漏电断路器在路灯配电系统中的应用讲课教案

漏电断路器在路灯配电系统中的应用
以前，路灯低压配电线路的接地故障一般采用接地保护或接零保护，但其可靠性均较差。

近年来，我们按照新规范的要求，用漏电断路器来保护路灯低压配电线路，取得了较好的效果。

1 路灯配电系统的现状
濮阳市的路灯供电电压是交流 3 8 0 ／2 2 0 V低压电缆供电系统，配电方式为 2 2 0 V单相三线配电，其中设专用保护地线P E，即接地保护为TN—s系统，在线路的始末端、中间分支等处设重复接地极。

在这种系统中一般用断路器和熔断器的组合做短路或过载保护，线路出现以上故障时可自动切断电源。

但对接地故障，由于线路较长，故障电流较小，常规的断路器和熔断器保护装置就无法切断或无法很快的切断故障线路。

我们知道，路灯低压配电系统大多位于人行道旁边，且具有配电半径长、用电负荷分散、行人触及的可能性大等特点，如果发生单相短路，行人一旦接触，发生电击的危险性就很大。

下面将濮阳市的接地保护现状分析如下。

在濮阳市的T N—S接地系统中，过去都采用接零保护，即将金属灯柱及座箱等与系统的P E线相接。

此时若发生接地故障，其接地电流I d—V／Z o ，式中Z o为“相一零回路”阻抗。

对于路灯常用的小截面电缆，其值一般为l ~／k m 左右，故理论上计算I d可达到上百安培。

但实际上接地故障处往往不是金属性连接，而是存在一定的接触电阻，实际的接地电流要远远小于上述计算值。

这样，线路的保护装置也就很难可靠动作，灯柱及座箱上就会长时间带有危险电压，并且这种电压还可能通过P E线传到该系统的所有灯柱和座箱。

从某种意义上讲，这种情况下的危害性会更隐蔽、范围更广。

2 新规范对接地故障保护提出了新的要求
为了防止发生人身电击，1 9 9 6年出版的《低压配电设计规范》( 中华人民共和国国家标准G B 5 0 0 5 49 5 一以下称《新规范》，参照国际电工委员会标准I E C4 7 9 —1的规定和一些先进国家的规定，对防间接电击保护( 即用于防止触及故障情况下带电的电气线路和设备外壳引起的伤亡事故的保护) 作出了更为严格的规定。

《新规范》规定“正常环境，人身电击安全电压限值( U1 ) 为 5 0 V”。

“配电线路的接地故障保护，其切断故障回路的时间不宜大于 5 S ”。

显然原来常用的断路器和熔断器就很难满足上述要求，而只有采用漏电断路器才有可能做到这些要求。

以濮阳市所在的中原地区为例，土壤电阻率平均为 1 2 o Q，单极接地电阻R d 实测平均值为5 O Q左右，设接地电阻为4 Q，若没有漏电保护而发生单相接地故障时，其接触电压
Ud — I dXRd
—Vn／( Rd +RO )×Rd
一2 2 0 ／( 5 0 +4 )×5 0
= =2 0 3 V
接地电阻接近相电压，这显然是十分危险的。

假如漏电断路器额定漏电脱扣电流( I △n ) 为2 0 0 mA，系统的接地电阻R d 为2 O 0 Q，则接触电压
Ud —Rd×I A n
一 2 0 0X O ．2
= =4 0V
这时的接触电压值在规定的电压范围。

3 漏电断路器的选用原则
首先了解一下漏电保护器的种类：
漏电断路器作为一种安全电器，其主要功能是提供间接接触保护。

当发生单相接地故障时，可降低灯杆接触电压，对保护人身安全是有利的。

在线路上采用漏电断路器后，还能防止因漏电电流长时间存在而造成电缆过热、使用寿命缩短以及漏电电弧电流烧损电气设备。

目前广泛采用的漏电断路器都是电流动作型的。

正常时通过漏电断路器各相电流的向量和为零( 理论上讲为零，实际上为一数值很小的正常泄漏电流) 。

当线路发生接地故障时、设备因绝缘损坏而漏电时或人体触及带电体时，漏电断路器检测到的各相电流向量和就不为零，此值只要大于断路器的额定漏电脱扣电流，断路器就会很快断开故障回路，使故障范围缩小或消除。

漏电断路器按结构又有电磁式和电子式之分，二者各有优缺点。

按极数分，通常有单极二线，二极三线及三级四线。

其额定电流I o一般为6～6 3 A，预定漏电电流I Ao 目前国内有3 0 mA、1 0 0 mA、3 0 0mA三种。

其动作时间为百分之几秒到十分之几秒，
以前濮阳市路灯供电系统只有短路和过载保护而没有漏电保护，无法实现《新规范》提出的要求。

后来在中原路新建路灯工程中尝试使用了漏电断路器，总结了选用漏电断路器的几个原则。

第一，根据有关规程的规定和漏电断路器的有关资料，应选择具有“动作电流三档可调”功能的漏电断路器。

因其额定漏电动作电流分为三档可调且范围较大，所以能够满足漏电动作电流的选择及条件；
第二，工作人员应在安装漏电总保护的低压电力网送电之前，使用1 0 0 0 V兆欧
表，分别测量各相及中性线对地的绝缘电阻，其绝缘阻值应达到要求并基本平衡，若相差悬殊，则应查找原因并进行处理；
第三，工作人员应在安装漏电总保护的低压供电系统送电之后( 不带负载) ，使用毫安表测量供电系统的正常泄漏电流；
第四，根据现场所测的正常泄漏电流I z o ，按照I z o ~ <0 ．5 I ∑D( I ∑D为漏电总保护的额定漏电动作电流) 这一规定，选取漏电断路器的额定漏电动作电流。

4 选用漏电断路器应注意的几个问题
首先，一定要选用质量较好的漏电断路器。

目前国内市场上漏电断路器的产品很多，有国产的，有合资的，也有进口的，在选用时一定要注意。

其次，漏电断路器的额定脱扣电流( I o ) 一般选为大于等于正常动作电流的 1 ．3倍为宜( 此时即可躲过气体放电灯的起动过程) 。

第三，漏电断路器的额定漏电不动作电流( I A o ) 一般要大于系统正常泄漏电流的2倍。

因为一般漏电断路器的额定漏电不动作为0 ．5 A o 。

根据资料介绍和实际测量，路灯控制箱分支回路的正常泄漏电流一般为十几毫安。

所以目前选用的漏电断路器，其I o可从 2 A～6 3 A，I A o为1 0 0 mA。

这里需特别提清注意的是，对I A o =3 0 mA的产品由于系统正常泄漏电流已接近或超过0 ．5I A o ，运行中易误动，建议不要采用。

第四，选择正确的安装部位。

在路灯控制箱内安装漏电断路器应装在各分支回路上，千万不要装在总干线上。

因为在总干线上的正常泄漏电流是各分支回路的和，其数值较大，将使漏电断路器无法正常工作。

再则各分支回路有漏电保护后，总干线也没有必要再设漏电保护。

第五，接线要正确。

漏电断路器选择正确只是第一步，如果施工时接线错误，也将无法投运。

具体要注意以下几点：
( 1 ) 不论是T N系统还是其他接地系统，凡是带电载流导体( N线为载流导体) 必须穿过漏电断路器，而保护线P E则不允许穿过。

( 2 )经过漏电断路器的N线必须对地和P E线绝缘良好。

( 3 ) 相邻回路的零线千万不要接错，否则无法投运。

第六，对TN系统建议不设专用P E线，而采取局部T T系统的方式。

即象T T 系统一样，在每根灯柱处做接地，而不设专用保护线P E将所有灯柱连接起来再做接地。

这样一方面可节省投资，另一方面也更安全可靠。

在使用漏电断路器过程中，还曾出现拒动作与误动作的情况，导致一些人对在路灯系统中使用漏电断路器能否稳定运行产生争议，这里一并提出供同行参考。

漏电断路器的拒动作主要原因有以下几种；
( 1 ) 在TN～S系统中，由于施工安装人员把N线接入开关，如果在N线断路，在L线出现漏电时，由于检测电路不会检测到漏电信号，漏电断路器会出现拒动作；
( 2 ) 在安装使用时，由于漏电断路器灵敏度选择过低，而实际产生的漏电值没有达到规定值，也将拒动作。

漏电断路器的误动作主要原因有以下几种：
( 1 ) 漏电保护器附近有大功率电器，当电器开合时产生电磁干扰会引起误动作；
( 2 ) 相线与零线的绝缘电阻太低，部分电流经漏电处泄露大地，使电路正常时通过零序电流互感器的电流矢量和不为零而引起误动作；
( 3 ) 用电设备外壳的P E线与工作中性线相连时，引起误动作；
( 4 ) 经过三相漏电保护器的三相电源线未按照同一方向通过零序互感器，导致误动作；
( 5 ) 在安装使用时，由于漏电断路器灵敏度选择过高，也将误动作。

5 安装后的现场检测
安装后的现场检测，是漏电断路器作为漏电保护投运前一项必不可少的重要环节，只有经检测并全部合格的漏电断路器才能够安全可靠的运行。

( 1 ) 考核该漏电断路器抗冲击电流的能力是否满足使用的条件及要求；
( 2 ) 通过试验按钮模拟人体触电情况，检测该漏电断路器动作的可靠性；
( 3 ) 在现场各项实地参数的基础上，通过使用试验电阻接地，检测该漏电断路器动作的可靠性。

总之，只要正确选择和安装，漏电断路器是完全可以应用在路灯的低压配电系统中的。

使用漏电断路器后，系统的接地保护性能将完全满足《新规范》的要求，使整个系统更加可靠、安全。

漏电保护是一项利国利民、保证用电设备及人身安全的重要技术措施，正确的安装使用漏电保护器，同时正确处理解决目前存在的问题、不留死角消除事故隐患，为广大市民提供更加可靠安全的城市照明环境，将是我们共同面对且有待更加完善的课题。

参考文献：
E l - ] 工业与民用配电设计手册．中国电力出版社．2 0 0 5 ．E 2 3 GB 5 0 0 5 4 - -9
5 ，低压配电设计规范．。