剩余電流保護裝置應用
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[摘要]本文簡單分析觸電種類及其電流對人體的影響，簡單介紹低壓配電網中剩余電流保護裝置的應用。
[關鍵詞]觸電；接地；剩余電流保護裝置
電對人體的傷害主要來自電流。電流對人體的傷害可以分為兩種類型即電傷和電擊。電傷是指由于電流的熱效應、化學效應、機械效應對人體的外表造成的局部傷害。電擊是指電流流過人體內部造成人體內部器官的傷害。電擊是觸電事故中后果最嚴重的一種，絕大部分觸電死亡事故都是電擊造成的。通常所說的觸電事故主要是指電擊。
一、人體的觸電種類
觸電的方式很多，可以歸納為三類。
1、人體與帶電體的直接接觸觸電
人體與帶電體的直接接觸觸電又可分為單相觸電和兩相觸電兩種
1）單相觸電是指體接觸三相電網中帶電體中的某一相時，電流通過人體流入大地的觸電方式。電力網可分大接地短路電流系統和小接地短路電流系統，由于這兩種系統中性點的運行方式不同，發生單相觸電時，電流經過人體的路徑及大小就不一樣，觸電危險性也不同。
a、中性點直接接地系統的單相觸電。當人體觸及某一相導體時，相電壓作用于人體，電流經過人體、大系統中性點接地裝置、中性線，形成閉合回路。由于中性點接地裝置的電阻比人體電阻小得多，則相電壓幾乎全部加在人體上，足以使人致命。
b、中性點不接地系統的單相觸電。由于導線與地之間存在對地電抗（由線路的絕緣電阻R和對地電容C組成），則當人體觸及某一相導體時，電流以人體、大地、另兩相導線對地電抗構成回路，通過人體的電流與對地電抗數值有關。在低壓系統中對地電容很小，通過人體的電流主要決定于線路的絕緣電阻R。正常情況下，R相當大，通過人體的電流很小，一般不致于造成對人體的傷害：但當線路絕緣下降，R減小時單相觸電對人體危害仍然存在。在高壓系統中，線路對地電容較大，則通過人體的電容電流較大，將危及生命。
2）兩相觸電是指人體同時接觸帶電設備或線路的兩相導體時，電流從一相導體經人體流入另一相，構成閉合回路的觸電方式。此時加在人體上的電壓為線電壓，通過人體的電流與系統中性點運行方式無關，其大小只決定于人體電阻和接觸的兩相導體的接觸電阻之和。因此它比單相觸電的危險性更大。
2、間接觸電
間接觸電是由于電報設備絕緣損壞發生接地故障，設備金屬外殼及接地點周圍出現對地電壓引起的，包括跨步電壓觸電和接觸電壓觸電兩種。
1）跨步電壓觸電。人在有電位分布的故障區域內行走，其兩腳之間呈現出電位差，此電位差稱為跨步電壓，由跨步電壓引起的觸電稱跨步電壓觸電。《電業安全工作規程》規定，發后高壓設備、導線接地故障時，室內不得接近接地故障4m以內（因室，內狹窄，地面較為干燥，離開4m之外一般不會遭到跨步電壓的傷害），室外不得接近接地故障8m以內。如果要進入互范圍內工作，為防止跨步電壓觸電，進入人員應穿絕緣鞋。
2）接觸電壓觸電。在正常情況下，電氣設備的金屬外殼是不帶電的，由于絕緣損壞、設備漏電，使設備的金屬外殼帶電。接觸電壓是指人觸及漏電設備的外殼，加于人手與腳之間的電位差（腳距漏電設備0.8m，手觸及設備處距地面垂直距離1.8m），由接觸電壓引起的觸電叫接觸電壓觸電。若設備的外殼不接地，在此接觸電壓下的觸目驚心電情況與單相情況相同；若設備外殼接地，則接觸電壓為設備外殼對地電位與人站立點的對地電位之差。
3、與帶電體的距離小于安全距離的觸電
前述幾類觸電事故，都是人體與帶電體直接（間接）接觸是發生的。實際上，當人體與帶電體（特別是高壓帶電體）的空氣間隙小于一定的距離時，雖然人體沒有接觸帶電體，也可能發生觸電事故。這是因為空氣間隙的絕緣強度是有限度的，當人體與帶電體的距離足夠近時，人體與帶電體間的電場強度將大于空氣的擊穿場強，空氣被擊穿，帶電體對人體放電，并在人體與帶電體間產生電弧，此時人體將受到電弧灼傷及電擊的雙重傷害。這種與帶電體距離小于安全距離的弧光放電觸電事故多發生高壓系統中。防止這類事故的發生，國家有關標準規定了不同電壓等級的最小安全距離，工作人員距帶電體的距離不允許挑戰于此距離值。
二、剩余電流保護裝置
防止人體觸電的技術措施有包括電氣設備進行安全接地，在容易觸電的場合采用安全電壓、安全圍欄、危險警告裝置，加裝剩余電流保護裝置等。
在低壓配電網和用戶中安裝剩余電流保護裝置是防止觸電事故發生的重要措施。剩余電流保護裝置又通俗的稱作觸電保安器或簡稱保護器（保安器），它是有效防止低壓觸、漏電事故的重要保護電器裝置。現在剩余電流保護裝置在城鄉用戶中已基本普及，從而使用戶有效地避免了因誤觸帶電設備而可能招致的觸電傷害，在農村，人們樸素地把剩余電流保護裝置稱為“保命器”。
剩余電流保護裝置必須具有剩余電流動作的選擇性、切斷故障的快速性、檢測剩余電流的靈敏性和自身運行的可靠性，才可能確保供電的安全性和可靠性。
1、剩余電流保護裝置的種類和工作原理
1）反映零序電流的剩余電流保護裝置
這種裝置由中間執行元件接受電網發生接地故障時所產生的零序電流信號，去斷開被保護設備的控制回路，切除故障部分。反映零序電流的剩余電流保護裝置可作為中性點接地和不接地系統中的電氣設備及線路的漏電保護。它既可作為漏電、觸電、短路保護，也可用來防止設備絕緣損壞，產生接地故障電流而引起火災、爆炸，有應用范圍廣、管理方便、工作可靠、使用效果良好等優點，但由于結構較為復雜、制作精度要求較高，造價也相應提高。按中間執行元件的結構不同剩余電流保護裝置可發為靈敏繼電器型、電磁型和電子式三種。
2）脈沖相位型剩余電流保護裝置
電力網中總是存在著一定的漏電電流，而且線路的絕緣水平越差，漏電電流越大。當發生觸電或接地故障時，將引起漏電流的突變。此時觸電鑒別電路中的微分電路將形成脈沖。脈沖相位型剩余電流保護裝置就采用這一突變的脈沖變量作為觸電或接地的依據，推動執行電路，使開關分閘。
3）多功能雙保護三相剩余電流保護裝置
多功能雙保護三相剩余電流保護裝置除了作為漏電保護外還增加多項功能：
a、直讀線路的合成泄漏電流，同時還可以平衡調節時使用。
b、可用來保護電動機缺相運行，以免電動機被燒毀。
c、重合閘功能
d、完全獨立的主保護電路和后備保護電路
2、剩余電流保護裝置的三級保護方式
1）總保護。剩余電流保護的總保護設在低壓網的電源處，當電網中任一點發生接地或觸電，只要電流達到其動作值，總保護動作。
2）中級保護。又稱二級保護，通常裝設在電網的大分支處，可保護網絡的一部分。
3）末級保護。又稱三級保護，用來保護終端用戶的用電設備和配電箱。
如下圖給出了剩余電流保護裝置三級保護的示意圖。圖中A1為總保護，裝于配電變壓器的低壓出線側，A11、A12、A13裝于各支線的進線處；A2、A21、A22構成二級保護，A21用來保護生活用電支線，A22用來保護動力分支；Am為生活用電的用戶，An為動力用戶，Am和An為三級用戶。
剩余電流保護裝置三級保護的示意圖
、裝置使用注意事項
1、剩余電流保護裝置既能起保護人身安全的作用，還能監督低壓系統或設備的對地絕緣狀況。但不要以為安裝了剩余電流保護裝置后，就可以萬無一失而麻痹大意，應仍以預防為主(因它僅是基本保護措施中的一種附加保護)。只有認真做好安全用電的管理、宣傳和教育工作，落實好有關各項安全技術措施，才是實現安全用電的根本保證。
2、剩余電流保護裝置是在人體發生單相觸電事故時，才能起到保護作用的。如果人體對地處于絕緣狀態，一旦是觸及了兩根相線或一根相線與一根中性線時，保護器就并不會動作，即此時它起不到保護作用。
3、剩余電流保護裝置安裝點以后的線路應是對地絕緣的。若對地絕緣降低，漏電電流超過某一定值(通常為15mA左右)時，保護器便會動作并切斷電源。所以要求線路的對地絕緣必須良好，否則將會經常發生誤動作，影響正常用電。
4、低壓電網實行分級保護時，上級保護應選用延時型剩余電流保護裝置，其分斷時間應比下級保護器的動作時間增加0.1～0.2s以上。
5、安裝在總保護和末級保護之間的剩余電流保護裝置，其額定剩余動作電流值，應介于上、下級剩余電流保護裝置的額定剩余動作電流值之間，且其級差通常應達1.2～2.5倍。
6、總保護的額定剩余動作電流最大值分別不應超過75—100mA(非陰雨季節)及200—300mA(陰雨季節)；家用剩余電流保護裝置應實現直接接觸保護，其動作電流值不應大于30mA；移動式電力設備及臨時用電設備的剩余電流保護裝置動作電流值為30mA。
7、低壓電網總保護采用電流型剩余電流保護裝置時，變壓器中性點應直接接地；電網的中性線不得有重復接地，并應保持與相線一樣的良好絕緣；剩余電流保護裝置安裝點后的中性線與相線，均不得與其他回路共用。
8、照明以及其他單相用電負荷要均勻分配到三相電源線上，偏差大時要進行調整，力求使各相漏電電流大致相等；當低壓線路為地理線時，三相的長度宜相近。
四、裝置的運行維護管理工作
1、剩余電流保護裝置在投入運行后，使用單位應建立運行記錄和相應的管理制度。
2、管電人員每月至少應對剩余電流保護裝置進行通電跳閘試驗，即按動試驗按鈕，以檢查剩余電流保護裝置動作是否可靠。每當雷擊或其它原因使剩余電流保護裝置動作后，應作檢查并進行跳閘試驗。農村用電高峰季節，應增加試跳次數；停用的剩余電流保護裝置使用前應先跳閘試驗一次。
3、為全面掌握剩余電流保護裝置的運行狀況，應定期(如在每年安全檢查期間)對剩余電流保護裝置進行抽樣檢查測試。
4、對剩余電流保護裝置的測試工作應由專職安全管理人員組織進行。定期測試剩余電流保護裝置動作特性的項目應包括剩余動作電流值、剩余不動作電流值、分斷時間。
5、對低壓電網的測試內容包括被保護電網的對地不平衡泄漏電流、被保護電網和各種負載、電機的絕緣電阻值、配電變壓器低壓側中性點泄漏電流，以及各用電設備保護接地裝置的接地電阻。測試數據與上一次測試結果相比較，進行綜合分析。對測試不合格或有較大缺陷者，應及時進行檢修或更換。
6、剩余電流保護裝置的動作特性試驗和保護電網模擬漏電動作試驗，應使用國家有關部門檢測合格的專用測量儀表，由專業人員進行操作。嚴禁用相線直接觸碰接地裝置進行保護電網模擬漏電動作試驗。
7、試跳、測試、整定和試驗過程必須設專人記錄，記錄項目和數據不得混淆、錯誤，以供今后運行分析時參考。
8、若在剩余電流保護裝置的保護范圍內發生電擊傷亡事故，應檢查保護器動作情況，分析其原因，并寫入事故報告中。注意：在電力部門未派人檢查前，要保護好現場，不得改動保護器現場。
9、剩余電流保護裝置動作后，經檢查未發現事故原因時，允許試送電一次，如果再次動作，應查明原因找出故障，不得連續強行送電。除經檢查確認為剩余電流保護裝置本身故障外，嚴禁私自拆除剩余電流保護裝置強行送電。
10、剩余電流保護裝置的維修應由專業人員進行，運行中遇有異?，F象應找電工處理，以免擴大事故范圍。
11、供電所應配備常用測試表計和一定數量的備用保護器。應定期分析剩余電流保護裝置的運行情況，及時更換不能正常使用的剩余電流保護裝置。
