一種漏電保護(hù)器體感演示操作培訓(xùn)裝置的實(shí)用設(shè)計(jì)

朱華，魏梅芳，王宇

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007；2.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司培訓(xùn)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410131)

一種漏電保護(hù)器體感演示操作培訓(xùn)裝置的實(shí)用設(shè)計(jì)

朱華1，魏梅芳2，王宇2

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007；2.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司培訓(xùn)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410131)

文章闡述自主設(shè)計(jì)的一種新型漏電保護(hù)器體感演示操作培訓(xùn)裝置，該裝置集教學(xué)、培訓(xùn)、考試于一體，能直觀展示漏電保護(hù)器的原理、動(dòng)作特性、安裝、多級(jí)配合整定等多樣化功能。

漏電保護(hù)器；體感演示；培訓(xùn)裝置

隨著城區(qū)配電網(wǎng)以及農(nóng)網(wǎng)的改造升級(jí)，新技術(shù)的不斷引進(jìn)，供電質(zhì)量與用電安全越來(lái)越受到人們的關(guān)注。為了保障用電客戶用電的安全、降低由于漏電帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，供電企業(yè)大量使用了各種形式的漏電保護(hù)器〔1－2〕。雖然漏電保護(hù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理并不復(fù)雜，但在實(shí)際安裝與調(diào)試過(guò)程中由于低壓配電系統(tǒng)的形式不定，多級(jí)漏電保護(hù)器的投入等問(wèn)題對(duì)城區(qū)配網(wǎng)以及農(nóng)網(wǎng)的檢修人員提出了更高的要求。漏電保護(hù)器的安裝與調(diào)試工作不規(guī)范，導(dǎo)致安全事故時(shí)有發(fā)生，甚至造成人員低壓觸電身亡等事故〔3－6〕。

目前，對(duì)高素質(zhì)、高技能城區(qū)配網(wǎng)以及農(nóng)網(wǎng)的檢修人員和電力高校畢業(yè)生的需求越來(lái)越大，但國(guó)內(nèi)相關(guān)廠家尚未研制出集教學(xué)、培訓(xùn)、考試于一體的、安全可靠的、多功能成套培訓(xùn)設(shè)備。本文針對(duì)供電企業(yè)、電力高校以及電力培訓(xùn)中心等相關(guān)機(jī)構(gòu)在漏電保護(hù)器知識(shí)技能方面培訓(xùn)的需求，展開(kāi)了分析研究，并提供了一套設(shè)計(jì)制作方案。

1 整體設(shè)計(jì)思路

針對(duì)漏電保護(hù)器的工作原理、動(dòng)作特性、安裝操作、多級(jí)配合整定等知識(shí)的培訓(xùn)，本設(shè)計(jì)充分利用漏電保護(hù)器自身的工作特性，通過(guò)人為方式在不同的條件下促使漏電保護(hù)器自身有效動(dòng)作，以此來(lái)充分展現(xiàn)漏電保護(hù)器的動(dòng)作全過(guò)程和工作原理。

本設(shè)計(jì)方案分成三相五線進(jìn)線電源保護(hù)、異步電動(dòng)機(jī)外殼漏電轉(zhuǎn)換、漏電電流調(diào)節(jié)與實(shí)時(shí)顯示3個(gè)功能模塊和1個(gè)學(xué)員自由安裝接線操作練習(xí)區(qū)。3個(gè)功能模塊相互關(guān)聯(lián)，配合操作練習(xí)區(qū)的自由接線組合實(shí)現(xiàn)以下功能:

1)保證操作培訓(xùn)裝置的安全性和可靠性。在使用時(shí)，只要發(fā)生設(shè)備外殼漏電或者使用人員誤碰設(shè)備帶電部分，馬上斷開(kāi)進(jìn)線電源。并且采用多級(jí)安全保護(hù)，防止保護(hù)裝置拒動(dòng)帶來(lái)的意外事故。

2)有進(jìn)行漏電保護(hù)器工作原理模擬的功能。通過(guò)直觀的體感演示操作，使參培人員能觀察并感受到漏電保護(hù)器的動(dòng)作情況。

3)有進(jìn)行不同接地方式時(shí)漏電保護(hù)器接線安裝操作的功能。通過(guò)三相四線電源進(jìn)線和接地線實(shí)現(xiàn)不同的接地方式，提供接線安裝的電源側(cè)引線。

4)有進(jìn)行漏電保護(hù)器動(dòng)作特性驗(yàn)證的功能。通過(guò)限流裝置控制電流的大小，使漏電保護(hù)器的動(dòng)作特性可以在直觀的、數(shù)字化的情況下進(jìn)行反復(fù)的體感演示和驗(yàn)證操作。

5)有進(jìn)行漏電保護(hù)器拒動(dòng)、誤動(dòng)故障檢查的功能。通過(guò)故障設(shè)置，可以模擬不同情況下的拒動(dòng)和誤動(dòng)，并可以進(jìn)行檢查和處理。

6)有進(jìn)行多級(jí)漏電保護(hù)器的整定配合功能。真實(shí)地體驗(yàn)和感受到多級(jí)漏電保護(hù)器在整定配合時(shí)，各種設(shè)置下的動(dòng)作結(jié)果。

2 功能模塊原理設(shè)計(jì)

2.1 三相五線進(jìn)線電源保護(hù)功能模塊原理設(shè)計(jì)

整套裝置采用三相五線進(jìn)線電源，為保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)計(jì)了三相五線進(jìn)線電源保護(hù)模塊。在進(jìn)線端安裝1個(gè)高精度、高靈敏度的漏電保護(hù)器，確保在整套裝置外殼以及外露金屬部位發(fā)生漏電或者內(nèi)部出現(xiàn)短路故障時(shí)，迅速切斷電源以保證使用人員的人身安全。由于學(xué)員操作部分需要設(shè)置人為的設(shè)備漏電現(xiàn)象，因此通過(guò)1臺(tái)三相隔離變壓器將三相五線進(jìn)線電源與培訓(xùn)操作部分進(jìn)行電氣隔離，實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)操作部分發(fā)生任何對(duì)三相隔離變壓器的漏電現(xiàn)象時(shí)均不會(huì)影響電源進(jìn)線側(cè)漏電保護(hù)器動(dòng)作，電氣原理如圖1所示。為確保設(shè)備人身安全，設(shè)計(jì)了三相五線電源輸出控制模塊。電氣控制回路典型設(shè)計(jì)如圖2所示，控制回路上設(shè)有急停按鈕，按下之后迅速切斷控制回路電源，跳開(kāi)隔離變壓器輸出端接觸器KM2。控制面板上安裝有紅綠指示燈，用以進(jìn)行帶電指示和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)指示。由于進(jìn)行人為漏電時(shí)，電動(dòng)機(jī)的外殼是帶電部分，為防止操作人員誤碰觸電，設(shè)計(jì)了有機(jī)玻璃罩對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行外部封閉，同時(shí)在有機(jī)玻璃罩與培訓(xùn)裝置臺(tái)之間裝有限位開(kāi)關(guān)K，通過(guò)K的控制可以保證在沒(méi)有將有機(jī)玻璃罩封住電動(dòng)機(jī)之前，電動(dòng)機(jī)不會(huì)啟動(dòng)，并且只要有機(jī)玻璃罩打開(kāi)，限位開(kāi)關(guān)K同時(shí)斷開(kāi)，KM4將直接斷開(kāi)控制回路，促使主回路上KM2跳閘，斷開(kāi)電源確保安全。同時(shí)，該模塊具有可調(diào)選擇開(kāi)關(guān)，可以讓電壓表監(jiān)測(cè)并顯示A，B，C三相電壓以及零線對(duì)地電壓。控制臺(tái)典型設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖3。

圖1 電氣原理圖

圖2 電氣控制回路典型設(shè)計(jì)

圖3 控制臺(tái)典型設(shè)計(jì)圖

2.2 異步電動(dòng)機(jī)外殼漏電轉(zhuǎn)換功能模塊原理設(shè)計(jì)

異步電動(dòng)機(jī)外殼漏電轉(zhuǎn)換模塊電氣原理如圖4所示，設(shè)備柜臺(tái)典型設(shè)計(jì)如圖5所示。為了可以有效控制電動(dòng)機(jī)外殼的漏電情況，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了此功能模塊。典型設(shè)計(jì)假想電動(dòng)機(jī)C相繞阻絕緣強(qiáng)度下降發(fā)現(xiàn)漏電現(xiàn)象，通過(guò)電氣控制回路，由接觸器KM3來(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)外殼漏電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，使用SB3按鈕可以方便地控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換到外殼漏電狀態(tài)，使用SB4按鈕隨時(shí)可以將異步電動(dòng)機(jī)的外殼漏電切除，使其從漏電狀態(tài)恢復(fù)成正常狀態(tài)。同時(shí)在控制回路中設(shè)有信號(hào)指標(biāo)燈，用來(lái)指示電動(dòng)機(jī)外殼漏電狀態(tài)。該模塊通過(guò)KM3人為將C相與電動(dòng)機(jī)外殼相連接，而電動(dòng)機(jī)的外殼與整套裝置的金屬柜體外殼之間是絕緣的，電動(dòng)機(jī)外殼的接地點(diǎn)人為設(shè)置，連接至隔離變壓器輸出端的中性點(diǎn)，確保電動(dòng)隔離變壓器兩側(cè)的電氣回路不會(huì)相互影響。

圖4 異步電動(dòng)機(jī)外殼漏電轉(zhuǎn)換模塊電氣原理圖

圖5 設(shè)備柜臺(tái)典型設(shè)計(jì)圖

2.3 漏電電流調(diào)節(jié)與實(shí)時(shí)顯示功能模塊原理設(shè)計(jì)

為了能將漏電保護(hù)器動(dòng)作的過(guò)程詳細(xì)的表現(xiàn)出來(lái)，設(shè)計(jì)了漏電電流調(diào)節(jié)與實(shí)時(shí)顯示功能模塊，可以在培訓(xùn)裝置的數(shù)字顯示屏上看到實(shí)時(shí)的漏電電流大小。在合上SB3后，電機(jī)外殼轉(zhuǎn)換到漏電狀態(tài)，只要通過(guò)漏電保護(hù)器安裝接線后，將電源送入電機(jī)就可以在數(shù)字顯示屏上實(shí)時(shí)的顯示漏電電流數(shù)值。通過(guò)面板上旋鈕的調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)漏電電流的大小，用以觀測(cè)促使漏電保護(hù)器動(dòng)作的漏電電流值。此模塊重點(diǎn)在于漏電電流的平滑調(diào)節(jié)，需要合理的選擇漏電電流調(diào)節(jié)裝置的容量，以保證在較長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)漏電電流時(shí)不會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而損壞。為能清晰地掌握漏電保護(hù)器動(dòng)作時(shí)的漏電電流大小，建議采用可以記錄峰值的電流顯示裝置。為實(shí)現(xiàn)多級(jí)漏電保護(hù)器誤動(dòng)、拒動(dòng)等功能，不安裝零位保護(hù)裝置，而為了防止漏電電流過(guò)大或者發(fā)生故障出現(xiàn)大電流沖擊時(shí)，可以有效限制電流大小，保護(hù)設(shè)備裝置和人身安全，采用大容量的限流電阻進(jìn)行限流保護(hù)。

2.4 學(xué)員自由安裝接線操作練習(xí)區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)學(xué)員自由安裝接線操作練習(xí)區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)員對(duì)于不同接線形式的漏電保護(hù)器進(jìn)行安裝接線連接，可以實(shí)現(xiàn)單相、三相等不同漏電保護(hù)器的解體和組裝，為培訓(xùn)學(xué)員提供操作練習(xí)區(qū)，漏電保護(hù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理認(rèn)識(shí)區(qū)。此外，還可進(jìn)行多級(jí)漏電保護(hù)器的安裝練習(xí)。

3 結(jié)語(yǔ)

該多功能漏電保護(hù)器體感演示操作培訓(xùn)系統(tǒng)平臺(tái)為成套設(shè)備，內(nèi)設(shè)多級(jí)安全保護(hù)模塊，具有開(kāi)展漏電保護(hù)器工作原理模擬、漏電保護(hù)器接線安裝、漏電保護(hù)器三級(jí)配合整定等技能操作項(xiàng)目的多樣化功能。整套設(shè)備以真實(shí)或者是貼近現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，以及真實(shí)的動(dòng)作情況來(lái)讓參培的人員得到體驗(yàn)和感受，讓感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)、理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作、體感演示與技能培訓(xùn)合二為一，真正實(shí)現(xiàn)集培訓(xùn)、教學(xué)、考試、體感、演示于一體，滿足供電企業(yè)、電力高校以及電力培訓(xùn)中心的需求。目前，該培訓(xùn)裝置的試制品正在投入培訓(xùn)使用，運(yùn)行情況良好，獲得配網(wǎng)運(yùn)維人員以及農(nóng)電人員的認(rèn)可。該典型設(shè)計(jì)僅限基本功能，未來(lái)還可以進(jìn)一步地深入研究和開(kāi)發(fā)，不斷拓展培訓(xùn)功能。

〔1〕郭孝平.對(duì)漏電保護(hù)器使用存在問(wèn)題的分析 〔J〕.能源技術(shù)與管理，2005(6):95-97.

〔2〕高翔凌.漏電保護(hù)器故障原因分析及對(duì)策 〔J〕.低壓電器，1993(6):37-39

〔3〕梁正習(xí).漏電保護(hù)器實(shí)用技術(shù) 〔M〕.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1995.

〔4〕金研星，吳巍，張曉東.漏電保護(hù)裝置的研究 〔J〕.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997(19):162-163.

〔5〕袁國(guó)祥，宋身全.談漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì) 〔J〕.武當(dāng)學(xué)刊 (自然科學(xué)版)，1998，8(2):41-43.

〔6〕邵安惠.淺析漏電保護(hù)器的測(cè)試技術(shù) 〔J〕.寧夏科技，2003 (6):1.

A practical design of leakage protector somatosensory demonstration operation training device

ZHU Hua1，WEI Mei-fang2，WANG Yu2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation，Changsha 410007，China；2.State Grid Hunan Electric Power Corporation Cental Training Department，Changsha 410131，China)

In the paper，new type of leakage protector somatosensory demonstration operation training device is designed integrating teaching，training and examination function，by which the leakage protection principle，operation characteristic and installation，diversification of multilevel coordination function can be directly displayed.

leakage protector；somatosensory demo；training device

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.01.005

TM774.2

B

1008-0198(2015)01-0018-03

朱華(1983)，男，漢，湖南長(zhǎng)沙人，碩士、講師，從事電力營(yíng)銷(xiāo)、農(nóng)網(wǎng)配電營(yíng)業(yè)、電氣試驗(yàn)和培訓(xùn)管理等技術(shù)工作。

2014-10-23

國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司科研課題 (5216AP140005)