对漏电保护安全性能的剖析.doc
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1、毕业设计(论文)题 目:对漏电保护器安全性能的剖析31毕业设计(论文)任务书 1设计(论文)题目: 对漏电保护器安全性能的剖析 2学生完成设计(论文)期限: 年 月 日至 年 月 日 3设计(论文)课题要求: 通过对漏电保护器安全性能的剖析,着重阐述了漏电保护器的重要作用、工作原理、使用范围及论述了漏电保护装置的接线及其动作值的确定分析了漏电保护装置发生误动和拒动的原因,同时也指出了今后建筑电气安全保护方面的发展趋势,较好地防止了漏电电击等事故的发生。4实验(上机、调研)部分要求内容: 在学校规定的时间内,利用所学的电路知识去设计漏电保护器在电路中应用的图形,完成论文后用Microsoft w
2、ord 2003排版论文版面。要达到毕业论文的格式要求。5文献查阅要求:1陈晓平.电气安全.北京:机械工业出版社, 20042袁连生.安全用电技术.北京:电子工业出版社,19903李海.实用建筑电气技术.北京:中国水利水电出版社,20014袁连生.用电安全技术.北京:电子工业出版社,19905杨光臣.电气安装施工技术与管理.北京:中国建筑工业出版社,19926发 出 日 期: 年 月 日 7学员完成日期: 年 月 日指导教师签名: 学 生 签 名: 谈士捷 摘 要漏电保护在电气安全领域尚属比较新的技术。近三十年来,随着电子技术的发展,高灵敏度、快速动作型漏电保护装置获得了极大的发展。德国、法国
3、、英国、美国、日本等国乃至国际电工委员会都先后建立和修订了漏电保护装置的产品标准及其关联标准和法规。在我国漏电保护装置生产厂家众多,产品品种繁多,国家制订了国家标准漏电电流动作保护器(GB6829-86),该标准对漏电保护器的特性、分类、工作条件和安装条件、结构与性能要求、试验方法、检验规则等方面作出了明确的规定。随着改革开放不断深入发展,人民的生活水平也在不断地提高。 如电冰箱、洗衣机、电视机、空调、电饭煲、微波炉多种多样的电气设备越来越多地进入千家万户,被众多居民普遍使用。 这些众多的家用电器,对于保护人身与设备的安全意识,引起了国内外人士的广泛关注在现行建筑行业为了用电安全常使用漏电保护
4、器。 本文着重阐述了漏电保护器的重要作用、工作原理、使用范围及论述了漏电保护装置的接线及其动作值的确定分析了漏电保护装置发生误动和拒动的原因, 因此,对建筑电气的设计和施工也提出了更高的要求。 当前,在中性点直接接地的380/ 220V 的低压配电系统中,已经开始采取将质量合格参数合格的漏电保护器与接地保护接零保护正确地配合使用,较好地防止了漏电电击等事故的发生。关键词:漏电电流 安装 碰壳短路 动作原因目 录摘 要I目 录II第1章 前 言1第2章 漏电保护器22.1 漏电保护器的工作原理22.2 保护器的组成22.3 结构特征分类32.4 漏电保护器的种类.42.5 主要保护作用.52.6
5、主要技术参数.6第3章 漏电保护装置安装和运行63.1 漏电保护装置安装原则63.2 漏电保护器安装的必要性73.3 漏电保护装置的接线93.4 漏电保护器的运行123.5漏电保护器的选用. . 133.6 漏电保护器的作用及使用范围13第4章 误动作和拒动作原因的分析及其预防164.1 误动作164.2 误动作的预防.184.3 拒动作164.4 拒动作的预防.21第5章 漏电保护器应用中注意的问题185.1 漏电保护器使用时应注意事项185.2 使用和维护19第6章 结论21致 谢23参考文献24第1章 前 言电气安全包括人身安全和电气设备安全两个方面。研究电气安全就是要研究保障这两方面安
6、全措施。电气安全是安全领域中与电气相关联的科学技术和管理工程。电气安全具有应用广、涉及范围宽、发展迅速等特点。电能是现代化能源,现在已经广泛应用于国民经济的各个部门和人们日常生活中。在应用电能的过程中,就会遇到各种不同的用电安全问题。电可以造福于人类,但也可以给 人类构成威胁,因此,掌握电气安全技术,正确进行电气设计,漏电器保护设备的安装、运行维护,就可以避免因电气装置设计不完善或错误操作而带来的人身触电伤亡和电气设备损坏等各种电气事故。本文能使人们了解电气危害产生的途径和种类,理解电气危害 的基本原理,掌握电气防护的 基本方法,认识电器环境安全的重要性,为从事与电气工程有关的各项工作打下良好
7、的基础,以帮助人们在日常生活和生产中安全地接触电器设备,安全地工作和安全用电。第2章 漏电保护器2.1 漏电保护器的工作原理漏电电流动作保护器简称漏电保护器,又叫漏电保护开关,主要是用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电进行保护。漏电保护器的工作原理是:将漏电保护器安装在线路中,一次线圈与电网的线路相连接,二次线圈与漏电保护器中的脱扣器连接。当用电设备正常运行时,线路中电流呈平衡状态,互感器中电流矢量之和为零(电流是有方向的矢量,如按流出的方向为“”,返回方向为“”,在互感器中往返的电流大小相等,方向相反,正负相互抵销)。由于一次线圈中没有剩余电流,所以不会感应二次线圈,漏电保护器
8、的开关装置处于闭合状态运行。当设备外壳发生漏电并有人触及时,则在故障点产生分流,此漏电电流经人体大地工作接地,返回变压器中性点(并未经电流互感器),致使互感器申流入、流出的电流出现了不平衡(电流矢量之和不为零),一次线圈申产生剩余电流。因此,便会感应二次线圈,当这个电流值达到该漏电保护器限定的动作电流值时,自动开关脱扣,切断电源。2.2 保护器的组成漏电保护器是由检测元件、中间放大环节、操作执行结构、试验装置、等四部分组成。电流型漏电保护器是以电路中零序电流的一部分(通常称为残余电流)作为动作信号,且多以电子元件作为中间机构,灵敏度高,功能齐全,因此这种保护装置得到越来越广泛的应用。电流型漏电
9、保护器的构成分四部分:1. 检测元件:检测元件可以说是一个零序电流互感器。被保护的相线、中性线穿过环形铁心,构成了互感器的一次线圈N1,缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈N2,如果没有漏电发生,这时流过相线、中性线的电流向量和等于零,因此在N2上也不能产生相应的感应电动势。如果发生了漏电,相线、中性线的电流向量和不等于零,就使#$上产生感应电动势,这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理。2.中间放大环节:中间放大环节通常包括放大器、比较器、脱扣器,当中间放大环节为电子式时,中间放大环节还要辅助电源来提供电子电路工作所需的电源。中间放大环节的作用就是对来自零序互感器的漏电信号进行放
10、大和处理,并输出到执行机构。3.操作执行机构:该结构用于收到信号后,主开关由闭合位置转换到断开位置,从而切断电源,使被保护电路脱离电网的跳闸部件。4.试验装置:由于漏电保护器是一个保护装置,因此应定期检查其是否完好、可靠。试验装置就是通过试验按钮和限流电阻的串联,模拟漏电路径,以检查装置能否正常动作。2.3 结构特征分类可以按其保护功能、结构特征、安装方式、运行方式、极数和线数、动作灵敏度等分类,这里主要按其保护功能和用途分类进行叙述,一般可分为漏电保护继电器、漏电保护开关和漏电保护插座三种。1.漏电保护继电器是指具有对漏电流检测和判断的功能,而不具有切断和接通主回路功能的漏电保护装置。漏电保
11、护继电器由零序互感器、脱扣器和输出信号的辅助接点组成。它可与大电流的自动开关配合,作为低压电网的总保护或主干路的漏电、接地或绝缘监视保护。 当主回路有漏电流时,由于辅助接点和主回路开关的分离脱扣器串联成一回路。因此辅助接点接通分离脱扣器而断开空气开关、交流接触器等,使其掉闸,切断主回路。辅助接点也可以接通声、光信号装置,发出漏电报警信号,反映线路的绝缘状况。2.漏电保护开关是指不仅它与其它断路器一样可将主电路接通或断开,而且具有对漏电流检测和判断的功能,当主回路中发生漏电或绝缘破坏时,漏电保护开关可根据判断结果将主电路接通或断开的开关元件。它与熔断器、热继电器配合可构成功能完善的低压开关元件。
12、 目前这种形式的漏电保护装置应用最为广泛,市场上的漏电保护开关根据功能常用的有以下几种类别:(1)只具有漏电保护断电功能,使用时必须与熔断器、热继电器、过流继电器等保护元件配合(2)同时具有过载保护功能。(3)同时具有过载、短路保护功能。(4)同时具有短路保护功能。(5)同时具有短路、过负荷、漏电、过压、欠压功能。3.漏电保护插座是指具有对漏电流检测和判断并能切断回路的电源插座。其额定电流一般为20A以下,漏电动作电流630mA,灵敏度较高,常用于手持式电动工具和移动式电气设备的保护及家庭、学校等民用场所。保护器的分类通过检测和处理这个剩余电流后可靠地动作,切断电源。2.4 漏电保护器的种类漏
13、电保护器按不同方式分类来满足使用的选型。如按动作方式可分为电压动作型和电流动作型;按动作机构分,有开关式和继电器式;按级数和线数分,有单级二线、二级、二级三线等等。下面按动作灵敏度和按动作时间分类:按动作灵敏度可分为:高灵敏度:漏电动作电流在30mA以下;中灵敏度:301000mA;低灵敏度:1000mA以上。按动作时间可分为:快速型:漏电动作时间小于0.1s;延时型:动作时间大于0.1s,在0.12s之间;反时限型:随漏电电流的增加,漏电动作时间减小。当额定漏电动作电流时,动作时间为0.21s;1.4倍动作电流时为0.1,0.5s;4.4倍动作电流时为小于0.05s。漏电保护器按脱扣方式不同
14、分为电子式与电磁式两类:电磁脱扣型漏电保护器,以电磁脱扣器作为中间机构,当发生漏电电流时使机构脱扣断开电源。这种保护器缺点是:成本高、制作工艺要求复杂。优点是:电磁元件抗干扰性强和抗冲击(过电流和过电压的冲击)能力强;不需要辅助电源;零电压和断相后的漏电特性不变。电子式漏电保护器,以晶体管放大器作为 中间机构,当发生漏电时由放大器放大后传给继电器,由继电器控制开关使其断开电源。这种保护器优点是:灵敏度高(可到5mA);整定误差小,制作工艺简单、成本低。缺点是:晶体管承受冲击能力较弱,抗环境干扰差;需要辅助工作电源(电子放大器一般需要十几伏的直流电源),使漏电特性受工作电压波动的影响;当主电路缺
15、相时,保护器会失去保护功能。2.5 主要保护功能漏电保护器主要是当用电设备发生漏电故障时提供保护的装置,安装漏电保护器时,应另外安装过流保护装置。当采用熔断器作为短路保护时,其规格的的选用应与漏电保护器的通断能力相适应。目前广泛采用了将漏电保护装置与电源开关(自动空气断路器)组装在一起的漏电断路器,这种新型的电源开关具有短路保护、过载保护、漏电保护和欠压保护的效能。安装时简化了线路,缩小了电箱的体积和便于管理。漏电断路器使用时应注意,因为漏电断路器具有多重防护性能,当发生跳闸时,应具体分清故障原因;当漏电断路器因短路分断时,须开盖检查触头是否有烧损严重或凹坑;当因线路过载跳闸时,不能立即重新闭
16、合。由于断路器装有热继电器作为过载保护,当出现大于额定电流时,双金属片弯曲使触头分开,必须待双金属片自然冷却恢复原状后,方可使触头重新闭合。当因漏电故障造成的跳闸时,必须查明原因排除故障后,方可重新合闸,严禁强行合闸。漏电断路器发生分段跳闸时一般手柄处于中间位置,当重新闭合时,需先将操作手柄向下扳动(分断位置),使操作机构重扣合,再向上进行合闸。漏电断路器可用于容量较大(大于4.5kw)的动力线路不频繁操作的开关电器。2.5 主要技术参数漏电保护器的主要技术参数有:额定漏电动作电流、额定漏电动作时间、额定漏电不动作电流。其他参数还有:电源频率、额定电压。额定电流等。1.额定漏电动作电流 在规定
17、的条件下,使漏电保护器动作的电流值,例如30mA的保护器。当通入电流值达到30mA时,保护器即动作断开电源。2.额定漏电动作时间 是指从突然施加额定漏电动作电流起,到保护电路被切断为止的时间。例如30mA0.1s的保护器,从电流值达到30mA起,到主触头分离止的时间不超过0.1s3.额定漏电不动作电流 在规定的条件下,漏电保护器不动作的电流值,一般应选漏电动作电流值的二分之一。例如漏电动作电流30mA的漏电保护器,在电流值达到15mA以下时,保护器不应动作,否则因灵敏度太高容易误动作,影响用电设备的正常运行。4.其他参数如:电源频率。额定电压。额定电流等,在选用漏电保护器时,应与所使用的线路和
18、用电设备相适应。漏电保护器的工作电压要适应电网正常波动范围额定电压,若波动太大,会影响保护器正常工作,尤其是电子产品,电源电压低于保护器额定工作电压时会拒动作。漏电保护器的额定工作电流,也要和回路中的实际电流一致,若实际工作电流大于保护器的额定电流时,造成过载和使保护器误动作。第3章 漏电保护装置安装和运行3.1 漏电保护装置安装原则有金属外壳的I类移动式电气设备和手持电动工具、安装在潮湿或强腐蚀等恶劣场所的电气设备、建筑施工工地的电气施工机械设备、临时性电气设备、宾馆等客房内的插座、触电危险性较大的民用建筑物内的插座、游泳池或浴池类场所的水中照明设备、安装在水中的供电线路和电气设备,以及医院
19、直接接触人体的电气医用设备(胸腔手术室的除外)等均应安装漏电保护装置。漏电保护装置的防护类型和安装方式要与电气设备的环境条件和使用条件相适应。对于公共场所的通道照明电源和应急照明电源、消防用电梯及确保公共场所安全的电气设备、用于消防设备的电源(如火灾报警装置、消防水泵、消防通道照明等)、用于防盗报警的电源,以及其他不允许突然停电的场所或电气装置的电源,漏电时立即切断电源将会造成事故或重大经济损失。在以上这些情况下,应装设不切断电源的漏电报警装置。从防止电击的角度考虑,使用安全电压供电的电气设备、一般环境条件下使用的具有双重绝缘或加强绝缘结构的电气设备、使用隔离变压器供电的电气设备、在采用不接地
20、的局部等电位联结措施的场所中使用的电气设备以及其他没有漏电危险和电击危险的电气设备可以不安装漏电保护装置。装有漏电保护装置的电气线路和设备的泄漏电流必须控制在允许范围内,所选用漏电保护装置的额定不动作电流应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流的最大值的2倍。当电气线路或设备的泄漏电流大于允许值时,必须更换绝缘良好的电气线路或设备,当电气设备装有高灵敏度的漏电保护装置时,电气设备单独接地装置的接地电阻可适当放宽,但应将预期的接触电压限制在允许范围内。安装漏电保护装置的电动机及其他电气设备在正常运行时的绝缘电阻值不应低于05M。安装漏电保护装置前,应仔细检查其外壳、铭牌、接线端子、试验按钮、合格证等
21、是否完好。装设在进户线上的带有剩余电流动作保护的断路器,其室内外配线的绝缘电阻,晴天不应小于05M,雨天不应小于008M。配电变压器低压侧中性点的工作接地电阻,一般不应大于4,但当配电变压器容量不大于100kVA时,接地电阻可不大于10。绝缘电阻以及接地电阻这两项规定是保证配电系统安全运行及保护器能否正确动作所不可忽视的问题。用于防止触电事故的漏电保护装置只能作为附加保护。加装漏电保护装置的同时不得取消或放弃原有的安全防护措施。安装带有短路保护的漏电开关,必须保证在电弧喷出方向留有足够的飞弧距离,漏电保护装置不宜装在机械振动大或交变磁场强的位置。安装漏电保护装置应考虑到水、尘等因素的危害,采取
22、必要的防护措施。施工现场临时用电安全技术规范中规定,“施工现场所有用电设备,除作保护接零外,必须在设备负载线的首端处设置漏电保护装置。”以上规定讲了三个方面:施工现场所有用电设备都要装设漏电保护器。因为建筑施工露天作业、潮湿环境、人员多变,再加上设备管理环节薄弱。所以用电危险性大,要求所有用电设备包括动力及照明设备、移动式和固定式设备等。当然不包括使用安全电压供电和隔离变压器供电的设备。原有按规定进行的保护接零(接地)措施仍按要求不变,这是安全用电的最基本的技术措施不能拆除。漏电保护器安装在用电设备负荷线的首端处。这样做的目的,对用电设备进行保护的同时,也对其负荷线路进行保护,防止由于线路绝缘
23、损坏造成的触电事故。3.2 漏电保护器安装的必要性保护接零一般采用TN-C-S 系统或TN-S 系统,也就是在电源入户之前将零线重复接地,且重复接地电阻10。 而在进户之后,工作零线N 与保护零线PE 则须分开。 此时,PE 线与所有用电设备金属外壳通过三孔插座的接地孔连接起来。而零线在引入配电箱后,应当和相线一样对地绝缘。 如果发生相线碰壳短路情况时,短路电流则经零线和接地极构成闭合回路。 这时回路阻抗很小,短路电流很大,从而此较大的短路电流致使保护开关跳闸,切断电源回路,达到安全保护的目的。 如图3-1 所示。 短路电流IK = U/Z 式中: IK相线碰壳短路电流,AU 相电压,Zd 零
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