建筑施工現場用電設備的漏電保護器使用的探討

清遠市工程建設安全監督站 謝恩來

在施工現場強制采用漏電保護器的目的就是為了保障施工現場用電安全。在實際施工中由于建筑現場所具有的特殊性，總是造成漏電保護器的頻繁跳閘。這不僅嚴重影響了工程正常施工，而且無法有效保障施工現場用電安全。現結合本人在施工現場對施工用電的管理和體驗，簡要分析了施工現場漏電保護器頻繁跳閘的原因，介紹了正確使用漏電保護器的有效措施。

一、漏電保護器的概念及原理

漏電電流動作保護器簡稱漏電保護器，又叫漏電保護開關，主要是用來在設備發生漏電故障時以及對有致命危險的人身觸電進行保護。

漏電保護器是由零序電流互感器、漏電脫扣器、脫扣機構、主開關、實驗按鈕等五部分組成。被保護設備的接地故障電流作用于漏電保護器的漏電脫扣器上, 且超過預定值時, 開關會立即跳閘, 從而切斷了故障電路, 達到防護的作用。如圖1 所示, 一般來說在正常情況下, 各相電流的相量和等于零。由此, 各相電流在零序電流互感器鐵芯中感應的磁通量之和也等于零[1]。這時, 由于零序電流互感器的二次側繞組無信號輸出, 主開關仍處于閉合狀態, 電源繼續向負載方向供電。當發生接地故障, 或設備絕緣損壞、漏電, 或人觸及帶電體時, 主回路中各相電流的相量和不再為零。則會出現故障電流在零序電流互感器的環形鐵芯中產生磁通, 從而導致二次側感應電壓迫使脫扣線圈勵磁,強令主開關跳閘, 切斷供電回路。

按動作原理，漏電保護器可以分為電壓動作型漏電保護器和電流動作型漏電保護器兩大類。根據故障電壓動作的漏電保護器叫電流型漏電保護器，根據故障電壓動作的漏電保護器叫電壓型漏電保護器。由于電壓型漏電保護器結構復雜，受外界干擾動作特性穩定性差，制造成本高，現已基本淘汰。目前國內外漏電保護器的研究和應用均以電流型漏電保護器為主導地位。

電流動作型漏電保護器是由零序電流互感器、放大器、斷路器以及脫扣裝置組成(見圖1)，正常情況下，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矢量和約為零，此時零序互感器二次線圈無輸出。當發生觸電時，觸電電流通過大地形成回路，負載側有對地泄載電流，零序電流互感器的矢量和不為零，零序電流互感器二次繞組中便產生互感電壓，使二次線圈輸出信號[2]。這個信號經過放大、比較元件判斷，如達到預定動作值，即發送執行信號給脫扣器，接通電磁脫扣器電源，電磁脫扣器吸合，使斷路器跳閘，從而達到漏電保護器的作用。

施工現場的用電環境一般比較差，使用的設備、線路本身安全隱患比較多，流動性、重復性、臨時性較強，參加施工的用電人員甚至管理人員的素質參差不齊。

二、建筑施工現場漏電保護器誤動作的原因

由于施工現場所具有的特殊性，如電工素質差、接線錯誤、非電工接線、線路破損、開關箱內漏電保護器損壞、部分用電器具沒有經過開關箱及施工現場管理不善等原因，以及漏電保護器本身不可避免的誤動和拒動，再加上在實際施工中沒有按照工地的實際情況對漏電保護器進行布置，造成了總漏電保護器頻繁跳閘，停電范圍較大。

（一）外界干擾

施工現場臨時用電的漏電保護器受外界干擾是造成其誤動作及拒動作的原因之一。而外界干擾又分為過電壓干擾、負荷故障電流干擾及周圍氣候及環境影響等多種因素干擾。

1.過電壓干擾

雷擊時正逆變換過程引起的過電壓。通過架空線路、絕緣電線、電纜和電氣設備的對地電容，產生對地泄漏電流。足以使剩余電流保護器發生誤動作，甚至直接損壞。中性點過電壓主要是由電源阻抗不對稱、負載不對稱、三相對地絕緣電阻不對稱及中性線內阻過大或中斷等原因引起的三相不平衡。使中性線對地電位升高[3]。過高時將造成保護器的電源及電子電路的損壞、帶有失壓脫扣器的自動開關脫扣線圈燒壞：過低時會引起失壓脫扣線圈開關跳閘、合閘控制回路不能啟動、帶有機械閉鎖裝置的電磁開關因吸跳動率不足，使脫扣速度緩慢，或因吸跳功率不足而拒動。

2.線路和用電設備干擾

施工現場有的照明線路亂拉亂接現象嚴重，導線老化、線路和用電設備絕緣電阻低、泄漏大、甚至接地，致使保護器頻繁動作或不能投入運行。由于漏電開關輸出端中性線絕緣不良或接地接零保護，安裝保護器時，電源側中性點未接地。發生觸電時，保護器被旁路而使靈敏度下降或拒動。

開關箱內的末級漏電保護器是用電設備的主保護，如果末級漏電保護器不裝、損壞或選型不當，將可能導致上級漏電保護器頻繁跳閘。施工現場移動設備比較多，如振搗棒、手電鉆、小型切割機、打夯機、小型電焊機等隨機使用性比較強，有的時候使用這些設備時沒有接入開關箱，這也增加了總漏電保護器頻繁跳閘的幾率[4]。只有在每個保護范圍內形成有效的二或三級漏電保護模式，才能有效地減少漏電保護器的頻繁跳閘。

3.環境條件變化干擾

剩余電流保護器受環境條件變化的影響，主要是指使用環境條件惡化，如夏季出現的高溫，雨水季節出現的潮濕，或保護器附近安裝有強烈振動沖擊的電器機械設備，或受到有害腐蝕性氣體的侵蝕，使保護器的電子元件電磁線圈或機構等元器件產生銹蝕、霉斷，以致引起保護器的誤動作或拒動作。

(二)漏電保護器接線錯誤

漏電保護器在安裝中，往往因接線錯誤或安裝方式與線路結構不相適應而引起誤動作、拒動作或達不到最佳效果：使用單相負載，而中性線未穿過漏電保護器[5]。當接通單相負載，漏電開關就動作；中性線穿過漏電保護器后，直接接地或通過用電設備等接地，漏電保護器將保護跳閘；中性線穿過漏電保護器后，同其他漏電保護器的中性線或與其他沒有裝設漏電保護器的中性線連在一起；中性線斷線或接觸不良，致使中點電位偏移零電位。增加了中性線漏電和引發其他故障的幾率。

(三)漏電保護器選型不合理

使用額定漏電動作電流超過了30mA或者是超過用電設備額定電兩倍以上的漏電保護器，或是選用了帶延時型的漏電保護器，由于額定漏電動作電流的提高或保護靈敏度的下降，發生漏電故障時，末級漏電保護器沒有動作，上級漏電保護器就可能動作。施工現場電焊機比較多，電焊機的漏電保護器按電焊機的額定電流選用，在電焊機起焊時的大電流可能會使漏電保護器跳閘，這是部分電焊機漏電保護器跳閘的原因。對于這類用電設備一般應選用對浪涌過電壓、過電流不太敏感的電磁型漏電保護器；或選用比電焊機額定電流大1.5—2倍的電子式漏電保護器，但作為末級漏電保護，額定漏電動作電流不應大于30mA[6]。塔吊配電箱和配電線路處于高空中，長年日曬雨淋，絕緣難免有一定的損傷，導致漏電流相應增大，這些因素都可能造成塔吊的漏電保護器頻繁跳閘。

（四）漏電保護器本身的問題

1.漏電保護器固有的局限性

目前的漏電保護器，不論是電磁型還是電子型均采用磁感應電壓互感器拾取用電設備主回路中的漏電流，三相或三相四線在磁環中不可能布置完全均衡，在施工現場有較多的電焊機等雙相或單相負荷，三相電流也不可能完全平衡，甚至會相差很大，在大電流下或較高的過電壓下，會在有很高導磁率的磁環中感應出一定的電動勢，這個電動勢大到一定程度，就會導致漏電保護器跳閘[7]。又由于額定電流越大的漏電保護器采用相對較大的磁環，產生的漏磁通也相對較大，且漏電流要克服磁環本身的磁化力，導致實際使用的漏電保護器額定電流越大，靈敏度越低，誤動或拒動率也越大。

2.質量差、參數配置不當

現場未按相關規范及標準制定的方案參數要求購買及安裝漏電保護器，以及由于產品質量低劣，內部實際整定參數與銘牌參數不符合要求，剛出廠的產品就出現誤動作。

三、建筑施工現場如何科學使用漏電保護器

造成上述故障的主要原因是某些工地電工受知識水平限制，對漏電開關的原理及使用不了解，從方案編制到施工，對規范理解不深，不按規范要求實施，電工對建筑臨時用電安全技術規范不熟悉，不具備處理和應付建筑工地由于環境惡劣和生產條件的特殊所帶來的安全用電問題，除了加強施工現場的管理及對電工加強培訓外，需要從技術的角度，制定相應的預防措施。

(一)避免外界干擾

1.避免過電壓干擾

對于雷電過電壓干擾引起誤動作的原因除在架空線路上安裝避雷器或擊穿間隙，及在總配電箱處安裝150mA、0.2s的延時型漏電斷路器。為了防止中性點位移過電壓損壞或降低漏電斷路器的靈敏度，應調整負載，使之盡可能均勻地分布在三相線上，調換分支線相序，減小三相絕緣電阻不平衡電流，交換中性線，使導線截面不小于各相線的導線截面[8]。

2.做好干擾屏蔽

漏電保護器安裝地點附近如有流經大電流的導體, 如有磁性元件或較大的導磁體時必須要做好漏電保護器裝置的屏蔽, 避免在漏電保護器互感器鐵芯中產生附加磁通量導致漏電保護器誤動作。

(二)正確選配、安裝接線

1.選擇配必須與線路相適應

漏電開關的額定電壓、額定電流、分斷能力等性能指標應與線路條件相適應。電源干線保護用漏電保護器與終端設備保護用漏電保護器它們的耐受電壓有所不同。電源干線和終端發生金屬性接地故障時所產生的故障電流可相差幾倍。所以為確保漏電保護器能夠正常使用, 漏電保護器在選擇使用上必須與線路條件相適應[9]。

為防止因電氣線路和設備的正常泄漏電流造成漏電保護器的誤動, 影響正常供電, 所選用漏電保護裝置的額定不動作電流應不小于電氣線路和設備的正常泄漏電流最大值的倍。當電氣線路和設備因老化絕緣下降, 正常泄漏電流超過其規定值時, 必須更換絕緣良好的電氣線路和設備。

2.實行多分級、多分區保護

在一些住宅樓工地、工業項目等比較大的施工現場，需要將整個工地按專業或不同的施工隊劃分為若干個小的漏電保護范圍，在每個保護范圍內形成二級漏電保護，必要時形成三級漏電保護，這樣可以提高每個保護范圍內二或三級漏電保護的保護靈敏度，提高保護范圍內故障漏電時的漏電保護器的動作率，減少總漏電保護器跳閘[10]。

3.要嚴格區分工作零線與保護零線

漏電保護器標有負荷側和電源側時，應按規定安裝接線，不得反接。三極四線式或四極式漏電保護器的中性線應接入漏電保護器。經過漏電保護器的工作零線不得作為保護線、不能重復接地或接設備外露可導電部分。負荷側的中性線，不得與其它回路共用。

4.合理設計漏電保護器參數

工地進線總電源上的漏電保護器，可主要做為施工現場防止電氣火災隱患和電氣短路的總保護，兼做每個小的漏電保護范圍的后備保護，它的額定漏電動作電流可根據施工現場的大小在200~500MA之間選擇，額定漏電動作時間可選擇0.2—0.3s，可極大地減少浪涌電壓、電流、電磁干擾對總漏電保護器的影響，提高總漏電保護器動作的選擇性和可靠性[11]。如果能通過加強對工地漏電保護器的管理，使每個漏電保護范圍內的二級漏電保護處于有效保護狀態，就可以大大地減少工地總漏電保護器的頻繁跳閘機率。

四、總結

漏電保護器是用來直接或間接保護人體觸電的安全設備，在電氣安全領域尚屬比較新的技術。幾年的實踐應用證明, 漏電保護器在預防人體無意接觸漏電電流而造成傷害和防止由于電弧性接地故障而引發電氣火災等方面具有顯著的效果。目前漏電保護器在安全用電、防護電氣事故領域得到了廣泛的應用。

但在施工高峰期，漏電保護器的頻繁跳閘不僅嚴重影響了工地的正常施工，而且讓處理故障的電工疲于奔命，甚至束手無策。漏電保護器誤動作是施工現場多種因素綜合作用的結果，必須正確配置漏電保護器，合理接線；按規范要求架設用電線路，并定期檢查維護；通過培訓提高電氣操作人員的自身素質，盡可能減少漏電保護器的誤動作，才能有效保障施工現場的用電安全，給正常的施工創造良好的供電環境。

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