漏电保护器在海洋平台的应用

宿淑娇，张 龙

1.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451

2.中海油能源发展有限公司采油服务分公司，天津 300452

0 引言

在海洋石油及天然气开采过程中，海洋平台作为油气采集、临时存储及简单处理的重要场所，其危险性极大。同时，受日晒雨淋、盐雾侵蚀、用电设备紧凑及操作空间狭小等诸多因素的影响，海洋平台的电气安全一直存在着隐患。为了避免海洋平台电气安全事故的发生，需要根据海洋平台的环境特点，因地制宜地选择供配电系统接地型式，并选择相应的接地保护方式。

1 海洋平台配电系统的特点

低压配电系统分TN系统、TT系统及IT系统3种形式。每种接地形式的低压配电系统都有其自身的优缺点和适用范围。设计工作者应该根据作业场所的环境条件、用电设备的特点和用电要求等因素加以具体选择。当前，海洋平台一般选用IT系统供电，这是由其自身的特点决定的：1）海洋平台远离陆地，对不间断供电的要求高。例如，平台的消防设施和紧急逃生设施就不允许断电；2）海洋平台环境恶劣，盐雾和潮湿容易使用电设备和供电线路的绝缘受损，出现接地故障。

2 海洋平台手持式和移动式用电设备漏电保护问题

1）海洋平台手持式和移动式用电设备发生接地故障一般有以下原因：（1）手持式和移动式用电设备由于需要频繁移动，电缆与用电设备的接头容易松脱，使相线碰设备外壳而发生接地故障；（2）手持式和移动式用电设备在使用过程中电缆反复弯曲，使芯线部分折断，刺破电缆绝缘与外部可导电部分接触而发生接地故障。

2）海洋平台手持式和移动式用电设备接地故障分析

（1）单相接地故障

国际电工委员会标准IEC4.79(电流通过人体的效应)确定，通过人体的交流50Hz电流不超过30mA时，人体不会因发生心室纤维性颤动而死亡，它与人体潮湿程度、接触电压高低没有直接关系。大多数海洋平台低压配电系统接地型式一直沿用中性点不接地的IT系统，这样如果发生直接触及单相带电导体、单相接地或者间接触电故障时，单相接地故障电流为另外两相对地电容电流的向量和，通常两相对地电容电流的向量和很小，即故障电流很小，这种情况下不会构成电击危险，因此也可以不切断供电电源。但是，随着海洋平台用电设备的增多，电力电缆线路随之增多，电容电流相应的增大，发生故障时单相接地电流也随之增大。如果用电设备的外壳没有可靠接地或者接地线断开时，单相接地故障电流只能通过人体形成回路，当通过人体的交流50 Hz电流超过30mA时，人体就可能会因发生心室纤维性颤动而死亡。

在低压配电系统中，用电设备的一相绝缘击穿，使其设备外壳带电。当单相接地故障电流Id=Ia+Ib≥30mA时，就超过了人体能承受的交流电流安全阀值，一定要立即切断供电以确保安全。此时在用电设备处安装漏电保护器是唯一的解决方法。

（2）异相接地故障

当发生单相接地故障时，另外两相对地电压升高，电气设备的绝缘要求承受较高的电压，可能会导致绝缘破坏使故障进一步扩大，造成异相接地故障的发生。根据《低压配电设计规范》GB50054-1995中的第4.4.14条：IT系统外露可导电部分可用共同的接地极接地，亦可个别地或成组地用单独的接地极接地。

当外露可导电部分为共同接地，则发生第二次异相接地故障时，故障回路的切断应符合TN系统接地故障保护的要求。

海洋平台是钢结构体，本身就是导体，相当于用电设备外露可导电部分共用接地极接地。当发生异相接地故障时，故障回路的切断应符合TN系统接地故障保护的要求。按照规范要求，在TN系统中，手持式和移动式用电设备应设置漏电保护器。

3 漏电保护器的工作原理

漏电保护器是一种电流动作型漏电保护，它适用于中性点接地的TN系统和TT系统，也适用于对地电容较大的中性点不接地的IT系统。漏电保护器主要由3部分组成：检测元件（零序电流互感器）、中间环节（作用是对来自零序互感器的漏电信号进行放大和处理，并输出到执行机构）、操作执行机构（接收中间环节的指令信号，实施动作，自动切断故障处的电源）。

三相线A，B，C穿过零序电流互感器，零序电流互感器的副边线圈接中间环节及脱扣器。

在正常情况下，漏电保护器所保护的电路中没有人身触电及漏电等接地故障时，三相负荷电流和对地漏电流基本平衡，由基尔霍夫电流定律知道，流过零序电流互感器TA的一次线圈电流的相量和约为零，即IA+IB+IC=0

因此，各相线电流在零序电流互感器铁心所产生的磁通向量之和也为零，即：ΦA+ΦB+ΦC=0，这样在TA的二次线圈中就没有感应电势输出，漏电装置不动作。

当电路中发生触电或漏电故障，回路中有漏电电流流过，这时穿过TA的三相电流向量和不等于零，其相量和为漏电电流，即I△=IA+IB+IC≠0。因此，各相线电流在零序电流互感器铁心所产生的磁通向量之和不为零，即ΦA+ΦB+ΦC≠0，这样在TA的二次线圈中就有一个感应电动势，此信号进入中间环节，如果达到漏电保护器的整定值，使励磁线圈通电，驱动断路器，立即切断供电电源，达到防触电保护的目的。

4 结论

已往海洋平台的电气设计中，对于手持式和移动式用电设备的配电保护，基本没有或很少装设漏电保护器。更有一些设计者认为，在海洋平台的IT供电系统中手持式和移动式用电设备没有必要装设漏电保护器。从上述看来，这种想法只是考虑了其中的一个方面，是片面的、有害的。

[1]陈振生.配电系统的接地与漏电保护器的配置技术.电气开关，2003（5）：17-21.

[2]何亨文，谌承志.IT供电系统及其漏电保护.矿山机械，2004（1）：58-60.

[3]任元会，卞铠生，姚家袆.工业与民用配电设计手册.北京：中国电力出版社，2005：923-925.