住宅总进线设置漏电保护装置问题探讨.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流住宅总进线设置漏电保护装置问题探讨.精品文档. 摘要： 无标题文档   现行的住宅设计规范（GB500961999）是1999年6月1日起施行的，规范中6.5.2的第七款规定“每幢住宅的总电源进线断路器，应具有漏电保护功能”，在其条文说明中解释为“接地电弧短路是常见多发的电气火灾起因，但电弧短的电流小，一般的断路器和熔断器不能或不能及时切断电源，而具有漏电保护功能的断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度，能及时切断电源，防止电气火灾。”由于电气线路和用电设备中都存在泄漏电流，除了因为电气线路和用电设备自身的绝缘水平不同，或多或少的自身泄漏电流外.现行的住宅设计规范（GB500961999）是1999年6月1日起施行的，规范中6.5.2的第七款规定“每幢住宅的总电源进线断路器，应具有漏电保护功能”，在其条文说明中解释为“接地电弧短路是常见多发的电气火灾起因，但电弧短的电流小，一般的断路器和熔断器不能或不能及时切断电源，而具有漏电保护功能的断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度，能及时切断电源，防止电气火灾。”由于电气线路和用电设备中都存在泄漏电流，除了因为电气线路和用电设备自身的绝缘水平不同，或多或少的自身泄漏电流外，还包括导线、设备的绝缘老化或损坏；电动机或电器的故障；建筑物可导电液体渗透；导电灰尘引起的设备漏电等。这些漏电流从分支到主干线是累加的，只要这个累积的泄漏电流大于漏电保护器的动作电流值，就可以有效、及时地切换故障线路。由此可见，只要漏电保护器性能可靠，它就会对泄漏电流引起电气火灾的电气系统起到分断、隔离，进而避免电气火灾。也可以避免其它火灾造成电气设备及其线路起火而导致电气线路对火势的助长及其蔓延。其用途不仅可以用于住宅，也可以用在早期及设计比较落后的工程的电气改造上。而且这种保护是自动的，更重要的，它是电气系统的主动保护。虽然原理上合理的，但在实施中还有一些问题存在，在下文中将进一步论述在实际使用中可能存在的一些问题。提到漏电保护，就应首先找到在什么地方存在漏电流，在表1、表2中列出配电线路和用电设备的泄漏电流估算值。由此可见，所有的用电设备及表1 220V/380V单相及三相线路埋地、沿墙敷设、穿管电线每km泄漏电流单位：mA/km绝缘材料截面（mm2）4610162535507095120150185聚氯乙烯525256627070798999109112116聚 乙 烯172025262933339333383838表2 日光灯、家用电器及计算机泄漏电流设备名称型式泄漏电流（mA）日光灯安全在金属构件上0.1安装在木质或混凝土构件上0.02家用电器手推或级设备<0.75固定式级设备<3.5级设备<0.25级电热设备<0.755计算机移动式1.0固定式3.5组合式15.0因为它们的对地绝缘电阻都不是无穷大，所以泄漏电流必然存在。现在以比较典型的三室二厅和二室二厅的房子为例，看一看正常情况的最大可能泄漏电流值，见表3。表3三室二厅泄漏电流值（mA）二室二厅泄漏电流值（mA）线路（m）300m BV-4mm215.6200m BV-4mm210.4日光灯（盏）150.3100.2电视机（台）2727固定级517.5310.5手持级4321.5计算机2713.5全部泄漏电流值（mA）50.433.1由表3可以看出理论计算中泄漏电流是比较大的，应该说明的是表1、表2规定的是各项的最大允许泄漏电流值正常情况下应远小于该数值，但是其中还没有考虑产品本身的质量、用电设备和线路的老化、天气潮湿和室内温度等因素的影响，随着设备使用年限的增长，泄漏电流值还会增大。另外考虑到用电设备的同期使用系数，泄漏电流值就会比计算的数值要小，综合考虑可按上面数值的40%估算，这样基本上可以表示每个住户在较长时间使用中可出现的最大漏电流值。那么按高峰时期每户自身的同期使用系数为0.8计算，其泄漏电流值分别为16.13mA 和10.60mA。如果按多层住宅（六层、一梯两户）三室二厅加二室二厅一个单元，假设每户电源线为BV-3×10mm2、层高3米计算（这时各户主电流线的泄漏电流约为56×0.3=16.8mA），整个单元的同期使用系数为0.5计算，这一个单元的总泄漏电流值约为88.59 mA。如果按小高层住宅（11层）、一梯两户全部为三室二厅计算，其一个单元正常的总泄漏电流值约为180 mA。如果按高层（25层）、每层6户、三个三室二厅、三个二层二厅同期使用系数为0.3计算，其总进线的累计正常泄漏电流值约为600 mA。以上数值是在比较正常使用中的估算值。在低压配电设计规范（GB50054-95）第4.4.21条规定：“为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的漏电电流动作保护器，其额定动作电流不应超过0.5 A。”而在民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-92）第14.3.10条的第七款中规定：“防止电气火灾为300 mA。”这两个规范之间存在不同，如果按上面的估算数值，高层住宅在任何一个规范中，由一路电源给住宅部分供电，在总进线处设置漏电保护器都是不可行的。另外一方面，变频电梯、变频泵、变频空调等都会产生高次谐波，随着微电子技术的发展，家电智能化是一个趋势，这些设备中为了提高抗干扰性，利用滤波电容来减小电网中高次谐波对设备稳定性的影响，电容器的两端分别设在相线和设备外壳上（经PE线接地），其正常泄漏电流值为：Ic=2fCU0其中：U0相线对地标称电压f电流频率C滤波电容总容量（F）Ic泄漏电流（A）由式中可以看出，Ic与f、C、U0成正比。U0相对可以视为常量，C与用电设备有关，设备数量多，C值也大，f的影响必须考虑，电网中存在高次谐波，而住宅每户的多为单相供电，更容易产生谐波，其中三次谐波的影响最大，当三次谐波分量为正常交流正弦波的20%时，其泄漏电流值为正常泄漏电流值的60%。而且随着电源质量的变坏，其泄漏电流值将会大幅增加，十分容易造成漏电保护器误动作造成停电。这时跳闸的不是户内的开关，而是进线电箱的主开关，这样造成的停电可能使住户感到十分不解，因为这时户内开关箱的开关都处于接通状态，却没有电了。图1户内开关箱示意图在低压配电设计规范第4.4.22条中规定：“多级装设的漏电电流动作保护器，应在时限上有选择性配合。”因此，假设总进线漏电断路器没有延时，那么会有两种情况会导致漏电断路器动作，一是住户的照明路漏电（泄漏电流值超过300 mA），会造成进线处漏电保护器动作，而现在居住建筑的照明回路通常不设漏电保护，所以照明回路故障很容易造成整个供电回路断电；二是住户的插座回路漏电（其漏电电流值大于300 mA或500 mA）或短路，这时也可能导致进线处漏电保护器动作，因为此时哪一个保护装置动作是看哪一个保护装置的跳闸速度快，这样看来整个系统有些敏感，抗干扰性差。所以根据规范的要求，为了提高系统的安全性和稳定性，户内开关箱也应进行调整，见图1。图1的方式1适合于经济型住宅，方式2适合于较高档的住宅，其中各户进线主开关设置漏电动作电流值为100 mA、动作时间小于40ms的漏电保护断路，而在分支回路设置漏电动作电流值为30 mA、动作时间小于10ms的漏电保护断路器。如果按正常漏电保护器跳闸误差时间±20%计算，这种设置方式从动作电流值和动作时间上都有配合的余量来防止越级动作。可以防止照明回路和插座回路故障引起总进线处的动作，把故障的影响范围限制在每住户的自身范围内，而不波及整个单元。根据上述的改动，在进线处的漏电保护器的相应数值为In=300 mA，动作时间0.25s或0.5s，这样就可以使整个系统在长期内保持较高的稳定性。由上面的论述可看到，按照现行住宅设计规范，在户内开关箱内加带漏电保护功能的断路器是很必要的，因为原来规范中上下级保护是根据开关的额定电流大小来做相应的保护，而现在是同时存在两种保护，即短路及漏电保护，如果单纯是短路保护，按原有方式（即在户内开箱主开关上不加漏电保护）能有效保护电气系统。而漏电保护却有很大不同，笔者建议在户内开关箱按图1方式改进应该是与现行规范比较匹配。综合以上数据及分析，对于现行住宅设计规范中要求在住宅总进线处设置漏电保护断路器的规定，笔者有几点建议：1漏电保护断路器的设置位置应根据工程的不同来选择。如果是多层住宅或一梯二户的小高层住宅，因为住户较少，所以其泄漏电流较小，所以漏电保护断路器既可以设在总进线开关处，也可以设在总进线配电箱的至各单元的分支开关上，后一种作法可比前一种作法长期工作可靠性、稳定性都比较好。如果是高层住宅、住户较多时，可改在每个集中计量箱的上一级的开关上（如其相应的线线插接箱的开关上），如果上一级开关是主开关，则把漏电流保护器设在集中计量箱的主开关上，同时应该对集中计量箱最大分支数量进行限定，以保证其可靠性。另外根据上面对泄漏电流的计算，如果住户过多的话，设一个回路给住户供电可能造成其系统不稳定或无法工作。所以笔者建议规范应对住户较多的高层住宅限定每一个回路最大允许用户数量，超过这个数量，应增加供电回路，以保证在用电安全性下的长期工作的可靠性和稳定性。2在户内开关箱的主开关上设置漏电保护断路器。 在上面分析中可以看出，这种作法可以有效限制户内电气故障的影响范围，使电力系统更加可靠、稳定、而投资并不大。3在漏电保护断路器的动作时限应有选择性配合。如果不进行选择性配合，就可能出现越级动作，给住户造成不必要的麻烦和误解。4.保持漏电保护断路器向住宅负荷供电的独立性。如果住宅中存在电梯负荷、变频供水泵等可产生高次谐波的公用设施，那么在总进线断路器上设置漏电保护装置会使系统容易产生误动作。如果在向住宅供电的分支回路上单独设置漏电保护断路器，上述公用设施对漏电保护装置的影响将减至最小，所以保持漏电保护断路器向住宅负荷供电的独立性，是保证住宅供电系统长期工作可靠性和稳定性的一个关键。以上是笔者的个人观点，请各位专家指证。参考文献：1住宅设计规范GB5009619992民用建筑电气设计规范JGJ/T16923低压供配电设计规范GB5005495住宅总进线漏电保护器的设置 【浏览次数】 464 【供稿】 中国开关电器网 【中文关键词】 住宅总进线漏电保护器的设置 【添加日期】 2008-7-8 【更新日期】 2008-7-8 【全部正文】 摘要：文章主要阐述了住宅总进线设置漏电保护器的注意事项。 关键词：住宅 总进线漏电保护器 设置 近年来，接地故障引起的电气火灾在我国频频发生并已逐渐受到重视。1999年颁布并实施的国家标准住宅设计规范规定“每幢住宅的总电源进线断路器应具有漏电保护功能”。其条文说明中进一步明确规定：“具有漏电保护功能的断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度，能及时切断电源，防止电气火灾的发生。”这里明确提出了在每栋住宅楼总进线应设漏电断路器，笔者就此问题进行分析和探讨，目的是探讨在工程设计中如何正确执行规范，在系统构成、设备选型中应注意哪些问题。 1 总进线漏电断路器的漏电动作特性 漏电保护也称为剩余电流保护，它和零序电流保护是有区别的，漏电保护是检测二相电流及中性线电流的矢量和，即iA+iB+i0+iN=0。将三相导线及N线穿过电流互感器，当没有发生接地故障时，无论三相是否平衡，此值总是为零，当发生某一相接地故障时，此值即为故障电流。因此，漏电保护器的整定电流Iz应当考虑两个基本条件：必须躲过正常泄漏电流(IL)，即IZ>IL必须小于引起火灾的最小点燃电流(IRmin)，即IZIRmin。 1.1 漏电保护器的整定电流应大于正常泄漏电流值 按国家标准漏电保护器安装和运行(GBl3955-92)中53规定：“根据电气线路的正常泄漏电流，选择漏电保护器的额定动作电流。选择漏电保护器的额定动作电流时，应充分考虑到被保护线路和设备可能发生的正常泄漏电流值，必要时可通过实际测量取得被保护线路和设备的泄漏电流值；选用的漏电保护器的额定不动作电流，应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流的最大值的2倍”。泄漏电流不同于额定工作电流，它不能通过计算得到准确数值：，通过计算得出的泄露电流是合格用电设备允许泄漏电流的最大值，正常情况下会小于此值。当用电设备不了作时，用电设备和线路的泄漏电流仍会部分存在。另外，随着设备使用时间的增加、绝缘老化以及受潮因素的作用等，泄漏电流会逐渐增加。因此，漏电保护器的额定动作电流应留有一定余量，以适应日久回路绝缘电阻降低、用电设备增加以及季节变化等引起的泄漏电流增大的现象。 1.2 漏电保护器的整定电流应小于引起火灾的最小点燃电流 在住宅总进线设漏电保护器是为了防止接地故障引起的电气火灾。当发热功率为60100W，如释放在较小面积的可燃物上，就会立即引发火灾。折合成电流值为27274545mA(I=PU=60022=2727mA)。因此，住宅总进线处设置的漏电保护器的额定漏电动作电流IZ300500mA。 13 住宅总进线漏电保护器的整定电流可按下列要求选择 当住宅部分建筑面积小于1500m2(单相配电)或4500m2(三相配电)时，漏电断路器的额定漏电动作电流12为300mA。 当住宅部分建筑面积在150020001112(单相配电)或45006000m2(三相配电)时，漏电断路器的额定漏电动作电流IZ为500mA。 当住宅部分建筑面积超过6000m2时，应多路配电并分别设置漏电断路器或在总配电柜的出线问路上分别装几组漏电断路器。 2 住宅楼内的漏电断路器动作应有选择性 为厂缩小发生人身电击及接地故障切断电源时引起的停电范围，漏电保护器动作应有选择性。住宅配电系统的漏电保护按住宅设计规范要求，可分为二级漏电保护，总进线和住户一般插座支路(除空调插座以外)。其作用后者为防止人身电击伤亡事故；前者不仅可以防火，而且还可以做为防触电的后备保护，与户内漏电保护器相互配合，形成有层次、有纵深、具有选择性的漏电保护体系。因此，应合理选取漏电断路器的动作电流和动作时间，以达到两级保护间的协调配合。上一级的漏电保护器的额定不动作电流不小于下级各支路所有漏电保护器额定不动作电流之和。同时，应选用带有一定时限的保护器，即具有选择性标志S的产品。推荐参考值：第二级(住宅插座回路)采用动作电流30mA，动作时间小于0.1s的漏电断路器；第一级采用300mA或500mA，动作时间小于04s的漏电断路器。 3 接地方式与住宅总进线漏电断路器的极数 住宅设计规范要求，住宅配电系统“应采用TT、TN-C-S或TN-S接地方式，并进行总等电位连接”。在设计中对一幢住宅究竟采用哪一种接地方式，需要根据具体条件确定。随接地方式的不同，其总进线漏电保护器的极数也应不同。 当采用TT或TN-S接地方式时，相线与中性线发生相零短路或N线电位偏移所引起的高电位传不到PE线上去，有利于安全，但N线上的高电位可能导致维护检修人员有间接触电的危险。所以，为住宅总进线设置的漏电保护器应采用能够同时断开N线的四极四线式漏电保护断路器。 在TN-C-S接地方式中，在住宅进户处和总漏电保护断路器电源侧，将PEN线进行重复接地和总等电位联结之后，PEN线被分为N线和PE线，如果PEN线出现高电位，将经总等电位联结端子传至N线和PE线；或者N线上出现高电位也将经过总等电位联结端子传至PE线，由于总等电位有消除上述触电危险的作用，所以，高电位不会对人构成间接触电危险。可见，住宅总进线漏电保护断路器不需要对N线进行检修隔离，即选用三极四线式漏电保护断路器就可以了。 实际工程中曾多次出现采用三极三线式漏电保护器合而不上闸的现象。三极三线式漏电保护器只有三根相线穿过零序电流互感器，而中性线不穿过，下面分两种情况分析：第一种情形，如果三相负荷完全平衡，则零序电流互感器所包含的电流向量为零，漏电保护器不动作，当其中一相相线发生碰壳故障，则零序电流互感器所包含的电流向量和不为零，漏电保护器动作，漏电保护器起到保护作用。因此三极三线式漏电保护器仅适用于三相负荷完全平衡的情形；第二，如果三相负荷不平衡，则零序电流互感器所包含的电流向量和不等于零，而且其向量和较大，导致漏电保护器脱扣装置动作，漏电保护器合不上闸，保护器不能正常工作。因此，在以单相负荷为主的住宅楼中，三相负荷不可能完全平衡，总进线漏电保护器严禁使用三极三线式。 4 应注意的几个问题 41 消防配电回路上不宜设漏电保护。 为了防止电气火灾，须把住宅楼的所有线路和设备置于漏电保护器的保护范围内，并在故障时切断电流，而对于消防用电(如高层建筑的消防泵、喷洒泵、电梯、事故照明、排烟风机等)，一旦发生漏电切断电源，消防负荷不能可靠的工作，会影响人员疏散及灭火，造成更大的事故或经济损失。全国民用建筑工程设计技术措施(电气)规定“凡带消防用电设备的回路不能装设作用于切断电源的漏电保护装置，应设报警式漏电保护装置”。显然，对于高层住宅来说，动力电源是消防设备的主供电源，总进线不应设置漏电保护器。同样，作为动力电源的备用电源也不应设置漏电保护器。 42漏电保护器的误动作 漏电断路器在使用中拒动作与误动作现象时有发生，接线不正确、接地不当、感应过电压及操作过电压、电磁干扰、电网中的高次谐波及所带设备的对地电容电流等都是引起误动作的原因。在设计、安装及应用时，应注意以下几个问题，以使漏电断路器的拒动作与误动作可能性降至最低：正确选择漏电保护器的额定泄漏电流值；住宅总进线应采用三相三(四)极四线式漏电断路器；不同接地形式中接线方式不同，安装时必须严格区分N线和PE线；选择泄漏电流动作值和动作时间可调、泄漏电流值可显示的漏电断路器。 5 结束语 在电源进线上装设RCD是国际上广泛采用的电气防火措施，为消除电气火灾提供了有效手段。目前，我国电气火灾发生率较高，尤其是住宅建筑，线路绝缘差，更应重视RCD的应用。电气火灾事关生命财产安全，不能轻率对待，应正确设计和施工，并严格检验，使RCD正常发挥作用，以减少我国居高不下的电气火灾数量。 参考文献 1 中国航空工业规划设计研究院等编工业与民用配电设计手册第二版水利出版社，1994；12 2 林琅主编现代建筑电气技术资质考试复习问答中国电力出版社，2001；7 3 建设部工程质量安全监督与行业发展司及中国建筑标准设计研究所编2003全国民用建筑工程设计技术措施电气中国计划出版社，2003；2 4 蒋礼堂也谈住宅总进线设置漏电保护建筑电气2001；24