袁 輝

（山東省調(diào)水工程運行維護中心壽光管理站）

0 引言

漏電保護器又稱剩余電流保護器（RCD），多用于低壓供電系統(tǒng)安全防護設(shè)計中，能夠有效規(guī)避設(shè)備、線路漏電造成的人員傷亡事故，為設(shè)備操作人員提供安全保障。近年來我國經(jīng)濟增速放緩，產(chǎn)業(yè)格局升級迭代趨勢明朗，各種先進的技術(shù)工藝不斷涌現(xiàn)出來，為各行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展注入了活力，水利工程受到滋養(yǎng)和驅(qū)動，同樣步入了高質(zhì)量發(fā)展新階段。如何提高泵站運行安全性和穩(wěn)定性，如何加強漏電保護器安裝應(yīng)用，成為了諸多建設(shè)者、管理者關(guān)注的焦點，有必要深入探究。

1 案例工程概況

為直觀說明泵站電氣設(shè)計中漏電保護器的運用方法，本文引入某水利工程實例輔助闡述。案例工程為排澇泵站，規(guī)劃設(shè)計流量20.0m3/s，站內(nèi)配置有5臺套1200QZ-100潛水軸流泵，2臺套900QZ-100G潛水軸流泵以及裝機容量為335kW的電機，電壓等級為380V。電氣設(shè)計環(huán)節(jié)，擬在泵站安裝兩臺主變和兩臺站變，一用一備保證安全性和穩(wěn)定性，10kV側(cè)單母線接線，進線兩回分別供主變和站變用電，整個系統(tǒng)采用TN-C三相四線制保護接零，中線N與保護線PE合一。由于泵站本身的運行環(huán)境較為特殊，運行時安全性、穩(wěn)定性要求較高，因此需要裝配漏電保護器進行防護，以減少設(shè)備漏電帶來的人員傷亡風險和事故風險。下面對漏電保護器的具體應(yīng)用方法進行展開梳理。

2 水利工程泵站電氣設(shè)計中漏電保護器的運用

2.1 漏電保護器選型

2.1.1 結(jié)構(gòu)選型

接地故障是引發(fā)泵站觸電事故的重要成因之一，通常包含金屬性、點弧性兩種故障形式，故障發(fā)生后該點的電流增大，阻抗可以忽略不計，此時設(shè)備外殼對地故障電壓Uf計算方式為［1］：

式中，Id為接地故障電流；U0為相電壓；Zs為接地故障回路總阻抗；ZL、ZPEN以及ZPE分別為相線、PEN線以及PE線的阻抗。若相線、PEN線橫截面積相同，那么兩線阻抗疊加后即為相線阻抗，設(shè)備外殼對地故障電壓Uf可以達到110V。雖然水利工程泵站內(nèi)部電氣設(shè)計方案經(jīng)過審慎評估，大多存在電位聯(lián)結(jié)以減少接觸電壓，但減少的幅度一般只有20%，計算后接觸電壓仍舊可以達到50V以上，容易造成人員傷亡等嚴重事故?；诖?，在泵站電氣設(shè)計過程中，必須科學選擇和安裝漏電保護器，以確保電氣系統(tǒng)的安全高效運行。當前較為常見的漏電保護器共有兩種，其中電壓動作型漏電保護器多見于變壓器中性點不接地系統(tǒng)中，發(fā)生觸電情況后，保護器會感應(yīng)到零線較高電壓進而執(zhí)行開關(guān)跳閘動作。電流動作型漏電保護器則主要用于檢測故障電流，能夠在零序電流互感器的幫助下，準確識別漏電問題，進而完成保護動作。本次工程中，泵站主要使用變壓器中性點保護接地方式，因此更推薦使用電流型漏電保護器，裝置結(jié)構(gòu)可見圖1。

圖1 電流型漏電保護器結(jié)構(gòu)

電流型漏電保護器接入泵站低壓配電系統(tǒng)中后，常規(guī)狀態(tài)下相線、零線電流相量均為零，觸電事故發(fā)生，或者電氣設(shè)備漏電時，產(chǎn)生的電流會通過導(dǎo)電介質(zhì)傳到大地中，零序電流互感器相線、零線感應(yīng)到電流信號完成檢測。一旦檢測值超過漏電保護器設(shè)定動作上限，則漏電脫扣器動作，開關(guān)切斷電源，確保觸電人員或者漏電設(shè)備脫離負荷。

2.1.2 參數(shù)選型

通常情況下，泵站電氣系統(tǒng)對地是存在漏電電流的，三相對地阻抗往往處于不平衡狀態(tài)，所以漏電保護器運行過程中，可檢測的信號電流應(yīng)當是一個疊加值，加數(shù)分別為電網(wǎng)不平衡電流和人體觸電電流，若配電系統(tǒng)不平衡電流過高，可能會過早達到漏電保護器起動電流，增加裝置誤動風險，當人體觸電電流與不平衡電流反相時，還有可能干擾零序電流互感器檢測精確性，削弱保護器動作靈敏度?；诖?，實際應(yīng)用過程中還需要特別關(guān)注漏電保護器的參數(shù)選型和安裝問題，通過合理的方案設(shè)計減少外界不良影響，確保漏電保護器動作精度的提升。根據(jù)規(guī)范要求，單相220V電源供電設(shè)備、三相三線式380V電源供電設(shè)備，以及三相四線制380V電源供電設(shè)備適用的漏電保護器是存在一定差異的，線路正常泄漏電流不同，適用的漏電保護器同樣存在區(qū)別，需要進行針對化分析。本次泵站采用的中性點接地三相四線制，因此選用三級四線式漏電保護器，保護器工作環(huán)境較為潮濕，因此額定漏電動作電流設(shè)定為15～30mA，能夠快速動作完成保護。此外，為了防止漏電保護器頻繁誤動帶來的設(shè)備損壞風險和泵站運行效率下降風險，實際操作過程中還應(yīng)當著重把控漏電保護器的額定漏電不動作電流設(shè)計標準，通常以電氣線路、電氣設(shè)備實測正常泄漏電流數(shù)據(jù)為基準，統(tǒng)計分析并找出最大值，取最大值的2倍作為額定漏電不動作電流較為適宜［2］。對于額定漏電不動作電流小于等于30mA的漏電保護器來說，線路中通過不同幅度電流時，漏電保護器的最大分斷時間可見表1。

表1 間接接觸用漏電保護器最大分斷時間

表中，IΔn為額定漏電不動作電流；In為額定電流。

2.2 漏電保護器安裝

在選定漏電保護器型號規(guī)格的基礎(chǔ)上，還需要嚴格把控漏電保護器的安裝質(zhì)量，本次泵站采用的中性點接地三相四線制，即TN-C供電方式，安裝注意事項如下：（1）漏電保護器用于支線保護時。要注意相鄰支路不可共用零線，且零線之間不能相連，一旦相連將會增加電流互流風險，使得電流互感器進入失衡狀態(tài)，增加漏電保護器的誤動風險，降低設(shè)備運行效率，所以要嚴格保持兩支線零線的獨立性。（2）漏電保護器用于設(shè)備保護時。單個電氣設(shè)備只能接在一條保護支路內(nèi)，禁止跨接行為，且設(shè)備、零序互感器應(yīng)當按照設(shè)計圖紙安裝，通常設(shè)備應(yīng)安裝在零序互感器之間，以降低漏電保護器誤動概率。此外，水利工程泵站電氣設(shè)備類型多樣，部分情況下會出現(xiàn)裝漏電保護器、未裝漏電保護器設(shè)備共用接地裝置的情況［3］，這種做法是十分錯誤的。以M1、M2設(shè)備為例，當M1設(shè)備絕緣老化、劣化，出現(xiàn)外殼帶電問題時，電流會通過接地裝置傳導(dǎo)至M2設(shè)備外殼，此時漏電保護器無法執(zhí)行保護動作，難以保障工作人員安全。因此要嚴格禁止裝漏電保護器、未裝漏電保護器設(shè)備共用接地裝置的行為，切實提高電氣系統(tǒng)運行安全性（見圖2）。使用漏電保護器的設(shè)備、電機等，正常運行過程中，絕緣電阻值也應(yīng)當維持在0.5MΩ以上，避免出現(xiàn)保護器頻繁動作的情況。（3）漏電保護器用于線路保護時（包含工作零線）。要重點分析線路負荷情況，盡量保持單相負荷的均勻性，如果出現(xiàn)某一相線路偏長，或者接入的泵站設(shè)施過多，則要適當調(diào)整和優(yōu)化，避免干線出現(xiàn)三相不平衡問題，減少后期負荷較重路線漏電電流增大、干線漏電保護器誤動的風險。同時，要結(jié)合線路類型選擇適宜的漏電保護器，安裝時禁止隨意更換，線路要全部穿過漏電保護器貫穿孔。

圖2 TN-C三相四線制系統(tǒng)漏電保護器接線方式

2.3 漏電保護器試驗

漏電保護器在水利工程泵站電氣設(shè)計中占據(jù)著舉足輕重的位置，安裝配置不當很容易削弱其保護性能，給觸電、漏電事故的發(fā)生埋下隱患，因此裝置安裝完畢之后，還應(yīng)當進行系統(tǒng)的檢驗驗收和調(diào)試試驗，確保其能夠穩(wěn)定正常運行。要著重檢查漏電保護器接線情況，看負載側(cè)、電源側(cè)接線是否正常，是否存在松動、接觸不良等情況。對于具備短路保護的漏電保護器裝置，還應(yīng)當檢查電弧噴出方向上是否有足夠的飛弧距離，是否符合廠家規(guī)定要求等。若采用組合式漏電器，安裝時還應(yīng)當檢查其控制回路敷設(shè)情況，核對其是否按要求使用了銅導(dǎo)線，使用的銅導(dǎo)線截面積是否在1.5mm2以上［4］。如果泵站采用的是三相五線制電氣設(shè)計方式，還要特別關(guān)注保護地線接線問題，要檢查安裝人員是否按照設(shè)計說明跨接到第一極漏電保護器前端，禁止將保護地線穿過漏電保護器，發(fā)現(xiàn)異常要及時記錄和調(diào)整。安裝完畢后要按照要求進行試驗調(diào)試，將漏電保護器接入試驗回路，啟動按鈕試驗三次，看漏電保護器是否正常動作，若出現(xiàn)動作延遲、誤動作問題，要及時查找并排除原因。再將漏電保護器置于真實線路環(huán)境中，帶負荷分合開關(guān)三次，同樣觀察是否存在誤動作或動作延遲狀況。注意漏電保護器的安裝調(diào)試不應(yīng)干擾原有接地系統(tǒng)，協(xié)調(diào)好線路接地保護措施與漏電保護措施，嚴格區(qū)分中性線、保護線，若泵站使用的是三級四線式漏電保護器，或者是四極式漏電保護器，則其中性線應(yīng)當接入漏電保護器。此外，經(jīng)過漏電保護器的中性線不可作為保護線使用，否則可能會引起保護失效問題，此類中性線也不能出現(xiàn)重復(fù)接地問題，降低接地保護不當帶來的設(shè)備故障風險。

2.4 漏電保護器運行

為保證泵站運行安全性，漏電保護器安裝調(diào)試結(jié)束后，還應(yīng)當加強后續(xù)的運維管理，要建立專門的運維臺賬，對特定時間段內(nèi)泵站內(nèi)漏電保護器動作次數(shù)、動作原因、誤動作情況等進行統(tǒng)計，方便運維人員及時發(fā)現(xiàn)異常，做好維修和更換處理。要特別規(guī)范按鈕試驗操作，每日使用電氣系統(tǒng)前，常規(guī)啟動漏電試驗按鈕試跳一次，若漏電保護器試跳不正常，要及時記錄并嚴禁繼續(xù)使用。每月在通電狀態(tài)下進行一次試跳檢查，主要觀察漏電保護器動作是否靈敏、可靠，是否出現(xiàn)了延遲或誤動問題，若遇到雷雨等惡劣天氣多發(fā)季節(jié)，還要適當縮短漏電保護器檢查間隔周期。注意要在合理范圍內(nèi)使用試驗按鈕，避免按下時間過長、按下次數(shù)過多造成的機械損傷問題，確保漏電保護器使用壽命的延長。漏電保護器如果已經(jīng)發(fā)生動作，要結(jié)合實際情況進行分析和處理，若排查后發(fā)現(xiàn)是由于人體觸電造成的正常動作，則要記錄動作時間、原因等，允許繼續(xù)使用漏電保護器。若未能查明具體原因，則可以試送電一次觀察是否再次出現(xiàn)動作情況，若再次發(fā)現(xiàn)動作，則要深入排查問題，嚴禁在不明原因的情況下連續(xù)、強行送電。對于存在故障或已經(jīng)達到報廢年限的漏電保護器，要及時登記和更換，更換后調(diào)試送電，嚴禁隨意拆除漏電保護器強行送電。對于發(fā)生觸電事件，但漏電保護器拒動的情況，要及時封鎖現(xiàn)場并進行調(diào)查，禁止隨意拆動保護器裝置。此外還應(yīng)加強漏電保護器的動作特性檢驗力度，檢驗內(nèi)容覆蓋動作電流值、漏電不動作電流值、動作延遲時間等，確保所有檢驗參數(shù)符合使用要求，為水利工程泵站的穩(wěn)定、安全運行奠定堅實基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

綜上所述，漏電保護器是水利工程泵站電氣設(shè)計中不容或缺的重要裝置之一，能夠有效降低設(shè)備、線路漏電危害，維護工作人員生命安全，實踐中務(wù)必要給予充分重視。要結(jié)合泵站電氣系統(tǒng)類型選擇適宜的漏電保護器種類，嚴格把控漏電保護器參數(shù)選擇問題，同時做好后續(xù)的安裝、試驗、運行工作，應(yīng)用兩級漏電保護器安裝方案，按照規(guī)定要求調(diào)試試驗，定期檢查、檢修保證漏電保護器良好狀態(tài)，為水利工程泵站的高效、安全運行提供助力。