曲使触头分开，必须待双金属片自然冷却恢复原状后，方可使触头重新闭合。当因漏电故障造成的跳闸时，必须查明原因排除故障后，方可重新合闸，严禁强行合闸。

5 漏电保护器使用过程中的问题解决

有不少朋友反映使用后可能出现的问题：电梯用户在电源端加设了漏电保护装置，电梯一起动，就跳闸，致使电梯不能投入运行。对于此种情况应该做以下措施：1）确定此漏电保护装置是属于电梯专用的漏电保护装置，如果不是应更换为电梯专用漏电保护装置。2）确定漏电保护装置的动作电流，最好选择动作电流可调整的漏电保护装置，一般最大动作电流值不宜大于300mA，且动作时间应在0.1s以内。3）利用漏电专用测试仪测试电梯的漏电流是否过大[3]，如果过大应检查其原因，并进行整改或更换；如果漏电流在容许范围内，则检查所加设的漏电保护装置本身是否有问题。