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住宅总进线设置漏电保护装置问题的探讨

北极星电力网技术频道    作者:3   2007/12/24 10:20:47   

 关键词:  漏电 漏电保护 保护

摘要:在住宅总进线处设漏电保护装置,用以及时切断电源,防止电气火灾的发生。新《住宅设计规范》对漏电保护作了明确要求,但在实施中应有相应的改进,即对于漏电断路器的选择和设置位置以及相应的电气配合,它将直接内容  现行的《住宅设计规范》(GB50096—1999)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答应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。假如按多层住宅(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88.59mA。假如按小高层住宅(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180mA。假如按高层(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600mA。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0.5A。”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300mA。”这两个规范之间存在不同,假如按上面的估算数值,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=2πfCU0  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,更轻易产生谐波,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,十分轻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300mA),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轻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300mA或500mA)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100mA、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30mA、动作时间小于10ms的漏电保护断路器。假如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IΔn=300mA,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,假如单纯是短路保护,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。  综合以上数据及计算,假如住户过多的话,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答应用户数量,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参考文献:1.《住宅设计规范》GB50096—19992.《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16—923.《低压供配电设计规范》GB50054—95

来源:李林
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