建筑施工现场用电设备的漏电保护器的使用

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在施工现场强制采用漏电保护器的目的就是为了保障施工现场用电安全。在实际施工中由于建筑现场所具有的特殊性，总是造成漏电保护器的频繁跳闸。这不仅严重影响了工程正常施工，而且无法有效保障施工现场用电安全。现结合本人在施工现场对施工用电的管理和体验，简要分析了施工现场漏电保护器频繁跳闸的原因，介绍了正确使用漏电保护器的有效措施。一、漏电保护器的概念及原理漏电电流动作保护器简称漏电保护器，又叫漏电保护开关，主要是用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电进行保护。漏电保护器是由零序电流互感器、漏电脱扣器、脱扣机构、主开关、实验按钮等五部分组成。被保护设备的接地故障电流作用于漏电保护器的漏电脱扣器上, 且超过预定值时, 开关会立即跳闸, 从而切断了故障电路, 达到防护的作用。如图1 所示, 一般来说在正常情况下, 各相电流的相量和等于零。由此, 各相电流在零序电流互感器铁芯中感应的磁通量之和也等于零[1]。这时, 由于零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出, 主开关仍处于闭合状态, 电源继续向负载方向供电。当发生接地故障, 或设备绝缘损坏、漏电, 或人触及带电体时, 主回路中各相电流的相量和不再为零。则会出现故障电流在零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通, 从而导致二次侧感应电压迫使脱扣线圈励磁,强令主开关跳闸, 切断供电回路。按动作原理，漏电保护器可以分为电压动作型漏电保护器和电流动作型漏电保护器两大类。根据故障电压动作的漏电保护器叫电流型漏电保护器，根据故障电压动作的漏电保护器叫电压型漏电保护器。由于电压型漏电保护器结构复杂，受外界干扰动作特性稳定性差，制造成本高，现已基本淘汰。目前国内外漏电保护器的研究和应用均以电流型漏电保护器为主导地位。电流动作型漏电保护器是由零序电流互感器、放大器、断路器以及脱扣装置组成(见图1)，正常情况下，三相负荷电流和对地漏电流基本平衡，流过互感器一次线圈电流的矢量和约为零，此时零序互感器二次线圈无输出。当发生触电时，触电电流通过大地形成回路，负载侧有对地泄载电流，零序电流互感器的矢量和不为零，零序电流互感器二次绕组中便产生互感电压，使二次线圈输出信号[2]。这个信号经过放大、比较元件判断，如达到预定动作值，即发送执行信号给脱扣器，接通电磁脱扣器电源，电磁脱扣器吸合，使断路器跳闸，从而达到漏电保护器的作用。施工现场的用电环境一般比较差，使用的设备、线路本身安全隐患比较多，流动性、重复性、临时性较强，参加施工的用电人员甚至管理人员的素质参差不齐。二、建筑施工现场漏电保护器误动作的原因由于施工现场所具有的特殊性，如电工素质差、接线错误、非电工接线、线路破损、开关箱内漏电保护器损坏、部分用电器具没有经过开关箱及施工现场管理不善等原因，以及漏电保护器本身不可避免的误动和拒动，再加上在实际施工中没有按照工地的实际情况对漏电保护器进行布置，造成了总漏电保护器频繁跳闸，停电范围较大。（一）外界干扰施工现场临时用电的漏电保护器受外界干扰是造成其误动作及拒动作的原因之一。而外界干扰又分为过电压干扰、负荷故障电流干扰及周围气候及环境影响等多种因素干扰。1.过电压干扰雷击时正逆变换过程引起的过电压。通过架空线路、绝缘电线、电缆和电气设备的对地电容，产生对地泄漏电流。足以使剩余电流保护器发生误动作，甚至直接损坏。中性点过电压主要是由电源阻抗不对称、负载不对称、三相对地绝缘电阻不对称及中性线内阻过大或中断等原因引起的三相不平衡。使中性线对地电位升高[3]。过高时将造成保护器的电源及电子电路的损坏、带有失压脱扣器的自动开关脱扣线圈烧坏：过低时会引起失压脱扣线圈开关跳闸、合闸控制回路不能启动、带有机械闭锁装置的电磁开关因吸跳动率不足，使脱扣速度缓慢，或因吸跳功率不足而拒动。2.线路和用电设备干扰施工现场有的照明线路乱拉乱接现象严重，导线老化、线路和用电设备绝缘电阻低、泄漏大、甚至接地，致使保护器频繁动作或不能投入运行。由于漏电开关输出端中性线绝缘不良或接地接零保护，安装保护器时，电源侧中性点未接地。发生触电时，保护器被旁路而使灵敏度下降或拒动。开关箱内的末级漏电保护器是用电设备的主保护，如果末级漏电保护器不装、损坏或选型不当，将可能导致上级漏电保护器频繁跳闸。施工现场移动设备比较多，如振捣棒、手电钻、小型切割机、打夯机、小型电焊机等随机使用性比较强，有的时候使用这些设备时没有接入开关箱，这也增加了总漏电保护器频繁跳闸的几率[4]。只有在每个保护范围内形成有效的二或三级漏电保护模式，才能有效地减少漏电保护器的频繁跳闸。3.环境条件变化干扰剩余电流保护器受环境条件变化的影响，主要是指使用环境条件恶化，如夏季出现的高温，雨水季节出现的潮湿，或保护器附近安装有强烈振动冲击的电器机械设备，或受到有害腐蚀性气体的侵蚀，使保护器的电子元件电磁线圈或机构等元器件产生锈蚀、霉断，以致引起保护器的误动作或拒动作。(二)漏电保护器接线错误漏电保护器在安装中，往往因接线错误或安装方式与线路结构不相适应而引起误动作、拒动作或达不到最佳效果：使用单相负载，而中性线未穿过漏电保护器[5]。当接通单相负载，漏电开关就动作；中性线穿过漏电保护器后，直接接地或通过用电设备等接地，漏电保护器将保护跳闸；中性线穿过漏电保护器后，同其他漏电保护器的中性线或与其他没有装设漏电保护器的中性线连在一起；中性线断线或接触不良，致使中点电位偏移零电位。增加了中性线漏电和引发其他故障的几率。(三)漏电保护器选型不合理使用额定漏电动作电流超过了30mA或者是超过用电设备额定电两倍以上的漏电保护器，或是选用了带延时型的漏电保护器，由于额定漏电动作电流的提高或保护灵敏度的下降，发生漏电故障时，末级漏电保护器没有动作，上级漏电保护器就可能动作。施工现场电焊机比较多，电焊机的漏电保护器按电焊机的额定电流选用，在电焊机起焊时的大电流可能会使漏电保护器跳闸，这是部分电焊机漏电保护器跳闸的原因。对于这类用电设备一般应选用对浪涌过电压、过电流不太敏感的电磁型漏电保护器；或选用比电焊机额定电流大1.5—2倍的电子式漏电保护器，但作为末级漏电保护，额定漏电动作电流不应大于30mA[6]。塔吊配电箱和配电线路处于高空中，长年日晒雨淋，绝缘难免有一定的损伤，导致漏电流相应增大，这些因素都可能造成塔吊的漏电保护器频繁跳闸。（四）漏电保护器本身的问题1.漏电保护器固有的局限性目前的漏电保护器，不论是电磁型还是电子型均采用磁感应电压互感器拾取用电设备主回路中的漏电流，三相或三相四线在磁环中不可能布置完全均衡，在施工现场有较多的电焊机等双相或单相负荷，三相电流也不可能完全平衡，甚至会相差很大，在大电流下或较高的过电压下，会在有很高导磁率的磁环中感应出一定的电动势，这个电动势大到一定程度，就会导致漏电保护器跳闸[7]。又由于额定电流越大的漏电保护器采用相对较大的磁环，产生的漏磁通也相对较大，且漏电流要克服磁环本身的磁化力，导致实际使用的漏电保护器额定电流越大，灵敏度越低，误动或拒动率也越大。2.质量差、参数配置不当现场未按相关规范及标准制定的方案参数要求购买及安装漏电保护器，以及由于产品质量低劣，内部实际整定参数与铭牌参数不符合要求，刚出厂的产品就出现误动作。三、建筑施工现场如何科学使用漏电保护器造成上述故障的主要原因是某些工地电工受知识水平限制，对漏电开关的原理及使用不了解，从方案编制到施工，对规范理解不深，不按规范要求实施，电工对建筑临时用电安全技术规范不熟悉，不具备处理和应付建筑工地由于环境恶劣和生产条件的特殊所带来的安全用电问题，除了加强施工现场的管理及对电工加强培训外，需要从技术的角度，制定相应的预防措施。