漏电保护器在海洋平台的应用
摘要本文通过对海洋平台接地故障的分析,论述了海洋平台手持式和移动式用电设备安装漏电保护器的必要性,同时简述了漏电保护器的工作原理。

关键词海洋平台;it系统;漏电保护器
中图分类号te54文献标识码a文章编号
1674-6708(2010)20-0070-02
0 引言
在海洋石油及天然气开采过程中,海洋平台作为油气采集、临时存储及简单处理的重要场所,其危险性极大。

同时,受日晒雨淋、盐雾侵蚀、用电设备紧凑及操作空间狭小等诸多因素的影响,海洋平台的电气安全一直存在着隐患。

为了避免海洋平台电气安全事故的发生,需要根据海洋平台的环境特点,因地制宜地选择供配电系统接地型式,并选择相应的接地保护方式。

1 海洋平台配电系统的特点
低压配电系统分tn系统、tt系统及it系统3种形式。

每种接地形式的低压配电系统都有其自身的优缺点和适用范围。

设计工作者应该根据作业场所的环境条件、用电设备的特点和用电要求等因素加以具体选择。

当前,海洋平台一般选用it系统供电,这是由其自身的特点决定的:1)海洋平台远离陆地,对不间断供电的要求高。

例如,平台的消防设施和紧急逃生设施就不允许断电;2)海洋平台环境恶劣,盐雾和潮湿容易使用电设备和供电线路的绝缘受损,出现
接地故障。

2 海洋平台手持式和移动式用电设备漏电保护问题
1)海洋平台手持式和移动式用电设备发生接地故障一般有以下
原因:(1)手持式和移动式用电设备由于需要频繁移动,电缆与用电设备的接头容易松脱,使相线碰设备外壳而发生接地故障;(2)手持式和移动式用电设备在使用过程中电缆反复弯曲,使芯线部分折断,刺破电缆绝缘与外部可导电部分接触而发生接地故障。

2)海洋平台手持式和移动式用电设备接地故障分析
(1)单相接地故障
国际电工委员会标准iec4.79(电流通过人体的效应)确定,通过
人体的交流50hz电流不超过30ma时,人体不会因发生心室纤维性颤动而死亡,它与人体潮湿程度、接触电压高低没有直接关系。

大多数海洋平台低压配电系统接地型式一直沿用中性点不接地的it
系统,这样如果发生直接触及单相带电导体、单相接地或者间接触电故障时,单相接地故障电流为另外两相对地电容电流的向量和,
通常两相对地电容电流的向量和很小,即故障电流很小,这种情况
下不会构成电击危险,因此也可以不切断供电电源。

但是,随着海洋平台用电设备的增多,电力电缆线路随之增多,电容电流相应的增大,发生故障时单相接地电流也随之增大。

如果用电设备的外壳没有可靠接地或者接地线断开时,单相接地故障电流只能通过人体形成回路,当通过人体的交流50 hz电流超过30ma时,人体就可能会因发生心室纤维性颤动而死亡。

在低压配电系统中,用电设备的一相绝缘击穿,使其设备外壳带电。

当单相接地故障电流id=ia+ib≥30ma时,就超过了人体能承受的交流电流安全阀值,一定要立即切断供电以确保安全。

此时在用电设备处安装漏电保护器是唯一的解决方法。

(2)异相接地故障
当发生单相接地故障时,另外两相对地电压升高,电气设备的绝缘要求承受较高的电压,可能会导致绝缘破坏使故障进一步扩大,造成异相接地故障的发生。

根据《低压配电设计规范》gb50054-1995中的第4.4.14条:it系统外露可导电部分可用共同的接地极接地,亦可个别地或成组地用单独的接地极接地。

当外露可导电部分为共同接地,则发生第二次异相接地故障时,故障回路的切断应符合tn系统接地故障保护的要求。

海洋平台是钢结构体,本身就是导体,相当于用电设备外露可导电部分共用接地极接地。

当发生异相接地故障时,故障回路的切断应符合tn系统接地故障保护的要求。

按照规范要求,在tn系统中,手持式和移动式用电设备应设置漏电保护器。

3 漏电保护器的工作原理
漏电保护器是一种电流动作型漏电保护,它适用于中性点接地的tn系统和tt系统,也适用于对地电容较大的中性点不接地的it系统。

漏电保护器主要由3部分组成:检测元件(零序电流互感器)、中间环节(作用是对来自零序互感器的漏电信号进行放大和处理,并输出到执行机构)、操作执行机构(接收中间环节的指令信号,实
施动作,自动切断故障处的电源)。

三相线a,b,c穿过零序电流互感器,零序电流互感器的副边线圈接中间环节及脱扣器。

在正常情况下,漏电保护器所保护的电路中没有人身触电及漏电等接地故障时,三相负荷电流和对地漏电流基本平衡,由基尔霍夫电流定律知道,流过零序电流互感器ta的一次线圈电流的相量和约为零,即ia+ib+ic=0
因此,各相线电流在零序电流互感器铁心所产生的磁通向量之和也为零,即:φa+φb+φc=0,这样在ta的二次线圈中就没有感应电势输出,漏电装置不动作。

当电路中发生触电或漏电故障,回路中有漏电电流流过,这时穿过ta的三相电流向量和不等于零,其相量和为漏电电流,即i△
=ia+ib+ic≠0。

因此,各相线电流在零序电流互感器铁心所产生的磁通向量之和不为零,即φa+φb+φc≠0,这样在ta的二次线圈中就有一个感应电动势,此信号进入中间环节,如果达到漏电保护器的整定值,使励磁线圈通电,驱动断路器,立即切断供电电源,达到防触电保护的目的。

4 结论
已往海洋平台的电气设计中,对于手持式和移动式用电设备的配电保护,基本没有或很少装设漏电保护器。

更有一些设计者认为,在海洋平台的it供电系统中手持式和移动式用电设备没有必要装设漏电保护器。

从上述看来,这种想法只是考虑了其中的一个方面,是
片面的、有害的。

参考文献
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