浅谈漏电保护器分级保护

浅谈漏电保护器分级保护
为了防止人身间接触电和电气火灾事故，在电气工程中漏电保护形式一般采用分级保护，其除正确地选用和整定配电线路的保护电器，使其可靠地切断故障线路外，更应选择分级保护间的级间配合。

根据人身触电时的安全保护要求和适应分级保护的需要，漏电保护器按其分断时间分类有快速型漏电保护装置、延时型漏电保护装置和反时限漏电保护装置，共三种基本型。

快速型漏电保护装置没有人为的延时，适用于单级保护或分级保护的末级保护。

用于直接接触保护时其漏电动作电流小于30mA，选用快速型漏电保护器。

延时漏电保护器加有人为的延时部件，适用于分级保护的首级保护，因此它只适用于间接接触保护，其漏电动作电流大于30mA。

反时限型漏电保护器是为了更好地配合电流／时间曲线而设计的产品，其特点是漏电电流越大，分断时间越短；漏电电流越小，分断时间越长。

其适用于直接接触保护，但目前我国没有进行推广。

现从以下两个方面进行分级保护的讨论：
一、分级保护方式
既要做好安全用电防护工作，减少触电死亡事故，又可提高电网供电的可靠性，这是对漏电保护提出的全面要求。

根据我国供电系统的实际状况，采用漏电切断分级保护方式是实现上述要求的根本途径，目前在低压电网中采用两极漏电保护方式是可行的、有效的。

1．系统的总保护或干线保护
第一级保护为全网总保护或主干线保护，这一级保护用漏电断路器可装设在变压器出线处或装设于主干线的首端，其保护范围为低压电网的母线，干线，及其配电装置。

当上述电气设备出现单相接地故障时，漏电保护器立
即动作，切断电源，防止人身间接触电事故，同时又作为分支线上漏电保护装置的后备保护。

2．分支保护或电路末端保护
第二级保护为分支保护或电路末端保护。

这一级保护用漏电保护装置装设在分支电路或电路末端或装设在用电设备线路上。

其保护范围为一般用电设备。

这一级保护以防止直接接触触电为主要目的，而各自保护面积则较小，确保其他非故障支路不间断供电。

由上述两级保护构成了一个漏电分级保护网。

第一级保护扩大了漏电保护的覆盖面，提高了整个低压电网的安全水平，第二级保护对一些条件恶劣而触电危险性较高的场合可提供直接接触的补充保护，保证了非故障回路的供电可靠性，安全性。

二、分级保护的级间配合根据两级保护的目的要求和被保护电网的三相不平衡泄漏电流的实际情况，对两级漏电保护装置的动作电流和动作时间应当有选择性，以达到两级保护的协调配合。

1．选择各级的额定漏电动作电流
第一级保护的目的是防止人身间接接触触电的事故和电气火灾，被保护电网覆盖面大，负载电流大，则三相不平衡泄漏电流也大。

因此这一级漏电保护装置的额定漏电动作电流应选取大一些，对100KVA以下的配电变压器或150A以下的干线可选用漏电动作电流为100mA~300 mA的漏电保护器；对100KVA以上的配电变压器总出线处或150A以上的干线可选用漏电动作电流为300mA~500mA的漏电保护器。

漏电保护器大于30mA但不大于1A属于中等灵敏型，大于1A属于低灵敏型。

第二级保护主要是用作直接接触的补充保护。

被保护电网覆盖面小，负载电流小，则线网的三相不平衡泄漏电流也小，因此，该级漏电保护器的额定漏电动作电流相应选取为30mA及以下的几个等级，其属于高灵敏型。

分级安装的漏电保护器动作特性，上下级的电流值一般可取3：1，以保证上下级间的选择性。

2.级间协调分级保护的级间协调应当保证第二级保护覆盖面中的分支发生漏电故障时，应使本级相应支路的漏电保护器动作，而不发生越级跳闸。

这是靠选定漏电保护器的动作时间来实现协调的而不能依靠漏电动作电流的不同来协调。

这是因为漏电故障电流的大小主要决定故障电流的情况，当漏电电流较大时，就会同时导致两级漏电保护器发生动作。

所以选用不同的动作时间才能实现两级的协调配合。

第二级漏电保护器应选用快速型，为防止人身电击伤害，在室内正常环境设置漏电保护器，其泄漏动作电流不大于30 mA，动作时间应不大于0．1S。

而第一级漏电保护器应选用延时型，为防止接地故障而引起的火灾而设置的漏电保护器动作电流宜为0．3-0．5A，动作时间为0．15-0．5S，一般上级的动作时间要比下一级漏电保护器的动作时间大0．2-0．3S，并为现场可调型。

只有根据保护对象不同，及其最大保护限度的要求，利用漏电保护器的分级保护，以谋求总体的配合，在经济合理，技术有效的基础上，确保供电的可靠性。

基于延时动作的漏电保护开关分级保护系统的设计与实现
一、引言
如果低压供电系统内的各级漏电保护开关没有采用分级保护技术，一旦出现漏电，多级漏电开关同时跳闸，会造成大面积停电，特别是电梯、塔吊、井下通风照明等重要设备，由于频繁停电很可能会导致事故的发生。

目前供电面积大并且绝缘老化的地方，已根本无法正常运行。

为了减少事故的发生，便于查找和排除故障，保障用电的安全性和可靠性，必须对原有的简单保护方式进行、改进。

对供电系统内的各级漏电保护开关采用分级保护技术己成为安全供电的必然趋势。

二、漏电保护的必要性
1．当前我国低压供电系统普遍采用三相（A,B,C）一零（N）一地（PE）五线供电方式，零线的接地电阻要求必须≤4Ω，地线PE（也叫重复接地）的接地电阻要求必须10≤5Ω。

由于PE地线与千家万户的用电设备外壳连接，也和电梯、空调系统等公用设施外壳连接，所以相线难免会与用电设备外壳相连的地线PE碰撞，一旦发生碰撞，变压器中心接地处和保护重复接地电阻就形成分压，
中心接地电阻越小，保护接地电阻越大，保护地线PE对地电压就越高。

2．参照图1举例说明。

A,B,C三相对N线的电压为220V，按照中心接地电阻为45Ω，重复保护接地PE的接地电阻为10Ω计算，如果C相和PE短路，则短路电流为：I = 220V/（10Ω+4Ω）=15.7A 零线N对地电压=224V X 「4Ω/（l0Ω+4Ω）」=62.9V 保护接地PE对地电压= 220V X［10Ω/
（l0Ω+4Ω）］＝157.1V
3．如果某一相线和保护接地PE发生碰撞，千家万户用电设备的外壳相对于地都会具有高达157.1V电压，必然会对终端用户的人身安全构成严重的威胁，如果此时有人洗澡，那后果可想而知，这就是漏电保护的必要性。

三、漏电开关实际运行情况
1．有些低压供电系统内的各级漏电保护开关没有采用分级保护技术，总线路和
分支线路漏电保护开关因本身造价高，漏电保护器的分断时间Tn能保证≤
0.1s。

小型漏电保护器的分断时间Tn无法保证≤0.1s，这就造成了终端用户开关没有跳闸，总开关优先跳闸，从而造成大面积停电。

2．有些低压供电系统仅仅利用各级漏电保护开关的额定动作电流（I△n）的级差对系统进行分级保护，此项技术具有以下缺点：以终端保护和分支保
护为例，虽然对末端和分支漏电保护开关的额定动作电流采用了级差保护措施，但是当终端用户因故障突然出现较大的漏电流（如某一用户的洗衣机的内部相线突然碰到外壳而产生较大的漏电流），且数值已达到了终端和分支保护开关的动作整定值，如果两级保护是同一个时间级差的话，那么这两级保护就会同时动作，其结果是：因某一用户故障造成整个分支线上的用户都停电，由此可见，仅仅对各级漏电保护开关采用额定动作电流（I△n）的级差保护技术也无法实现真正的分级保护。

3．有些低压供电系统仅仅利用各级漏电保护开关的额定动作时间（Tn）的级差对系统进行分级保护，以末端保护和分支保护为例，虽然采用时限分级技术，但是当多个终端用户出现缓变的漏电（由于绝缘老化，下雨天用户线路出现缓变的漏电等）而每个用户的漏电电流都小于终端漏电保护开关的动作电流整定值（30mA），如果分支保护开关的额定动作电流与末端保护开关的额定动作电流的级差太小，分支保护开关必然会频繁跳闸，从而造成大面积的频繁停电。

由此可见，仅仅对各级漏电保护开关采用时限分级技术也无法实现真正的分级保护，所以，分级保护应既要充分考虑各级漏电保护开关的额定动作电流级差配合间题，又要同时考虑各级漏电保护开关的动作延时整定值的配合问题。

4．漏电保护大面积使用所带来的其它问题：供电面积大，绝缘老化的地方，已经根本无法正常运行，据大量调查，为了保证正常供电，许多用户把漏电保护总开关和分级开关的跳闸线圈全部断开，安全检查时临时恢复，过后又断开。

5．结论
实践证明，现有低压供电系统所采用的漏电保护模式已不能适应目前用电的需求，这是低压供电系统中存在的不可回避的大问题。

四、低压供电分级保护系统的设计与实现
（一）分级保护的目的和意义
实行分级保护的主要目的是从人身安全、用电设备安全和供电可靠性等角度出发，既要起到保护的作用，又要使因停电造成的事故范围最小。

（二）低压供电系统分级保护技术的基本原理
采用分级保护技术，就可实现系统运行安全、供电可靠、保护准确。

分级保护技术就是对低压供电系统内的各级漏电保护开关的额定动作电流和额定动作时间采用级差保护的方式，利用各级漏电保护开关的额定动作电流和额定动作时间的级差就可实现系统的分级保护。

因此，在分级保护配置中，相邻保护器在额定动作电流和额定动作时间上必须有级差，这样才能正确分级，从而保证低压供电系统安全可靠运行。

分级保护时，各级选用的保护范围应相互配合，保证在末端发生漏电故障或人身触电事故时，漏电保护器不越级动作；同时要求，当下级保护器发生故障时，上级保护器动作，补救下级失灵的意外情况。

末端保护是对人身触电的主要保护。

因此，要求选择灵敏度高，分断时间短的漏电保护开关（如果该保护开关具有过流和短路保护则更好）。

分支保护的目的主要是防止分支线路（包括进户线）发生断线、接地等故障造成的设备事故及人身间接触电。

因为分支保护的保护范围比末端保护的范围要大得多，所以该级保护的额定动作电流、动作时间应比末级保护大一个级差。

一般选择时，其额定动作电流大于被保护线路的最大不平衡漏电流的两倍以上，同时该额定动作电流也应是末级保护动作电流的两倍以上。

总保护主要是防止主干线路、分支线路发生断线、接地等故障造成的设备事故及人身间接触电。

与分支保护相似，该级保护的额定动作电流、动作时间应比分支保护大一个级差。

一般选择时，其额定动作电流大于被保护线路的最大不平衡漏电流的两倍以上，同时该额定动作电流也应是分支保护动作电流的两倍以上；额定动作时间也与末级保护有一个级差。

图2为五级保护系统，漏电总开关的额定漏电动作电流I△n = 400～500mA，漏电保护器的分断时间Tn≤2.0s;第二级分路开关的额定漏电动作电流I△n=300～400mA，漏电保护器的分断时间Tn≤1.5s；第三级分路开关的额定漏电动作电流I△n=200～300mA，漏电保护器的分断时间Tn≤1.0s；第四级分路开关的额定漏电动作电流I△n= 60～100mA，漏电保护器的分断时间Tn≤0.5s；通过电缆到第五级终端用户漏电保护开关的额定漏电动作电流I△n≤30mA，漏电保护器的分断时间Tn≤O.1s。

低压供电系统内实行分级保护后，可使每个用户均有两级以上的漏电防护措施，上级保护可以起到下级保护的后备保护作用，不仅对低压电网所有线路末端的用电设备创造了安全运行条件，同时对人身安全也提供了直接接触和间接接触多重保护；通过动作灵敏度和动作时间的配合，不但提高了保护效果，而且大大减少了频繁跳闸而造成大面积停电的次数，提高了供电可靠性，最大限度地缩小了发生故障时停电的范围，发现和查找故障点也更加容易，对减少触电事故、保障作业安全有着积极的作用。