朱华，魏梅芳，王宇

(1.国网湖南省电力公司，湖南 长沙 410007；2.国网湖南省电力公司培训中心，湖南 长沙 410131)

一种漏电保护器体感演示操作培训装置的实用设计

朱华1，魏梅芳2，王宇2

(1.国网湖南省电力公司，湖南 长沙 410007；2.国网湖南省电力公司培训中心，湖南 长沙 410131)

文章阐述自主设计的一种新型漏电保护器体感演示操作培训装置，该装置集教学、培训、考试于一体，能直观展示漏电保护器的原理、动作特性、安装、多级配合整定等多样化功能。

漏电保护器；体感演示；培训装置

随着城区配电网以及农网的改造升级，新技术的不断引进，供电质量与用电安全越来越受到人们的关注。为了保障用电客户用电的安全、降低由于漏电带来的经济损失，供电企业大量使用了各种形式的漏电保护器〔1－2〕。虽然漏电保护器的结构和工作原理并不复杂，但在实际安装与调试过程中由于低压配电系统的形式不定，多级漏电保护器的投入等问题对城区配网以及农网的检修人员提出了更高的要求。漏电保护器的安装与调试工作不规范，导致安全事故时有发生，甚至造成人员低压触电身亡等事故〔3－6〕。

目前，对高素质、高技能城区配网以及农网的检修人员和电力高校毕业生的需求越来越大，但国内相关厂家尚未研制出集教学、培训、考试于一体的、安全可靠的、多功能成套培训设备。本文针对供电企业、电力高校以及电力培训中心等相关机构在漏电保护器知识技能方面培训的需求，展开了分析研究，并提供了一套设计制作方案。

1 整体设计思路

针对漏电保护器的工作原理、动作特性、安装操作、多级配合整定等知识的培训，本设计充分利用漏电保护器自身的工作特性，通过人为方式在不同的条件下促使漏电保护器自身有效动作，以此来充分展现漏电保护器的动作全过程和工作原理。

本设计方案分成三相五线进线电源保护、异步电动机外壳漏电转换、漏电电流调节与实时显示3个功能模块和1个学员自由安装接线操作练习区。3个功能模块相互关联，配合操作练习区的自由接线组合实现以下功能:

1)保证操作培训装置的安全性和可靠性。在使用时，只要发生设备外壳漏电或者使用人员误碰设备带电部分，马上断开进线电源。并且采用多级安全保护，防止保护装置拒动带来的意外事故。

2)有进行漏电保护器工作原理模拟的功能。通过直观的体感演示操作，使参培人员能观察并感受到漏电保护器的动作情况。

3)有进行不同接地方式时漏电保护器接线安装操作的功能。通过三相四线电源进线和接地线实现不同的接地方式，提供接线安装的电源侧引线。

4)有进行漏电保护器动作特性验证的功能。通过限流装置控制电流的大小，使漏电保护器的动作特性可以在直观的、数字化的情况下进行反复的体感演示和验证操作。

5)有进行漏电保护器拒动、误动故障检查的功能。通过故障设置，可以模拟不同情况下的拒动和误动，并可以进行检查和处理。

6)有进行多级漏电保护器的整定配合功能。真实地体验和感受到多级漏电保护器在整定配合时，各种设置下的动作结果。

2 功能模块原理设计

2.1 三相五线进线电源保护功能模块原理设计

整套装置采用三相五线进线电源，为保证设备的安全稳定运行，设计了三相五线进线电源保护模块。在进线端安装1个高精度、高灵敏度的漏电保护器，确保在整套装置外壳以及外露金属部位发生漏电或者内部出现短路故障时，迅速切断电源以保证使用人员的人身安全。由于学员操作部分需要设置人为的设备漏电现象，因此通过1台三相隔离变压器将三相五线进线电源与培训操作部分进行电气隔离，实现培训操作部分发生任何对三相隔离变压器的漏电现象时均不会影响电源进线侧漏电保护器动作，电气原理如图1所示。为确保设备人身安全，设计了三相五线电源输出控制模块。电气控制回路典型设计如图2所示，控制回路上设有急停按钮，按下之后迅速切断控制回路电源，跳开隔离变压器输出端接触器KM2。控制面板上安装有红绿指示灯，用以进行带电指示和电动机启动指示。由于进行人为漏电时，电动机的外壳是带电部分，为防止操作人员误碰触电，设计了有机玻璃罩对电动机进行外部封闭，同时在有机玻璃罩与培训装置台之间装有限位开关K，通过K的控制可以保证在没有将有机玻璃罩封住电动机之前，电动机不会启动，并且只要有机玻璃罩打开，限位开关K同时断开，KM4将直接断开控制回路，促使主回路上KM2跳闸，断开电源确保安全。同时，该模块具有可调选择开关，可以让电压表监测并显示A，B，C三相电压以及零线对地电压。控制台典型设计图见图3。

图1 电气原理图

图2 电气控制回路典型设计

图3 控制台典型设计图

2.2 异步电动机外壳漏电转换功能模块原理设计

异步电动机外壳漏电转换模块电气原理如图4所示，设备柜台典型设计如图5所示。为了可以有效控制电动机外壳的漏电情况，专门设计了此功能模块。典型设计假想电动机C相绕阻绝缘强度下降发现漏电现象，通过电气控制回路，由接触器KM3来进行电动机外壳漏电状态的转换，使用SB3按钮可以方便地控制异步电动机转换到外壳漏电状态，使用SB4按钮随时可以将异步电动机的外壳漏电切除，使其从漏电状态恢复成正常状态。同时在控制回路中设有信号指标灯，用来指示电动机外壳漏电状态。该模块通过KM3人为将C相与电动机外壳相连接，而电动机的外壳与整套装置的金属柜体外壳之间是绝缘的，电动机外壳的接地点人为设置，连接至隔离变压器输出端的中性点，确保电动隔离变压器两侧的电气回路不会相互影响。

图4 异步电动机外壳漏电转换模块电气原理图

图5 设备柜台典型设计图

2.3 漏电电流调节与实时显示功能模块原理设计

为了能将漏电保护器动作的过程详细的表现出来，设计了漏电电流调节与实时显示功能模块，可以在培训装置的数字显示屏上看到实时的漏电电流大小。在合上SB3后，电机外壳转换到漏电状态，只要通过漏电保护器安装接线后，将电源送入电机就可以在数字显示屏上实时的显示漏电电流数值。通过面板上旋钮的调节，可以调节漏电电流的大小，用以观测促使漏电保护器动作的漏电电流值。此模块重点在于漏电电流的平滑调节，需要合理的选择漏电电流调节装置的容量，以保证在较长时间通过漏电电流时不会因为发热而损坏。为能清晰地掌握漏电保护器动作时的漏电电流大小，建议采用可以记录峰值的电流显示装置。为实现多级漏电保护器误动、拒动等功能，不安装零位保护装置，而为了防止漏电电流过大或者发生故障出现大电流冲击时，可以有效限制电流大小，保护设备装置和人身安全，采用大容量的限流电阻进行限流保护。

2.4 学员自由安装接线操作练习区结构设计

通过学员自由安装接线操作练习区，可以实现学员对于不同接线形式的漏电保护器进行安装接线连接，可以实现单相、三相等不同漏电保护器的解体和组装，为培训学员提供操作练习区，漏电保护器内部结构原理认识区。此外，还可进行多级漏电保护器的安装练习。

3 结语

该多功能漏电保护器体感演示操作培训系统平台为成套设备，内设多级安全保护模块，具有开展漏电保护器工作原理模拟、漏电保护器接线安装、漏电保护器三级配合整定等技能操作项目的多样化功能。整套设备以真实或者是贴近现场的环境，以及真实的动作情况来让参培的人员得到体验和感受，让感性认识与理性认识、理论学习与实践操作、体感演示与技能培训合二为一，真正实现集培训、教学、考试、体感、演示于一体，满足供电企业、电力高校以及电力培训中心的需求。目前，该培训装置的试制品正在投入培训使用，运行情况良好，获得配网运维人员以及农电人员的认可。该典型设计仅限基本功能，未来还可以进一步地深入研究和开发，不断拓展培训功能。

〔1〕郭孝平.对漏电保护器使用存在问题的分析 〔J〕.能源技术与管理，2005(6):95-97.

〔2〕高翔凌.漏电保护器故障原因分析及对策 〔J〕.低压电器，1993(6):37-39

〔3〕梁正习.漏电保护器实用技术 〔M〕.北京:化学工业出版社，1995.

〔4〕金研星，吴巍，张晓东.漏电保护装置的研究 〔J〕.吉林农业大学学报，1997(19):162-163.

〔5〕袁国祥，宋身全.谈漏电保护器的设计 〔J〕.武当学刊 (自然科学版)，1998，8(2):41-43.

〔6〕邵安惠.浅析漏电保护器的测试技术 〔J〕.宁夏科技，2003 (6):1.

A practical design of leakage protector somatosensory demonstration operation training device

ZHU Hua1，WEI Mei-fang2，WANG Yu2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation，Changsha 410007，China；2.State Grid Hunan Electric Power Corporation Cental Training Department，Changsha 410131，China)

In the paper，new type of leakage protector somatosensory demonstration operation training device is designed integrating teaching，training and examination function，by which the leakage protection principle，operation characteristic and installation，diversification of multilevel coordination function can be directly displayed.

leakage protector；somatosensory demo；training device

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.01.005

TM774.2

B

1008-0198(2015)01-0018-03

朱华(1983)，男，汉，湖南长沙人，硕士、讲师，从事电力营销、农网配电营业、电气试验和培训管理等技术工作。

2014-10-23

国网湖南省电力公司科研课题 (5216AP140005)