剩余電流
是指低壓配電線路中各相(含中性線)電流矢量和不為零的電流。通俗講當(dāng)用電側(cè)發(fā)生了事故,電流從帶電體通過人體流到大地,使主電路進(jìn)出線中的電流I相和I中的大小不相等,此時(shí)電流的瞬時(shí)矢量合成有效值稱為剩余電流。
剩余電流產(chǎn)生的原因
1、建筑物內(nèi)的導(dǎo)線使用年久失修,其絕緣層老化破損。
2、建筑物內(nèi)導(dǎo)線安裝施工不規(guī)范,如導(dǎo)線不穿阻燃管,直接埋于墻內(nèi)或置于桁架上。
3、導(dǎo)線施工質(zhì)量粗糙,偷工減料,使用鋼管穿線時(shí)鋼管內(nèi)壁刮傷導(dǎo)線絕緣層。
4、娛樂場(chǎng)所等公共活動(dòng)場(chǎng)所在進(jìn)行二次裝修時(shí),亂敷電線,致使各種施工遺留缺隱貼近易燃物;
5、電氣設(shè)計(jì)不當(dāng),包括使用者隨意增加負(fù)荷,造成導(dǎo)線過負(fù)荷而發(fā)熱,導(dǎo)線絕緣層老化失效。
6、用戶內(nèi)部私拉亂扯線路,架設(shè)極不規(guī)范。
7、線路受自然條件影響,如導(dǎo)線碰樹,大風(fēng)吹斷導(dǎo)線,空氣潮濕導(dǎo)致導(dǎo)線絕緣水平下降等。
8、各種人為的破壞造成斷線等。
9、接地故障引起電氣火災(zāi)
導(dǎo)線單相接地故障的現(xiàn)象一部分是顯露的,如單相斷線、導(dǎo)線搭接接地體。而其中大部分故障現(xiàn)象是隱蔽的,這是因?yàn)閷?dǎo)線的絕緣層的絕緣電阻不合格,由于絕緣電阻過大產(chǎn)生泄漏電流。在泄漏電流集中流入大地點(diǎn)(接地體)便會(huì)發(fā)生高熱,一旦在流入大地點(diǎn)有易燃物,經(jīng)高溫作用便會(huì)產(chǎn)生燃燒。導(dǎo)線的泄漏電流一般為mA級(jí),線路的過電流保護(hù)(過負(fù)荷保護(hù)和短路保護(hù))無法動(dòng)作發(fā)揮保護(hù)作用。
例如線路因過載使絕緣溫度超過允許工作溫度,絕緣老化加速,使絕緣水平降至規(guī)定值以下,如果沒有外因觸發(fā),短路一般不會(huì)發(fā)生。如果有外因觸發(fā),例如雷電引起的瞬態(tài)過電壓,鄰近大功率設(shè)備的操作過電壓以及變電所高電壓側(cè)接地故障引起的暫態(tài)過電壓等,則在此大幅值過電壓沖擊下,老化的絕緣將被擊穿而燃弧短路。過電壓轉(zhuǎn)眼消失,工頻短路電弧卻能長(zhǎng)時(shí)間延續(xù),這是因?yàn)殡娀〉母咦杩瓜拗屏硕搪冯娏?,使斷路器不能或不及時(shí)動(dòng)作。這類過電壓多出現(xiàn)在帶電導(dǎo)體與地之間,所以這種短路也多為接地故障。
短路的形成一般有兩種,一是由導(dǎo)體間直接接觸,短路點(diǎn)往往被熔焊的金屬短路,另一種則是上述以電弧為通路的電弧性短路。前者短路電流以若干kA計(jì),金屬線芯產(chǎn)生高溫以至熾熱,絕緣被劇烈氧化而自燃,起火危險(xiǎn)甚大,但大短路電流能使斷路瞬時(shí)動(dòng)作切斷電源,火災(zāi)往往得以避免。后者因短路電弧長(zhǎng)時(shí)間延續(xù),而電弧局部溫度可高達(dá)3000°~4000℃,容易烤燃附近可燃物質(zhì)起火,由于接地故障引起的短路電流較小,不足以使斷路器動(dòng)作跳閘切斷電源,所以電弧性短路引起火災(zāi)危險(xiǎn)遠(yuǎn)大于金屬性短路。
電氣短路以接地故障居多,電弧性接地引起火災(zāi)危險(xiǎn)性大。不論是TN系統(tǒng)還是TT系統(tǒng),接地故障電路的阻抗都大于帶電導(dǎo)體短路電路的阻抗。在接地故障電路全為金屬導(dǎo)體的TN-C-S系統(tǒng),其導(dǎo)電性能不良失去接地并不影響設(shè)備的使用,故不易發(fā)現(xiàn)。但一旦發(fā)生接地故障,連接點(diǎn)的阻抗將限制短路電流,而導(dǎo)致電弧性短路的發(fā)生。連接點(diǎn)和故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧和電火花所引起火災(zāi),而斷路器卻不能動(dòng)作跳閘切斷故障。至于TT系統(tǒng),其接地故障電路內(nèi)串聯(lián)有系統(tǒng)接地和設(shè)備外殼的保護(hù)接地兩個(gè)接地電阻,電路本身的阻抗就很大,更易發(fā)生電弧性短路。由此可見,接地故障的電路阻抗大,使它易以電弧短路的形式出現(xiàn),這也是接地故障容易導(dǎo)致電氣火災(zāi)的一個(gè)重要原因。
剩余電流的危害
剩余電流的大小意味著漏電的嚴(yán)重程度,線路中有電流經(jīng)過時(shí),線路會(huì)發(fā)熱,當(dāng)線路中剩余電流過大時(shí),線路的溫度會(huì)不斷地升高,甚至是燒毀線路,引起電氣火災(zāi)事故,嚴(yán)重威脅著生命及財(cái)產(chǎn)安全。
剩余電流檢測(cè)原理
剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器利用電流互感器檢測(cè)電流的原理來檢測(cè)剩余電流的大小,以防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。
檢測(cè)原理如圖1 所示,圖中IA、IB 、IC為相電流,IN為中性線電流,Id為相線在a點(diǎn)的對(duì)地剩余電流,S 為任一封閉面。根據(jù)基爾霍夫定律,流入任一封閉面S的電流有效值相量之和等于零,則有IA+IB +IC -IN-Id =0整理得IA+IB +IC -IN=Id 。在正常情況下,三相電流的矢量和與N 線中流過的電流大小相等,方向相反,相互抵消。如果線路絕緣劣化或其它原因?qū)е翧 相線在a點(diǎn)產(chǎn)生對(duì)地電流,則在圖中的S 處電流互感器的線圈中將感應(yīng)出與剩余電流Id大小成正比的電流,其數(shù)值大小反映了配電線路及電氣設(shè)備中電流的泄露情況。
剩余電流的保護(hù)原理
三相四線導(dǎo)線一起穿過一零序電流互感器CT,也可在中性線N上安裝一個(gè)零序電流互感器CT,利用這些CT來檢測(cè)三相的電流矢量和,即剩余電流,如圖1所示,根據(jù)電路原理可知,當(dāng)電路中沒有發(fā)生設(shè)備漏電或接地故障且三相負(fù)荷完全平衡時(shí),一次側(cè)中瞬時(shí)電流的矢量和為零,即Ia+Ib+Ic+IN=0,在電流互感器中產(chǎn)生磁通的矢量和等于零,此時(shí),二次線圈中感應(yīng)電流IL=0。當(dāng)被保護(hù)的電路出現(xiàn)絕緣故障時(shí),負(fù)載側(cè)有對(duì)地泄載電流,零序電流互感器的矢量和不為零,即 Ia+Ib+Ic+IN≠0,在電流互感器中產(chǎn)生磁通的矢量和也不等于零,此時(shí),零序電流互感器二次繞組中便產(chǎn)生感應(yīng)電流,即剩余電流IL≠0。
漏電斷路器主要由零序電流互感器CT,漏電檢測(cè)電路,脫扣器組成。被保護(hù)電路有漏電或人體觸電時(shí),只要漏電或觸電電流達(dá)到漏電動(dòng)作電流值,零序電流互感器的二次繞組就輸出一個(gè)信號(hào),經(jīng)過集成電路放大器放大后送給CUP,CPU輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使漏電脫扣器動(dòng)作驅(qū)動(dòng)斷路器脫扣,從而切斷電源起到漏電和觸電保護(hù)作用。
防止電流引起電氣火災(zāi)的一般措施
1、認(rèn)真檢查線路的安裝是否符合電氣裝置規(guī)程的要求。例如線間距離、前后支持物的距離、受損絕緣的檢修等,都應(yīng)符合裝置的安全要求。
2、定期測(cè)量檢查線路的絕緣。如果測(cè)得的線路導(dǎo)線間和導(dǎo)線對(duì)地絕緣電阻小于規(guī)定值,必須將絕緣損壞處加以處理,破損嚴(yán)重的導(dǎo)線必須更換。
3、正確選擇與導(dǎo)線截面匹配的熔斷器。嚴(yán)禁用其他金屬導(dǎo)線代替熔體。
4、線路和電氣設(shè)備都應(yīng)在允許的負(fù)荷條件下運(yùn)行,防止因長(zhǎng)期過負(fù)荷引起絕緣損壞而發(fā)生漏電或短路。
5、經(jīng)常監(jiān)視線路的運(yùn)行情況,如發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重過負(fù)荷時(shí)應(yīng)及時(shí)處理。
6、導(dǎo)線間連接時(shí),必須執(zhí)行有關(guān)規(guī)程的規(guī)定。
7、導(dǎo)線與各種電氣設(shè)備的連接,特別是鋁導(dǎo)線與電氣設(shè)備的連接,應(yīng)按有關(guān)規(guī)程的規(guī)定執(zhí)行。
8、對(duì)運(yùn)行中的線路和設(shè)備定期進(jìn)行巡視檢查,如發(fā)現(xiàn)接頭發(fā)熱或松動(dòng)時(shí)應(yīng)及時(shí)處理。
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