施工现场漏电保护器频繁跳闸故障及处理技术方

    某建筑施工现场各级漏电保护器总是频繁跳闸，这不仅严重影响了施工现场的正常施工，而且使施工现场用电的安全无法得到有效的保障。

故障原因：

    通过在施工现场对施工用电的管理和试验，分析出施工现场漏电保护器频繁跳闸主要有以下6个方面的原因。

   (1)漏电保护器布局不合理。

    根据《施工现场临时用电安全技术规范》JCJ46-88，在临时用电总配电箱和开关箱中应装设漏电保护器，形成三级配电二级漏电保护的模式。由于施工现场所具有的特殊性，如电工素质差、接线错误、非电工接线、线路破损、开关箱内漏电保护器损坏、部分用电器具没有经过开关箱、施工现场管理不善、漏电保护器本身不可避免的误动和拒动，以及在实际施工中没有按照工地的实际情况对漏电保护器进行布置等原因，造成了总漏电保护器频繁跳闸，停电范围较大。在施工高峰期，总漏电保护器的频繁跳闸不仅严重影响了工地的正常施工，而且让处理故障的电工疲于奔命，甚至束手无策。对于这种情况，除了加强施工现场的管理外，还需要从技术的角度，根据施工现场的实际情况对漏电保护器进行合理布置。在一些住宅楼工地、工业项目等比较大的施工现场，需要将整个工地按专业或不同的施工队划分为若干个小的漏电保护范围，在每个保护范围内形成二级漏电保护，必要时形成三级漏电保护，这样可以提高每个保护范围内二级或三级漏电保护的保护灵敏度，提高保护范围内漏电时的漏电保护器的动作率，减少总漏电保护器频繁跳闸概率。合理的布置也可以促使各个施工队自主管理和方便项目部的统下管理。这样工地进线总电源上的漏电保护器，可主要作为施工现场防止电气火灾隐患和电气短路的总保护，兼做每个小的漏电保护范围的后备保护，它的额定漏电动作电流可根据施工现场的大小在200～500mA之间选择，额定漏电动作时间可选择0.2～0.3s，可极大地减少浪涌电压、电流、电磁干扰对总漏电保护器的影响，提高总漏电保护器动作的选择性和可靠性。如果能通过加强对工地漏电保护器的管理，使每个漏电保护范围内的二级漏电保护处于有效保护状态，就可以大大地减少工地总漏电保护器的频繁跳闸概率。

   (2)在保护范围内没有形成有效的二级或三级漏电保护。

    开关箱内的末级漏电保护器是用电设备的主保护，如果末级漏电保护器不装、损坏或选型不当，将可能导致上级漏电保护器频繁跳闸。施工现场有的照明部分相当混乱，存在很多问题：工地照明线经常随施工部位的改变而重新敷设，乱拉乱挂现象比较多，导线绝缘不是很好，经常漏电，如图2-7所示；现场办公室照明线虽然比较固定，但是一般固定得比较低，人很容易触及，还带有一些插座回路，在很多时候都不装漏电保护器，特别是在天刚黑需要照明时，经常使总漏电保护器频繁跳闸。施工现场移动设备比较多，如振捣棒、手电钻、小型切割机、打夯机、小型电焊机等随机使用性比较强，有的时候使用这些设备时没有接入开关箱，这也增加了总漏电保护器频繁跳闸的概率。只有在每个保护范围内形成有效的二级或三级漏电保护模式，才能有效地减少漏电保护器的频繁跳闸。

    图2-7    配电箱线路混乱

   (3)漏电保护器本身有一定的局限性。

    目前的漏电保护器，不论是电磁型还是电子型均采用磁感应电压互感器拾取用电设备主回路中的漏电流，三相或三相四线在磁环中不可能布置得完全均衡，在施工现场有较多的电焊机等双相或单相负荷，三相电流也不可能完全平衡，甚至会相差很大。在大电流或较高的过电压下，会在有很高磁导率的磁环中感应出一定的电动势，这个电动势大到一定程度，就会导致漏电保护器跳闸。又由于额定电流较大的漏电保护器采用相对较大的磁环，产生的漏磁通也相对较大，且漏电流要克服磁环本身的磁化力，导致实际使用的漏电保护器额定电流越大，灵敏度越低，误动或拒动率也越大。

    漏电保护器在额定漏电动作电流和额定漏电不动作电流之间有一段动作不确定区域，漏电保护器的漏电流在此区域内波动时，可能导致漏电保护器无规律跳闸。

   (4)漏电保护器选型不合理。

    开关箱内使用的额定漏电动作电流超过了30mA或是超过用电设备额定电流两倍以上的漏电保护器，或是选用了带延时型的漏电保护器，由于额定漏电动作电流的提高或保护灵敏度的下降，发生漏电故障时，末级漏电保护器没有动作，上级漏电保护器就可能动作。

    有些随机使用的负载没有专用的开关箱，如Ⅰ、Ⅱ类电锤、电钻、小型切割机等手持电动工具，在接入较大额定电流的漏电保护器后，当发生漏电或故障时，末级漏电保护器就可能拒动，或者和上一级漏电保护器同时跳闸。

    施工现场电焊机比较多（如图2-8所示），电焊机的漏电保护器按电焊机的额定电流选用，电焊机起焊时的大电流可能会使漏电保护器跳闸，这是部分电焊机漏电保护器跳闸的原因。对于这类用电设备一般应选用对浪涌过电压、过电流不太敏感的电磁型漏电保护器；或选用比电焊机额定电流大1.5～2倍的电子式漏电保护器。但作为末级漏电保护，额定漏电动作电流不应大于30mA。

    图2-8    电焊机起焊时可能使漏电保护器跳闸

    塔吊是施工现场较大的施工设备，有多台电动机，虽然启动过程采用了Y-△启动和转子回路串入电阻启动，降低了启动电流，但仍然会有较大的启动电流。Y-△启动和电动机换速时会随机产生一定的过电压，塔吊配电箱和配电线路处于高空中，长年日晒雨淋，绝缘难免有一定的损伤，导致漏电流相应增大，这些因素都可能造成塔吊的漏电保护器频繁跳闸，如图2-9所示。在考虑采用电子式漏电保护器时应适当将它的额定电流放大1.5～2倍，以降低漏电保护器本身的灵敏度，减少频繁跳闸的概率。

    图2-9    二级配电箱及供配电线路违规布置在塔机上

    末级漏电保护的上级漏电保护额定漏电动作电流和额定漏电不动作电流选择过小，没有考虑漏电保护器后的配电线路上可能有相对较大的正常漏电流。一般上级漏电保护的额定漏电动作电流选择为下级额定漏电动作电流的两倍左右。例如，对于末级的上一级漏电保护器，在保护范围较小时，上级漏电保护器额定漏电动作电流可选择50mA或75mA；保护范围较大或在上一级漏电保护器后有较多的单相或双相负载，如电焊机时，应考虑众多单、双相负载接线不平衡时，可能有相对较大的漏电流，上一级漏电保护器额定漏电动作电流可选择75mA或100mA。有条件时，这一级漏电保护器应带有0.2s的延时，这样可提高漏电保护范围内末级和其上一级漏电保护器动作的选择性。

   (5)漏电保护器的接线有问题。

    ①使用单相负载，而中性线未穿过漏电保护器。

    ②中性线穿过漏电保护器后，直接接地或通过用电设备等接地，漏电保护器将保护跳闸；中性线对地绝缘不良或接地不良，似接非接，导致漏电保护器无规律跳闸，故障难找。

    ③中性线穿过漏电保护器后，同其他漏电保护器的中性线或与其他没有装设漏电保护器的中性线连在一起。

    ④选用三相四线或四极的电子式漏电保护器用于三相或双相负载，中性线未引入漏电保护器或虽引入但虚接，致使漏电保护器控制回路无电源而拒动。  一旦发生漏电事故，将引起上级漏电保护器动作。

    ⑤三相负载（如电动机）一般不接中性线，使用四芯电缆，其中有一芯应接PEN保护线和电动机外壳。但在有些情况下，这根PEN保护线接在了PE中性线上，实际上是把中性线通过电动机外壳接地。在只有三相负载或有双相负载但三相平衡时，系统能正常运行；在有单相负载或负载不平衡，中性点发生偏移时，就会使上级漏电保护器跳闸。如果中性线电阻较大时，可能造成漏电保护器无规律跳闸，查找故障困难。

    ⑥漏电保护器后的负载没有平均分配。

    施工现场电焊机大部分使用交流380V电源，漏电保护器后的电焊机一次线路对地漏电流矢量和不为零。对于末级保护的上级漏电保护，如果多台电焊机接线极不平衡，就会使通过它的漏电流增加，同时使中性线对地电位升高，增加了中性线漏电的概率，增加了电焊机上级保护跳闸概率。在用电设备和线路发生漏电故障或漏电流增加时，会造成上级漏电保护先于电焊机末级漏电保护跳闸或两漏电保护同时跳闸。

    ⑦中性线断线或接触不良，使中点电位偏移零电位，增加了中性线漏电和引发其他故障的概率。

   (6)用电设备及用电线路漏电。

    施工现场的用电设备使用环境比较恶劣，保养、维修也很有限，质量参差不齐，绝缘有好有坏，有些设备漏电流比较大。用电线路也是如此，有些线路使用了质量很差的绝缘导线，不按规定敷设，接头包扎不好，如导线直埋、电缆过路不穿保护管等，造成了末级漏电保护器跳闸。如果末级漏电保护器损坏或将末级漏电保护器退出，将造成上级漏电保护器的频繁跳闸，如图2-10所示。

    图2-10    接线端子违规用铁板制作

故障处理：

    经深入工地现场实地查看，该工地漏电保护器布局不合理，并且漏电保护器后的负载分配不平均。要从根本上解决漏电保护器频繁跳闸的问题，只有对漏电保护器的布局和负载分配进行全面的整改。方案确定以后，利用双休日组织电工对该工地线路进行了整改，最主要的是合理布置漏电保护器，缩小二级或三级漏电保护器的保护范围，正确选择漏电保护器和接线，使每个范围内的二级或三级漏电保护器处于有效保护状态。改造后的配电箱如图2-11所示。

    图2-11    改造后的配电箱