謝江山 趙浩杰 周葉盛

摘 要：相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定游樂設(shè)施必須要具備強(qiáng)大的防護(hù)能力，游樂設(shè)施的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用應(yīng)保證人身安全。選用漏電保護(hù)開關(guān)作為觸電防護(hù)是游樂設(shè)施設(shè)計(jì)的常用技術(shù)手段，業(yè)界人士需要對(duì)漏電保護(hù)開關(guān)選型的原理、依據(jù)和方法等予以全面把握。本文基于漏電保護(hù)裝置的原理，探討了如何更加有效地選擇漏電保護(hù)開關(guān)，闡明了具體的選擇依據(jù)和方法，僅供參考。

關(guān)鍵詞：游樂設(shè)施 漏電保護(hù)開關(guān) 安全 選擇

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）12（b）-00-02

隨著游樂設(shè)施越來越多，游樂設(shè)施發(fā)生事故也是屢見報(bào)端。其中觸電事故高發(fā)而且影響巨大。大型游樂設(shè)備均包含電氣控制系統(tǒng)，如果電氣方面出現(xiàn)漏電故障，造成的后果將非常嚴(yán)重，因此必須要按照《大型游樂設(shè)施安全規(guī)范》《游樂設(shè)施安全技術(shù)檢測規(guī)程》等規(guī)定加強(qiáng)游樂設(shè)備電氣防護(hù)，選用正確的漏電保護(hù)裝置，本文著重就漏電保護(hù)方面進(jìn)行探討。

1 漏電保護(hù)及其原理

漏電保護(hù)是指利用安裝在電氣回路中的漏電保護(hù)器（漏電保護(hù)開關(guān)）來斷開故障回路電源而避免故障擴(kuò)大的一種電氣安全保護(hù)措施。當(dāng)發(fā)生漏電或者觸電時(shí)，漏電保護(hù)器檢測到限定的動(dòng)作電流值，并在在限定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作切斷故障回路電源。

當(dāng)電氣線路中出現(xiàn)漏電故障時(shí)，一般會(huì)出現(xiàn)兩種常見的現(xiàn)象。一是三相電流不平衡，出現(xiàn)零序電流；二是設(shè)備金屬外殼帶電，出現(xiàn)對(duì)地電壓。漏電保護(hù)開關(guān)中的電流互感器檢測到異常訊號(hào)時(shí)，開關(guān)中的中間機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換傳遞該信號(hào)，并使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，切斷電源。漏電保護(hù)開關(guān)的電流互感器與電網(wǎng)線路連接，二次線圈與開關(guān)中的脫扣器連接，用電設(shè)備處于正常工況時(shí)，線路中的電流平衡，電流互感器感應(yīng)的電流矢量和為零，此時(shí)一次線圈中不存在剩余電流，不會(huì)感應(yīng)到二次線圈，開關(guān)處于閉合狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)漏電并有物體觸及時(shí)，故障點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)電流分流，漏電保護(hù)開關(guān)的電流互感器出現(xiàn)剩余的電流，并感應(yīng)到二次線圈，當(dāng)剩余電流值達(dá)到保護(hù)開關(guān)限定電流值時(shí)，出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作。漏電保護(hù)器原理如圖1所示。

2 漏電保護(hù)開關(guān)選型

2.1 漏電保護(hù)開關(guān)選擇根據(jù)

在確定漏電保護(hù)開關(guān)前，要明確人體觸電的相關(guān)機(jī)制。需要用到漏電保護(hù)開關(guān)時(shí)，一般是因?yàn)槿梭w間接觸電，具體是指人體接觸到正常情況下不帶電，而故障時(shí)帶電的金屬導(dǎo)體導(dǎo)致的觸電，人體觸電最關(guān)鍵的影響因素是流過人體的電流值和持續(xù)時(shí)間，可參考公式Q=I·t，式中Q為安全電量；I為通過人體的電流；t為持續(xù)時(shí)間，一般情況下當(dāng)電流在50mA以下時(shí)，不會(huì)引起人心室顫動(dòng)。雖然低于50mA·s的電流不會(huì)致死，但是有很大可能會(huì)導(dǎo)致觸電者失去知覺或者發(fā)生二次傷害。當(dāng)然即使是以50mA·s作為保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，若瞬時(shí)通過人體的電流較大時(shí)，依然會(huì)導(dǎo)致心室顫動(dòng)，比方說0.1s的時(shí)間內(nèi)流過人體的電流為500mA，這會(huì)瞬間將人致死。大量實(shí)踐證明，漏電保護(hù)裝置最佳的保護(hù)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)以30mA·s為最佳，以該標(biāo)準(zhǔn)來論，比之50mA·s的限定電流安全率高1.67倍，并且即使是當(dāng)流經(jīng)人體的電流達(dá)到100mA，只要漏電保護(hù)開關(guān)在0.3s內(nèi)動(dòng)作并切斷電源，就不會(huì)對(duì)人體造成致命傷害。

2.2 選型基本方法

首先，在選擇漏電保護(hù)開關(guān)時(shí)，要充分關(guān)注游樂設(shè)施的額定電源電壓和設(shè)備負(fù)載電壓?；谶@兩個(gè)參數(shù)來選定漏電保護(hù)開關(guān)的額定電壓，要求漏電保護(hù)開關(guān)額定電壓必須要在額定電源電壓或負(fù)載電壓之上，否則開關(guān)的絕緣性能可能會(huì)下降，存在隱患。

其次，必須充分考慮游樂設(shè)備負(fù)載電流值，基于該參數(shù)來確定保護(hù)開關(guān)的額定電流，一般情況下保護(hù)開關(guān)的額定電流必須要比負(fù)載電流值要大，通常要有20%的余量，這可以比較好實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)和短路保護(hù)。

第三，漏電保護(hù)開關(guān)額定短路通斷能力應(yīng)比其保護(hù)線路中的最大短路電流大，要考慮漏電保護(hù)開關(guān)的短路分?jǐn)嗄芰Γ漕~定短路通斷能力就要比最大短路電流大才能順利的使脫扣器脫扣，瞬時(shí)熄弧而斷開電源，如果能力不足則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備在瞬時(shí)的短路電流下燒毀。

第四，若線路中存在泄漏電流，那么漏電保護(hù)開關(guān)的動(dòng)作電流必須要大于2倍該泄漏電流，這是從相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)中分析得出的結(jié)論。具體如表1所示。

第五，按照漏電保護(hù)開關(guān)的使用目的以及作業(yè)條件來進(jìn)行選擇。一般情況下在游樂設(shè)施電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中，重點(diǎn)是要防止人體觸電，并且在防觸電的基礎(chǔ)上要實(shí)現(xiàn)與設(shè)備接地并用線路的保護(hù)，同時(shí)還要防止漏電可能引起的火災(zāi)以起到保護(hù)設(shè)備、線路的目的。為此，針對(duì)保護(hù)人的目的，應(yīng)選擇高靈敏度，快速動(dòng)作型漏電保護(hù)開關(guān)，并安裝在線路末端，而與設(shè)備接地并用的分支線路應(yīng)選擇快速型中靈敏度漏電保護(hù)開關(guān)，在干線上要選用延時(shí)型中靈敏度的漏電保護(hù)開關(guān)。

基于上文對(duì)漏電保護(hù)開關(guān)選型的分析，針對(duì)防止人體觸電的防護(hù)來說，要選擇漏電保護(hù)動(dòng)作電流在30mA以下的高靈敏度開關(guān)，漏電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)在0.1s以內(nèi)。一般情況下，總線路的泄漏電流是各個(gè)分支線路所泄漏電流的和，總線路額定動(dòng)作電流需大于分支漏電保護(hù)開關(guān)的額定動(dòng)作電流，這樣分支線路的泄漏電流正常情況下不會(huì)對(duì)總線路的漏電保護(hù)開關(guān)產(chǎn)生影響使其動(dòng)作。但是一旦分支線路中出現(xiàn)人體觸電，這時(shí)后分支線路中的漏電電流就會(huì)是一個(gè)不確定的突變量，這就有可能出現(xiàn)大于總線路的漏電保護(hù)動(dòng)作電流使總線路的保護(hù)開關(guān)動(dòng)作，所以總線路的漏電保護(hù)開關(guān)應(yīng)選延時(shí)型中靈敏度漏電保護(hù)開關(guān)。而分支線路中必須要保證漏電保護(hù)開關(guān)能有效動(dòng)作，應(yīng)選選高靈敏度的快速型漏電保護(hù)開關(guān)。

選擇漏電保護(hù)開關(guān)極數(shù)時(shí)應(yīng)特別注意電氣控制系統(tǒng)的電源供電形式，必須要保證與被保護(hù)線路的線數(shù)一致。比如三相線路供電，就應(yīng)選擇三極產(chǎn)品。如果存在三相+單相供電設(shè)備，那么應(yīng)選用三極四線或者四極產(chǎn)品。GB8408規(guī)定，大型游樂設(shè)施的低壓配電系統(tǒng)接地形式應(yīng)采用TN-S系統(tǒng)或采用TN-C-S系統(tǒng)，接地電阻10Ω以下，帶電回路與地之間的絕緣電阻應(yīng)在1MΩ以上。TN-S系統(tǒng)用四極產(chǎn)品，可以比較好地保護(hù)使用者的安全，但是必須要注意四極產(chǎn)品的N極必須接N線，絕對(duì)禁止接PE線或者PEN線。

2.3 游樂設(shè)施漏電保護(hù)開關(guān)選型注意事項(xiàng)

一般而言，游樂設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中，在選擇漏電保護(hù)開關(guān)時(shí)，要充分考慮分級(jí)保護(hù)，并確保分級(jí)保護(hù)中各級(jí)漏電保護(hù)開關(guān)額定漏電動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間應(yīng)協(xié)調(diào)配合。一般在游樂設(shè)施的低壓供配電系統(tǒng)中，按三級(jí)進(jìn)行保護(hù)，因?yàn)橛螛吩O(shè)施的配電是在總配電箱下設(shè)分配電箱，再之下就是開關(guān)箱和各游樂設(shè)施用電設(shè)備。總配電箱是整個(gè)系統(tǒng)的中心點(diǎn)，分配電箱是每一個(gè)分支線路的中心點(diǎn)，開關(guān)箱則是配電系統(tǒng)的最末端，之下就是用電設(shè)備了，一個(gè)開關(guān)箱控制一臺(tái)用電設(shè)備。按照這種配電形式，在選擇漏電保護(hù)開關(guān)時(shí)也應(yīng)采取三級(jí)保護(hù)。

3 結(jié)語

綜上所述，游樂設(shè)備漏電保護(hù)開關(guān)是用于保護(hù)使用人不發(fā)生觸電事故的重要技術(shù)手段。在相關(guān)規(guī)范中明確要求游樂設(shè)備電氣控制中必須要裝備漏電保護(hù)裝置。而如何選擇最為恰當(dāng)?shù)穆╇姳Ｗo(hù)裝置則是一個(gè)非常重要的課題，漏電保護(hù)裝置選擇不好，是無法發(fā)揮出漏電保護(hù)應(yīng)有作用的，本文對(duì)游樂設(shè)備的漏電保護(hù)開關(guān)選型進(jìn)行了較為深入的分析，可能存在不足，但希望能夠有一定參考價(jià)值。

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