施工现场用电漏电保护器的选用

魏纯业 甘肃省第一安装工程公司，甘肃，邮编：063000

前言

施工现场环境较差，施工设备具有相当大的周转性、移动性和共用性，配电设备、配电线路、用电设备等容易受到不良环境的侵害，施工用电人员专业水平较低，管理上常常不能到位，末端级的漏电保护器不能可靠地动作或起不到保护作用。这些特殊性造成了配电线路和用电设备漏电机率较高，而末端的漏电保护器的动作率却不高或就没有末端级漏电保护器，这就造成了总漏电保护器的动作机率大增，而频繁的跳闸严重影响了正常施工用电，用电的安全状况也不容乐观。

漏电保护器作为电气设备和使用者的人身安全保护，已显示其独特的优越性，对于施工现场不论固定的电气设备或手持的电动工具，是不可缺少的保护设备。临电规范规定施工现场必须采用TN－S系统，漏电保护器是与TN－S系统匹配的保护模式，是临电系统必不可少的接地保护系统，对施工现场用电安全至关重要。

漏电保护器的应用

漏电保护器（RCD）又称剩余电流动作保护器，是用来迅速断开接地故障时的故障电路，以防止发生有致命危险的人身间接电击和引起火灾事故。所谓剩余电流是指被保护回路内，相线和中性线电流瞬时值的代数和（包括中性线中的三相不平衡电流和谐波电流），此电流即为正常时的泄漏电流和故障时接地故障电流。漏电保护器的整定值，也即其额定动作电流I△n仅需躲开正常泄漏电流值即可，其值以毫安计，故漏电保护器能十分灵敏地切断所保护回路的接地故障，当≤30mA时，它也可用作防直接接触电击的后备保护，我国这些年使用漏电保护器的经验证明了这点。当然，这必须以产品符合标准、安装正确、管理维护得当为前提。

本文所说的是故障电流动作型漏电保护器，标准的名称是剩余电流动作保护器，以简称RCD。它的应用下面作一简述。

漏电保护（RCD）的作用和局限性

1、RCD对接地故障电流有很高的灵敏度，能在数十毫秒的时间切断以毫安计的故障电流，即使接触电压高达220V，高灵敏度的RCD也能快速切断，使人免于伤亡。但它只能对其保护范围内的接地故障起作用，不能防止从别处传来的故障电压引起的电击事故。

2、有些场所和设备是不能装用RCD的，如一些供电给数据处理设备的线路，其电源线路上常装有抗干扰的大容量滤波电容器，为使它不误动，数据处理设备的防电击不能采用RCD。

4、供电回路中感应的雷电过电压和操作过电压，其波头也是高频波，也可引起RCD误动，但其作用时间极短，以微秒计，如采用脉冲电压不动作型RCD可避免这种误动。

5、当装设漏电电流保护型的电器时，对于接零保护系统（TN）的电气设备，应采用两种措施，一种是将电气设备外壳用接零保护改用接地保护；另一种是当TN－C系统在进户线进户之后从总配电柜或箱将PEN线分为TN－C－S系统即分开成N线和PE线。再有在低压配电系统中禁止同时使用TT和TN－C接地系统。因为，当TT接地系统中某一台电气设备发生碰壳故障，而保护装置灵敏度不够，不能自动切断电源将会使TN－C系统中的电气设备外壳带电，就会使操作人员意外遭到电击。

以上所述，现时的RCD尚非尽善尽美，难免发生拒动，对此应有充分的了解，不应过分强调RCD的作用。RCD的作用在于灵敏快速地切断接地故障，但和其他保护电器一样，它并不完全可靠，而等电位联结的作用在于降低接触电压，两者应结合应用，相辅相成，从而获得最好的保护效果。

四、漏电保护器的选用

所有电气线路和电气设备在正常使用时均有泄漏电流，这个漏电电流对于单个设备来说是微小的，但在整个供配电系统中，相对漏电保护器的动作电流来说，其总和又是个不小的数字。在施工现场临电的配电线路和用电设备因受施工环境影响和离节变化一定会随着使用时间的长短泄漏电流会有所增大。施工现场的配电线路绝缘损坏，电气设备外壳程度不同的带电故障曾有过事例，对此不可掉以轻心，应引起关注。在选用RCD时要注意以下情况配置：

漏电保护器RCD额定动作电流I△n值的确定，选择RCD额定漏电动作电流值是十分重要的，要求做到正常时不误动，漏电故障时不拒动，I△n要避开正常情况下的泄漏电流Ig，即I△n＞Ig。我国规定Ig≤Imax/3000，实际设计时，对于单相线路I△n＞Imax/3000，对于照明总干线或支线I△n＞Imax/2000，对于三相三线及三相四线带PE线的动力系统I△n＞Imax/1000，上式表示电路最大电流（A），3000，2000，1000表示低压电气设备规定的电压耐压值（V）。例如有一支干线断路器整定电流为80A，按上述方法估算可得I△n＞80/2000=40mA，以RCD额定不动作电流I△nO=0.5×I△n=0.5×40=20mA，（0.5为人体感觉最小电流（mA））。而实际泄漏电流也不是固定不变的，会因天气变化异常，如气温增高、潮湿时泄漏电流大，干燥时小。支干线如所接的电器多时会遇到较大的泄漏电流就可能接近漏电动作值，导致无法合闸或经常动作，在施工现场运行中也曾出现过这种情况。因此，漏电保护器RCD的整定电流应按照国际《漏电保护器安装和运行》规范规定外，还须考虑两个条件：一是须躲开正常泄漏电流IL，即I△no＞IL；二是须小于引起火灾的最小点燃电流IRmin，即I△no＜IRmin。IRmin值有的文章说可参照“消防手册”笔者尚未见到。

在多级配电系统中漏电保护器一般设计是按下列条件配置：

（1）末端级I△n1<分支线I△n2<干线I△n3<总出口。RCD的I△n1可按10，15，30mA等选择；I△n2可按30，50，75，100mA等级选择；I△n3可按200，300，500mA等级选择；对于总出口I△n4应按具体情况考虑。

（3）分支线及支干线，兼顾防触电和防火灾RCD的I△n为50～100，漏电动作时间t＜0.2秒。

干线以防漏电为主，为避免发生误动，RCD的I△n为200mA，t=0.6秒，I△n为300mA，t=0.4～0.6秒，I△n=500mA，t=0.2～0.4秒。

对于移动式、携带式电动工具，其外壳接地十分困难，可选RCD的I△n=10～1500，t≤0.1秒。

对水泵、水机的电动机，当外壳保护接地电阻Rz=100Ω时，RCD的I△n=50～200mA，t≤0.2秒。

漏电保护器（RCD）额定电流I△n值的确定

RCD的额定电流除满足工作电流I△n的要求外，还需满足过电流限值的要求。由于相线、中性线在RCD电流互感器上二次绕组多少会感应产生一些电势。如果被保护回路上出现过电流，例如电动机起动引起的过电流，其值大于6倍I△n限值时，则这种布置不对称引起的感应电势可能使RCD动作，这是RCD产品标准允许的。在这种情况下应选用较大I△n值的RCD，使6倍I△n大于可能发生的回路正常过电流。

漏电保护器（RCD）的安装接线

RCD的安装接线必须正确，否则将误动或拒动，下面作些说明：

图3 TN－C系统不能装用R CD

图4 TN－C－S系统能装用RCD

PNE线不得穿过RCD：在TN－S系统的中性线必须和相线一道穿过RCD的电流互感器，但TN－C系统的PEN线不得穿过。如果穿过，则如图3所示，当发生接地故障时，相线和PEN线的故障电流在电流互感器中感应的电磁场互相抵消，RCD将检测不出故障电流而不动作，故TN－C系统内是不能安装RCD的。正确的接线应如图4所示，在RCD前将PEN线分为PE线和中性线，中性线穿入RCD，PE线直接接设备的外露导电部分，如图所示，这时RCD才能检测出接地故障电流，不过这个电路已不再是TN－C系统而是TN－C－S。

RCD后的中性线不应接地或接另一回路：任何系统的中性线（非PEN线），自电源引出后即不应再接地。中性线接地的情况常发生在施工中绝缘不慎破坏，而与穿线多管短路，这样接通电源后，一部分负载电流经钢管，另一部分经PE线，分别返回电源成为剩余电流而使RCD误动，如图5所示。中性线的接地还常由于施工时的接线错误。我国电线、电缆常不加颜色标志，这就很容易混淆中性线和PE线，当接通负荷时，负荷电流将不经中性线而是经PE线返回电源，这自然会造成RCD的误动。

图5 中性线破坏使RCD误动

电气设计和施工中常将几回路共用一中性线。如果将被RCD保护的回路的中性线又用于另一回路，则此回路的中性线电流将通过RCD的电流互感器而使RCD误动。应注意避免这种不恰当的共用中性线的情况。下面说说RCD具体的几种接线示意：

图6 三相四线RCD的接线

图6中（a）适用于接零保护的接线；（b）用于接地保的接线。

图7 供电系统采用接地保护方式

图7中当单相设备1发生故障时，设备1的工作零线N上部分电流IL1经过设备的接地—》大地—》变压器中性点形成回路，使得RCD、RCD1中各相电流的矢量和不为零，产生零序电流，使得RCD动作。正确处理时，须将单相设备的保护零线拆除。

下面是图8所示供电系统采用接零保护方式。当设备2漏电时，漏电电流IL2经接地极—》大地—》变压器中性点，因工作接地存在有接地电阻，故中性点电位升高，设备1外壳带电，在设备1正常工作时，RCD不动作，起不到保护作用，造成人身触电的危险。正确处理的方法；应该把设备2的接地线拆除。

图8 供电系统采用接零保护方式

图9是在接地保护供电系统中两台用电设备共用同一接地装置，其中一台设备1未装设RCD，设备装设RCD，假如设备1因绝缘损坏而漏电，这时断路器未及时跳闸切断故障，外壳就有一定电压存在，当人们接触设备2外壳时同样会触电的危险。因为漏电电流是经断路器QF1—》设备2—》人体—大地，RCD中无零序电流存在，RCD不会动作。正确处理方法；不同的用电设备分别装各自的接地装置，并尽量相距较远的距离。若需要使用同一接地装置时，则每台用电设备必须装设RCD。

图9

图10

图10在接零保护供电系统中，将漏电保护器RCD所保护的零线错误地装设了零线的重复接地，当单相设备1投入使用时，RCD就动作，其原因是部分零线电流通过重复接地经大地回到变压器中性点，使RCD中产生零序电流。正确处理方法如图11所示，将接零保护线不经RCD，另行敷设，受RCD保护的另线与设备外壳相互绝缘，不作重复接地。若要作重复接地，应该接在PE线上，如图11虚线所示。

图11

五、电气设备、线路漏电的分析

电气设备或配电线路的漏电是指使用交流电而言，漏电电流是电气的电源到用电设备外壳之间流过的电流。由于某种原因引起绝缘损坏而使其金属外壳带电而对人身触及而形成带电现象。漏电是介于正常和短路之间的和种故障，可以说漏电是短路的前奏，及时排除漏电故障是防止短路的有效措施。漏电可分为电容性和电阻性漏电，其中电阻性漏电又可分为短路性和高阴性漏电。下面讲一下电容性和电阻性漏电的现象及处理的方法：

电容性漏电：任何导体与地之间，用绝缘体分开的两个导体之间都可以等效为一个电容而形成交流电的通路。电气设备金属外壳与带电部件之间客观上都存在有杂散电容，形成电容耦合。当电气设备外壳设有接地装置时，外壳与地之间构成电容耦合，同样，在电源相线与地之间也形成电容耦合现象，由电容形成的电容电流称为电容电流，同时金属机壳与地之间产生电位差，这时外壳就会出现对地的感应电压，即是外壳呈现的漏电，这种漏电是很小的，一般不会超过0.5～0.7，当人身触及金属外壳时就有点发麻的感觉，由于人体对电刺激的适当能力因人而异，一般成年男性感觉的交流电流为1.1，成年女性为0.7，成年人比小孩、老年人承受刺激比较强。另外触的电流大小还受环境温度的影响，对麻电的反应还随人知电阻值大小而易，一般不会出现电击危险。

参考资料：王厚余文献，“低压电气装置的设计安装和检验”。《施工线法临时用电安全技术规范》JGJ46-2005