摘要：水利工程泵站的漏電保護非常重要，文章從漏電保護器工作原理入手，分別從漏電保護器分類、安裝必要性、實際應(yīng)用以及使用注意事項等方面入手，論述了漏電保護器在水利工程泵站電氣設(shè)計中具體應(yīng)用，以供參考。
關(guān)鍵詞：水利工程；泵站；漏電保護器；設(shè)計應(yīng)用
漏電保護器作為安全防護設(shè)備被廣泛應(yīng)用于很多行業(yè)當中，不過在我國的水利工程泵站電氣設(shè)計方面的卻略顯不足，相對經(jīng)驗匱乏。水利工程運行作業(yè)時，意外漏電情況引發(fā)了不少安全事故，漏電保護器的使用越來越受到各方重視。因此，必須加強對水利工程泵站電氣的安全性設(shè)計策劃，改善漏電保護器的設(shè)計應(yīng)用。
1水利工程泵站電氣設(shè)計中漏電保護器基本原理
漏電保護器的主要作用是在電器設(shè)備發(fā)生漏電情況后，其原本的電壓、電流信號會發(fā)生異常，從而斷開電源，使得設(shè)備或者人能夠免受傷害。漏電保護器主要構(gòu)成部分包括檢測元件、執(zhí)行元件、中間環(huán)節(jié)和試驗元件，圖1為漏電保護器的工作原理圖。圖中1是供電變壓器，2是主開關(guān)，3是試驗按鈕，4是零序電流互感器，5是壓敏電阻，6是放大器，7是晶閘管，8是脫扣器。三相負荷電流和對地漏電流基本平衡，流過互感器一次線圈電流的相量和約為零，即由它在鐵芯中產(chǎn)生的總磁通為零，零序互感器二次線圈無輸出。當發(fā)生觸電時，觸電電流通過大地成回路，亦即產(chǎn)生了零序電流。這個電流不經(jīng)過互感器一次線圈流回，破壞了平衡，于是鐵芯中便有零序磁通，使二次線圈輸出信號。這個信號經(jīng)過放大、比較元件判斷，如達到預(yù)定動作值，即發(fā)執(zhí)行信號給主開關(guān)1掉閘，切斷電源。
2水利工程泵站電氣設(shè)計中漏電保護器的分類
水利工程泵站電氣設(shè)計中備選的漏電保護器，主要有兩種：電壓動作型和電流動作型。但是，電壓動作型漏電器穩(wěn)定性和精確度難以滿足要求，容易引發(fā)二次事故，已逐漸被淘汰。當前的水利工程泵站電氣設(shè)計過程中多數(shù)選用電流動作型漏電保護器，其穩(wěn)定性和精確度很好，綜合工作性能和安全性能有保障。再進一步劃分，電流漏電保護器依據(jù)原理和結(jié)構(gòu)不同分為兩類：電子、電磁漏電保護器。電子式漏電斷路器需要輔助電源，該輔助電源來源于漏電斷路器的出線端（負載端），跟線路的工作電壓有關(guān)，如果電壓過低（具體多少電壓不動作需要廠家確定），就是線路中產(chǎn)生了漏電電流，并達到了開關(guān)的漏電電流動作值，開關(guān)也不會動作�？偨Y(jié)：電子式漏電斷路器，抗干擾性沒有電磁式漏電斷路器好；但電子式漏電斷路器比較便宜；電磁式漏電斷路器不需要輔助電源，里面沒有線路板組件，跟開關(guān)的工作電壓無關(guān)，只要線路產(chǎn)的漏電電流達到電磁式的漏電動作電流，漏電斷路器就動作，切斷后面電源，保護人身安全。目前市場上最普遍地就是電子式漏電斷路器。而如果從功能實現(xiàn)方法上來區(qū)分，漏電保護器又可分為漏電保護繼電器、漏電保護開關(guān)、漏電保護插座等三種類型。
2.1漏電保護繼電器。它主要是檢測元件、試驗元件、脫扣裝置、觸頭和固定元件構(gòu)成，其基本原理是在電設(shè)備進線上加上一個磁環(huán)，讓電源線套在磁環(huán)內(nèi)。正常狀態(tài)下，電線負載一端未與地面形成閉合回路，磁環(huán)中是沒有電流的，相應(yīng)地也就不會形成磁通。假如負載端連接地面形成有效回路電流，那磁環(huán)也會產(chǎn)生電流，根據(jù)麥克斯韋電場理論，漏電電流與產(chǎn)生磁通形成一定正比關(guān)系，并且通過線圈形成了感應(yīng)電勢。感應(yīng)電勢越大，則漏電的電流越大。漏電形成的感應(yīng)電流作用脫扣裝置銜鐵進行漏電保護。
2.2漏電保護開關(guān)。漏電保護開關(guān)與漏電保護繼電器工作原理差不多一樣，區(qū)別是它在工作期間發(fā)生漏電或接地短路時，直接斷開主回路的開關(guān)。2.3漏電保護插座。它主要是插座內(nèi)增加額外的漏電保護裝置，額定電流不超過16A，限制電流6mA。用電設(shè)備提供人身觸電保護，防止用電設(shè)備意外接地構(gòu)成電流回路，避免發(fā)生電氣火災(zāi)，能避免負載端接地的中性線多次接地。對于一些常用的移動或者便攜用電設(shè)備提供非常有效觸電保護措施。在實際水利工程泵站電氣設(shè)計過程中，要根據(jù)使用環(huán)境和條件要求來選擇相應(yīng)最合適的漏電保護器。
3水利工程泵站電氣設(shè)計中使用漏電保護器的必要性
3.1避免發(fā)生接地故障。在水利工程泵站漏電保護器設(shè)計應(yīng)用時，很多時候會發(fā)生接地故障的問題，通常情況下，當回路中產(chǎn)生電流偏大的情況時，理論上說預(yù)先設(shè)置的電流保護器會發(fā)揮自身切斷電路的功能，以避免造成更嚴重的事故和損失。不過在實際運用過程中，根據(jù)歐姆定律，線路內(nèi)部本身的電流數(shù)值不但和電線自身的質(zhì)量、橫截面積以及連接長度之間都有著一定的聯(lián)系和相互影響，而且在現(xiàn)場布線走向和交叉作業(yè)管理方面也有很直接的關(guān)系。所以，當泵站出現(xiàn)金屬接地故障時，設(shè)備外殼附帶極其危險的接觸電壓，一旦有工作人員不慎接觸到的話，引發(fā)的生命財產(chǎn)事故及其后果不堪設(shè)想，因此在泵站的漏電保護設(shè)計過程中，要充分考慮如何做好金屬接地的工作環(huán)節(jié)。
3.2設(shè)計兩級漏電保護器。在并聯(lián)的電線回路裝上設(shè)計安裝漏電保護器，僅僅只能保證該單一回路的漏電保護。但是其它并聯(lián)電路一旦產(chǎn)生故障則難以得到保障，所以，在實際方案設(shè)計過程中，通常會考慮電源進線加上一級漏電保護控制設(shè)備，其一般有0.15s的延時并且要和單一并聯(lián)回路上的漏電保護器配合協(xié)調(diào)。設(shè)計一級漏電保護器雖然會增加成本，但對防范整個電路的安全風險有極大的好處。而且，如果泵站配電線路發(fā)生電弧性和金屬性的接地故障時，也可以及時起到保護作用。
4漏電保護器的應(yīng)用
在日常工作中，要制定合理有效的漏電保護器管理辦法，保障其使用安全可靠性。按照規(guī)定要求使用和維護漏電保護器，定期做好檢查保養(yǎng)記錄，確保其能正常工作。需要特別注意，當回路中出現(xiàn)跳閘情況時，可再試送電一次，絕不允許連續(xù)閉合開關(guān)多次送電。當確定漏電保護器已經(jīng)損壞時，必須由專業(yè)電工落實檢查維修直至恢復(fù)正常方可使用。
4.1三級漏電保護器的設(shè)計應(yīng)用。根據(jù)設(shè)計方案要求，供電范圍和電源干線電流超出一定的界限時，就要設(shè)計安裝三級漏電保護器。它是由分離的零序電流互感器、漏電繼電器和斷路器組成的。供電范圍大的電源干線，在設(shè)計安裝漏電保護方案時，首先要考慮所保護范圍內(nèi)電路出現(xiàn)接地故障時能夠即刻跳閘，防止更大范圍的停電情況出現(xiàn)。為了實現(xiàn)這一關(guān)鍵性需求，在做設(shè)計安裝時，要從漏電繼電器作用信號入手，及時發(fā)現(xiàn)故障回路，從而順利的實現(xiàn)局部電源切斷動作。如果電線回路內(nèi)產(chǎn)生了金屬性短路的大短路電流，那么切斷電源的任務(wù)就會落在斷路器內(nèi)的電磁脫扣器身上，它可以迅速切斷電源以保護線路，以上就是三級漏電保護的設(shè)計應(yīng)用。
4.2四級和二級漏電保護器的應(yīng)用。在水利工程泵站的電氣設(shè)計應(yīng)用中，從安全性基本要求出發(fā)，必須最大限度的降低開關(guān)電器的級數(shù)，并盡可能減少觸頭和線路的連接點數(shù)量。因為假如出現(xiàn)導(dǎo)電不良情況時，觸頭連接和線路連接位置都是最容易產(chǎn)生電路事故的位置，特別是三相回路的中性線，導(dǎo)電功能出現(xiàn)故障時，產(chǎn)生的后果將不堪設(shè)想。一般情況下，泵站的相關(guān)設(shè)備都還是會繼續(xù)工作的的，常規(guī)觀察不容易發(fā)現(xiàn)安全隱患，三相負荷嚴重不平衡時將導(dǎo)致三相電壓出現(xiàn)嚴重異常，單相設(shè)備將遭到嚴重的損壞。因此，限制保護觸頭的數(shù)量在設(shè)計時要著重進行考慮。一些電氣設(shè)計方案，不少設(shè)計師有錯誤的觀點：三相的負載難保持平衡，通常中性線截面積略小于相線，所以加裝四級開關(guān)避免中性線負荷過大。另一種誤解是，他們覺得單相負載的三相漏電保護器要安裝四極的。根本上說，常見的電子漏電保護器就是“剩余電流動作保護器”，其基本原理是在回路中利用剩余電流作出保護動作，跟整個回路的電流是否平衡沒有直接關(guān)系。所以，繼續(xù)按照以上的錯誤觀點濫用四級漏電保護器是有問題的，對安全保護作用會大打折扣。設(shè)計四極（單相為二極）漏電保護器的系統(tǒng)回路時，要注意如果有一相出現(xiàn)接地故障問題時，故障電流在電源接地形成的電阻中產(chǎn)生了電壓，那么使中性線也就帶上一定的電壓，不過中性線一般是絕緣的，并不會產(chǎn)生事故，可是如果電氣設(shè)備的外殼接了地，一樣會發(fā)生故障，導(dǎo)致漏電保護器跳閘，電流將被傳導(dǎo)在設(shè)備外殼。而中性線并未切斷，漏電保護器即使正常斷開，由非常有可能由中性線引發(fā)電擊事故。如果系統(tǒng)采用四極或二極漏電保護器，確保帶電壓電路和中性線在同一時間內(nèi)及時斷開，這樣就可以直接阻斷電路的傳導(dǎo)線路。所以，四極或二極漏電保護器的應(yīng)用與被保護回路三相負荷是否平衡并無直接關(guān)系，在實際設(shè)計應(yīng)用中要更加關(guān)注與回路接地系統(tǒng)類型。
5用電子式漏電保護器應(yīng)注意的事項
電子式漏電保護器制作工藝成熟，成本較低，在我國很多行業(yè)受到廣泛的應(yīng)用，在使用效果上與電磁式漏電保護器有明顯的區(qū)別。電磁式漏電保護器是利用故障電流產(chǎn)生的能量實現(xiàn)斷路，而電子式漏電保護器是用故障回路的殘壓來脫扣（發(fā)生接地故障時�；芈冯妷合陆�，此殘壓指故障時漏電保護器接線端子上的電壓，不是指公用電網(wǎng)的電壓負偏差）。如果接地故障點距離漏電保護器非常近的情況下，壓差不夠，漏電保護器很可能無法動作而失效。所以，設(shè)計安裝電子式漏電保護器方案時，漏電保護器設(shè)計安裝位置距離插座要有一定的距離，以保證漏電保護器處有足夠的故障殘壓。同時，當回路的中性線出現(xiàn)故障時，回路上的電子式漏電保護器也將無法正常工作，當工作人員在附近進行作業(yè)時，很容易引發(fā)觸電事故。所以，設(shè)計安裝電子式漏電保護器的時候，要綜合考慮前面所提到的各種問題。
6結(jié)語
總體來說，通過文章的論述，對于漏電保護器的設(shè)計應(yīng)用有了較系統(tǒng)的認識，這對于水利工程的設(shè)計安全應(yīng)用起到非常重要的作用，持續(xù)改進，從而提升我國水利工程中泵站的設(shè)計安全應(yīng)用水平。
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