防雷器與您分享：漏電保護(hù)器的工作原理與應(yīng)用（一）
國內(nèi)外多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，推廣使用漏電保護(hù)器，對防止觸電傷亡事故，避免因漏電而引起的火災(zāi)事故, 具有明顯的效果。本文就廣泛使用的電流型漏電保護(hù)器(以下簡稱漏電保護(hù)器) 的工作原理及應(yīng)用作些介紹。
1 漏電保護(hù)器的工作原理
漏電保護(hù)器主要包括檢測元件(零序電流互感器)、中間環(huán)節(jié)(包括放大器、比較器、脫扣器等)、執(zhí)行元件(主開關(guān)) 以及試驗(yàn)元件等幾個(gè)部分。
三相四線制供電系統(tǒng)的漏電保護(hù)器工作原理示意圖。TA 為零序電流互感器, GF 為主開關(guān), TL 為主開關(guān)的分勵(lì)脫扣器線圈。
在被保護(hù)電路工作正常, 沒有發(fā)生漏電或觸電的情況下, 由克希荷夫定律可知, 通過TA 一次側(cè)的電流相量和等于零, 即：這樣TA 的二次側(cè)不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 漏電保護(hù)器不動作, 系統(tǒng)保持正常供電。
當(dāng)被保護(hù)電路發(fā)生漏電或有人觸電時(shí), 由于漏電電流的存在, 通過TA 一次側(cè)各相電流的相量和不再等于零,產(chǎn)生了漏電電流Ik。
在鐵心中出現(xiàn)了交變磁通。在交變磁通作用下, TL二次側(cè)線圈就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生, 此漏電信號經(jīng)中間環(huán)節(jié)進(jìn)行處理和比較, 當(dāng)達(dá)到預(yù)定值時(shí), 使主開關(guān)分勵(lì)脫扣器線圈TL 通電, 驅(qū)動主開關(guān)GF 自動跳閘, 切斷故障電路,從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
用于單相回路及三相三線制的漏電保護(hù)器的工作原理與此相同, 不贅述。
2 裝設(shè)漏電保護(hù)器的范圍
1992 年國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的國標(biāo)GB13955292《漏電保護(hù)器安裝和運(yùn)行》, 對全國城鄉(xiāng)裝設(shè)漏電保護(hù)器做出統(tǒng)一規(guī)定。
2.1 必須裝漏電保護(hù)器(漏電開關(guān)) 的設(shè)備和場所
(1) 屬于I類的移動式電氣設(shè)備及手持式電動工具(I類電氣產(chǎn)品, 即產(chǎn)品的防電擊保護(hù)不僅依靠設(shè)備的基本絕緣, 而且還包含一個(gè)附加的安全預(yù)防措施, 如產(chǎn)品外殼接地) ;
(2) 安裝在潮濕、強(qiáng)腐蝕性等惡劣場所的電氣設(shè)備;
(3) 建筑施工工地的電氣施工機(jī)械設(shè)備;
(4) 暫設(shè)臨時(shí)用電的電器設(shè)備;
(5) 賓館、飯店及招待所的客房內(nèi)插座回路;
(6) 機(jī)關(guān)、學(xué)校、企業(yè)、住宅等建筑物內(nèi)的插座回路;
(7) 游泳池、噴水池、浴池的水中照明設(shè)備;
(8) 安裝在水中的供電線路和設(shè)備;
(9) 醫(yī)院中直接接觸人體的電氣醫(yī)用設(shè)備;
(10) 其它需要安裝漏電保護(hù)器的場所。
2.2 報(bào)警式漏電保護(hù)器的應(yīng)用
對一旦發(fā)生漏電切斷電源時(shí), 會造成事故或重大經(jīng)濟(jì)損失的電氣裝置或場所, 應(yīng)安裝報(bào)警式漏電保護(hù)器, 如:
(1) 公共場所的通道照明、應(yīng)急照明;
(2) 消防用電梯及確保公共場所安全的設(shè)備;
(3) 用于消防設(shè)備的電源, 如火災(zāi)報(bào)警裝置、消防水泵、消防通道照明等;
(4) 用于防盜報(bào)警的電源;
(5) 其它不允許停電的特殊設(shè)備和場所。
3 漏電保護(hù)器額定漏電動作電流的選擇
正確合理地選擇漏電保護(hù)器的額定漏電動作電流非常重要: 一方面在發(fā)生觸電或泄漏電流超過允許值時(shí), 漏電保護(hù)器可有選擇地動作; 另一方面, 漏電保護(hù)器在正常泄漏電流作用下不應(yīng)動作, 防止供電中斷而造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
漏電保護(hù)器的額定漏電動作電流應(yīng)滿足以下三個(gè)條件:
(1) 為了保證人身安全, 額定漏電動作電流應(yīng)不大于人體安全電流值, 國際上公認(rèn)30 mA 為人體安全電流值;
(2) 為了保證電網(wǎng)可靠運(yùn)行, 額定漏電動作電流應(yīng)躲過低電壓電網(wǎng)正常漏電電流;
(3) 為了保證多級保護(hù)的選擇性, 下一級額定漏電動作電流應(yīng)小于上一級額定漏電動作電流, 各級額定漏電動作電流應(yīng)有級差112～ 215 倍。
第一級漏電保護(hù)器安裝在配電變壓器低壓側(cè)出口處。
該級保護(hù)的線路長, 漏電電流較大, 其額定漏電動作電流在無完善的多級保護(hù)時(shí), 最大不得超過100mA; 具有完善多級保護(hù)時(shí), 漏電電流較小的電網(wǎng), 非陰雨季節(jié)為75mA ,陰雨季節(jié)為200mA; 漏電電流較大的電網(wǎng), 非陰雨季節(jié)為100 mA , 陰雨季節(jié)為300mA。
第二級漏電保護(hù)器安裝于分支線路出口處, 被保護(hù)線路較短, 用電量不大, 漏電電流較小。漏電保護(hù)器的額定漏電動作電流應(yīng)介于上、下級保護(hù)器額定漏電動作電流之間, 一般取30～ 75 mA。
第三級漏電保護(hù)器用于保護(hù)單個(gè)或多個(gè)用電設(shè)備, 是直接防止人身觸電的保護(hù)設(shè)備。被保護(hù)線路和設(shè)備的用電量小, 漏電電流小, 一般不超過10mA , 宜選用額定動作電流為30 mA , 動作時(shí)間小于011 s 的漏電保護(hù)器。
4 漏電保護(hù)器的正確接線方式
TN 系統(tǒng)是指配電網(wǎng)的低壓中性點(diǎn)直接接地, 電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線與該接地點(diǎn)相接。
TN 系統(tǒng)可分為:
TN 2S 系統(tǒng) 整個(gè)系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是分開的。
TN 2C 系統(tǒng) 整個(gè)系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是合一的。
TN 2C2S 系統(tǒng) 系統(tǒng)干線部分的前一部分保護(hù)線與中性線是共用的, 后一部分是分開的。
TT 系統(tǒng) 配電網(wǎng)低壓側(cè)的中性點(diǎn)直接接地, 電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線直接接地。
漏電保護(hù)器在TN 及TT 系統(tǒng)中的各種接線方式如圖2～ 5 所示。安裝時(shí)必須嚴(yán)格區(qū)分中性線N 和保護(hù)線PE。三極四線或四極式漏電保護(hù)器的中性線, 不管其負(fù)荷側(cè)中性線是否使用都應(yīng)將電源中性線接入保護(hù)器的輸入端。經(jīng)過漏電保護(hù)器的中性線不得作為保護(hù)線, 不得重復(fù)接地或接設(shè)備外露可導(dǎo)電部分; 保護(hù)線不得接入漏電保護(hù)器。
摘要:漏電電流動作保護(hù)器簡稱漏電保護(hù)器，又叫漏電保護(hù)開關(guān)，主要是用來在設(shè)備發(fā)生漏電故障時(shí)以及對有致命危險(xiǎn)的人身觸電進(jìn)行保護(hù)。漏電保護(hù)在電氣安全領(lǐng)域尚屬比較新的技術(shù)。近三十年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，高靈敏度、快速動作型漏電保護(hù)裝置獲得了極大的發(fā)展。德國、法國、英國、美國、日本等國乃至國際電工委員會都先后建立
漏電電流動作保護(hù)器簡稱漏電保護(hù)器，又叫漏電保護(hù)開關(guān)，主要用來在設(shè)備發(fā)生漏電故障時(shí)以及對有致命危險(xiǎn)的身觸電進(jìn)行保護(hù)。
漏電保護(hù)在電氣安全領(lǐng)域尚屬比較新的技術(shù)。近三十年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，高靈敏度、快速動作型漏電保護(hù)裝置獲得了極大的發(fā)展。德、法國、英國、美國、日本等國乃至國際電工委員會都先后建立和修訂了漏電保護(hù)裝置的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及其關(guān)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。在我國漏電保護(hù)裝置生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品品種繁多，國家制訂了國家標(biāo)準(zhǔn)《漏電電流動作保護(hù)器》（GB6829-86），該標(biāo)準(zhǔn)對漏電保護(hù)器的特性、分類、工作條件和安裝條件、結(jié)構(gòu)與性能要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等方面作出了明確的規(guī)定。
一、漏電保護(hù)器的原理和構(gòu)成
漏電保護(hù)器在反應(yīng)觸電和漏電保護(hù)方面具有高靈敏性和動作快速性，是其他保護(hù)電器，如熔斷器、自動開關(guān)等無法比擬的。自動開關(guān)和熔斷器正常時(shí)要通過負(fù)荷電流，他們的動作保護(hù)值要避越正常負(fù)荷電流來整定，因此他們的主要作用是用來切斷系統(tǒng)的相間短路故障（有的自動開關(guān)還具有過載保護(hù)功能）。而漏電保護(hù)器是利用系統(tǒng)的剩余電流反應(yīng)和動作，正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的剩余電流幾乎為零，故它的動作整定值可以整定得很小（一般為mA級），當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生人身觸電或設(shè)備外殼帶電時(shí)，出現(xiàn)較大的剩余電流，漏電保護(hù)器則通過檢測和處理這個(gè)剩余電流后可靠地動作，切斷電源。
那么漏電保護(hù)器是如何起到保護(hù)作用呢？
我們知道，電氣設(shè)備漏電時(shí)，將呈現(xiàn)異常的電流或電壓信號，漏電保護(hù)器通過檢測、處理此異常電流或電壓信號，促使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。我們把根據(jù)故障電流動作的漏電保護(hù)器叫電流型漏電保護(hù)器，根據(jù)故障電壓動作的漏電保護(hù)器叫電壓型漏電保護(hù)器。由于電壓型漏電保護(hù)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受外界干擾動作特性穩(wěn)定性差，制造成本高，現(xiàn)已基本淘汰。目前國內(nèi)外漏電保護(hù)器的研究和應(yīng)用均以電流型漏電保護(hù)器為主導(dǎo)地位。
電流型漏電保護(hù)器是以電路中零序電流的一部分（通常稱為殘余電流）作為動作信號，且多以電子元件作為中間機(jī)構(gòu)，靈敏度高，功能齊全，因此這種保護(hù)裝置得到越來越廣泛的應(yīng)用。電流型漏電保護(hù)器的構(gòu)成分四部分：
1. 檢測元件：檢測元件可以說是一個(gè)零序電流互感器。被保護(hù)的相線、中性線穿過環(huán)形鐵心，構(gòu)成了互感器的一次線圈N1，纏繞在環(huán)形鐵芯上的繞組構(gòu)成了互感器的二次線圈N2，如果沒有漏電發(fā)生，這時(shí)流過相線、中性線的電流向量和等于零，因此在N2上也不能產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢。如果發(fā)生了漏電，相線、中性線的電流向量和不等于零，就使#$上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個(gè)信號就會被送到中間環(huán)節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
2. 中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)通常包括放大器、比較器、脫扣器，當(dāng)中間環(huán)節(jié)為電子式時(shí)，中間環(huán)節(jié)還要輔助電源來提供電子電路工作所需的電源。中間環(huán)節(jié)的作用就是對來自零序互感器的漏電信號進(jìn)行放大和處理，并輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
3. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)用于接收中間環(huán)節(jié)的指令信號，實(shí)施動作，自動切斷故障處的電源。
4. 試驗(yàn)裝置：由于漏電保護(hù)器是一個(gè)保護(hù)裝置，因此應(yīng)定期檢查其是否完好、可靠。試驗(yàn)裝置就是通過試驗(yàn)按鈕和限流電阻的串聯(lián)，模擬漏電路徑，以檢查裝置能否正常動作。
二、漏電保護(hù)器的分類
漏電保護(hù)器可以按其保護(hù)功能、結(jié)構(gòu)特征、安裝方式、運(yùn)行方式、極數(shù)和線數(shù)、動作靈敏度等分類，這里主要按其保護(hù)功能和用途分類進(jìn)行敘述，一般可分為漏電保護(hù)繼電器、漏電保護(hù)開關(guān)和漏電保護(hù)插座三種。
1. 漏電保護(hù)繼電器是指具有對漏電流檢測和判斷的功能，而不具有切斷和接通主回路功能的漏電保護(hù)裝置。漏電保護(hù)繼電器由零序互感器、脫扣器和輸出信號的輔助接點(diǎn)組成。它可與大電流的自動開關(guān)配合，作為低壓電網(wǎng)的總保護(hù)或主干路的漏電、接地或絕緣監(jiān)視保護(hù)。
當(dāng)主回路有漏電流時(shí)，由于輔助接點(diǎn)和主回路開關(guān)的分離脫扣器串聯(lián)成一回路。因此輔助接點(diǎn)接通分離脫扣器而斷開空氣開關(guān)、交流接觸器等，使其掉閘，切斷主回路。輔助接點(diǎn)也可以接通聲、光信號裝置，發(fā)出漏電報(bào)警信號，反映線路的絕緣狀況。
2. 漏電保護(hù)開關(guān)是指不僅它與其它斷路器一樣可將主電路接通或斷開，而且具有對漏電流檢測和判斷的功能，當(dāng)主回路中發(fā)生漏電或絕緣破壞時(shí)，漏電保護(hù)開關(guān)可根據(jù)判斷結(jié)果將主電路接通或斷開的開關(guān)元件。它與熔斷器、熱繼電器配合可構(gòu)成功能完善的低壓開關(guān)元件。
目前這種形式的漏電保護(hù)裝置應(yīng)用最為廣泛，市場上的漏電保護(hù)開關(guān)根據(jù)功能常用的有以下幾種類別：
（1）只具有漏電保護(hù)斷電功能，使用時(shí)必須與熔斷器、熱繼電器、過流繼電器等保護(hù)元件配合。
（2）同時(shí)具有過載保護(hù)功能。
（3）同時(shí)具有過載、短路保護(hù)功能。
（4）同時(shí)具有短路保護(hù)功能。
（5）同時(shí)具有短路、過負(fù)荷、漏電、過壓、欠壓功能。
3. 漏電保護(hù)插座是指具有對漏電流檢測和判斷并能切斷回路的電源插座。其額定電流一般為20A以下，漏電動作電流6～30mA，靈敏度較高，常用于手持式電動工具和移動式電氣設(shè)備的保護(hù)及家庭、學(xué)校等民用場所。
三、漏電保護(hù)器的選用原則
國家為了規(guī)范漏電保護(hù)器的正確使用，相繼頒布了《漏電保護(hù)器安全監(jiān)察規(guī)定》（勞安字（1999）16號）和《漏電保護(hù)器安裝與運(yùn)行（GB13955-92）等一系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。
依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，我們在選用漏電保護(hù)器時(shí)應(yīng)遵循以下主要原則：
1. 購買漏電保護(hù)器時(shí)應(yīng)購買具有生產(chǎn)資質(zhì)的廠家產(chǎn)品，且產(chǎn)品質(zhì)量檢測合格。在這里要提醒大家：目前市場上銷售的漏電保護(hù)器有不少是不合格品。2002年10月28日，國家質(zhì)檢總局公布漏電保護(hù)器產(chǎn)品質(zhì)量抽查結(jié)果，有20%左右的產(chǎn)品不合格，其主要問題為：有的不能正常分?jǐn)喽搪冯娏鳎馂?zāi)隱患；有的起不到人身觸電的保護(hù)作用；還有一些不該跳閘時(shí)跳閘，影響正常用電。
2. 應(yīng)根據(jù)保護(hù)范圍、人身設(shè)備安全和環(huán)境要求確定漏電保護(hù)器的電源電壓、工作電流、漏電電流及動作時(shí)間等數(shù)。
3. 電源采用漏電保護(hù)器做分級保護(hù)時(shí)，應(yīng)滿足上、下級開關(guān)動作的選擇性。一般上一級漏電保護(hù)器的額定漏電電流不小于下一級漏電保護(hù)器的額定漏電電流，這樣既可以靈敏地保護(hù)人身和設(shè)備安全，又能避免越級跳閘，縮小事故檢查范圍。
4. 手持式電動工具（除III類外）、移動式生活用家電設(shè)備（除III類外）、其他移動式機(jī)電設(shè)備，以及觸電危險(xiǎn)性較大的用電設(shè)備，必須安裝漏電保護(hù)器。
5. 建筑施工場所、臨時(shí)線路的用電設(shè)備，應(yīng)安裝漏電保護(hù)器。這是《施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ46-88）中明確要求的。
6. 機(jī)關(guān)、學(xué)校、企業(yè)、住宅建筑物內(nèi)的插座回路，賓館、飯店及招待所的客房內(nèi)插座回路，也必須安裝漏電保護(hù)器。
7. 安裝在水中的供電線路和設(shè)備以及潮濕、高溫、金屬占有系數(shù)較大及其他導(dǎo)電良好的場所，如機(jī)械加工、冶金、紡織、電子、食品加工等行業(yè)的作業(yè)場所，以及鍋爐房、水泵房、食堂、浴室、醫(yī)院等場所，必須使用漏電保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。
8. 固定線路的用電設(shè)備和正常生產(chǎn)作業(yè)場所，應(yīng)選用帶漏電保護(hù)器的動力配電箱。臨時(shí)使用的小型電器設(shè)備，應(yīng)選用漏電保護(hù)插頭（座）或帶漏電保護(hù)器的插座箱。
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