通信系統(tǒng)中,動(dòng)力設(shè)備作為通信設(shè)備動(dòng)力的唯一提供者,它的安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠暢通,因此動(dòng)力機(jī)房的設(shè)計(jì)必須以此為根本出發(fā)點(diǎn)。 為了保證發(fā)生觸電事故時(shí)能夠及時(shí)切斷故障線路、保護(hù)人身安全、阻止設(shè)備損壞和二次事故,供電局都要求動(dòng)力機(jī)房必須安裝漏電保護(hù)器。然而在實(shí)際使用中,漏電保護(hù)器卻給機(jī)房設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。本文主要從開(kāi)關(guān)電源設(shè)備漏電流產(chǎn)生、防護(hù)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等幾個(gè)方面作簡(jiǎn)略介紹。 開(kāi)關(guān)電源漏電流的產(chǎn)生 開(kāi)關(guān)電源將交流市電整流成直流,配套蓄電池為通信設(shè)備提供穩(wěn)定的動(dòng)力能源。開(kāi)關(guān)電源模塊主要由交流輸入濾波(EMI)、PFC、DCDC變換、輸出濾波等主電路組成,同時(shí)由控制電路提供過(guò)欠壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、輸出短路保護(hù)等功能。 在下圖中,由C1、L、C2、C3組成的濾波網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成開(kāi)關(guān)電源最簡(jiǎn)單的輸入濾波器,它有兩個(gè)作用:一方面對(duì)輸入開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾及浪涌進(jìn)行抑制,保證后級(jí)整流電路可靠工作,同時(shí)防止電源本身工作時(shí)產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)的污染。 從圖1可以看到,火線經(jīng)過(guò)電容C2、零線經(jīng)過(guò)電容C3接地,形成所謂Y電容。當(dāng)市電有浪涌電壓及高頻諧波成分時(shí),就會(huì)有部分電流經(jīng)電容C2、C3流入大地,這就產(chǎn)生了漏電電流,開(kāi)關(guān)電源的直流輸出部分也有與此相近的濾波電路,因此漏電流的產(chǎn)生也就不可避免,開(kāi)關(guān)電源屬于大漏電流設(shè)備。 2 漏電保護(hù)器及其工作原理 漏電保護(hù)器是一種用于防止電氣設(shè)備或線路漏電或絕緣下降而引起觸電事故、火災(zāi)事故的電氣安全裝置??刂圃砣鐖D2所示。 漏電保護(hù)器通過(guò)檢測(cè)電路中零線和火線電流大小差異來(lái)控制開(kāi)關(guān)動(dòng)作的。正常時(shí),穿過(guò)零序電流互感器的電流矢量和為零,互感器無(wú)信號(hào)輸出,當(dāng)電路故障、對(duì)地出現(xiàn)泄漏電流時(shí),火線和零線的電流矢量和不等于零,零序電流互感器就產(chǎn)生信號(hào)輸出,此信號(hào)經(jīng)線性放大,當(dāng)達(dá)到規(guī)定范圍時(shí),使脫扣電磁鐵線圈得電動(dòng)作,從而使斷路器脫扣,切斷電路,需要故障消除后手動(dòng)復(fù)位,接觸器才能再次吸合。 漏電保護(hù)器的選擇取決于實(shí)際的應(yīng)用或所要求保護(hù)的等級(jí),按照IEC4.79(電流通過(guò)人體效應(yīng))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)因發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)而死亡,它與人體潮濕程度、接觸電壓高低無(wú)直接關(guān)系,因此脫扣電流為30mA的漏電保護(hù)器可以保護(hù)人員防止觸電。 3 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于漏電流保護(hù)的規(guī)定 一般來(lái)講,漏電保護(hù)器適用于民用電氣和部分工業(yè)電氣設(shè)備,對(duì)于某些工業(yè)電氣設(shè)備比如高頻開(kāi)關(guān)電源或UPS來(lái)說(shuō)并不適用,因此在通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電源設(shè)備漏電流具體允許值的大小都沒(méi)有太多要求。 經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在機(jī)房供電時(shí),電力局強(qiáng)制要求安裝漏電保護(hù)器,按照GB50096-1999《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定“每幢住宅的總進(jìn)線斷路器,應(yīng)具有漏電保護(hù)功能”,然而高頻開(kāi)關(guān)電源原理決定了其不可避免的有大漏電流產(chǎn)生,因此在通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T731-2002《通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器》第4.9節(jié)里對(duì)漏電流有這樣的規(guī)定: 1.符合GB4943-1995中5.2.2表17最大對(duì)地漏電流的要求; 2.當(dāng)漏電流大于3.5mA時(shí),漏電流不應(yīng)超過(guò)每相輸入電流的5%,如果負(fù)載不平衡,則應(yīng)采用3相電流的最大值來(lái)進(jìn)行計(jì)算,在大漏電流通路上,內(nèi)部保護(hù)接地導(dǎo)線的截面積不應(yīng)小于1.0mm2。在靠近設(shè)備的一次電源連接端出,應(yīng)設(shè)置標(biāo)有警告語(yǔ)或類(lèi)似詞語(yǔ)的標(biāo)牌,即“大漏電流,在接通電源前必須先接地”。 查詢GB4943-2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》標(biāo)準(zhǔn),第5.1.6節(jié)表5A為最大接觸電流規(guī)定。 由此可見(jiàn),在這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里,對(duì)帶有保護(hù)接地端子的駐立式永久連接的設(shè)備,每相漏電流只需小于單相最大輸入電流的5%即可滿足規(guī)定要求。 在另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里,YD5098-2005《通信局(站)防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中第6.7.2節(jié)規(guī)定“ 站內(nèi)、外使用的電源配電箱應(yīng)安裝斷路開(kāi)關(guān),不得安裝漏電開(kāi)關(guān)”,該標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已升級(jí)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50689-2011,規(guī)范描述與此如出一轍。 通過(guò)上面幾個(gè)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不難看出,在通信局(站)在建設(shè)時(shí)都不推薦安裝漏電保護(hù)器,這是因?yàn)榘惭b后可能存在的以下隱患: (1)漏電保護(hù)器本身也是電氣設(shè)備,存在電磁兼容性的問(wèn)題,而實(shí)際使用環(huán)境的電磁場(chǎng)相當(dāng)復(fù)雜,靜電放電、高頻電磁場(chǎng)無(wú)處不在。經(jīng)試驗(yàn)表明,一臺(tái)3-5W的手機(jī)在7cm距離,產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)800V/m,15cm距離的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)300V/m(參見(jiàn)周志敏等編 低壓電氣技術(shù)問(wèn)答),完全可能使某些電子式漏電保護(hù)器誤動(dòng)作; (2)漏電保護(hù)器本身的質(zhì)量良莠不齊、絕緣惡化、使用條件惡劣、電網(wǎng)中存在的高次諧波過(guò)大等均可能造成保護(hù)器誤動(dòng)作,誤動(dòng)作的后果是直接增加維護(hù)人力,甚至引起機(jī)房停電、通信中斷; (3)通信電源漏電流的產(chǎn)生與系統(tǒng)容量、電網(wǎng)質(zhì)量有重要關(guān)系,負(fù)載越大、配置模塊數(shù)量越多,系統(tǒng)產(chǎn)生的漏電流也越大。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13955-92《漏電保護(hù)器安裝和運(yùn)行》中5.3規(guī)定:“選擇漏電保護(hù)器的額定動(dòng)作電流時(shí),應(yīng)充分考慮到被保護(hù)線路和設(shè)備可能發(fā)生的正常泄漏電流值,必要時(shí)可通過(guò)實(shí)際測(cè)量取得被保護(hù)線路和設(shè)備的泄露電流值,選用的漏電保護(hù)器的額定不動(dòng)作電流,應(yīng)不小于電氣線路和設(shè)備的正常泄漏電流的最大值的2倍”。按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),選用的漏電保護(hù)器容量會(huì)很大,已經(jīng)失去了30mA安全電流的范圍。即使在機(jī)房投入使用初期漏電保護(hù)器容量規(guī)格滿足要求,隨著電源擴(kuò)容、機(jī)房環(huán)境變化,使得系統(tǒng)漏電流超出設(shè)計(jì)范圍,引發(fā)保護(hù)器動(dòng)作,因此安裝漏電保護(hù)器給電源系統(tǒng)的運(yùn)行特別是后續(xù)擴(kuò)容帶來(lái)嚴(yán)重隱患。樹(shù)上鳥(niǎo)教育電氣設(shè)計(jì)視頻教程 4 通信電源如何保護(hù)人體不受漏電流危害 通信電源系統(tǒng)中流過(guò)濾波電容的漏電流會(huì)使電源系統(tǒng)機(jī)柜帶電,如不加以防護(hù),將嚴(yán)重影響設(shè)備工作,引發(fā)人身安全。通信電源采用聯(lián)合接地方式,要求施工時(shí)對(duì)接地做好嚴(yán)格檢查,系統(tǒng)的漏電流通過(guò)地線流回大地,可以有效避免對(duì)人體產(chǎn)生傷害,圖3分別表示無(wú)接地和有接地時(shí),產(chǎn)生觸電事故后接觸電流的流動(dòng)方向。 左圖表示電源沒(méi)有可靠接地,人體接觸設(shè)備外殼時(shí),漏電流i′通過(guò)人體傳導(dǎo),造成對(duì)人體安全的威脅。右圖表示電源具有可靠接地,人體接觸設(shè)備外殼時(shí),漏電流i′將通過(guò)系統(tǒng)的接地線流入大地,避免了對(duì)人身可能造成的危害。因此,通信電源系統(tǒng)只要具有了良好的接地系統(tǒng),就可以防止由于漏電流的存在而造成人體傷害,同時(shí)只有符合規(guī)范要求的接地系統(tǒng)才能使電源設(shè)備能工作在低雜音、高效率狀態(tài)。通信電源屬于大漏電流設(shè)備,必需可靠接地,通常在機(jī)柜上也會(huì)貼有如下的標(biāo)語(yǔ)(該警告語(yǔ)句來(lái)自IEC60364-7-707),在電源安裝過(guò)程中必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行。 |
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來(lái)自: 電氣設(shè)計(jì)狄老師 > 《電氣文章》