【早安电气】通信机房加装漏电保护器的利与弊

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通信系统中,动力设备作为通信设备动力的唯一提供者,它的安全稳定运行关系到整个通信网络的可靠畅通,因此动力工业电气设备的设计必须以此为根本出发点。 为了保证发生触电事故时能够及时切断故障线路、保护人身安全、阻止设备损坏和二次事故,供电局都要求动力机房必须安装漏电保护器。然而在实际使用中,漏电保护器却给机房设备的稳定运行带来了严重的安全隐患。本文主要从开关电源设备漏电流产生、防护、国家标准等几个方面作简略介绍。

通信系统中,动力设备作为通信设备动力的唯一提供者,它的安全稳定运行关系到整个通信网络的可靠畅通,因此动力工业电气设备的设计必须以此为根本出发点。


为了保证发生触电事故时能够及时切断故障线路、保护人身安全、阻止设备损坏和二次事故,供电局都要求动力机房必须安装漏电保护器。然而在实际使用中,漏电保护器却给机房设备的稳定运行带来了严重的安全隐患。本文主要从开关电源设备漏电流产生、防护、国家标准等几个方面作简略介绍。


1、开关电源漏电流的产生


开关电源将交流市电整流成直流,配套蓄电池为通信设备提供稳定的动力能源。开关电源模块主要由交流输入滤波(EMI)、PFC、DCDC变换、输出滤波等主电路组成,同时由控制电路提供过欠压保护、过温保护、输出短路保护等功能。


在下图中,由C1、L、C2、C3组成的滤波网络构成开关电源最简单的输入滤波器,它有两个作用:一方面对输入开关电源的电磁干扰及浪涌进行抑制,保证后级整流电路可靠工作,同时防止电源本身工作时产生的高频杂波对电网的污染。

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从图1可以看到,火线经过电容C2、零线经过电容C3接地,形成所谓Y电容。当市电有浪涌电压及高频谐波成分时,就会有部分电流经电容C2、C3流入大地,这就产生了漏电电流,开关电源的直流输出部分也有与此相近的滤波电路,因此漏电流的产生也就不可避免,开关电源属于大漏电流设备。


2、漏电保护器及其工作原理


漏电保护器是一种用于防止住宅设计规范设备或线路漏电或绝缘下降而引起触电事故、火灾事故的电气安全装置。防雷与接地如图2所示。

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漏电保护器通过检测电路中零线和火线电流大小差异来控制开关动作的。正常时,穿过零序电流互感器的电流矢量和为零,控制原理无信号输出,当电路故障、对地出现泄漏电流时,火线和零线的电流矢量和不等于零,零序电流互感器就产生信号输出,此信号经线性放大,当达到规定范围时,使脱扣电磁铁线圈得电动作,从而使断路器脱扣,切断电路,需要故障消除后手动复位,截面积才能再次吸合。


漏电保护器的选择取决于实际的应用或所要求保护的等级,按照IEC4.79(电流通过人体效应)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、接触电压高低无直接关系,因此脱扣电流为30mA的漏电保护器可以保护人员防止触电。


3、国家标准关于漏电流保护的规定


一般来讲,漏电保护器适用于民用电气和部分接触器,对于某些工业电气设备比如高频开关电源或UPS来说并不适用,因此在通信行业标准中对电源设备漏电流具体允许值的大小都没有太多要求。


经常会出现在机房供电时,电力局强制要求安装漏电保护器,按照GB50096-1999《配电箱》规定“每幢互感器的总进线断路器,应具有漏电保护功能”,然而高频开关电源原理决定了其不可避免的有大漏电流产生,因此在通信行业标准YD/T731-2002《通信用高频开关整流器》第4.9节里对漏电流有这样的规定:


1.符合GB4943-1995中5.2.2表17最大对电气电流的要求;


2.当漏电流大于3.5mA时,漏电流不应超过每相输入电流的5%,如果负载不平衡,则应采用3相电流的最大值来进行计算,在大漏电流通路上,内部保护接地机柜过滤不应小于1.0mm2。在靠近设备的一次电源连接端出,应设置标有警告语或类似词语的标牌,即“大漏电流,在接通电源前必须先接地”。


查询GB4943-2001《信息技术设备的安全》标准,第5.1.6节表5A为最大接触电流规定。


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由此可见,在这两个标准里,对带有保护接地端子的驻立式永久连接的设备,每相漏电流只需小于单相最大输入电流的5%即可满足规定要求。


 在另一个标准里,YD5098-2005《通信局(站)测量工程设计地漏》中第6.7.2节规定“ 站内、外使用的电源机房应安装断路开关,不得安装漏电开关”,该标准现已升级为国家标准GB50689-2011,规范描述与此如出一辙。


通过上面几个通信行业标准不难看出,在通信局(站)在建设时都不推荐安装漏电保护器,这是因为安装后可能存在的以下隐患:


(1)漏电保护器本身也是电气设备,存在电磁兼容性的问题,而实际使用环境的电磁场相当复杂,静电放电、高频电磁场无处不在。经试验表明,一台3-5W的手机在7cm距离,产生的电磁场强度高达800V/m,15cm距离的场强达300V/m(参见周志敏等编 低压电气技术问答),完全可能使某些电子式漏电保护器误动作;


(2)漏电保护器本身的质量良莠不齐、绝缘恶化、使用条件恶劣、电网中存在的高次谐波过大等均可能造成保护器误动作,误动作的后果是直接增加维护人力,甚至引起机房停电、通信中断;


(3)通信电源漏电流的产生与系统容量、电网质量有重要关系,负载越大、配置模块数量越多,系统产生的漏电流也越大。按照国家标准GB13955-92《漏电保护器安装和运行》中5.3规定:“选择漏电保护器的额定动作电流时,应充分考虑到被保护线路和设备可能发生的正常泄漏电流值,必要时可通过实际导线取得被保护线路和设备的泄露电流值,选用的漏电保护器的额定不动作电流,应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流的最大值的2倍”。按照这个标准,选用的漏电保护器容量会很大,已经失去了30mA安全电流的范围。即使在机房投入使用初期漏电保护器容量规格满足要求,随着电源扩容、机房环境变化,使得系统漏电流超出设计范围,引发保护器动作,因此安装漏电保护器给电源系统的运行特别是后续扩容带来严重隐患。


4、通信电源如何保护人体不受漏电流危害


通信电源系统中流施工波电容的漏电流会使电源系统规范带电,如不加以防护,将严重影响设备工作,引发人身安全。通信电源采用联合接地方式,要求住宅时对接地做好严格检查,系统的漏电流通过地线流回大地,可以有效避免对人体产生伤害,图3分别表示无接地和有接地时,产生触电事故后接触电流的流动方向。

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左图表示电源没有可靠接地,人体接触设备外壳时,漏电流i′通过人体传导,造成对人体安全的威胁。右图表示电源具有可靠接地,人体接触设备外壳时,漏电流i′将通过系统的接地线流入大地,避免了对人身可能造成的危害。因此,通信电源系统只要具有了良好的接地系统,就可以防止由于漏电流的存在而造成人体伤害,同时只有符合规范要求的接地系统才能使电源设备能工作在低杂音、高效率状态。通信电源属于大漏电流设备,必需可靠接地,通常在机柜上也会贴有如下的标语(该警告语句来自IEC60364-7-707),在电源安装过程中必须严格按照要求进行。  

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文章来源:VertivCo(ID:VertivCo-Service)

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  • 丹青墨雪
    丹青墨雪 2019年01月18日 09:01:52 2楼
    学习下,谢楼主
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  • liupoquan
    liupoquan 2019年01月18日 09:49:17 3楼
    涨知识了
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  • hugehead2
    hugehead2 2019年01月18日 18:56:49 4楼
    涨知识了
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  • 天高云淡09
    天高云淡09 2019年01月19日 08:27:07 5楼
    涨知识了
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  • hljwangwei111
    hljwangwei111 2019年01月19日 15:05:08 6楼
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  • 花溪米格
    花溪米格 2019年01月19日 15:21:05 7楼
    学习下,谢楼主
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  • wxlyy
    wxlyy 2019年01月19日 15:35:08 8楼
    谢谢楼主得资料
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  • echizenace
    echizenace 2019年01月20日 08:32:45 9楼
    谢楼主de资料
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  • lptkz
    lptkz 2019年01月23日 15:02:07 10楼
    谢谢楼主提供的资料。
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  • hbs13829780462
    hbs13829780462 2019年02月09日 11:12:56 11楼
    挺好的资料,谢谢楼主分享!
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