剩余電流繼電器在海洋平臺的應用

摘要：本文通過(guò)對海洋平臺接地故障的分析，論述了海洋平臺手持式和移動(dòng)式用電設備安裝漏電保護器的必要性，同時(shí)簡(jiǎn)述了漏電保護器的工作原理。

關(guān)鍵詞：海洋平臺；IT系統；漏電保護器

0：概述

在海洋石油及天然氣開(kāi)采過(guò)程中，海洋平臺作為油氣采集、臨時(shí)存儲及簡(jiǎn)單處理的重要場(chǎng)所，其危險性極大。同時(shí)，受日曬雨淋、鹽霧侵蝕、用電設備緊湊及操作空間狹小等諸多因素的影響，海洋平臺的電氣安全一直存在隱患。為了避免海洋平臺電氣安全事故的發(fā)生，需要根據海洋平臺的環(huán)境特點(diǎn)，因地制宜地選擇供配電系統接地形式，并選擇相應的接地保護方式。

1：海洋平臺配電系統的特點(diǎn)

低壓配電系統分TN系統、TT系統及IT系統3種形式。每種接地形式的低壓配電系統都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。設計工作者應根據作業(yè)場(chǎng)所的環(huán)境條件、用電設備的特點(diǎn)和用電要求等因素加以具體選擇。當前，海洋平臺一般使用IT系統供電，這是由其自身的特點(diǎn)決定的：1）海洋平臺遠離陸地，對不間斷供電的要求高。例如平臺的消防措施和緊急逃生設施就不允許斷電；2）海洋平臺環(huán)境惡劣，鹽霧和潮濕容易使用電設備和供電線(xiàn)路的絕緣損壞，出現接地故障。

2：海洋平臺手持式和移動(dòng)式用電設備漏電保護問(wèn)題

1） 海洋平臺手持式和移動(dòng)式用電設備發(fā)生接地故障一般有以下原因；a)手持式和移動(dòng)式用電設備由于需要頻繁移動(dòng)，電纜與用電設備的接頭容易松脫，使相線(xiàn)碰設備外殼而發(fā)生接地故障；b)手持式和移動(dòng)式用電設備在使用過(guò)程中電纜反復彎曲，使芯線(xiàn)部分折斷，刺破電纜絕緣與外部可導電部分接觸而發(fā)生接地故障。

2） 海洋平臺手持式和移動(dòng)式用電設備接地故障分析

a) 單相接地故障。國際電工委員會(huì )標準IEC4.79(電流通過(guò)人體的效應)確定，通過(guò)人體的交流50Hz電流不超過(guò)30mA時(shí)，人體不會(huì )發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)而死亡，它與人體潮濕程度、接觸電壓高低沒(méi)有直接關(guān)系。大多數海洋平臺低壓配電系統接地形式一直沿用中性點(diǎn)不接地的IT系統，這樣如果發(fā)生直接觸及單相帶電導體、單相接地或者間接觸點(diǎn)故障時(shí)，單相接地故障電流為另外兩相對地電容電流的向量和，通常兩相對地電容電流的向量和很小，即故障電流很小，這種情況下不會(huì )構成電擊危險，因此也可以不切斷供電電源。但是，隨著(zhù)海洋平臺用電設備的增多，電力電纜線(xiàn)路隨之增多，電容電流相應的增大，發(fā)生故障時(shí)單相接地電流也隨之增大。如果用電設備的外殼沒(méi)有可靠接地或者接地線(xiàn)斷開(kāi)時(shí)，單相接地故障電流只能通過(guò)人體形成回路，當通過(guò)人體的交流50Hz電流超過(guò)30mA時(shí)，人體就可能會(huì )因發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)而死亡。在低壓配電系統中，用電設備的一相絕緣擊穿，使其設備外殼帶電。當單相接地故障電流Id=Ia+Ib≥30mA時(shí)，就超過(guò)了人體能承受的交流電流安全閾值，一定要立即切斷供電以確保安全。此時(shí)在用電設備處安裝漏電保護器有效解決辦法。

b) 異相接地故障。當發(fā)生單相接地故障時(shí)，另外兩相對地電壓升高，電氣設備的絕緣要求承受較高的電壓，可能會(huì )導致絕緣破壞使故障進(jìn)一步擴大，照成異相接地故障的發(fā)生。根據《低壓配電設計規范》GB50054-1995中第4.4.14條：IT系統外露可導電部分可用共同的接地極接地，亦可個(gè)別地或成組地用單獨的接地極接地。當外露可導電部分為共同接地，則發(fā)生第二次異相接地故障時(shí)，故障回路的切斷應符合TN系統接地故障保護的要求。海洋平臺是鋼結構體，本身就是導體，相當于用電設備外露可導電部分共用接地極接地。當發(fā)生異相接地故障時(shí)，故障回路的切斷應符合TN系統接地故障保護的要求。按照規范要，在TN系統中，手持式和移動(dòng)式用電設備應設置漏電保護器。

3. 產(chǎn)品概述

剩余電流繼電器是由剩余電流互感器來(lái)檢測剩余電流，并在規定條件下，當剩余電流達到或超過(guò)給定值時(shí)，使電器的一個(gè)或多個(gè)電氣輸出電路中的觸點(diǎn)產(chǎn)生開(kāi)閉動(dòng)作的開(kāi)關(guān)電器。

下面介紹三種常見(jiàn)的漏電情況。

1、防直接接觸電擊必須采用I△n≤30mA的高靈敏度的RCD。

2、防間接接觸電擊可采用I△n大于30mA的中靈敏度的RCD。

3、防火RCD需采用4極或2極RCD。

對于IT系統，按規定采用剩余電流繼電器。為防止系統絕緣降低和作為二次故障后備保護，依據接線(xiàn)型式，采用類(lèi)似 TT 或 TN 系統的保護措施。首先應采用絕緣監視裝置，預測一次故障。

對于TT系統，推薦采用剩余電流繼電器。因為當發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流很小，且較難估計，達不到開(kāi)關(guān)的動(dòng)作電流，外殼上將出現危險電壓。此時(shí)N線(xiàn)必須穿過(guò)剩余電流互感器。

對于TN-S系統，可采用剩余電流繼電器。更快速靈敏切斷故障，以提高安全可靠性，此時(shí) PE 線(xiàn)不得穿過(guò)互感器，N 線(xiàn)必須穿互感器，且不得重復接地。

對于TN-C系統，不能采用剩余電流繼電器。因為 PE 線(xiàn)和 N 線(xiàn)合一，若 PEN 線(xiàn)不重復接地，當外殼帶電，互感器進(jìn)出電流相等，ASJ拒動(dòng)；若PEN線(xiàn)重復接地，部分單相電流將流入重復接地，達一定值后，ASJ 誤動(dòng)。 需將TN-C系統改造成TN-C-S系統，同TN-S系統，再將剩余電流互感器接入TN-S系統中。

4.產(chǎn)品簡(jiǎn)介

安科瑞電氣ASJ系列剩余電流繼電器能夠滿(mǎn)足上述幾種漏電情況的防護，與遙控跳閘開(kāi)關(guān)聯(lián)用，及時(shí)切斷電源，防止間接接觸、限制漏電電流。也可以直接作為信號繼電器，監控電力設備。特別適用于學(xué)校、商廈、工廠(chǎng)車(chē)間、集貿市場(chǎng)、工礦企業(yè)、國家重點(diǎn)消防單位、智能大廈與小區，地鐵、石油化工、電信及國防等部門(mén)用電的安全保護。

ASJ系列產(chǎn)品主要有兩種安裝方式，ASJ10系列為導軌安裝，外形和功能如下表所示：

ASJ20系列為面板安裝，外形和功能如下表所示：

其中AC型和A型剩余電流繼電器的區別是：AC型剩余電流繼電器是對突然施加或緩慢上升的剩余正弦交流電流能確保脫扣的剩余電流繼電器，主要監測正弦交流信號。A型剩余電流繼電器是對突然施加的或緩慢上升的剩余正弦交流電流和剩余脈動(dòng)直流電流能確保脫扣的剩余電流繼電器，主要監測正弦交流信號和脈沖直流信號。

儀表具體的接線(xiàn)端子和典型接線(xiàn)如下所示：

5.結語(yǔ)

以往海洋平臺的電氣設計中，對于手持式和移動(dòng)式用電設備的配電保護，基本沒(méi)有或很少裝設漏電保護器，更有設計者認為，在海洋平臺的IT供電系統中手持式和移動(dòng)式用電設備沒(méi)有必要裝設漏電保護器，從上看來(lái)，這種想法只是考慮了其中的一個(gè)方面，是片面的。ASJ系列剩余電流繼電器產(chǎn)品能夠監測線(xiàn)路中的漏電流，當漏電流達到或者超過(guò)設定值時(shí)，內部繼電器動(dòng)作，發(fā)出告警，并能與斷路器開(kāi)關(guān)聯(lián)動(dòng)，快速切斷線(xiàn)路，保證線(xiàn)路安全。