安科瑞ASJ系列剩余电流继电器-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，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

0：概述

  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，其危险性很大。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形式，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，海洋平台一般使用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。例如平台的消防措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损坏，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；a)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；b)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

a) 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形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点故障时，单相接地故障电流为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，也可以不切断供电电源。随着海洋平台用电设备的变多，电力电缆线路随之变多，电容电流相应的变大，发生故障时单相接地电流也随之变大。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50Hz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阈值，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一个解决办法。

b) 异相接地故障。当发生单相接地故障时，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扩大，照成异相接地故障的发生。根据《低压配电设计规范》GB50054-1995中第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，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. 产品概述

剩余电流继电器是由剩余电流互感器来检测剩余电流，并在规定条件下，当剩余电流达到或超过给定值时，使电器的一个或多个电气输出电路中的触点产生开闭动作的开关电器。

下面介绍三种常见的漏电情况。

1、防直接接触电击要采用I△n≤30mA的高灵敏度的RCD。

        2、防间接接触电击可采用I△n大于30mA的中灵敏度的RCD。

3、防火RCD需采用4极或2极RCD。

对于IT系统，按规定采用剩余电流继电器。为防止系统绝缘降低和作为二次故障后备保护，依据接线型式，采用类似 TT 或 TN 系统的保护措施。应采用绝缘监视装置，预测一次故障。

对于TT系统，推荐采用剩余电流继电器。因为当发生单相接地故障时，故障电流很小，且较难估计，达不到开关的动作电流，外壳上将出现危险电压。此时N线要穿过剩余电流互感器。

对于TN-S系统，可采用剩余电流继电器。更快速灵敏切断故障，以提高安全可靠性，此时 PE 线不得穿过互感器，N 线要穿互感器，且不得重复接地。 

对于TN-C系统，不能采用剩余电流继电器。因为 PE 线和 N 线合一，若 PEN 线不重复接地，当外壳带电，互感器进出电流相等，ASJ拒动；若PEN线重复接地，部分单相电流将流入重复接地，达一定值后，ASJ 误动。 需将TN-C系统改造成TN-C-S系统，同TN-S系统，再将剩余电流互感器接入TN-S系统中。

4.产品简介

安科瑞电气ASJ系列剩余电流继电器能够满足上述几种漏电情况的防护，与遥控跳闸开关联用，及时切断电源，防止间接接触、限制漏电电流。也可以直接作为信号继电器，监控电力设备。特别适用于学校、商厦、工厂车间、集贸市场、工矿企业、国家消防单位、智能大厦与小区，地铁、石油化工、电信及国防等部门用电的安全保护。

ASJ系列产品主要有两种安装方式，ASJ10系列为导轨安装，外形和功能如下表所示：

ASJ20系列为面板安装，外形和功能如下表所示：

其中AC型和A型剩余电流继电器的区别是：AC型剩余电流继电器是对突然施加或缓慢上升的剩余正弦交流电流能确保脱扣的剩余电流继电器，主要监测正弦交流信号。A型剩余电流继电器是对突然施加的或缓慢上升的剩余正弦交流电流和剩余脉动直流电流能确保脱扣的剩余电流继电器，主要监测正弦交流信号和脉冲直流信号。 

仪表具体的接线端子和典型接线如下所示：

5.

以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，从上看来，这种想法只是考虑了其中的一个方面，是片面的。ASJ系列剩余电流继电器产品能够监测线路中的漏电流，当漏电流达到或者超过设定值时，内部继电器动作，发出告警，并能与断路器开关联动，快速切断线路，保证线路安全。