導語：如何才能寫好一篇泄漏電流，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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實踐證明，最好在被試設備溫度為30~80℃時對其進行試驗，這是因為在這個溫度范圍內泄漏電流變化較明顯，且在停運后的熱狀態下或冷卻過程中對不同溫度下的泄漏電流進行試驗也便于比較。規程給出了油浸式電力變壓器繞組直流泄漏電流在不同溫度下的參考值，對于額定電壓為63一330kV的變壓器，其溫度從80℃變化到10℃的過程中，泄漏電流參考值從570拌A降到了33拜A，減小了94.2%。通常，隨著溫度的升高，泄漏電流值會增大，絕緣材料的散熱條件也會更差，熱擊穿的擊穿電壓也就越低。因此，測量泄漏電流以及分析評判測量結果時，需重視溫度因素;在比較測量結果與參考值(或歷史記錄)時，需將測得的泄漏電流值換算到同一溫度下。直流泄漏電流與試驗電壓的關系對于絕緣良好的設備，其泄漏電流與試驗電壓的關系曲線近似為直線;若設備存在絕緣缺陷，則其泄漏電流將隨電壓的升高而急劇增加，泄漏電流與試驗電壓的關系曲線(即其伏安特性)也不再為直線，如圖3所示。因此，可利用伏安特性輔助判斷設備在高電壓下的絕緣狀況，即絕緣正常時的泄漏電流隨試驗電壓成正比上升，絕緣不良時的泄漏電流在某試驗電壓下急劇增加，忽視殘余電荷對直流泄漏電流的影響對于電容量較大的電力設備，在測量其直流泄漏電流前，必須切斷其電源，并對其進行充分放電直至無殘余電荷。實踐證明，未充分放電是造成測量結果出現偏差的重要原因之一。

忽視高壓試驗導線的正確選取由于連接被試設備的高壓導線暴露在空氣中，因此當其表面場強高于20kV/cm(決定于導線直徑、形狀等)時，沿導線表面的空氣將發生電離，導線對地形成一定的雜散泄漏電流。由于直流泄漏電流本身量值(微安級)很小，因此不能忽視雜散泄漏電流對測量結果的影響。采用不規范的試驗導線測量泄漏電流，得到的測量結果嚴重失真，因此測量泄漏電流時需使用屏蔽線作為試驗導線。另外，在測量泄漏電流時還必須注意導線對地距離，以避免影響測量結果。停電后，采用直流設備測量UlmA及75%U，、下的泄漏電流是M()A必測項目。正確設置微安表位置測量MOA的直流泄漏電流時，應先用絕緣電阻表搖測M()A本體對地及基座對地的絕緣情況。若絕緣良好，則宜在被試品下端與接地網間串聯一只帶屏蔽引線的微安表(此時被試品的下端應與接地網絕緣)，其精度應高于成套裝置上的儀表。若兩只電流表的指示值不同，則應以外部串聯的電流表讀數為準。測量時優先考慮圖4中PAZ位置接線;若基座絕緣不太理想，則應用PAI位置接線，否則泄漏電流測試值誤差較大。

測t試驗電壓目前，普遍采用市售成套直流高壓試驗裝置對M()A進行測量。其中部分直流高壓試驗裝置是采用中頻變壓器低壓側來監視高壓電壓的，這對于中低壓(35kV及以下)M()A尚可，但對于高壓(110kV及以上)M()A，將產生較大測量誤差。氧化鋅閥片的非線性致使試驗電壓的準確性對測量結果影響較大，因此在測量時應在高壓側直接測量試驗電壓，以保證試驗結果的準確性。導則推薦用高阻器串微安表(或用電阻分壓器接電壓表)對MOA進行測量，而不使用成套直流高壓試驗裝置。本文僅對直流泄漏電流測量中存在的部分問題進行了分析討論，在實際工作中，還存在如直流試驗裝置的合理選型、被測對象測量前的適當處理以及濕度、電源電壓、加壓速度等問題。

作者：張治武 曹小龍 曹小虎 吳棟梁 單位：甘肅省電力公司檢修公司 甘肅天水供電公司

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【關鍵詞】發電機；直流耐壓試驗；泄漏電流增大；原因分析

0.概述

江蘇華電句容發電有限公司1號發電機采用上海發電機廠制造的THDF125/67型號，發電機的定子繞組采用無鹽水直接冷卻，轉子繞組、定子相間聯接線（定子端部弓形引線）和出線套管、過渡引線均采用氫氣直接冷卻。發電機其它部件的損耗，如鐵芯損耗、風摩損耗以及雜散損耗所產生的熱量，均由氫氣帶走。發電機機座能承受較高壓力，且為氣密型，在汽端和勵端均安裝有端蓋。氫冷卻器為串片式熱交換器，垂直安裝布置在汽側冷卻器罩上的冷卻器室內，冷卻端上端通過螺栓固定就位，而下端用定位塊限位。發電機勵磁采用“機端變壓器——靜止可控硅整流的自并勵勵磁系統”，其電源取自發電機出口。

1.試驗方案

（1）發電機直流耐壓及泄漏電流試驗分吹水條件下試驗（優點是所需試驗設備簡單，容量較小，讀數準確而且不受水質情況影響；缺點是機組結構所致，吹水十分耗時）和通水條件下試驗（優點是不用吹水設備，省去了吹水時間；缺點是所需設備容量較大，直流脈動系數大，易使微安表波動，燒壞表頭）兩種。在與制造廠家、安裝公司協商后，結合現場實際情況確定發電機直流耐壓及泄漏電流試驗在吹水條件下試驗，試驗電壓為DC68kv。（制造廠家推薦電壓）。

（2）測試定子繞組絕緣合格。

（3）按照試驗原理接線圖接好線，檢查無錯誤。

（4）試驗電壓按每級0.5Un分階段升高（即13.5kv，27kv，40.5kv，57kv，68kv）共5點，每階段停留1min，泄漏電流隨電壓不成比例顯著增加時，應立即停止試驗，分析原因后才能繼續開展工作。

（5）為保證設備的安全，泄漏電流超過3mA時，應立即停止試驗，查明原因后再做決定。

試驗前的準備工作。

（1）拆除發電機出口及中性點之間的連接線。

（2）發電機轉子接地。

（3）發電機的測溫元件及CT二次側全部短接接地。

2.常規試驗進行

常規試驗。

試驗時間為2013年4月11日10點30分，環境溫度24℃，環境濕度60%，試驗數據見表二。

表1 發電機出廠試驗數據

表2

使用儀器：日本公立5000V搖表ZC25B-3/7。

高壓直流發生器ZGS-80kv/3mA 蘇州華電。

從試驗數據可知該機U、W相試驗與制造廠家出廠試驗數據（表一）比較結果正常，但是V相在電壓升至50KV時，泄漏電流迅速上升至280μA，并且電壓自動掉了下來，降壓放電后，測量V相對UW相及地的絕緣電阻值為6.6MΩ，并沒有完全擊穿，因此首先懷疑發電機外部的出線套管以及相關部位臟污受潮。決定使用有機溶劑擦拭各相出線套管及引線等相關部位后重新進行試驗。

3.結束語

引起發電機泄漏電流異常的常見原因如表4所示，可供分析判斷時參考。

表3 引起泄漏電流異常的常見原因

泄漏電流和直流耐壓的試驗接線和測量方法是一致的，所加的電壓也一樣。但兩者側重考核的目的不一樣。直流耐壓主要考核發電機的絕緣強度如絕緣有無氣隙或損傷等。而泄漏電流主要是反應線棒絕緣的整體有無受潮，有無劣化，也能反應線棒端部表面的潔凈情況，通過泄漏電流的變化能更準確予以判斷。

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關鍵詞：電梯系統流量分析選型

Abstract: with the improvement of people's living standard, people to office building of growing concern about the quality, the elevator traffic flow is the measure of a office building quality important index. This paper to Qingdao day financial building's elevator configuration optimization design practice as an example, this paper expounds the elevator traffic analysis and selection, hope to be helpful to you.

Keywords: elevator system flow analysis selection

中圖分類號：TU857 文獻標識碼：A 文章編號：

以下結合青島天泰金融大廈工程實踐著重分析高層寫字樓電梯系統優化配置的問題：

1工程概況

青島天泰金融廣場項目是一座高品質寫字樓，設計為30層（地上層數)，層高為3.6m,每層建筑面積為1800m²,地上總建筑面積為54000m²;

根據工程實際經驗推算：以5000m²每臺估算，可知每部核心筒電梯設計配置數量為11臺，其中客梯10部，消防梯1部，分別均勻布置在核心筒內。

2流量分析

(1)電梯交通流量分析，首先做如下假設:

①辦公樓為多租戶，不固定上班時間;按照辦公樓使用面積標準12-15平米每人計算;建筑使用系數為0.7，本工程使用面積15平方米一個人進行計算。

②出勤率(即平均每天使用電梯的人數占總人數的比例)為85% 。

⑧電梯負載因數0.8(額定人數在轎箱中一般沒有滿員);高峰期停站率80%。

④電梯加速度為0.8m/s² ;電梯損耗時間為運行一周時間的5%。

⑥每次停站開關門的時間為5.4s;每位乘客平均進出時間為2.4s.

⑥每位乘客體重為75Kg;1350Kg乘坐18人，1500Kg乘坐20人。

⑦寫字樓共30層,服務層數為30層。

⑧電梯系統主人口設在首層(100 %)

(2)計算步驟

第一步，估算建筑物的總人數。

辦公樓:建筑使用面積10-15平方米/人;天泰金融廣場建筑面積54000平方米，總人數為:(54000m²* 0.7)/15 *0.85 =2142人.

第二步，確定電梯的數量。

辦公樓:平均5000平米/臺;電梯數量54000m²/5000約等于11臺，方案布置11臺，10臺客梯，1臺消防電梯。

第三步，確定電梯的服務方式。

優良的操縱控制可以減少電梯可能的停站數，使負載和運行間隔均勻，從而縮短候梯時間和乘梯時間，節省能源，延長電梯壽命。所以操縱控制方式是電梯選型配置非常重要的內容。目前使用的控制多是集控、并聯控制和群控。

在樓層較多的建筑中，分區分段有利于提高運輸效率，降低系統造價。在高層辦公樓中，有兩種分區方式：奇偶分區 和分段分區（區中區或稱設轉換廳的分區方式一般用在超高層建筑中）圖1

經過對相同建筑的模擬計算對比，得出結論：分段分區比奇偶分層停靠方式有更多優點。分段分區方式相比奇偶分區方式，低區部分的電梯減少了總行程，并可選擇梯速相對較低的電梯，更為經濟；高區部分則擁有了較長段的快速通行區，有利于發揮高區的速梯優勢，更加高效，這種優勢直接體現在上班早高峰時段中。

經過計算得出結論：本項目電梯操縱系統采用分區群控設置，低區：6臺客梯（服務20層）；高區：4臺客梯（服務10層）：消防梯1臺。

第四步，確定電梯載重量。

對于一般民用建筑來說，國家標準針對電梯載重量的設定也有相關的要求。一般來說，速度越高的電梯，要求選擇的載重量越大。原則上按照表1選取。

星級酒店和甲級辦公樓的設計大多選用載重量≥1350kg的電梯，以便提高電梯的運載能力，突現建筑物的檔次。

查表得出結論：30辦公樓，電梯速度區間V取3.0m²/s-3.5 m²/s,電梯載重量m≥1350kg，本項目選定梯速V=3.5m/s,梯重m=1350kg。

第五步，確定電梯的速度。

一般情況下，設定15層以上的大樓電梯從基站直駛到最高服務層站所需的時間，最理想的應控制在30秒內，根據目前我國的情況，建議該時間宜控制在45秒內，見表2

第六步，確定乘客候梯時間。

電梯運行一周的時間(RTT ):指電梯到達始發站開門瞬間開始計算，直到電梯下一次達到始發站開門瞬間所經過的時間。它包括乘客進出電梯的時間T1、電梯開門的時間T2、電梯運行的時間T3,損耗時間T4。即RTT= T1+T2+T3+T4。

電梯平均間隔時間(INT ):是粗算一組電梯群控狀態下到達基站的相鄰轎箱的時間間隔。電梯間隔時間等于INT= RTT/N(電梯群數))。

平均候梯時間(AWT):從乘客在廳站登記呼梯信號直至電梯轎廂開始啟動離開這一樓層的平均時間。該參數對乘客的耐心和情緒有重大影響，是衡量電梯服務質量的最直接指標。一般對于甲級寫字樓AWT要小于30s。 AWT=K * INT, K為經驗值選取見表3。

有關寫字樓理論運行及平均間隔時間標準間表4

以6臺低區客梯, 服務樓層20層，電梯選擇V=3.5m/s,M=1350kg為例計算平均間隔時間及侯梯時間電梯運行一周的時間(RTT )

RTT=T1+T2+T3+T4=195.39s。其中，T1=2.4* 0.95*18 *0.8=32.83s(其中0.95為進出電梯系數)，

T2=20* 70% * 5.4=75.6s, T3=20*3.6/3.5*2=41.14s, T4=0.05*（T1+T2+T3）=7.48s;電梯平均間隔時間(INT):INT= RT'T/N(電梯群數)=157.05/6=26.17s，平均候梯時間(AWT): AWT=K *INT=0.6 x 26.17s =15.7s( K為經驗值取0.6見表3 )以上的平均間隔時間為15.7s為

Satisfactory滿意標準，遠遠小于30s甲級寫字樓標準。

同理驗證高區4臺群控電梯取V=3.5m/s,M=1350kg亦符合標準。INT’=23.84sRTT’=95.76s AWT’=16.69s

第七步，計算5分鐘輸送能力CESmin見表5

電梯運載能力:理論上等于一組群控電梯在高峰期間5min運送的乘客占服務樓層總人數比值CESmin;CESmin= QSmin/Q總

其中QSmin1=(5*60/26.17)*18(電梯載重人數)*0.8=165人;

QSmin2=(5*60/23.84)*18(電梯載重人數)*0.8=181人；

CESmin= QSmin1/Q1+ QSmin2/Q2

其中Q1+Q2=Q總Q1=(1800*20*0.7)/15*0.85=1428人

Q2=(1800*10*0.7)/15*0.85=714人

CESmin=（165/1428+181/714）/2=18.45%

有關電梯輸送能力的計算是以建筑物內人流高峰期的情況進行計算的。在人流高峰期，如果電梯完全能夠滿足實際使用，那么大樓的電梯配置符合要求。針對出租型辦公樓來說，5分鐘輸送能力一般為18.45%，符合 Excellent的標準。

3建議性結論

根據以上流量分析，筆者認為客梯選用3.5 m/s, 1.35T，比較合適。

對于單控的消防電梯不參與流量分析，由于每層均停站，建議將速度定為1.5m/s即可 z重量選擇1.05T。主要參數定位后，便于施工圖設計單位進行基坑、井道和機房的提前設計。

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關鍵詞：絕緣子監測；信號消噪；泄漏電流； EEMD閾值

中圖分類號：O357.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）11-0033-02

1 EMD濾波特性和EEMD分解原理

{1}EMD濾波。任何復雜信號均由簡單振蕩模態組成。EMD以信號局部極值點為基礎，使用三次樣條插值方法求解信號上、下包絡及平均包絡，通過“篩分”算法依次分解出有限個本征模函數（IMF）。信號x（t）經EMD過程后可表示為：

x（t）=imf（t）+r（t） （1）

式中，imfi（t）為第i層IMF，r（t）為剩余分量，分解層數為N。EMD分解就是為了獲取本征模函數，得到希爾伯特譜。EMD過程就是濾波的過程，把信號中各分量按特征時間尺度大小分離出來。

{2}合經驗模分解。EEMD分解原理為：當附加的白噪聲均勻分布在整個時頻空間時，該時頻空間就由濾波器組分割成的不同尺度成分組成。當信號加上均勻分布的白噪聲背景時，不同尺度的信號區域將自動映射到與背景白噪聲相關的適當尺度上去。在每個獨立的測試中噪聲是不同的。當使用足夠測試的全體均值時,噪聲將會被消除。全體的均值最后將會被認為是真正的結果,唯一持久穩固的部分是信號本身，所加入的多次測試是為了消除附加的噪聲。

2 EEMD閾值消噪方法

EEMD分解后，噪聲分量和信號分量混疊在一起被分解到各層IMF中。如果簡單的選取某幾層IMF來重構有用信號，則存在較大誤差。對于泄漏電流信號不應該當作噪聲而被濾除。EEMD過程信號中添加了白噪聲，其抑制效果與總體平均次數有關。實際處理中，必須保留含有有用信號分量的IMF，并濾除其中的噪聲分量，才能重構出泄漏電流信號。白噪聲經EMD分解后的各層分量中，第一層能量最大，除imf1外，其余各層IMF能量Ek（k≥2）在半對數坐標上呈線性分布。由此得出各層IMF的能量估計公式：

Ek=ρ,k=2，3,4…（2）

式中，參數β、ρ的值分別為0.719和2.01。EEMD是EMD的改進，白噪聲經其分解后的IMF能量應當服從上述規律。為了驗證，本文擬合出歸一化白噪聲序列經EEMD分解后各IMF的能量在半對數坐標上的分布曲線，如圖1所示。由圖1可以看出，分解后的各IMF的能量仍然滿足式（2），但參數β和ρ的值分別取0.6484和2.1486。比較實際的IMF能量曲線和文獻[1]給出的分布曲線后發現，本文擬合的IMF能量曲線能更準確的描述歸一化白噪聲序列經EEMD分解后各IMF的能量分布規律。在EEMD基礎上，可選取EEMD的閾值函數：

Thri=Cσi （3）

式中，C為閾值系數；σi是第i層IMF所含噪聲的標準差，通過式（4）進行估計：

i= （4）

式中，Ei由式（2）求取。EEMD過程中人為添加了白噪聲，通常第1層IMF僅由噪聲產生，可直接濾除。根據第1層可以估計第k層噪聲能量及標準差。最后分解出來的幾層IMF頻率較低，可直接保留。僅需要對中間產生的幾層IMF進行閾值估計和消噪處理，然后對信號進行重構，見式（5）。

xi（n）=imf'（t）+imfi（n） （5）

閾值的不同不僅體現在各層噪聲估計標準差上，也體現在各層的閾值系數C上。前幾層應當選用較大的閾值系數，將噪聲濾除。之后的幾層IMF中，有用信號占絕大部分，噪聲分量很小。文中選用后一層閾值系數為前一層閾值系數的1/2，見式（6）：

C2=0.9*

Cn+1=Cn/2（n=2，…，M-1）（6）

軟閾值是一種更平滑的處理方式，不利于保留波峰處放電等細節信息，而硬閾值能更多的保護細節信息，故而本文采用EEMD硬閾值。

3 仿真試驗分析

處于閃絡初始階段的絕緣子泄漏電流信號，整體波形呈現出正弦波或三角波。泄漏電流中含有豐富的頻率信息，所以在泄漏電流中必然存在脈沖信號。研究表明，在閃絡初始階段的放電形式為電暈或輝光放電，在外施電壓的正負半周峰值處的脈沖群幅值和脈沖數一般相差不大。本文采用式（7）來模擬污閃初始階段的泄漏電流。

s（t）=10sin（ωt）+2sin（3ωt）+0.5sin（5ωt）+u（t）+h（t）（7）

式中，ω=314rad/s，u（t）為高斯白噪聲，h（t）為放電脈沖信號。

本文選用有效值和奇數倍頻與工頻幅值比作為監測特征量來評價模擬泄漏電流消噪方法的優劣。選用啟發式閾值方法和自適應閾值方法。本文畫出了信噪比以0.5為步長，從0遞增至10時，泄漏電流信號消噪前后的有效值Ie（如圖2所示）和三次諧波與基波的幅值比P（如圖3所示）。圖2中，Ie1表示不含噪模擬泄漏電流有效值，Ie2、Ie3、Ie4分別表示含噪泄漏電流經EEMD閾值、小波啟發式閾值、小波自適應閾值方法消噪后信號的有效值。兩種閾值準則下的小波方法信號有效值大體上相同，圍繞真實有效值波動。EEMD閾值消噪后信號有效值誤差不超過4%，和小波消噪的效果相同。圖3中，P1表示不含噪模擬泄漏電流三次諧波與基波的幅值比，P2、P3、P4分別表示含噪泄漏電流經EEMD閾值、小波啟發式閾值、小波自適應閾值方法消噪后信號的三次諧波與基波的幅值比。兩種閾值準則下的小波方法消噪后信號三次諧波與基波幅值比相同，諧波幅值比曲線相互重疊。當信噪比大于5.5時，兩者消噪后信號的諧波幅值比都接近真實的諧波幅值比；當信噪比小于5.5時，兩者有較大的誤差。EEMD閾值消噪后誤差不超過0.05。

綜合考慮，EEMD閾值消噪明顯優于小波閾值消噪。

4 污濕情況下泄漏電流消噪

從理論上分析，EEMD過程具有內在自適應性。EEMD閾值消噪方法能有效抑制不同形式的泄漏電流噪聲。污濕狀況下，為了比較污閃過程中的泄漏電流消噪效果，選擇復合絕緣子（ESDD=0.4mg/cm2，NSDD=2mg/cm2）在霧室條件下測得的典型泄漏電流，采用EEMD閾值和小波閾值進行消噪，如圖4所示。圖4中，污濕情況下的泄漏電流大致呈現三角波狀，干擾程度不均勻。小波消噪保留了過多的細節，消噪效果不明顯。而EEMD閾值消噪方法保留了細節信息，為泄漏電流進一步分析奠定基礎。

5 結 論

本文根據EEMD過程中的濾波特性，結合白噪聲經EEMD分解后各層IMF的能量分布規律，給出了EEMD閾值消噪方法。采用EEMD閾值消噪方法和小波閾值消噪方法，分別對模擬和實測泄漏電流進行消噪處理，分析評價消噪效果。對于不同信噪比的模擬泄漏電流，與小波閾值消噪相比，EEMD閾值消噪后信號的有效值和三次諧波與基波幅值比都接近真實值，能準確反映泄漏電流特征。EEMD閾值消噪方法具有自適應性，在有效的抑制噪聲的同時，適當的保留了有用信號，適合污濕狀況下的泄漏電流消噪。

參考文獻：

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關鍵詞：金屬氧化物避雷器 氧化鋅避雷器 帶電檢測

目前,在我國電力系統中運用較為廣泛的是氧化鋅避雷器。其核心元件采用的是氧化鋅電阻片,與傳統的碳化硅避雷器相比較,具有著更好的伏安特性,同時能夠更好提高過電壓的疏通能力,實現防護電氣設備功能的大幅度提升。

1、避雷器及避雷器帶電檢測概述

避雷器一般安裝在帶電導線與地之間,其與被保護的電氣設施呈并聯狀態,進而避雷器可以通過對雷電影響或者對過電壓能量的操作來加強電氣設施的保護。當電氣設施受到超過規定的電壓值過大時,避雷器則通過限制電壓幅值,使電氣設施免遭瞬時過電,減少系統短路概率。當電壓恢復平衡時,避雷器則恢復原狀。

目前,對于避雷器的工作運行狀態進行監測的重要手段之一即為全電流在線監測法。全電流在線監測法一般通過在35kV電壓等級及以上的避雷器下端安裝泄漏電流監視儀,這樣即可對避雷器的全電流進行監測。通過連續監視觀測泄漏電流變化趨勢,對相關數據進行統計與分析,得出避雷器的工作性能,對其老化與絕緣損壞程度進行充分的了解。

避雷器全電流在線監測法雖然可以得到全電流中對于避雷器表面、內部泄露電流等總和,但是對于避雷器內壁絕緣、氧化鋅片以及支架絕緣等運行情況缺失有效的反映。由此可見,在目前避雷器檢測之中獲取的相關數據得出的分析具有著一定片面性,還不能透徹對于避雷器的運行狀態作出全面的反饋。因此,固定時間段（例如,春秋兩季）對避雷器進行相應的帶電檢測具有著重要意義。通過帶電檢測,可以對于避雷器全電流、阻性電流和損耗功率有著更準確的分析,為狀態檢修工作提供可靠的依據。

2、避雷器帶電檢測各類方法分析

氧化鋅閥片簡化后工頻下的等值電路如圖2-1所示。其中RC為ZnO晶粒本體的電阻,R為晶界層的電阻,C為晶界層的固有電容。氧化鋅閥片在工頻電壓作用下,一般只有約數十微安的微小電流通過電阻R（稱為阻性電流IR）,而通過閥片電容C的電流IC可在幾百微安以上。正常的情況下,阻性分量僅占全電流的5%～20%。

全電流在線檢測法的方法最為簡單,對流過避雷器的電流進行實時監測,運行初期,氧化鋅避雷器的全電流中的阻性電流分量IR僅占很小比例。即使發生故障導致IR有顯著增大,但在測量的全電流I時變化仍不明顯;如(圖1)可知,IR與IC在向量上成90°角。因此對發現氧化鋅避雷器早期老化很不靈敏。

阻性電流IR是判斷避雷器閥片是否良好的重要指標。而全電流在線檢測發對阻性電流分量監測并不明顯。要進一步掌握避雷器閥片的運行工況,對流經避雷器的阻性電流及阻性電流產生的功耗進行定期帶電檢測很有必要性。避雷器帶電檢測儀器已早有成熟產品,它是已潛行電流互感器取樣,不必斷開原有全電流在線檢測儀接線,有外補償和自動補償測量阻性電流及功耗。

3、帶電檢測的注意事項

氧化鋅避雷器進行帶電檢測時,對操作注意事項的把握將直接影響到帶電檢測的實效性。需要注意以下幾個方面:第一,在實際的檢測之前應當首先將其連接至地線后,才能夠拆除接地線。第二,外補償測量時,從PT二次取參考電壓時,應仔細檢查接線以避免PT二次短路。第三,電壓信號輸入線和電流信號輸入線務必不要接反,如果將電流信號輸入線接至PT二次側或者試驗變壓器測量端,則可能會燒毀儀器。第四,切記在氧化鋅避雷器在有輸入電壓和輸入電流時,勿插拔測量線。這樣將有可能燒壞整個儀器。第五,氧化鋅避雷器在操作過程之中,不能夠在潮濕或者溫度過高的環境之中使用。例如,在操作過程之中,雖然氧化鋅避雷器由于其優勢被人們大規模使用,值得我們注意的是,氧化鋅避雷器使用的環境因素的影響,一般環境溫度高于四十攝氏度,以及低于四十攝氏度,日溫差大于二十五攝氏度時均不適宜采用。第六,在氧化鋅避雷器進行帶電檢測時,如果發現避雷器出現異常情況,則應當加強對以上因素的檢驗,但仍然不能排除問題,為了保障整個電力系統的安全,則應當采用停電直流試驗。

4 加強對避雷器泄漏電流組成的分析

加強對于避雷器泄漏電流組成的分析,有利于更好的促進避雷器帶電檢測工作持續、健康、穩定的進行。避雷器在運行電壓下的泄漏電流其主要可以分為以下幾個組成部分:氧化鋅本體的泄漏電流、套管表面的泄漏電流、流經隔弧筒與支架的泄漏電流、流經隔弧筒與支架的泄漏電流、套管內壁的泄漏電流與套管本身材料的泄漏電流、空氣在電場作用下的泄漏電流。經過長期避雷器檢測工作經驗,筆者發現由于避雷器內部結構的固定,避雷器泄漏電流雖然不同時間段有一定的不同,例如,由于受到外界環境各種因素的影響,其電流讀數也會呈現不同變化,但是,其基本上維持在特定的范圍之內。相對于避雷器內部泄漏的電流,套管表面的泄漏電流由于受到更多因素的影響,（溫度、濕度等影響）,泄漏電流變化較為劇烈。

綜上所述,氧化鋅避雷器具有著較好的無間隙、無續流以及非線性等優勢,已經逐漸取代傳統的類型的避雷器,發展成為目前我國電力系統之中對于預防過電壓的主要設備之一。氧化鋅避雷器的運行狀況以及可靠程度將直接影響到整個電力系統的安全與穩定。因此,要加強對于氧化鋅避雷器的帶電檢測技術以及在線監測水平,并在操作過程之中嚴格把握操作規程,這樣才能夠更好的發現與解決故障,進而防止事故的發生。

參考文獻

[1]王聯紅,李劍.一起氧化鋅避雷器在線監測與設備狀態檢修應用實例分析[J].新疆電力技術,2009,(01).

[2]申忠如,丁暉,郭福田.氧化鋅避雷器泄漏電流在線檢測的研究[J].西安交通大學學報,1996,(12).

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【關鍵詞】 氧化鋅避雷器 泄漏電流 在線監測 無線傳輸

一、引言

避雷器是電力系統運行中應用普遍的系統過電壓保護裝置，它承擔著限制系統內因遭受雷擊、諧波和操作等等所產生的各種過電壓現象，起著至關重要的作用。但是實際中氧化鋅避雷器自身的運行安全往往被忽略，隨著氧化鋅避雷器在長期的運行過程中承受運行電壓的作用，其性能也將逐漸劣化，泄漏電流中的阻性成分將產生有功損耗，使閥片升溫，嚴重時可能形成熱崩潰導致避雷器損壞或爆炸。其過程相對比較緩慢，具有一定的隱蔽性，若不及時發現，一旦發生了爆炸事故，一般都造成系統停電，生產被迫中斷，造成的間接損失往往不可估量。

隨著自動化技術的發展及自動化水平的提高，電力系統高壓設備的檢修手段也在逐步改進，狀態監測、狀態評估及狀態檢修是未來電力系統的必然方向。在線監測MOA的運行狀態，可以在不停電的情況下隨時了解MOA運行的狀態，及時發現可能出現的異常情況和事故隱患。采取預防措施，防止事故擴大造成經濟損失，保證其在良好的狀況下運行，這對于系統的安全運行，合理安排設備檢修時間，節約費用等方面都具有很大的優越性。

為了確保MOA正常工作、防止故障的發生，傳統的做法具有非常大的局限性。因此將采取無線在線監測方式對MOA進行狀態跟蹤，可以大大提高監測系統的靈活性、實時性、準確性，減少有線數據傳輸的誤差及成本。

二、氧化鋅避雷器在線監測原理及方法

因為氧化鋅避雷器的無串聯間隙結構，在持續運行電壓作用下，由氧化鋅閥片組成的芯片柱就要長期通過工作電流，即總泄漏電流。嚴格說來，總泄漏電流是指流過MOA內部閥片柱的泄漏電流，但測得的MOA總泄漏電流包括瓷套泄漏電流、絕緣桿泄漏電流及閥片柱泄漏電流三部分。一般而言，閥片柱泄漏電流不會發生突變，而由污穢或內部受潮引起的瓷套泄漏電流或絕緣桿泄漏電流比流過MOA內部閥片柱的泄漏電流小得多。因此，在天氣好的條件下，測得的MOA總泄漏電流一般都視為流過MOA閥片柱的泄漏電流。

由于MOA芯片柱是由若干非線性的閥片串聯而成的，通過MOA的總泄漏電流是非正弦的，因此不能用線性電路原理來求總泄漏電流。為此，國內外常用阻容并聯電路來近似等效模擬MOA非線性閥片元件，常簡化為下圖1的等效電路。

流過MOA的總泄漏電流可分為阻性電流IR與容性電流Ic兩部分。導致閥片發熱的有功損耗是阻性電流分量。因R為非線性電阻，流過的阻性電流不但有基波，而且還含有三次、五次及更高次諧波，只有阻性電流的基波才產生功率損耗。雖然總泄漏電流以容性電流為主，阻性電流僅占其總泄漏電流的10%～20%左右，但容性電流的變化很小，相對阻性電流隨時間的變化量，容性電流的變化量可忽略不計。因此對MOA泄漏電流的監測應以阻性電流為主。

氧化鋅避雷器的在線監測主要有全電流法、補償法測量阻性電流、三次諧波法、基波電流法等等，這幾種方法在不同的在線監測裝置中均得到了應用，本設計采用國內目前已經應用比較成熟的阻性電流法，即從全電流中分離出阻性電流，以此來進行分析、判斷。

三、氧化鋅避雷器無線在線監測系統設計

3.1 設計理念

交流氧化鋅避雷器無線監測系統的設計理念是：（1）通過控制單元檢測避雷器泄露電流中阻性分量，對避雷器進行實時監控；（2）采用短距離無線通信模塊，由于無線發送時耗電量較大，控制電路適時地開關通信模塊；（3）設計電路做到抗干擾能力強、信號傳輸穩定、低功耗；（4）大大提高監測系統的靈活性、實時性，減少有線數據傳輸的誤差及成本。

該理念的特點是檢測準確、安全及時、可靠節能，其能夠進行真實有效的現場數據采集及無線傳輸。對于現場采集端必須能夠全天候的正常工作，同時穩定的數據傳輸方案將給監測系統提供強大的技術支持，因此硬件電路必須具有很高的監測靈敏度及良好的抗干擾能力。本系統對MOA進行狀態監測，需采集MOA總泄漏電流及雷擊次數。

3.2 監測模塊硬件電路設計

3.2.1 微控制器部分電路設計

監測模塊的硬件系統包括數據采集、數據處理和無線接口電路三大部分，所設計的硬件電路必須能實現在高準確度和高精度下的信號獲取、處理及長時間工作等功能。因此系統的 監測模塊選取MSP430系列的MSP430F169作為微控制器，其工作電壓范圍在1.8至3.6V，待機模式下電流消耗僅為1.1uA，關閉模式下（RAM保持）電流消耗僅為0.2uA，MSP430F169有五種省電模式，從等待方式喚醒時間僅為6us，16位RISC結構，125ns指令周期，內置3通道DMA，可滿足系統快速喚醒、低功耗及準確獲取信號進行處理的工作需求。MSP430F169控制電路圖如圖2所示。

由于氧化鋅避雷器總泄漏電流只有微安級，而現場干擾較嚴重。因此，必須采用靈敏度高的微電流傳感器，串入避雷器的接地回路，在放電計數器下方取電流信號，電流傳感器電路圖如圖3所示。補償電壓信號則由母線電壓互感器（PT）二次側獲取。

3.2.2 無線射頻電路設計

系統采用nRF903作為無線收發芯片，其電路圖如圖4所示，其工作電壓范圍可以從2.7～3.3V，接收待機狀電流消耗為600pA，低功耗模式電流消耗僅為1uA，可滿足低功耗設備的要求。nRF903具有多個頻道（最多170個以上），特別滿足需要多通道工作的特殊場合，適合采用跳頻協議。

nRF903的天線接口設計為差分天線，以便于使用低成本的PCB天線，所有的參數包括工作頻率和發射功率都可以通過一個l4位的配置寄存器用串行線（CS、CFG―CLK和CFG ―DATA）進行設置。

nRF903內部結構可分為發射電路、接收電路、模式和低功耗控制邏輯電路及串行接口幾個部分。發射電路含有：射頻功率放大器、鎖相環（PLL）、壓控振蕩器（VCO）、頻率合成器等電路。基準振蕩器采用外接晶體振蕩器產生電路所需的基準頻率。振蕩電路采用鎖相環（PLL）方式，由在DDS基礎上的頻率合成器、外接的無源回路濾波器和壓控振蕩器組成。壓 控振蕩器由片內的振蕩電路和外接的LC諧振回路組成。要發射的數據通過DATA端輸入。

接收電路包含有：低噪聲放大器、混頻器、中頻放大器、GFSK解調器、濾波器等電路。低噪聲放大器放大輸入的射頻信號；混頻器采用2級混頻結構，第一級中頻10.7136MHz， 第二級中頻345.6kHz。中頻放大器用來放大從混頻器來的輸出信號；中頻放大器的輸出信號經中頻濾波器濾波后送入GFSK解調器解調，解調后的數字信號在DATA端出。

3.3 軟件設計

3.3.1 主程序設計

主程序首先對系統進行初始化，其中包括系統時鐘初始化、I/O口初始化、嵌套向量中斷控制器初始化、外部中斷初始化、SPI初始化和NRF903無線收發模塊初始化。初始化完成后，NRF903模塊隨即進入低功耗休眠模式，該模式每隔1s醒來偵聽是否有有效電平。MSP430F169開放電磁波喚醒中斷及雷擊計數中斷，然后立即進入停止模式，以期將電流消耗降到最小。停機模式可以使MSP430F169達到最低的電能消耗，在這種模式下，可以通過任何一個配置成EXTI的信號把芯片從該模式下喚醒。

3.3.2 中斷程序設計

MOA無線在線監測系統的中斷程序分為電磁波喚醒中斷和雷擊計數中斷兩個，雷擊計數中斷的優先級高于電磁波喚醒中斷，這兩個中斷都可以將MSP430從停機模式喚醒。NRF903每隔1s將對電磁波進行偵聽，當偵聽到有效波時喚醒MSP430F169，監測模塊將開啟10s定時器進行工作，然后MSP430F169將配置NRF903進入接收狀態。否則進入休眠狀態，等待下次被喚醒；當10s內接收到中心節點的命令時，監測模塊將在執行完相應命令程序后返回主程序，對NRF903無線模塊進行重新配置，最后進入休眠狀態，等待下次被喚醒。

當有雷擊過電壓或者操作過電壓發生時，光電耦合器將導通，從而觸發雷擊中斷。中斷發生后，MSP430F169將被喚醒進入中斷程序，中斷程序將在原先次數上加一后返回，然后MSP430F169進入休眠模式。雷擊次數將不會立即發送給接收單元，只有當后臺需要知道雷擊次數或者泄漏電流時才將數據發送給接收單元，也可由接收單元通過USB傳送給后臺顯示。

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關鍵詞：建筑電器漏電保護器安全用電應用

        隨著經濟的發展，各種電器設備在生產和生活中的各個領域應用越來越廣泛，觸電的可能性也在加大，對漏電保護器的使用要求也越嚴格。漏電保護器在我國應用已經多年，積累了不少經驗，但是在中小型民用建筑物中應用尚不夠重視，為避免接地故障帶來的危害，提高民用用電的安全性和可靠性，因此，我們應重視中小民用建筑物供配電線路設計中對漏電的保護。

        一、漏電保護器的應用范圍及特點

接地故障有金屬性和電弧性兩種形式。①故障點熔焊，故障點阻抗可忽略不計的接地故障為金屬性接地故障。金屬性接地故障能使外殼帶危險性接觸電壓，其主要后果是人身電擊；②故障點不熔焊，而是產生電弧、電火花的接地故障為電弧性接地故障。電弧、電火花的局部高溫可高達2000~3000℃，很容易引燃旁邊的可燃物質，引起電氣火災。電弧性接地故障只能引起電氣火災，而不會引起人身電擊事故。

無論是保護接零還是接地措施，其保護范圍都是有限的。例如“保護接零”，就是把電氣設備的金屬外殼與電網的零線連接，并在電源側加裝熔斷器。當用電設備發生碰殼故障時，則形成該相對零線的單相短路，由于短路電流很大，迅速將保險熔斷，斷開電源進行保護。其工作原理是把“碰殼故障”改變為“單相短路故障”從而獲取大的短路電流切斷保險。然而，工地的電氣碰殼故障并不頻繁，經常發生的是漏電故障。如設備受潮負荷過大、線路過長、絕緣老化等造成的漏電，這些漏電電流值較小，不能迅速切斷保險，因此故障不會自動消除而長時間存在，但這種漏電電流對人身安全已構成嚴重的威脅，所以需要加裝靈敏度高的漏電保護器進行補充保護。

漏電保護器作為直接接觸防護和火災保護措施的附加保護，表現在達不到主保護動作值時，防止人身間接觸電以及配電線路由于各種原因而遭損壞引起火災等事故，因此不能撤掉或降低對線路、設備的接地或接零保護要求，不能代替主保護。漏電保護器在規定條件下，當漏電電流達到或超過其給定值時，自動切斷電路，從而達到保護的目的。

        二、漏電保護器的分類及選用

漏電保護器按不同方式分類來滿足使用的選型。如按動作方式可分為電壓動作型和電流動作型；按動作機構可分為開關式和繼電器式；按極數和線數可分為單極二線、二極和二極三線等；按動作靈敏度可分為高靈敏度(漏電動作電流在30mA以下)、中靈敏度(漏電動作電流在30~1000Ma)和低靈敏度(漏電動作電流在1000mA以上)；按動作時間可分為快速型(漏電動作時間小于0.1s)、延時型(動作時間為0.1~2s之間)、反時限型(隨漏電電流的增加，漏電動作時間減小。當額定漏電動作電流時，動作時間為0.2~1s；1.4倍動作電流時為0.1~0.5s；4.4倍動作電流時為小于0.05s。)

選擇漏電保護器應按照使用目的和根據作業條件選用：按保護目的選用：①以防止人身觸電為目的。安裝在線路末端，選用高靈敏度，快速型漏電保護器。②以防止觸電為目的與設備接地并用的分支線路，選用中靈敏度、快速型漏電保護器。③用以防止由漏電引起的火災和保護線路、設備為目的的干線，應選用中靈敏度、延時型漏電保護器。

漏電保護器的安裝場所

1.應該安裝漏電保護器的設備：漏電保護裝置的防護類型和安裝方式應與環境條件和使用條件相適應。對有金屬外殼的一類設備和手持電動工具、安裝在潮濕或者強腐蝕等場所的電氣設備、建筑工地臨時用電的電氣設備、賓館飯店、學校、企業、住宅等民用插座、游泳池或浴池類設備、安裝在水中的供電線路和電氣設備，以及醫院直接接觸人體的電氣醫療設備等均應安裝漏電保護設備。

2.不應該安裝漏電保護器的設備：公共場所的通道照明電源和應急照明電源、消防電梯、防盜報警裝置電源以及其它不允許突然停電的場所或電氣裝置的電源，應當不安裝漏電保護裝置，或者安裝只報警不跳閘的保護裝置。

3.可不安裝漏電保護的設備：使用安全電壓供電的設備、使用雙重絕緣的電氣設備、使用隔離變壓器供電的設備、采用不接地的局部等電位聯結措施的場所等可不安裝漏電保護設備。

        三、漏電保護器的設計配置方法

        1. 漏電保護器的分級要求

        電氣線路和設備泄漏電流值及分級安裝的漏電泄漏電流特性和時間特性配合要求如下：①用于單臺用電設備時，動作電流應不小于正常運行實測泄漏電流的4倍。②配電線路的漏電保護器動作電流應不小于正常運行實測泄漏電流的2.5倍，同時還應滿足其中泄漏電流最大的一臺用電設備正常運行泄漏電流的4倍。③用于全網保護時，動作電流應不小于實測泄漏電流的2倍。④漏電保護器的額定動作電流應留有一定的余量，以適應日久回路絕緣電阻降低、用電設備增加以及季節變化等引起的電流泄漏增大。

        2. 二極和四極漏電保護器的應用

        電氣安全的一個基本要求是盡量減少開關電器的極數和觸頭數以及線路的連接點。開關觸頭之類的活動連接和線路的固定連接由于種種原因都可能因導電不良而成為事故起因，而三相回路中的中性線導電不良危險更甚，這是因為中性線導電不良時設備依然運轉，隱患不易被發現，當三相負荷嚴重不平衡時將導致三相電壓也嚴重不平衡而燒壞單相設備。所以應盡可能限制在中性線增加觸頭。

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[關鍵詞] 漏電 火災 報警

[Abstract] In this paper, a hospital ward floor renovation project examples,describes the leakage of this new type of electrical fire alarm system, fire protection systems, analyzed and presented the design, inspection, testing should be attention.

1.安裝漏電火災報警系統的必要性

目前建筑內火災事故的發生有一部分是由于電氣火災引起的。由于供電線路及設備安裝使用不當、線路老化或機械損傷等原因,造成其絕緣性能下降,導致供電線路及設備與大地之間有不正常的電流流過,產生漏電。

電氣線路及裝置因絕緣破損發生接地故障時,在漏電點處可能引起電火花并產生電弧。這種電弧由于有很高的阻抗,它限制了故障電流,不足以使過電流保護電器動作或不能及時動作來切斷電源,而幾百毫安的漏電電流產生的電弧局部溫度高達20000C以上,可引燃周圍的可燃物造成火災。

為遏制電氣火災事故的發生,國家近幾年頒布實施的相關規范,如:《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008和《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95(2005年版)、《建筑設計防火規范》GB50016-2006中均提出在建筑內火災危險性大、人員密集等場所宜設置漏電火災報警系統。

2.漏電火災報警系統的有關國家標準

2.1 現行國家標準《電氣火災監控系統》14287-2005

2.1.1 此標準為制造標準,共分為3部分,電氣火災監控設備、剩余電流式電氣火災監控探測器、測溫式電氣火災監控探測器。

電氣火災監控系統被定義為:當被保護線路中的被探測參數超過報警設定值時,能發出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統,它由電氣火災監控設備、電氣火災監控探測器組成。

電氣火災監控設備被定義為:能接收來自電氣火災監控探測器的報警信號,能發出聲、光報警信號和控制信號,指示報警部位,記錄并保存報警信息的裝置。

電氣火災監控探測器被定義為:探測被保護線路中的剩余電流、溫度等電氣火災危險參數變化的探測器。探測器分為兩種型式:剩余電流式電氣火災監控探測器和測溫式電氣火災監控探測器。

2.1.2電氣火災監控系統設備應具備的主要功能

1.監控設備應能接收來自探測器的監控報警信號,并在30s內發出聲、光報警信號,指示報警部位,記錄報警時間,并予以保持,直至手動復位。

2.報警聲信號應手動消除,當再次有報警信號輸入時,應能再次啟動。

3.監控設備自身發生故障時,應能在100s內發出與監控報警信號有區別的聲光故障信號;故障期間,非故障回路的正常工作不應受到影響。

2.1.3剩余電流式電氣火災監控探測器應具備的主要功能

1.當被保護線路剩余電流達到報警設定值時,探測器應在60s內發出報警信號。

2.探測器報警值不應小于20mA,不應大于1000mA,且探測器報警值應在報警設定值得80%～100%之間。

3.探測器在報警時應發出聲、光報警信號,并予以保持,直至手動復位。

2.1.4測溫式電氣火災監控探測器應具備的主要功能

1.當被監視部位溫度達到報警設定值時,探測器應在40s內發出報警信號。

2.探測器的報警值應設定在55℃～140℃的范圍內。

3.探測器在報警時應發出聲、光報警信號,并予以保持,直至手動復位。

2.2現行國家標準《高層民用建筑設計防火規范》GB50045(2005版)

此標準中要求“高層建筑內火災危險性大、人員密集等場所宜設置漏電火災報警系統。”

2.3 現行國家規范《建筑設計防火規范》GB50016-2006

此標準中要求“商店、劇院、電影院、體育館等人員密集場所宜設置漏電火災報警系統。”

3.關于系統名稱的解釋

有2可知,現行國家標準對為防范電氣火災而采用的報警系統的名稱并未統一,《電氣火災監控系統》14287-2005將此系統稱之為“電氣火災監控系統”, 《高層民用建筑設計防火規范》GB50045(2005版)、《建筑設計防火規范》GB50016-2006稱之為“漏電火災報警系統”。由于名稱不一致,在實際應用中有可能造成誤解,因此,有待于國家規范的制定部門對其進行統一。本為采用設計圖紙說明“漏電火災報警系統”這一名稱。

4.漏電火災報警系統的設計

以國內某醫院病房樓改造工程為例,介紹該系統的基本情況:本工程為舊病房樓改造工程,總建筑面積為23000m2。改造完成后與4萬多m2新病房樓結構上連通。此工程用電負荷為一級,防火等級為一級。

本工程低壓照明配電干線采用封閉母線供電,漏電火災報警探測設備安裝在封閉母線插接箱內,共12層每層分兩路配電,用以實現對線路電氣火災的探測、報警。本系統設計將報警信號就近接入消防報警模塊,相當于并入了火災自動報警系統。

5.漏電火災報警系統驗收中應注意的問題

5.1事前控制

在安裝前要有預見性的要求漏電火災報警器設備廠家、配電柜廠家、配電系統施工單位三方充分溝通,協調有關安裝方式、尺寸和電氣技術參數。防止安裝時不必要的返工,造成質量問題。

在設備進場時要對照圖紙檢查漏電火災報警系統等參數是否滿足被保護線路、電氣設備及設計的要求,主要對廠家提供的檢驗報告進行檢查。

5.2事中控制

漏電火災報警裝置有分體機和一體機兩種結構,本工程采用一體機。特別要注意保護裝置漏電流報警器電源側和負荷側的接線方式,不能反接;同時注意強弱電分開走線,防止接錯線或搭線,造成強電串入漏電火災報警系統總線中,燒毀整個漏電火災報警系統。

安裝完成之后,要進行配電系統剩余電流的檢測,及時排除剩余電流異常情況,并作詳細記錄。

檢查報警電流和報警時間是否滿足設計要求。對每一臺設備安裝通電后進行了現場的測試。

5.3事后控制

安裝完成之后,應建立保存漏電火災報警系統的安裝和試驗記錄;根據電子式剩余電流動作保護裝置使用壽命的要求,一般工作年限為6年,超過規定年限應進行全面檢測。

6.固有泄漏電流的估算及漏電火災報警電流值的確定

6.1漏電火災報警系統探測器的報警設定值應考慮配電系統及用電設備的正常泄漏電流。用戶側的正常泄漏電流與室內布線和電器設備的對地阻抗有關。

6.2配電系統及用電設備的正常泄漏電流以實測為準,并參考廠家提供的數據。表1和表2為有關資料上提供的數據。

按照GB14287.2-2005的要求:“探測器報警值不應小于20mA,不應大于1000mA,且探測器報警值應在報警設定值的80%~100%之間。”考慮到醫院的特殊性,對泄漏電流報警值本工程的電路系統進行了計算。

本工程每層為一個防火分區,每層主要照明為熒光燈,燈的數量為150盞左右,每層用電腦約20臺,每層用在照明回路的電線(4、6 mm2)約為5000～6000m,同時考慮其他用電設備的泄漏,最終計算系統泄漏電流在300 mA左右。

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【關鍵詞】交聯聚乙烯絕緣電纜；絕緣試驗試驗；分析判斷

0 前言

在過去對交聯聚乙烯電力電纜與油浸紙絕緣電纜都采用直流耐壓試驗。但發現交聯聚乙烯電力電纜在直流耐壓試驗后，加速了交聯聚乙烯電力電纜絕緣性能早期劣化，大大縮短了電纜的運行壽命；所以國內外陸續制訂交聯電纜交流耐壓試驗的標準。交流耐壓試驗作為目前交聯電纜最有效的絕緣試驗方法。

1 絕緣電阻的測試

對電纜主絕緣部分的絕緣電阻測試，其目的是為了判斷電纜主絕緣是否受潮，老化，在耐壓試驗后進行絕緣電阻測試，是判斷電纜主絕緣是否存在缺陷。絕緣電阻高表示電纜的絕緣性能良好，交聯聚乙烯絕緣電纜絕緣電阻不少于1000MΩ，耐壓試驗前后，絕緣電阻測量應無明顯變化。

2 泄漏電流及直流耐壓試驗

2.1 試驗原理

泄漏電流試驗是測量電纜在直流電壓作用下，流過被試電纜絕緣的持續電流，從而有效地發現電纜的絕緣缺陷。測量泄漏電流與測量絕緣電阻在原理上是相同的，不同的只是測量泄漏電流時所用的直流電壓較高，能發現一些用兆歐表測量絕緣電阻所不能發現的缺陷，如尚未貫通兩電極的集中性缺陷等。通常，泄漏電流的測量是與電纜直流耐壓試驗同時進行的，有時也在降低試驗電壓的情況下單獨測量。

2.2 試驗步驟

（1）18/30kV及以下電壓等級的橡塑絕緣電纜直流耐壓試驗電壓。

按照Ut=4×U0 計算。例：8.7/15kV橡塑絕緣電纜直流耐壓試驗電壓為35kV。

（2）試驗時，試驗電壓可分為25%，50%，75%，100%4階段均勻升壓，每階段停留1min，并讀取泄漏電流值，試驗電壓升至規定值后維持15min，其間讀取1min和15min時泄漏電流，測量時應消除雜散電流影響。

（3）泄漏電流值和不平衡系數只作為判斷絕緣狀況的參考，不作為是否能投入運行的判據。

2.3 工程中的問題與分析

某工程有一條電纜，型號為YJV22―8.7/15，長度約有680m，耐壓前用兆歐表測量絕緣電阻，相間及相對地能達到2500MΩ，耐壓時B相電壓升到15kV就升不上去，泄漏電流很大，達到800多μA，顯然此相電纜存在問題。外觀檢查沒發現異樣，用干布把電纜頭擦拭干凈，再用兆歐表測量絕緣，顯示2500MΩ，其后再進行一次耐壓試驗，目的是檢查電纜中間接頭是否存在異常。這時對其緩慢升壓，顯示泄漏電流依然很大，這時隨著電壓的升高，電纜中間接頭電纜處發出吱吱的聲音，同時冒煙，最后中間接頭被擊穿。通過施加直流耐壓及查看泄漏電流，能夠查找出此電纜的B相的中間接頭存在著工藝方面的問題，確保電纜在以后運行中的安全性。

2.4 電纜試驗經驗總結

在對電纜進行直流耐壓試驗時，不僅看達到耐壓時間時的泄漏電流值，而且要全面觀察，旋轉調壓器必須緩慢、勻速，電壓升高的時候泄漏電流也隨之升高，但稍有停頓，泄漏電流就會大幅下降，這是正常的現象，如果停止升壓，泄漏電流值還不減小，就說明電纜可能存在缺陷。

3 電纜的交流耐壓試驗

3.1 交流耐壓試驗的優點

按高壓試驗的通用原則，被試品上所施加的試驗電壓場強應模擬高壓電氣設備的運行狀況，直流耐壓試驗對交聯聚乙烯絕緣電纜存在局限性，而且還可能產生負作用，主要表現在以下幾個方面：

（1）交聯聚乙烯電纜絕緣層在直流和交流電壓下，內部電場分布情況完全不同。在直流電壓下，電場按絕緣電阻系數呈正比例分配，而XLPE絕緣材料存在電阻系數不均勻性，導致在直流電壓下電場分布的不均勻性。交流電壓下，電場按介電系數呈反比例分配，XLPE為整體絕緣結構，其介電系數為2.1～2.3，且一般不受溫度變化的影響。因此，在交流電壓下XLPE絕緣內部電場分布是比較穩定的。

（2）交聯聚乙烯絕緣電纜在直流電壓下會積累單極性電荷，釋放由直流耐壓試驗引起的單極性空間電荷需要很長時間。如果在直流殘余電荷未完全釋放之前投入運行，直流電壓便會疊加在工頻電壓峰值上，電纜上的電壓值將遠遠超過其額定電壓。這會導致電纜絕緣老化加速，使用壽命縮短，嚴重的會發生絕緣擊穿。

（3）交聯聚乙烯絕緣電纜的一個致命弱點是其絕緣內容易產生水樹枝，在直流電壓，水樹枝會迅速轉變為電樹枝，并形成放電，加速了絕緣水劣化，以致于在運行工頻電壓作用下形成擊穿。

（4）直流耐壓試驗不能有效地發現在交流電壓作用下電纜的某些缺陷。

3.2 電纜試驗的發展

在1980年左右，國外電力部門發現了直流耐壓試驗對橡塑絕緣是無效的且具有危害性。1997年國際大電網會議（CIGRE）發表《高壓擠包絕緣峻工驗收試驗導則》（30～300Hz及試驗電壓標準），在全世界范圍內廣泛推廣應用。我國在20世紀90年代中期已開始并關注此問題，并頒發了相關標準：Q/CSG10007-2004中國南方電網有限責任公司企業標準《電力設備預防性試驗規程》。

3.3 交流耐壓試驗方法

交流220V或380V電源，由變頻源轉換成頻率、電壓可調的電源，經勵磁變壓器T，送入由電抗器L和被試電纜Cx構成的高壓串聯諧振回路，分壓器是純電容式的，用來測量試驗電壓。變頻器經勵磁變壓器T向主諧振電路送入一個較低的電壓Ue，調節變頻器的輸出頻率，當頻率滿足條件f=1/（2π√LC）時，電路即達到諧振狀態。

3.4 電纜交流試驗注意

（1）試驗設備（電抗器、分壓器、勵磁變壓器等）應盡量靠近被試電纜頭，減少試驗接地線的長度，即減少接地線的電感量。

（2）采用配套供應的專用的一點接地式試驗接地線。應盡可能地短，不要任意延長接地線的長度

（3）如果電纜頭安裝在桿塔上，電纜的屏蔽層和非試相連接接地，該接地線不可利用桿塔架代替，須采用專配的接地線與變頻諧振系統連成回路

（4）試驗電壓大于26kV時，必須在電抗器底部加專用絕緣底座。

（5）電抗器不能放置在金屬物體上。

4 結論

直流耐壓試驗對交聯聚乙烯絕緣電纜存在局限性，而且還可能產生負作用，在工程上，存在著很多舊電纜駁接新電纜的情況，使用直流耐壓試驗，試驗電壓很高（達到35kV）擊穿或者破壞舊電纜的風險較高。

交流耐壓試驗由于試驗電壓較低（交接試驗21.75kV，預試13.92kV）不能用來檢查正常絕緣的絕緣水平所以在現實中，遇到這樣的情況下，大多數還是選擇使用直流耐壓試驗。

【參考文獻】

[1]電力工人技術等級暨職業技能鑒定培訓教材.電氣試驗工[M].中國水利水電出版社.2009.8.

篇10

【關鍵詞】道路照明；間接接觸防護；接地形式

1.引言

隨著本市城市建設的發展，特別是新區的啟動，城市道路照明規模也不斷擴大，大量的照明裝置在新建的廣場、街道、公園、道路、居住小區都隨處可見，與人們生活的環境密切相關。因此，道路照明裝置的用電安全性及配電可靠性，是一個不可忽視的重要問題。

很多人在討論TT還是TN-S接地形式的安全性，也在討論在燈頭加漏電開關還是熔斷器，但是忽略了線路上的問題，現在路燈供電距離都很長，一個回路超過500米很常見，有的甚至能達到1000米，有沒有考慮如何對末端單相接地短路電流進行保護呢？ 甚至一些設計師僅關注電壓降問題，對路燈間接接觸防護根本不考慮。由于道路照明裝置用電情況的特殊性，其接地故障保護值得引起更多的關注和思考。

2.道路照明間接接觸防護措施及接地形式

路燈由于暴露于戶外、常受風霜雨雪的侵蝕，負荷分散、線路長、泄漏電流大，又屬于Ⅰ類電擊防護等級的設備，其金屬燈桿及構件、殼體常處于人體容易觸及的范圍。當發生接地故障而使金屬燈桿及構件、殼體帶電時，人體與之接觸將招致電擊，而危及人身安全。這方面的案例已經很多，造成人員傷亡、賠償、追究責任的事件屢見不鮮。

根據新版GB50054-2011《低壓配電設計規范》5.2.1條間接接觸防護措施為：

（1）采用Ⅱ類設備；

（2）采取電氣分隔措施；

（3）采用特低電壓供電；

（4）將電氣設備安裝在非導電場所內；

（5）設備不接地的等電位聯結。

在使用Ⅰ類設備。預期接觸電壓限制為50V的場所，當回路或設備中發生帶電導體與外露可導電部分或保護導體之間的故障時，間接接觸防護電器應能在預期接觸電壓超過50V且持續時間足以引起對人體有害的病理生理效應前切斷該回路或設備電源。

城市道路照明配電系統的接地形式主要是從間接接觸電擊防護的角度來考慮，其中，自動切斷電源是通常普遍采用的保護方法。

CJJ45-2006《城市道路照明設計標準》6.1.9條規定，道路照明配電系統的接地形式宜采用TN-S系統或TT系統。目前當地主管部門還未統一這方面的做法，現行兩種接地形式都有在使用。本文分別討論在不同接地形式下路燈的間接接觸防護。

3.道路照明TN-S接地形式

TN-S接地形式是把工作中性線N和專用保護線PE嚴格分開，采用它的優點是：當系統正常運行時，專用保護線上沒有電流，只是工作中性線上有不平衡電流。PE線對地沒有電壓，所以電氣設備金屬外殼接零保護是接在專用的保護線PE上，安全可靠；其缺點是路燈設于戶外，易遭受雷擊，沿PE線可能把高電位引入配出電源的建筑物，也可能把電源側的故障電壓傳導至路燈從而造成人身傷害事故。

由參考文獻【4】及中國航空工業規劃設計研究院任元會老師有關《城市道路照明配電系統接地方式和配電線路保護的探討》文獻的要點，本文按常用的情況來設定幾種參數進行通用分析，按照《工業與民用配電設計手冊》（第三版）P154～P163表4-21、表4-24、表4-25等提供的計算方法來計算接地故障電流，得出下面兩個表格供大家參考。

道路照明由一臺SCB-9-10/0.4kV， 200 kVA ，D，Yn-11（Uk=4.5%）箱變供電。箱變內帶3m長TMY-4（40×4）低壓母線。箱變到路燈控制箱干線為YJV-1/0.6KV- 4x35+1x16。系統短路容量Sd =300MVA。

根據GB50054-2011《低壓配電設計規范》6.2.4條規定：

Iset1≥IC （1）

Iset3≥Krel3 Iset1 （2）

Idmin≥1.3 Iset3 （3）

式中：Idmin——照明線路預期短路電流中的最小短路電流，A。

Iset1——斷路器長延時過電流脫扣器整定電流，A。

IC—— 照明線路計算電流，A。

Iset3——斷路器瞬時過電流脫扣器整定電流，A。

Krel3——斷路器瞬時過電流脫扣器可靠系數，取決于電光源啟動狀況和斷路器特性，高壓鈉燈取4～7，本次按5考慮。

表一 TN-S系統不同規格（YJV）銅芯電纜的單相接地短路電流 （A）

電纜規格mm2 配電線路長度（m）

400 500 600 700 800 900 1000

5x16 164 132 110 94 83 74 66

4x25+1x16 203 163 136 117 103 91 82

5x25 253 203 170 146 128 114 103

4x35+1x16 223 179 150 129 113 101 91

5x35 349 281 236 203 178 159 143

表二 TN-S系統用斷路器時符合公式（3）規定的Iset1/ Iset3最大允許值

電纜規格mm2 配電線路長度（m）

400 500 600 700 800 900 1000

5x16 ≤25/125 - - - - - -

4x25+1x16 ≤25/125 ≤25/125 - - - - -

5x25 ≤32/160 ≤25/125 ≤25/125 - - - -

4x35+1x16 ≤32/160 ≤25/125 - - - - -

5x35 ≤50/250 ≤40/200 ≤32/160 ≤25/125 ≤25/125 - -

通過上面計算表格可知，只要電纜截面與電纜長度滿足對應的選擇關系，就可以認為配電回路能滿足接地故障保護靈敏性的要求，并得出以下結論【4】：

a.線路長度在500米以下時，斷路器可以滿足短路保護（TT系統能滿足除接地故障外的短路保護），TN-S系統能兼作接地故障保護；線路長度在800米以上時，基本上不能滿足保護要求。

b.能滿足保護要求的，也是靠加大電纜截面才能達到。

c.采用TN-S系統，加大電纜PE線截面，比加大相線截面更有效，如用1（5x25mm2）比用1（4x35+1x16mm2） 電纜的接地故障電流明顯要大。

d.建議線路長度在500m以上時，采取分區配電，增設路燈配電箱。

如上可知：當道路照明的配電線路不很長，用斷路器兼作接地故障保護，經計算能符合GB50054-2011規定時，可以采用TN-S接地方式。

值得注意的是，由推倒公式：

RB≤0.29RE（正常干燥場所）【1】

RB≤0.13RE（潮濕場所）

式中RB——TN系統中所有PE線并聯的接地極的接地電阻，Ω；

RE——不與PE線相連接的裝置外導電部分與大地間的最小接觸電阻，Ω。

因RE是隨機值，難以對其規定一個安全限值。從防電擊考慮，應盡量降低變壓器中性點接地電阻RB值，有專家建議電源系統接地電阻小于2Ω較好。同時降低金屬電桿的接地電阻值，如在保護線（PE）上多做重復接地。在路燈設計實踐過程中，通常的做法是：當采用TN-S接地形式時，在每桿路燈下打一根50mmx50mmx5mm、長度2500mm的角鋼接地極，將PE線與金屬燈桿及構件、燈具外殼、燈桿基礎內鋼筋、人工接地極等連接成一個整體。

我們可以根據表中提供的數據，依據路燈配電箱的配電距離，選擇適當的截面和配電方式來整定斷路器，以滿足間接接觸防護保護的要求。

4.道路照明TT接地形式

在TN-S系統中，當道路照明的配電線路較長，線路末端（按最不利因素考慮）發生接地故障時，其接地故障電流比較小；配電線路首端的斷路器采用瞬時過電流脫扣器兼作接地故障保護時，很難保證按GB50054-2011《低壓配電設計規范》的規定，在5s內切斷故障電路。

近年來，許多業界專家和學者對室外道路照明配電系統的接地形式進行了很深入的分析和討論，認為“道路照明的間接接觸防護保護及有關的接地形式最好采用TT接地形式”【2】，筆者對此表示贊同。

TT接地形式是將電氣設備的金屬外殼直接接地，因而可以減少觸電的危險性，采用它的優點是更安全，缺點是其故障電流小，不能用熔斷器或斷路器的瞬時過電流脫扣器兼做接地故障保護，而應使用剩余電流保護器作接地故障保護（GB50054-2011《低壓配電設計規范》5.2.18條）。此時，其保護靈敏度更高；但由于戶外潮濕等因素，如果線路過長，其泄漏電流較大，如果整定電流不當（整定值過小），將會導致誤動作，所以要求正確合理整定其動作電流。

由上可知：采用TT系統時，正確合理地選擇漏電保護器的額定漏電動作電流非常重要。

4.1. TT系統額定剩余動作電流值選擇的依據

GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》5.7.5條規定：“選用的剩余電流保護裝置的額定剩余不動作電流，應不小于被保護電氣線路和設備的正常運行時泄漏電流最大值的2倍。同時本規范附錄B.6指出：“額定剩余不動作電流的優先值為0.5 In。如采用其他值時，應大于0.5 In”。即有：

In≥4Imax

式中：In——剩余電流保護裝置的額定剩余動作電流。

Imax——被保護電氣線路和設備的正常運行時泄漏電流最大值

4.2. TT系統干線額定剩余動作電流值的設定

路燈回路正常運行泄漏電流Imax主要由三部分組成：各燈具正常泄漏電Ix1、各燈具引接線正常泄漏電流Ix2和干線正常泄漏電流Ix3。

a.對于Ix1，根據GB7248-87《電光源的安全要求》規定，“B15d、B22d、E27、E40和G13型燈頭的絕緣電阻，在正常氣候下不應低于50MΩ，在潮濕氣候下不應低于2MΩ”。由此推算HID燈（220V）的正常泄漏電流，分別應是220V/（50～2）MΩ=0.0044～ 0.11mA。

對于單相回路的路燈而言，燈具總泄漏電流即為各燈具泄漏電流之代數和。而對于三相回路燈而言，因路燈干線為三相配電且均衡分布，則其泄漏電流之矢量和Ix1基本為0。這也是按三相配電的優勢所在。

b.單套燈具的引接線（BVV線，12米高路燈長度為15m）正常泄漏電流可查《工業與民用配電手冊》第二版第637頁表11-43，近似為50mA/km。若為三相配電回路，可認為其矢量和Ix2為0。

c.若選用25mm2左右的YJV銅芯電纜（YJV電纜為聚乙烯絕緣，泄漏電流比采用聚氯乙烯絕緣的VV電纜小很多且兩者價位相差不大），由配電手冊表11-43可知，每KM的泄漏電流約為29mA，線路長度在800m以內時，則Ix3=（800m/1000m）×29.0 mA=23.2mA。于是，一個完整的三相路燈回路的正常最大泄漏電流理論值為Imax= Ix1+ Ix2+ Ix3≈23.2（mA）。

因此，干線開關RCD的額定漏電動作電流In≥4Ix =4×23.2mA=92.8mA。根據RCD的制作規格（優選值）， In取值為100mA、300mA、500mA等，受限于電纜敷設施工質量、電纜接頭絕緣水平、雨天潮濕天氣等因素的影響，100mA的漏保動作電流偏小，影響路燈的正常運行。根據市政路燈維護部門的經驗，如采用漏電開關，漏保動作電流可取300mA。

以上舉例介紹了漏電電流的確定過程，大家可根據實際工程情況借鑒。由于室外環境的特殊性、 線路泄漏電流的隨機性， 要使RCD整定值躲過正常的泄漏電流，當線路較長、燈具較多時，實在難以整定。當然，必要時在不同的季節、不同的氣候條件下，對線路泄漏電流進行實際測量以確定RCD的整定值，采用可調的RCD是最有效的解決辦法。

4.3. TT系統RCD的級間配合及接地

盡管規范未明確路燈線路是否要做到嚴格的級間配合，而在設計中則應盡量予以滿足。當末端燈具開關采用熔斷器，而干線開關采用RCD時，則無論在分斷時間或動作電流上，二者都較難配合，即當熔斷器的負荷側發生接地故障時，作為配電線路干線開關的RCD很可能出現越級跳閘。當TT系統的路燈采用上、下兩級RCD保護時，若發生接地故障（常見），通過RCD的動作時間差，無疑能滿足動作選擇性要求【3】。可在末端燈具漏電開關采用In=30mA、分斷時間為0.1s的單相RCD。當要和末端燈具開關RCD（0.1s）作時間上的配合時，干線開關RCD的分斷時間可取0.3s。

此時 RA Ia≤50V

式中：RA——外露可導電部分的接地電阻和PE線電阻之和（Ω）；

Ia——保證保護裝置切斷故障回路的動作電流（A）。

則：RA≤50V/0.3=166Ω；即使在潮濕環境下RA≤25V/0.3=83Ω。

可見，采用TT接地形式時接地電阻值的要求比較寬松。為留有必要余地，通常接地電阻不大于50Ω即可。

當采用TT接地形式時，通常的做法是在每桿路燈下打一根50mmx50mmx5mm、長度2500mm的角鋼接地極，整個路燈沿線敷設一條40mmx4mm熱鍍鋅扁鋼或φ12熱鍍鋅圓鋼將金屬燈桿及構件、燈具外殼、燈桿基礎內鋼筋、人工接地極等連接成一個整體（即共用接地體），且該連接線與電源接地線是分離的。

對于是否用扁鋼或圓鋼連接，新版GB50054-2011《低壓配電設計規范》5.2.14條與老規范相比在條文解釋時進行了明確說明：“當TT系統配電線路內由同一保護電器保護的幾個外露導電部分之間相距較遠時，每個外露導電部分的保護導體可連接至各自的接地極上。當有多級保護時，如果被保護的各級外露導電部分在一個建筑物內，則應采用共同的接地極；如果被保護的各級外露導電部分在不同的建筑物內，或在屋外相距較遠的地方，則各級應采用各自的接地極。” 如新規范所示，像路燈這種戶外設備，各自單獨接地后，不需要再用連接線將各路燈連接。這樣才能保障TT系統的獨特優勢，避免故障電壓經過貫通的連接線蔓延至臨近路燈上。

5.結語

道路照明處于戶外公共場所，其電擊防護問題涉及公眾人身安全，應引起大家的足夠重視。路燈線路的長度、線路的截面是影響末端短路電流的關鍵因數，推薦采用TT接地方式。 當道路照明的配電線路不很長，用斷路器兼作接地故障保護，經計算能符合GB50054-2011規定時，可以采用TN-S接地方式。大家可依據工程實際情況合理選擇。

參考文獻：

[1]王厚余. 低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗[M].第二版.北京：中國航空工業規劃設計研究院，中國電力出版社，2007

[2]任元會. 道路照明電擊防護探討[J].成都：建筑電氣雜志社，2008，5：3-5