漏电保护装置的设计与实现 联系客服

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本装置的软件采用模块化设计方法。软件的总体结构分为数据采集模块、数据处理模块、显示模块。采用模块化设计方案将系统程序简化为若干相对独立的程序模块,各模块单独设计、编程、调试和查错,然后整体联调,大大简化了设计和调试中的工作量,并且为后续功能扩展和系统维护打下了良好的基础。

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第二章 漏电原理及分析

2.1漏电故障的基本概念 2.1.1 漏电的定义

在电力系统中,当带电导体对大地的绝缘阻抗降低到一定程度,使经该阻抗流入大地的电流增大到一定程度,我们就说该带电导体发生了漏电故障,或者说该供电系统发生了漏电故障。流入大地的电流,叫做漏电电流。日常所见到的架空线路离地面很高,但空气也是一种绝缘物质,对电有一定的绝缘电阻,加上沿线对地的分布电容,所以正常时带电的架空导线上也有微小的泄漏电流经空气入地,不过其数值很小,一般可以忽略不计,这种现象不能称作漏电故障。电缆线路和各种电气设备与架空线路一样,正常运行时也有微小的泄漏电流入地,同样不能说他们发生了漏电故障。具体的,当入地电流由于某种原因增大至数十毫安、数安培甚至数十安培时,线路或电气设备就可能已发生了漏电故障。当入地电流增大至数百安培及以上时,它又超出了漏电故障的范围,进入过流(短路)故障的范围[4]。

漏电电流与正常的泄露电流之间没有严格的界限,这种界限还与电网的结构、电压等级、中性点接地方式等因素有关。漏电保护装置的动作值往往就是这种界限的标志;同样,漏电电流与短路电流之间也没有严格的界限,而过流保护装置的动作值往往就是这种界限的标志。

在中性点直接接地的低压供电系统中,如果一相带电导体直接与大地接触,这时流入地中的电流通过大地,接地极、供电变压器绕组及导线构成回路,由于各元件的阻抗都很小,因而回路中将产生很大的电流,可达数百、数千安培,此时,有关的过流保护装置将动作,切断故障线路的电源。这种故障不属于漏电故障的范围,通常称之为单相接地短路。但是,若在该系统中发生一相带电导体经一定数值的过渡阻抗接地(如人体电阻等),入地电流就小多了,其值常不足1A,此时过流保

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护装置根本不动作,而漏电保护装置则应该动作,所以说,这种故障又属于漏电故障的范围。

在中性点绝缘(不接地)的低压系统中,若发生一相带电导线直接或经一定的过渡阻抗接地,则流入地中的电流只能通过电网三相对地电容和对地绝缘电阻而与变压器中性点构成回路。由于电网对地阻抗很大,故入地电流也常不足1A,过流保护装置不动作,这种情况属于漏电故障。至于中性点经高阻抗接地或经消弧线圈接地的供电系统,其情况与中性点绝缘的供电系统类似,只是入地电流稍大一些,当发生一相带电导体直接或经一定得过渡阻抗接地时,都属于漏电故障。

对于目前国内广泛采用的变压器中性点绝缘的供电系统,漏电故障明确定义为:在中性点绝缘的供电系统中,发生单相接地(包括直接接地和经过渡阻抗接地)或两相、三相对地的总绝缘阻抗下降到危险值得电气故障就叫做漏电故障,简称漏电。显然,在这种供电系统中,人身触及一相带电导体的情况,属于单相经过渡阻抗接地,对人来说是发生了触电,对整个供电系统来说就是发生了漏电。

2.1.2 漏电的种类

根据低压电网的实际情况,漏电故障可分为其中性漏电和分散性漏电两类。所谓集中性漏电,是指发生在电网某一处或某一点、而其余部分的对地绝缘水平仍然正常的漏电。所谓分散性漏电是指整条线路或整个电网的对地绝缘水平均匀下降到低于允许水平的漏电。集中性漏电又分为长期集中性漏电,间歇集中性漏电和瞬间集中性漏电3种类型。长期集中性漏电是指电网中的某一设备或电缆,由于某种原因使绝缘击穿或带电导体碰壳而造成的漏电故障,如果没有相应的保护装置,或者保护装置拒动,这种漏电故障将长期存在。间歇性漏电,一般指电网内某台控制设备的负荷端,如磁力启动器负荷侧的电缆和末端的电动机,由于某种原因使绝缘击穿、带电导体碰壳而发生的漏电故障,这种漏电故障的存在与磁力起动器的停、送电状态有关,如果磁力起动器合闸,这部分线路就发生漏电,如果磁力起动器分闸,

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其漏电故障就消失。瞬间集中性漏电,主要指人员或其他接地导体偶尔触及设备的带电部分后,立刻又摆脱或分开的情况。

2.2 漏电保护器的分类

漏电保护器(剩余电流动作保护器)是指能同时完成检测剩余电流,将剩余电流与基准值相比较,以及当剩余电流超过基准时断开被保护电路的装置[5]。

1.按漏电保护装置中间环节的结构特点分类

(1)电磁式漏电保护装置。其中间环节为电磁元件,有电磁脱扣器和灵敏继电器两种形式。电磁式漏电保护装置因全部采用电磁元件,使得其耐过电流和过电压冲击的能力较强,因而无需辅助电源,当主电路缺相时仍能起漏电保护作用。但其灵敏度不易提高,且制造工艺复杂,价格较高。

(2)电子式漏电保护装置。其中间环节使用了由电子元件构成的电子电路,有的是分立元件电路,也有的是集成电路。中间环节的电子电路用来对漏电信号进行放大、处理和比较。其特点是灵敏度高、动作电流和动作时间调整方便、使用耐久。但电子式漏电保护装置对使用条件要求严格,抗电磁干扰性能较差,当主电路缺相时,可能会因缺失辅助电源而丧失保护功能。

2.按结构特征分类

(1)开关型漏电保护装置。它是一种将零序电流互感器、中间环节和主要开关组合安装在同一机壳内的开关电器,通常称为漏电开关或漏电断路器。其特点是:当检测到出点、漏电后,保护器本身即可直接切断被保护主电路的供电电源。这种保护器有的还建有短路保护及过载保护。

(2)组合型漏电保护装置。它是一种由漏电继电器和主开关通过电气连接组合而成的漏电保护装置。当发生触电、漏电故障时,有漏电继电器进行信号检测、处理和比较,通过其脱扣器或继电器动作,发出报警信号;也可通过控制触电去操作主开关切断供电电源。漏电继电器本身不具备直接断开主电路的功能。

3.按安装方式分类

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