通信機房加裝漏電保護器的探討

甘友成

（民航湖北空管分局，湖北 武漢430000）

1 開關電源漏電流的產生

開關電源將交流市電整流成直流，配套蓄電池為通信設備提供穩定的動力能源。開關電源模塊主要由交流輸入濾波（EMI）、PFC、DCDC 變換、輸出濾波等主電路組成，同時由控制電路提供過欠壓保護、過溫保護、輸出短路保護等功能。

在圖1 中，由C1、L、C2、C3 組成的濾波網絡構成開關電源最簡單的輸入濾波器，它有兩個作用：一方面對輸入開關電源的電磁干擾及浪涌進行抑制，保證后級整流電路可靠工作，同時防止電源本身工作時產生的高頻雜波對電網的污染。

圖1 開關電源輸入濾波電路

從圖1 可以看到，火線經過電容C2、零線經過電容C3 接地，形成所謂Y 電容。當市電有浪涌電壓及高頻諧波成分時，就會有部分電流經電容C2、C3 流入大地，這就產生了漏電電流，開關電源的直流輸出部分也有與此相近的濾波電路，因此漏電流的產生也就不可避免，開關電源屬于大漏電流設備。

2 漏電保護器及其工作原理

漏電保護器是一種用于防止電氣設備或線路漏電或絕緣下降而引起觸電事故、火災事故的電氣安全裝置。

漏電保護器通過檢測電路中零線和火線電流大小差異來控制開關動作的。正常時，穿過零序電流互感器的電流矢量和為零，互感器無信號輸出，當電路故障、對地出現泄漏電流時，火線和零線的電流矢量和不等于零，零序電流互感器就產生信號輸出，此信號經線性放大，當達到規定范圍時，使脫扣電磁鐵線圈得電動作，從而使斷路器脫扣，切斷電路，需要故障消除后手動復位，接觸器才能再次吸合。

漏電保護器的選擇取決于實際的應用或所要求保護的等級，按照IEC4.79（電流通過人體效應）確定，通過人體的交流50HZ 電流不超過30mA 時，人體不會因發生心室纖維性顫動而死亡，它與人體潮濕程度、接觸電壓高低無直接關系，因此脫扣電流為30mA 的漏電保護器可以保護人員防止觸電。

3 國家標準關于漏電流保護的規定

一般來講，漏電保護器適用于民用電氣和部分工業電氣設備，對于某些工業電氣設備比如高頻開關電源或UPS 來說并不適用，因此在通信行業標準中對電源設備漏電流具體允許值的大小都沒有太多要求。

經常會出現在機房供電時，電力局強制要求安裝漏電保護器，按照GB50096-1999《住宅設計規范》規定“每幢住宅的總進線斷路器，應具有漏電保護功能”,然而高頻開關電源原理決定了其不可避免的有大漏電流產生，因此在通信行業標準YD/T731-2002《通信用高頻開關整流器》第4.9 節里對漏電流有這樣的規定：

3.1 符合GB4943-1995 中5.2.2 表17 最大對地漏電流的要求。

3.2 當漏電流大于3.5mA 時,漏電流不應超過每相輸入電流的5%,如果負載不平衡,則應采用3 相電流的最大值來進行計算, 在大漏電流通路上, 內部保護接地導線的截面積不應小于1.0mm2。在靠近設備的一次電源連接端出，應設置標有警告語或類似詞語的標牌，即“大漏電流，在接通電源前必須先接地”。

查詢GB4943-2001《信息技術設備的安全》標準，第5.1.6 節表5A 為最大接觸電流規定如圖2。

由此可見，在這兩個標準里，對帶有保護接地端子的駐立式永久連接的設備，每相漏電流只需小于單相最大輸入電流的5%即可滿足規定要求。

在另一個標準里，YD5098-2005《通信局（站）防雷與接地工程設計規范》中第6.7.2 節規定“ 站內、外使用的電源配電箱應安裝斷路開關，不得安裝漏電開關”，該標準現已升級為國家標準GB50689-2011,規范描述與此如出一轍。

圖2 GB4943-2001 對最大接觸電流規定

通過上面幾個通信行業標準不難看出，在通信局（站）在建設時都不推薦安裝漏電保護器，這是因為安裝后可能存在的以下隱患：

a.漏電保護器本身也是電氣設備，存在電磁兼容性的問題，而實際使用環境的電磁場相當復雜，靜電放電、高頻電磁場無處不在。經試驗表明，一臺3-5W 的手機在7cm 距離，產生的電磁場強度高達800V/m，15cm 距離的場強達300V/m，完全可能使某些電子式漏電保護器誤動作。

b.漏電保護器本身的質量良莠不齊、絕緣惡化、使用條件惡劣、電網中存在的高次諧波過大等均可能造成保護器誤動作，誤動作的后果是直接增加維護人力,甚至引起機房停電、通信中斷。

c.通信電源漏電流的產生與系統容量、電網質量有重要關系，負載越大、配置模塊數量越多，系統產生的漏電流也越大。按照國家標準GB13955-92《漏電保護器安裝和運行》中5.3 規定：“選擇漏電保護器的額定動作電流時，應充分考慮到被保護線路和設備可能發生的正常泄漏電流值，必要時可通過實際測量取得被保護線路和設備的泄露電流值，選用的漏電保護器的額定不動作電流，應不小于電氣線路和設備的正常泄漏電流的最大值的2 倍”。按照這個標準，選用的漏電保護器容量會很大，已經失去了30mA 安全電流的范圍。即使在機房投入使用初期漏電保護器容量規格滿足要求，隨著電源擴容、機房環境變化，使得系統漏電流超出設計范圍，引發保護器動作，因此安裝漏電保護器給電源系統的運行特別是后續擴容帶來嚴重隱患。

4 通信電源如何保護人體不受漏電流危害

通信電源系統中流過濾波電容的漏電流會使電源系統機柜帶電，如不加以防護，將嚴重影響設備工作，引發人身安全。通信電源采用聯合接地方式，要求施工時對接地做好嚴格檢查，系統的漏電流通過地線流回大地，可以有效避免對人體產生傷害通信電源系統只要具有了良好的接地系統，就可以防止由于漏電流的存在而造成人體傷害，同時只有符合規范要求的接地系統才能使電源設備能工作在低雜音、高效率狀態。通信電源屬于大漏電流設備，必需可靠接地，通常在機柜上也會貼有標語(該警告語句來自IEC60364-7-707)，在電源安裝過程中必須嚴格按照要求進行。