漏电保护技术及其应用探究

2019-01-16徐晓安

通信电源技术 2019年8期

徐晓安

（国网宜春供电公司，江西宜春 336000）

0 引言

目前，每年全国因触电死亡的人数居高不下，其中以低压漏电为主。很多居民对漏电保护的认识都比较模糊，经常因漏电跳闸而绕越漏电、保护用电，埋下安全隐患，严重时还会造成上游电网漏电保护装置不能投运，降低电网安全运行水平，因此有必要加强对漏电保护技术及其应用的探讨。

1 漏电保护技术的作用

漏电保护技术是近年来逐渐发展的一种安全技术，是电气安全领域的一大进步，其市场技术产品的漏电保护必须与国家标准相符[1]。当居民所用电气设备漏电时，主要出现两种异常现象。（1）破坏二相电流的平衡，有零序电流出现；（2）正常时不带电的金属外壳发生对地电压（金属外壳和大地在正常情况下都是零电位）。当电力系统出现接地故障，如人员触电、错误接地及设备绝缘损坏碰壳等，就会有较大剩余电流，此时漏电保护技术发挥作用，切断电源。人接触漏电的电缆或设备时会触电伤亡，如果电气设备漏电时电源切断不及时，就会形成短路故障，把设备烧毁，严重时引发火灾。

漏电保护技术产品通常是指漏电保护器，即电气安全装置，将其安装在低压电路中，一旦发生漏电或触电事故时，漏电电流达到其事先设定的动作电流值，就会立即跳闸、断电，最关键的作用就是设备漏电时保护人员安全。该漏电保护以间接接触保护为主，在一定条件下也能用于直接接触补充保护。针对设备受潮、绝缘老化、线路过长及负荷过大等漏电故障，只通过接零保护是无法快速切断保险的，需应用漏电保护技术实现补充保护。随着广大居民对漏电保护的要求越来越高，电网支路与电压变压器端应用漏电保护技术的要求也越来越高。

2 漏电保护技术的应用

2.1 传统漏电保护技术的应用

2.1.1 接地保护技术

接地保护技术是指在电气设备正常运行的情况下，不带电的金属框架、金属外壳通过接地装置和大地可靠连接，保护人身安全。研究表明，频率在50～60 Hz的工频交流电流对人的危害最大，当工频交流电流通过人体时超过50 mA，就会危害人的生命安全；当达到100 mA时就能致死。实际上，可以让人触电死亡的危险电流位还与人的体重、通电时间等有关，体重越轻通电时间就越短，可以致死的电流也就越小。若某台电气设备因火线碰壳发生漏电故障，尽管应用漏电接地保护技术可以显著降低人触碰设备外壳时接触的电压，减轻触电危险，但这一触电电压不能减少为零，危险仍然存在。因此，虽然很多居民都根据电器说明书应用接地保护技术，但该技术措施并非完全可靠。

2.1.2 接零保护技术

接零保护技术是指电气设备正常运行时不带电金属框架、外壳和低压供电系统零线连接，预防人体遭受触电危险。应用漏电接零保护技术时，如果电气设备内部绝缘损坏，引发碰壳短路故障，就会产生较大短路电流，促使保护元件快速将故障设备电源断开。居民一般依靠公用电网供电，同一台变压器同时向很多用户供电，但当下电力部门对于应用接地保护技术还是接零保护技术并没有明确的限制，有一部分用户可能使用接地保护，有一部分用户可能使用接零保护。当很多用户都使用接地保护时，另一些用户再使用接零保护，就有可能在电气设备外壳上产生危险电压[2]。此外，公用电网还存在一个问题。如果某用户电气设备出现单相碰壳漏电故障，因其保护元件的容量太大，可能无法动作，进而使上一级保护元件动作，停电范围会扩大；或者因公用电网的线路较长，有较大的零线电阻，无法使保护元件动作，此时接地电流很大，极有可能导致中性点出现位移，严重损坏三相电压平衡。因此，居民用电不能使用接零保护技术。

2.1.3 断路器技术

断路器漏电保护技术的本质就在于加装检测漏电元件的塑壳式断路器。例如，为确保居民用电安全，在插座支路上要安装断路器进行漏电保护。该过程中要保证安装方法的正确性，使其拥有过载、过流以及短路保护的作用，动作时间为0.1 s、电流为30 mA，保证人身安全。实际上，漏电断路器具有较为复杂的结构，其元件与连线较多，随着使用时间的延长，本身也可能发生故障，所以应定期开展试验检查工作，如每月一次，按动其试验按钮，把漏电情况模拟出来，确认其是否能正常动作。一旦发现断路器无法正常动作，就要及时维修，必要时应直接更换新的漏电断路器。此外，漏电断路器的故障不一定能在第一时间被发现，因而在日常用电过程中不能对其过度依赖，应尽量预防触电，不仅要在住宅装修环节确保供电线路施工质量，还要定期检查供电线路的安全性，重点检查电线是否老化或破损，开关插座有无破裂或松动。只要发现类似安全隐患，就必须及时整改。需注意，漏电断路器仅对大地与火线之间的漏电起作用，零线与火线之间的漏电必须要有很大的短路或过载电流，才能使保护元件正常动作。

2.2 自适应低压漏电保护技术

电力实际使用过程中发现，现有低压漏电保护技术的额定动作电流如果是固定的，就无法满足居民的实际用电需求。究其原因在于电气设备的实际运行情况会受到诸多因素的影响，如果可以使低压漏电保护器额定电流阈值跟随环境的改变而改变，就能最大程度地防止漏电事故的发生，同时提高用电效率。具体可根据剩余电流变化率判断是故障漏电还是正常漏电，如果最终确定是正常漏电，就可以基于算法建立自适应动态阈值模型，使其根据更具体的情况设计极小值、极大值，并通过湿度感应器连接两者之间的波动，建立一定湿度和剩余电流的阈值模型，但湿度较小时电气设备正常剩余电流就较小，需适当降低低压漏电保护器额定的电流动作值。通过加大研究力度，推动低压漏电保护技术在居民漏电保护中的应用不断趋于自动化、智能化，以更好地满足用电设备在各种情况下安全高效运行的要求[3]。

2.3 合理应用新漏电保护装置

低压漏电保护技术在实践应用中从监测漏电故障到总闸停止需要0.2 s以上的时间。该延迟很容易对触电的人造成严重后果，所以应注意使用一种和当下普遍的低压漏电保护技术原理不同的新型漏电保护装置，克服现有低压漏电保护技术的不足，提升居民低压系统用电的安全性。新型漏电保护装置加入高阻抗电子元件，如果发生漏电故障就能第一时间隔离人与火线，确保人触电后的安全[4]。例如，单片机漏电保护开关的应用，可以保留原漏电保护开关的阈值检测、信号放大等部件，促进逻辑判断电路、定时计数电路的数字化，把剩余电流信号变成电压信号，在单片机的输出控制下进行信号逻辑判断，执行电路控制脱扣操作。但是其运行环境有较强的电气干扰，需选择规格与型号都恰当的单片机，或者启用看门定时器电路，加入软件冗余技术、纠错措施，精心设计电路板，使抗干扰效果明显。

为正确规范地使用漏电保护器，国家先后颁布《漏电保护器安全监察规定》和《漏电保护器安装与运行》等规定、标准。应用新型低压漏电保护装置时应根据这些规定、标准，遵守5项基本原则。（1）漏电保护装置在电源中性点经过电阻或直接接地、电抗接地的低压配电系统中是适用的。（2）漏电保护装置的保护线路工作中中性线应通过零序电流连接互感器。（3）接零保护线不能通过零序电流互感器。（4）漏电保护装置后面工作中中性线和保护线不可以合并成一体。（5）被保护的电气设备和漏电保护装置的各线不能相互碰撞、连接。

新型低压漏电保护装置主要应用于保护人身安全、防止发生电气火灾。切除故障回路的速度在原则上是越快越好。实际上因电能质量不佳，线路中经常有脉冲干扰信号，或是某些电气设备，如电子计算机，在接通时会出现短时较高泄漏电流。如果该泄漏电流大于低压漏电保护装置额定漏电动作电流，就会导致非延时式低压漏电保护装置产生误动作，所以要应用带有短延时的低压漏电保护装置。此外，尽管相关住宅设计规范中没有要求设置照明回路漏电保护装置，但是人们的物质生活水平不断提升，如果条件允许应设置照明回路适宜的低压漏电保护装置，更好地保护居民人身安全。