中山市體育場(chǎng)館管理中心 林惠佳 陳愉雷

漏電斷路器頻繁越級(jí)跳閘的現(xiàn)象故障，直接影響學(xué)校的教學(xué)秩序，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)習(xí)無法進(jìn)行。該制冷實(shí)習(xí)室的電源是經(jīng)實(shí)訓(xùn)大樓總配電柜，再分配到每層的配電箱，然后到實(shí)習(xí)室的開關(guān)箱。在總配電柜的進(jìn)線側(cè)安裝了空氣保護(hù)開關(guān)、每層配電箱都安裝了漏電斷路器，實(shí)驗(yàn)室的開關(guān)箱安裝了漏電保護(hù)器，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)形成了二級(jí)漏電保護(hù)。

每個(gè)室的用電情況如下：變頻空調(diào)實(shí)習(xí)室有五臺(tái)單相變頻分體空調(diào)，每臺(tái)功率950W、電流2~5A，最大功率為4750W，三相配電如圖二平均分配；單冷空調(diào)實(shí)習(xí)室有21臺(tái)單相一匹分體空調(diào)，制冷功率880W，額定電流4.1A。該室的三相電源分配如圖2，依此類推，每相電源分配七臺(tái)空調(diào)。電冰箱實(shí)習(xí)室有20臺(tái)電冰箱、每臺(tái)功率120W，三相電源分配與單冷空調(diào)室一樣；中央空調(diào)實(shí)習(xí)室的總功率有6.1kW，額定電流10.7A、電源380V。每次學(xué)生在單冷實(shí)習(xí)室實(shí)習(xí)，使用三相電源時(shí)總漏電斷路器就出現(xiàn)越級(jí)跳閘現(xiàn)象，其它三個(gè)室在使用中從沒發(fā)生過這種現(xiàn)象，由于斷路器頻繁跳閘嚴(yán)重影響教學(xué)秩序，為此針對(duì)該故障做了以下分析。

1 關(guān)于漏電保護(hù)器的選用

1.1 對(duì)漏電斷路器分析

單冷空調(diào)實(shí)習(xí)室選用的漏電保護(hù)器是高靈敏度、快速型的，型號(hào)是DZ47LE-63，U=380V、In≤63A、TΔn=0.1s，IΔn=50mA；制冷實(shí)習(xí)室總的漏電斷路器的型號(hào)是DZ101L-100/430，U=380V、In=100A、T≤0.2s、IΔn=100mA、IΔno=50mA，上述兩類漏電保護(hù)器是具有短路、過載、漏電和欠壓等方面保護(hù)功能，并與自動(dòng)空氣斷路器結(jié)合組裝。

電壓型和電流型是目前漏電保護(hù)器的兩大主流品類，電流型漏電保護(hù)器被廣泛使用在低壓電網(wǎng)中，有無中間機(jī)構(gòu)是可以將電流型漏電保護(hù)器區(qū)分為間接動(dòng)作式和直接動(dòng)作式兩種的條件，間接式的品類下又存在儲(chǔ)能式與放大式兩種，其中電子式漏電保護(hù)器運(yùn)用放大器作中間機(jī)構(gòu)的。漏電執(zhí)行部件脫扣器、脫扣機(jī)械裝置、信號(hào)處理電路、實(shí)驗(yàn)按鈕、零序電流互感器、主開關(guān)等共同組成了漏電保護(hù)器，當(dāng)接地故障電流作用在漏電保護(hù)器的漏電脫扣器上的情況發(fā)生，被保護(hù)設(shè)備電流超過預(yù)定值，就會(huì)跳閘切斷故障電路。如圖3所示。

TA為零序電流互感器，L1、L2、L3、N為初級(jí)線圈，坡莫合金制成的環(huán)形鐵心被四線并排穿過。通常情況下L1、L2、L3、N流過的電流向量和是零，當(dāng)漏電、觸電發(fā)生時(shí)，初級(jí)出現(xiàn)剩余電流，次級(jí)線圈TA2這時(shí)候就會(huì)感應(yīng)到漏電信號(hào)數(shù)百毫伏，由TA2、C1組成的回路發(fā)生諧振，便會(huì)立刻觸發(fā)硅V4單向可控導(dǎo)通，此時(shí)此刻，380V的交流電經(jīng)過V5將近全數(shù)疊加于KA脫扣器線圈，KA即電磁鐵，自由脫扣機(jī)械裝置便會(huì)被吸動(dòng)，斷路器QF隨之發(fā)生動(dòng)斷觸頭分離，由此電源被切斷，觸發(fā)漏電保護(hù)機(jī)制。如圖3所示分別是觸發(fā)鉗位電路V1~V3，觸發(fā)分流電阻R2。按下驗(yàn)按鈕SB，剩余電流就會(huì)流過R1。壓敏電阻和SB按鈕支路并聯(lián)，如果電流超過了設(shè)定動(dòng)作電流整定值，放大器就會(huì)放大電信號(hào)觸發(fā)脫扣器、短時(shí)間內(nèi)切斷電源，觸發(fā)漏電保護(hù)機(jī)制。

1.2 漏電保護(hù)器的主要參數(shù)：

主要?jiǎng)幼餍阅軈?shù)有：IΔn為額定漏電動(dòng)作電流，在設(shè)置好固定的前提下，會(huì)觸發(fā)漏電保護(hù)器動(dòng)作所需的電流值；tΔn為額定漏電動(dòng)作時(shí)間，即為突然施加額定漏電動(dòng)作電流起、直至保護(hù)電路被切斷為止所需要的時(shí)間。好比30mA×0.1s的保護(hù)器，由電流值升至30mA始、直至主觸頭分離為止的時(shí)間在0.1s之內(nèi)；IΔno為額定漏電不動(dòng)作電流，在設(shè)置好固定的前提下漏電保護(hù)器不會(huì)啟動(dòng)的電流值，通常會(huì)擇取漏電動(dòng)作電流值的50%。如漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流為30mA的，當(dāng)電流升至15mA之前保護(hù)器不會(huì)啟動(dòng)，不然過于敏感會(huì)錯(cuò)誤啟動(dòng)，使得用電設(shè)施沒法正常使用。

此外的參數(shù)如：I為短路通斷能力，其他如電源頻率、額定電流、額定電壓、過電流脫扣器額定電流等。其中額定電流、額定電壓、電源頻率應(yīng)與選用漏電保護(hù)器時(shí)所使用的用電設(shè)備和線路相匹配。

1.3 漏電保護(hù)器選擇

漏電保護(hù)器需擇取最合適的，即是擇取額定漏電動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間、級(jí)數(shù)匹配漏電保護(hù)器。

1.3.1 IΔn(漏電動(dòng)作電流)及tΔn(動(dòng)作時(shí)間)的擇取

漏電動(dòng)作電流IΔn≥In/1000為通常情況下三相三線的動(dòng)力線路或三相四線的動(dòng)力照明混合線路。（漏電動(dòng)作電流IΔn（A），電路實(shí)際最大額定負(fù)荷電流In(A)），由于人類對(duì)于電擊的承受上限不光和通過人體的電流相關(guān)，也和電流在體內(nèi)中持續(xù)時(shí)長相關(guān)，30mA·s為國際通認(rèn)安全值，也就是在流過體內(nèi)的電流與之在體內(nèi)中持續(xù)時(shí)間乘積小于或等于30mA·s的情況下，則不會(huì)有致命危險(xiǎn)，因此（IΔn）與（tΔn）的乘積應(yīng)要小于或等于30mA·s（IΔn·tΔn≤30mA·s）。以防止人身觸電為目的，應(yīng)擇取高靈敏度、快速型漏電保護(hù)器，并安裝于線路末端。為預(yù)防觸電為目的與設(shè)備接地并用的分支線路，宜選用中靈敏度、快速型漏電保護(hù)器，從而預(yù)防因?yàn)槁╇娫斐傻幕馂?zāi)事故，并起到保護(hù)用電設(shè)備。線路的干線應(yīng)擇取中靈敏度、延時(shí)型漏電保護(hù)器。

1.3.2 遵循原則

要達(dá)成上下級(jí)動(dòng)作選擇性的條件，方可觸發(fā)分段保護(hù)：也就是接地故障發(fā)生于某處時(shí)，應(yīng)該只觸發(fā)本級(jí)漏電保護(hù)器，上級(jí)的不會(huì)提前觸發(fā)或同時(shí)觸發(fā)，應(yīng)循下述原則：

上級(jí)漏電保護(hù)器的額定漏電動(dòng)作電流的1/2要大于下一級(jí)漏電保護(hù)器的額定漏電動(dòng)作電流總和；上一級(jí)漏電保護(hù)器的可返回時(shí)間要大于下一級(jí)漏電保護(hù)器的最長斷開時(shí)間；保護(hù)器工作電壓要和電網(wǎng)正常波動(dòng)范圍額定電壓相適應(yīng)，如果波動(dòng)升高的過于大會(huì)干擾保護(hù)器正常運(yùn)作，尤其是電子產(chǎn)品。電源電壓如果比保護(hù)器額定工作電壓要低的話則不會(huì)觸發(fā)。并列系數(shù)K（K=1~0.8）是漏電保護(hù)器的額定工作電流要考慮的必要因素，需要與回路中的實(shí)際電流保持一致，如果實(shí)際工作電流要比保護(hù)器的額定電流大就會(huì)引起過載，使得保護(hù)器誤觸發(fā)。

1.4 漏電保護(hù)器誤動(dòng)作的常見原因

漏電保護(hù)器裝置本身存在問題或選擇類型不恰當(dāng)；接線和安裝存在問題，需查看電源母線各保護(hù)裝置的中性線的接法是否保持了一致，從而規(guī)避中性線沒有經(jīng)過保護(hù)裝置又或中性線與保護(hù)地線直接連接，以及存在電環(huán)流的情況；電網(wǎng)存在高次諧波而引發(fā)，檢查保護(hù)回路和大地之間是否存在電容，一旦電網(wǎng)高次諧波太過高，它的Xc=1/（2πfc）（對(duì)地容抗）就會(huì)變??；如果電路存在強(qiáng)對(duì)地電容量也會(huì)觸發(fā)，比方說存在比較長的埋在地下的電纜；還有就是三相四線制中的三相負(fù)載不平衡所引發(fā)的中性點(diǎn)比較大的位移，此外，還要考慮中性線絕緣不良、接觸不良也可能成為誤動(dòng)作的誘因。

2 故障分析與排除

測(cè)量單冷空調(diào)實(shí)習(xí)室滿負(fù)荷工作電流為30A左右，其他三個(gè)室各自的工作電流不超過15A，最多有兩個(gè)室同時(shí)使用時(shí)，各相電流都小于漏電斷路器的額定值，即漏電斷路器不是過載保護(hù)；認(rèn)為是漏電斷路器本身的故障，更換新的漏電斷路器后仍沒有排除故障。參照上面的理論分析，可能的原因是：線路在施工時(shí)導(dǎo)線絕緣受損或接線頭包扎不良、加大了線路對(duì)地的漏電流；三相負(fù)載不平衡造成中性點(diǎn)偏移；中性線連接接觸不良或絕緣不良，造成中性點(diǎn)偏移。

可能的部位：單冷空調(diào)實(shí)習(xí)室開關(guān)箱使用的是DZ47LE-63漏電保護(hù)器斷路器TΔn=0.1s、IΔn=50mA，而制冷實(shí)習(xí)室的總漏電斷路器型號(hào)為DZ101L-100/430，TΔn≤0.2s、IΔn=100mA、IΔno=50mA。既然最初判斷更換了單冷空調(diào)實(shí)習(xí)室的DZ47LE-63漏電保護(hù)器斷路器故障依舊，那故障部位只能是在制冷實(shí)習(xí)室的總漏電斷路器DZ101L-100/430到DZ47LE-63漏電保護(hù)器斷路器前端之間。（含DZ101L-100/430本身)。因其他實(shí)習(xí)室無論怎樣使用均不會(huì)出現(xiàn)越級(jí)跳閘現(xiàn)象，空氣斷路器DZ101L-100/430本身故障的“可能性”也極小，最可能的故障就是兩個(gè)斷路器之間的線路問題，線路問題無外乎上文中所提的三種可能。本著先“重點(diǎn)”后其他的原則，重點(diǎn)查找線路。

檢查方法：檢查A種原因，由于該線路是用線槽鋪設(shè)，揭開線槽蓋對(duì)可能存在問題的部位進(jìn)行了檢查并未發(fā)現(xiàn)問題；檢查B種原因，進(jìn)一步確定電源是按照?qǐng)D2分配的，三相負(fù)載基本平衡；檢查C種原因，經(jīng)過檢查中性線的連接點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)配電箱內(nèi)幾條中性線纏繞在一起，去除絕緣膠布發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線連接處有嚴(yán)重氧化現(xiàn)象，并且接點(diǎn)松動(dòng)，形成接觸電阻。當(dāng)三相負(fù)載較小時(shí)，中性點(diǎn)電位位移較小，不足以觸發(fā)分配電箱的漏電器保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)負(fù)載加重時(shí)中性線接頭電阻較大，有一定壓降而使三相不平衡更嚴(yán)重，促使漏電斷路器保護(hù)動(dòng)作；或者單相壓縮機(jī)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流較大，在保護(hù)器的磁環(huán)當(dāng)中引發(fā)了一定當(dāng)量的不平衡磁通，升至某個(gè)成都就會(huì)引起跳閘。

維修方法：將配電箱內(nèi)中性線接頭的氧化層去掉，重新連接好導(dǎo)線，并且恢復(fù)中性線的絕緣；通電試驗(yàn)：先把單冷空調(diào)實(shí)習(xí)室的空調(diào)依次通電運(yùn)行，全部設(shè)備投入運(yùn)行一段時(shí)間后，再把其它三個(gè)室的用電器逐步投入運(yùn)行，漏電斷路器沒有再出現(xiàn)頻繁的越級(jí)跳閘。

3 故障總結(jié)

關(guān)于中性點(diǎn)電位偏移故障、導(dǎo)致漏電斷路器頻繁越級(jí)跳閘現(xiàn)象的主要原因：中性線導(dǎo)線連接接觸不良，使導(dǎo)線表面接觸電阻增大、導(dǎo)線表面氧化，因而出現(xiàn)中性點(diǎn)電位偏移。另外，線路松動(dòng)接觸不良在負(fù)載發(fā)生變化時(shí)極易產(chǎn)生電弧火花從而產(chǎn)生“高次諧波”；“浪涌電流”也是導(dǎo)致斷路器跳閘的原因之一。

導(dǎo)線接觸不良隱藏的危害性直接威脅用戶的安全用電，如果維修不及將會(huì)帶來很多的危害，甚至引起火災(zāi)。以下簡述造成接觸不良的原因：長期的冷熱變化和振動(dòng)會(huì)引發(fā)導(dǎo)線接點(diǎn)松動(dòng)，造成導(dǎo)線和用電設(shè)備、其他導(dǎo)線的鏈接不夠緊致、牢固；灰塵、污垢、油漬、泥沙、氧化層等污染了導(dǎo)線的連接處；接觸面積不夠大或者因損耗變得粗糙，不夠光滑；由于處理、存放不當(dāng)，導(dǎo)致銅鋁接點(diǎn)產(chǎn)生腐蝕、絕緣層失效等問題，接觸電阻升高。

如何預(yù)防導(dǎo)線接觸不良：要合理規(guī)劃、嚴(yán)格安裝電器線路，盡可能減少或規(guī)避接點(diǎn)；要保持導(dǎo)線與用電設(shè)備、其他導(dǎo)線之間的接觸面平滑，對(duì)接緊致、牢固；盡可能采用壓接的方式對(duì)接導(dǎo)線，不得己要使用繞接時(shí)，則必須保證大于導(dǎo)線面積的2倍以上進(jìn)行繞接；為避免電阻升高，要常態(tài)化定期檢查接面接點(diǎn)的情況；銅鋁接點(diǎn)處連接時(shí)應(yīng)使用銅鋁過渡接點(diǎn)連接點(diǎn)，并進(jìn)行壓接。

綜上，在低壓電網(wǎng)中，三相四線制供電線路力求三相負(fù)荷平衡，當(dāng)三相用電負(fù)荷不平衡時(shí)容易造成中性點(diǎn)漂移故障，特別是出現(xiàn)零線斷路故障時(shí)相電壓220V上升為線電壓380V，不僅對(duì)使用中電器會(huì)造成損壞而且危及人身安全，甚至引發(fā)火災(zāi)事故，經(jīng)過這次中性點(diǎn)漂移故障分析，對(duì)電氣線路故障有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)專業(yè)技能、供電線路故障分析與判斷能力都得到了新的提高，為保證學(xué)校用電安全作出新的貢獻(xiàn)。