地鐵信號調試漏流保護器選型及應用

李龍興

(浙江眾合科技股份有限公司，杭州 310051)

1 漏流保護器原理

漏流保護器工作原理是根據基爾霍夫電流定律：電路中任一個節點上，在任一時刻，流入節點的電流之和等于流出節點的電流之和（簡稱KCL），即In=Iu+Iv+Iw。三相五線制經過漏流保護器原理如圖1所示。

漏流保護器稱作剩余電流保護器，剩余電流是不經過電源回路，該電流一般通過地線或者其他導體流入大地。漏流保護器的重要器件為剩余電流檢測器,電磁型漏流保護器使用零序電流互感器作檢測器件。漏流保護器在工作時，電流穿過零序電流互感器鐵芯環，根據KCL 電流定律，正常工作時，流經電源線電流矢量和為零，不會在磁環中產生磁通而感應出感應電流。但當設備出現短路時，流經磁環電流矢量和不為零，根據電磁感應原理感應出感應電流。感應電流在線圈中會產生感應電動勢。這個電流就是漏流故障發生的信號,其大小與剩余電流成正比例。漏流保護器根據人體觸電保護特性設置額定動作電流，當線路的剩余電流達到預設的額定動作值時，由零序電流互感器感應的信號電壓經電子單元判別，放大帶動脫扣器帶動觸點部分斷開，從而切斷外部電源進行保護。

圖1 漏流保護器工作原理Fig.1 Operation principle of leakage protector

導致人體觸電死亡的因素主要和電流大小、電流持續時間有關。當電流為0.5 ～1 mA 時，人體就能感覺到麻木、疼痛；當電流為8 ～10 mA 時，人體就會發生痙攣抓緊帶電體，但還能擺脫帶電體；當電流為20 mA 以上時，人體很難擺脫帶電體。這時人體血壓升高，呼吸急促，心臟顫動，可能危及生命。人體觸電時間越長，導致死亡的可能性越大，因此把導致心臟顫動作為人體觸電保護的關鍵參數。

根據《民用建筑電氣設計規范》（JGJ/T 16-1992），擴建、新建、商業、企業、住宅等基建施工現場及臨時用電線路，一律實行三相五線制供電。三相五線制包括3 根相線、1 根零線、1 根保護地線。在用電終端把工作零線和保護零線分開布線，工作零線的電位不和用電設備機殼連接，這樣就可以避免原來三相四線制供電所造成的危險電壓。使用電設備外殼始終保持在“地”位。當人員觸電或者設備漏流，一部分電流會通過接地線PE 傳輸到大地，使流經漏流線圈中的電流矢量和不為零，從而產生感應電流導致觸發漏流保護器跳閘切斷電源。

2 各級漏流保護器參數規范

配電箱一般分為3 級：一級配電箱為總配電箱，二級配電箱為分配電箱，三級配電箱為末級配電箱。各配電箱漏流保護器參數有明確要求。若參數選擇不當，有可能造成頻繁跳閘。各級配電箱漏流保護器參數要求如表1 所示。

3 工程實踐案例

杭州地鐵五號線首通段—永福集中站在信號調試期間，出現一級配電箱漏流保護器頻繁跳閘情況，當時現場檢查室內信號設備從電源屏到穩壓柜，從穩壓柜到聯鎖安全計算機，從聯鎖安全計算機到接口柜、組合柜、分線柜都無短路。更換橫截面積更大接地線不起任何作用。該問題直接導致信號調試無法進行下去。后來從配電箱漏流保護器選型查起，發現配電箱漏流保護器選型不合適，本應該使用在三級配電箱的漏流保護器安裝在一級配電箱中，漏流保護器分斷時間t 太小，反應靈敏度過高。再加上當時調試電源為臨時電，在其他用電設備影響下電壓、電流波動較大，室內電源屏又是大功率漏流設備，導致漏流保護器頻繁跳閘，最終延誤該集中站信號調試20 余天，對首通段信號調試工期產生很大影響。

表1 各級配電箱漏流保護器參數要求Tab.1 Parameter requirements of leakage protectors of distribution boxes at all levels

4 結束語

在地鐵建設信號調試過程中，若使用電源為臨時電，在配電箱漏流保護器選型時要認真核對，配電箱等級和對應漏流保護器參數要匹配，分斷時間t是最關鍵參數。