探討未來漏電保護器的技術(shù)發(fā)展方向

眾所周知，目前，在配供電網(wǎng)絡(luò)中，漏電保護器是保護人身觸電傷亡事故的有效技術(shù)措施。但從大量的運行實踐證明，現(xiàn)已在配電網(wǎng)絡(luò)使用的各種型號的漏電保護器的使用效果上來看，其投運率和正確動作率遠達不到國網(wǎng)公司的要求，因而對人身安全的保護效果非常差強人意。為此，對漏電保護器深入的進行技術(shù)分析和研究，探討未來漏電保護器的技術(shù)發(fā)展方向，確保在任何情況下，發(fā)生人身觸電事故，保護器都能正確動作尤為重要。

一、我國漏電保護器的發(fā)展過程：

我國從上世紀(jì)七十年代初期，借鑒外國的經(jīng)驗，開始研發(fā)、提倡在農(nóng)村低壓電網(wǎng)安裝使用漏電保護器，原理上可分為電壓型、和電流型兩種，由于當(dāng)時農(nóng)村電網(wǎng)質(zhì)量較差，電壓型漏電保護器因其動作驅(qū)動裝置簡陋和對觸電電壓信號檢測值的不太靈敏，投入使用效果很不理想，而逐漸被淘汰。電流型漏電保護器是根據(jù)零序電流的工作原理，即：正常供電時，三相電流的矢量和等零(iA+iB+iC=0)如果電網(wǎng)通過任何能以導(dǎo)電的介質(zhì)對大地漏電、使電網(wǎng)三相電流的矢量和不等于零，當(dāng)不平衡電流達到整定值時，保護器則跳閘，斷開電源。因而電流型保護器由于靈敏度可調(diào)，且能進行分級保護而被廣泛推廣應(yīng)用。

二、目前農(nóng)村配變臺區(qū)安裝使用中保護其運行現(xiàn)狀分析：

1.電流型漏電保護器按合成漏電電流大小工作，如果要求人身保護效果時可將靈敏度檔位調(diào)小，一般在70mA以下，由于低壓電網(wǎng)各種漏電因素可瞬間增加漏電流幾百或幾千mA，如果保護器按人身保護效果設(shè)定的靈敏度調(diào)節(jié)檔位運行，則頻繁跳閘，根本無法運行。兩者存在著無法兼容的矛盾，由于現(xiàn)在人們對用電越來越重視和依賴，使得供電可靠性要求越來越高，為了使電網(wǎng)能正常供電，保護器一般都在較大靈敏度檔位下工作(200-1000mA)，而淡化了人身安全保護功能，所以現(xiàn)在運行的電流型保護器(總?；蚍直?，保護人身安全的效果，微乎其微，甚至根本不起保護作用，都是建立在供電可靠性的基礎(chǔ)上運行。

2.鑒相鑒幅型漏電保護器，是在電流型保護器的基礎(chǔ)上，增加了脈沖電路，相對強化了人身保護效果。當(dāng)人體突然觸電時，電網(wǎng)漏電流瞬間有一個突變電流的變化，(即：脈沖電流)，被保護器檢測并跳閘，保護器的脈沖電流靈敏度以50mA值 固定于保護器內(nèi)，外部不可調(diào)節(jié)，不受外部靈敏度檔位調(diào)節(jié)影響。所以保護器可在較大范圍的漏電電流下運行，一般在500-1000mA，以使電網(wǎng)在普通泄漏電流較大情況下能正常運行。實事上，鑒相鑒幅型保護器在一定程度上提高了人體的保護功能，但供電可靠性嚴(yán)重降低，由于脈沖電流不止是人身瞬間的觸電電流，電網(wǎng)中通過各種介質(zhì)瞬間碰觸導(dǎo)線，與大地泄漏，并超過50mA的電流，都是脈沖電流，從而導(dǎo)致保護器頻繁跳閘，嚴(yán)重影響了供電可靠性。實際電網(wǎng)中保護器跳閘原因99%以上都是其它介質(zhì)泄漏電流造成的，因人身觸電而跳閘的幾率較小。所以鑒相鑒幅型保護器在保護人身安全和供電可靠性方面，兩者也不能有效兼容，使保護器運行的目的大打折扣。綜合上述，目前運行的電流型和鑒相鑒幅型漏電保護器都不能適應(yīng)電網(wǎng)和保護人身安全的需要，也難免杜絕低壓電網(wǎng)人身觸電傷亡事故的發(fā)生。

3.漏電保護器功能多樣化是誤區(qū)

漏電保護器應(yīng)體現(xiàn)兩大技術(shù)指標(biāo)，一是對人身安全的保護效果。二是供電可靠性。也就是保護器的投運率要高。而目前我國各種保護器廠家為了增加市場競爭力，在保護器上增加了很多附加功能，如①欠壓保護功能;②缺相保護功能;③過負(fù)荷保護功能;④數(shù)據(jù)查詢功能。這些功能的增加看似產(chǎn)品更加完善，其則不然。由于附加功能的增加必然影響保護器主要功能的質(zhì)量，故障率會越高，農(nóng)村低壓電網(wǎng)缺相，低電壓現(xiàn)象時有發(fā)生，不能因此而使保護器動作停電。比如說：一旦缺相只能影響該所供線路三分之一居民的正常用電，如果因缺相而使整個臺區(qū)停電，人們將難以接受、反應(yīng)強烈，當(dāng)電壓過低時，燈泡發(fā)光效率降低，人們還能在有光背景下生活，如因低電壓而使保護器跳閘而造成臺區(qū)停電，必然影響人們的生活、生產(chǎn)秩序。數(shù)據(jù)查詢功能并沒有多大意義，因農(nóng)村電工隊伍，普遍文化層次較低，因數(shù)據(jù)查詢操作較為復(fù)雜，而無人使用。此功能只適應(yīng)于科驗單位的實驗、研究之用?？傊?，以上所述的保護器附加功能只能給人們用電帶來較多的負(fù)面影響，嚴(yán)重影響了供電可靠性，也是不科學(xué)的。應(yīng)加以取消。

4.漏電保護器“三級”保護方案存在的現(xiàn)實問題

多年來，保護器的安裝，一直遵循“三級”階梯裝設(shè)方案，即：配變出線側(cè)安裝總臺保護，分支線路再裝設(shè)二級保護，居民用戶安裝末級保護，此方案看似合理，其實存在很大問題，主要表現(xiàn)在“二級”保護的設(shè)備，維護管理方面難度較大，使之不能正常運行的客觀原因，由于現(xiàn)型漏電保護器的技術(shù)缺陷，經(jīng)常跳閘并鎖死現(xiàn)象不可避免。且跳閘原因隱蔽復(fù)雜，往往是瞬間發(fā)生、瞬間消失，管理人員難以找到原因加以清除，并且一個農(nóng)村電工可能要管理多臺變壓器，就變壓器的總保護而言，電工就難以應(yīng)對。“二級”保護又安裝在分支線桿上或墻壁上，如遇復(fù)雜電網(wǎng)一臺配變裝有多臺“二級”保護設(shè)備，使管理人員根本無法管理到位，難以保證居民的正常用電，另外由于“二級”保護設(shè)備維護難以到位，致使接觸器觸點粘連，彈簧失彈，線圈鐵芯釋放緩慢，最終使該分支線的漏電電流，越級到總保護并跳閘，引起大面積停電。所以“二級”保護難以發(fā)揮應(yīng)有的作用，矛盾最終還是反應(yīng)在總保護設(shè)備上，再者末級保護設(shè)備都安裝于用戶端，且保護器都是通入一次電流，很容易損壞，保護器跳閘線圈電源也是直接經(jīng)過220V或380V電源而工作的，季節(jié)性雷電或電源電壓有較大波動時，內(nèi)部的可控硅，極易損壞導(dǎo)通，使用戶無法用電，用戶則直接退出。根據(jù)多年來的運行實踐看，用戶末端保護器的損壞率在80%以上，所以漏電保護器的二、三級保護作用，則名存實亡，配電變壓器的總臺保護顯得非常關(guān)鍵，管理人員應(yīng)集中精力對設(shè)備加強維護管理，根據(jù)天氣和低壓網(wǎng)絡(luò)實際漏電情況，合理調(diào)整保護器檔位，而提高保護器的投運率，由于在保護器的所有動作跳閘中，可能無一次跳閘是人體觸電而動作的，在這些跳閘當(dāng)中，即使有人體觸電電流因素，也可能因電流型保護器的技術(shù)缺陷而拒跳(前面已有分析)所以漏電保護器在電網(wǎng)全負(fù)荷投入運行的情況下靈敏度調(diào)節(jié)檔位都比較大，一般在200-1000mA，即使調(diào)節(jié)在200mA對人體也沒有實質(zhì)性的保護作用，而且在此檔位下保護器頻繁跳閘現(xiàn)象非常嚴(yán)重，所以本人認(rèn)為既然漏電保護器起不到應(yīng)有的人身保護效果，只能以普通泄漏電流功能而運行。且就供電可靠性和普通泄漏電流保護兩個指標(biāo)看，供電可靠性遠比普通泄漏電流保護重要的多，故“二級”保護應(yīng)該取消，暫且保留“末級”保護方案安裝的模式，即首端和末端、待人體“特波”技術(shù)成熟和穩(wěn)定后，只在配變出線側(cè)安裝“一級”總保護，則可達到全網(wǎng)保護人身安全的理想狀態(tài)。

綜上所述：人身觸電電流是電網(wǎng)中各個漏電流其中的一個量，由于三相電源的相位，按正弦波的規(guī)律發(fā)生變化，人體觸電電流的大小和觸電電流的相位，都決定了保護器對人身的保護效果，也就是說當(dāng)人體觸電電流增加時，電源的合成漏電流可能增加，也可能減少，若合成漏電流增加時，保護器靈敏度較高，若合成漏電流減少時，保護器靈敏度較低或不跳閘，農(nóng)臺低壓絕緣較差的電網(wǎng)安裝的漏電保護器，容易出現(xiàn)某相漏電跳閘靈敏度低或不跳閘現(xiàn)象，稱之為“不靈敏相”或“死區(qū)”這是因為電網(wǎng)中的某兩相漏電流相對固定于某個數(shù)值，當(dāng)另一相發(fā)生觸電電流或漏電電流數(shù)值接近或等于某兩相電流的數(shù)值且相位相反時，保護器合成的漏電流不但不增加，反而會減少，且接近于零，這時保護器的跳閘靈敏度嚴(yán)重降低或不跳閘，農(nóng)電管理人員在日常保護器三相的模擬實驗時，都發(fā)現(xiàn)有此現(xiàn)象存在。

三、改進建議:

1.人體“特波”技術(shù)應(yīng)為保護器今后重點完善發(fā)展方向

隨著科技的不斷進步，利用人體“特波”技術(shù)原理構(gòu)成的漏電保護器愈來愈得到廣大用戶的認(rèn)可和使用。所謂的人體“特波”技術(shù)是根據(jù)人體瞬間觸電電流的波形變化而工作的，它與電流型保護器的區(qū)別在于：電流型保護器是按泄漏電流的大小而工作，電網(wǎng)中的各種介質(zhì)與大地的泄漏電流都可使之跳閘，而“特波”漏電流是只限止于哺乳動物觸電時瞬間的電流波形變化，使保護器檢測并跳閘，這樣就把普通介質(zhì)漏電和人體觸電電流加以區(qū)分識別，這樣就可以把靈敏度調(diào)節(jié)檔位調(diào)的相當(dāng)大，甚至退出，從而增加供電的可靠性，而50mA的人體“特波”電流則固定于保護器機體內(nèi)，不受檔位大小影響，這樣對人身安全保護有非常理想化的效果，使漏電保護技術(shù)發(fā)生“質(zhì)”的飛躍。

有了人體“特波”電流技術(shù)就可以把供電可靠性和人身安全保護有效的兼容起來，互不影響，因為各種介質(zhì)形成的漏電電流，我們可以允許使保護器在很大漏電范圍內(nèi)不跳閘，以增加投運率，這樣只是對低壓線損有所影響，但低壓線損指標(biāo)可以通過人為管理而實現(xiàn)，電網(wǎng)中無論有無普通泄漏電流或漏電電流有多大，一旦有人觸電，保護器會立刻檢測到人體“特波”電流的存在，并立即跳閘，確保人身安全。因為當(dāng)人體觸電時，電網(wǎng)的合成“特波”漏電流只會增加，不會減少。電網(wǎng)中任何時候不可能三相同時有人觸電，而使三相“特波”合成電流減小的現(xiàn)象，而普通泄漏電流的大小，可同時存在三相之間，且相位不同，合成漏電流可能增加或減少，所以保護器人體“特波”技術(shù)不會存在“不靈敏相”或“死區(qū)”的問題，任何時候，任意相有人觸電，保護器都會立即跳閘。且三相動作靈敏度一樣。

目前我國有些漏電保護器廠家，已將人體“特波”技術(shù)融合于電流型保護器產(chǎn)品中，但是產(chǎn)品還是以電流型原理為主，沒有把人體“特波”技術(shù)作為主要功能而體現(xiàn)出來，根據(jù)運行實踐和做動物實驗來看，有些產(chǎn)品的人體“特波”根本不能代表動物觸電狀態(tài)的電流，雖然廠家用“特波”測試儀器對保護器測試時都會動作，但做動物觸電實驗時，卻不能跳閘。測試儀的“特波”電流不能和人體觸電“特波”電流相吻合，有些廠家的保護器產(chǎn)品人體“特波”技術(shù)質(zhì)量非常穩(wěn)定，動物實驗和“特波”儀實驗都能按人體“特波”電流特征正確跳閘，但是上級職能部門和有關(guān)專家還沒有對人體“特波”技術(shù)進行深入了解、研究分析以及制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，致使各漏電保護器的廠家人體“特波”技術(shù)參差不一，名符不實，是漏電保護器不能發(fā)揮應(yīng)用的作用。為此，建議如下：

2.保護器方面的專家和權(quán)威部門要把漏電保護器的人體“特波”電流作為重點技術(shù)進行研究完善，并制定相應(yīng)的規(guī)范使各漏電保護器廠家有據(jù)可依、有章可尋，確保人體“特波”技術(shù)質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。

3.建議在保護器人體“特波”技術(shù)質(zhì)量真正穩(wěn)定可靠的情況下，取消普通泄漏電流跳閘功能或?qū)㈦娏餍孤┰O(shè)置一個較大范圍的調(diào)節(jié)開關(guān)，并對此功能設(shè)置一個“投入”和“退出”開關(guān)(建議靈敏調(diào)節(jié)電流在500、1000、2000mA范圍內(nèi))，以便不同管理層次的農(nóng)電工，選擇使用該開關(guān)。如遇要求相應(yīng)提高低壓線損管理水平的農(nóng)電工，可投入普通電流泄漏開關(guān)，并選擇合適的檔位，對于責(zé)任心較差的農(nóng)電工，可選擇退出該功能開關(guān)或?qū)n位調(diào)整在較大值運行。但不管選擇功能開關(guān)“投入”或“退出”，這時線路一旦有人觸電，保護器則可立即跳閘，確保人身安全，低壓電網(wǎng)中較大的泄漏電流只能使臺區(qū)線損略有增加，可以通過電工的人為管理來提高電網(wǎng)絕緣水平，從而達到降損目的，而人身觸電傷亡事故是無法真正通過人為管理而能避免的，所以保護器的電流“泄漏”及人體“特波”兩大功能可根據(jù)情況“退出其一”，“保存其一”(保存的就是人體“特波”功能)這樣就不會再有人為退出保護器運行，如果沒有“功能”退出開關(guān)，電工在遇到電網(wǎng)復(fù)雜漏電故障且難以消除時，會千方百計退出保護器運行，使電網(wǎng)無任何漏電保護，而更加危及安全，即使有經(jīng)驗的上級管理人員，遇此情況也是束手無策，而默認(rèn)電工的做法。

4.目前保護器人體“特波”技術(shù)還存在有一定的不足，即當(dāng)線路一旦有人觸電，保護器的人體“特波”電流使保護器立即跳閘，但當(dāng)觸電者沒有脫離電源時，保護器再次重合閘后，保護器的人體“特波”功能會失去作用，因為這時的導(dǎo)線和人體接觸較深，沒有人體皮層“特波”電流的出現(xiàn)，保護器不能檢測，而識別為普通泄漏電流，這個電流遠小于保護器檔位的整定值，所以保護器不會跳閘。危及人身安全。

鑒于人體“特波”技術(shù)的這種缺陷，建議廠家在該缺陷沒有攻克前，可將保護器增加一個人體“特波”電流一次動作鎖死電路，也就是說當(dāng)線路有人觸電，保護器跳閘后不再重合閘，而當(dāng)電網(wǎng)中有其它介質(zhì)引起的普通漏電流，使保護器跳閘后，可進行多次重合閘，并且可取消普通泄漏電流重合閘后再次跳閘的鎖死電路，只要不是人體觸電，保護器就可進行多次重合閘，這樣在對人身安全提供可靠保護的前提下，大幅提高供電的可靠性，大幅減輕農(nóng)電工的勞動強度。有了人體“特波”技術(shù)也就可以大膽取消“二級”、“三級”漏電保護器，節(jié)約資金，降低成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

四、結(jié)束語：

保護器的人體“特波”技術(shù)是當(dāng)今保護器行業(yè)非常先進和理想化的技術(shù)，使電網(wǎng)的可靠性和保護人身安全的矛盾應(yīng)刃而解，讓多年來，保護器管理的老大難問題得以徹底解決，可以預(yù)言：此技術(shù)在科研單位和生產(chǎn)廠家逐步合理完善后，必將引領(lǐng)保護器行業(yè)新的技術(shù)革命。真正把漏電保護器這個人身觸電保命器不管在任何苛刻的運行下，都能百分之百的靈敏正確的動作，安全可靠的運行。