剩余电流保护器应用

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剩余电流动作保护器在低压电网中的应用摘要:本文介绍了剩余电流动作保护器的工作原理及其用途,叙述了剩余电流动作保护器的选型、安装及其局限性。关键词:剩余电流电击故障等电位1.引言目前使用的剩余电流动作保护器(ResidualCurrentprotectiveDevice),以下简称RCD,是从电压动作型的所谓“保安器”发展而来的。人们仍习惯于把RCD称为“漏电保护器”。由于电压动作型的“保安器”存在着保护范围小,电压线圈易烧毁,且不能进行直接接触电击保护等系列不可克服的缺陷,而逐渐淘汰甚至被人淡忘。随着人们对能安全通过人体的电流极限研究的不断深入以及剩余电流检测、脱扣技术的发展,RCD也得以很快发展和推广。近几十年来,基本上取代了电压动作型保安器。在低压电网中安装RCD是防止人身触电事故、电气火灾事故及电器设备损坏的一种有效保护措施,并且世界各国和国际电工委员会(IEC)也采取制定相应的电气规范在低压电网中大力推广使用RCD。2.RCD的工作原理与主要用途简单的讲,RCD的工作原理就是检测被保护电路回路内相线和中性线电流瞬时值的代数和(包括了中性线的三相不平衡电流和谐波电流),也就是该回路正常时的泄漏电流和故障时的接地故障电流之和。当某一时刻,RCD检测到的电流值大于正常泄漏电流时,表明该回路内发生了接地故障,RCD会动作而切断该回路,防止直接接触电击和火灾事故的发生。实际上,根据检测到的剩余电流值的大小,RCD可以整定成不同规格,其用途也互有不同。如表1所示:表1名称电流内容动作值主要用途5I△n动作时间应用场所举例I△n≤30mA作直接接触电击事故的后备保护≤40mS插座及手握式设备回路,浴室、游泳池等场所30mA<I△n≤100mA作设备绝缘损坏导致外露导电部件非正常带电的间接接触电击保护≤100mS单元配电箱内、厨房100mA<I△n≤500mA作接地故障引起的电弧火灾保护≤150mS建筑物内总电源进线处3.RCD的分类与选型按照RCD的功能不同可将其分为以下几类.3.1剩余电流动作断路器剩余电流动作断路器是用于接通、分断和承载正常工作及故障状态时的电流,当通过的剩余电流达到动作整定值时使触头断开的开关电器。它又可分为两大类:3.1.1不具有过电流保护的剩余电流动作断路器(RCCB)其不具有过载和短路保护功能。主要型号有DZL31、DZL33、DZL43、NFIN、F360等,这类产品的额定电压多为交流220V,额定电流一般在30A以下,最大不超过63A,多用于单相回路。3.1.2具有过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO)其具有过载和短路保护功能。其中DZL18、DZL29、DZL47L、DS250S、C45NVigi、DPNVigi等产品主要用于建筑电气方面,其额定电压为220V或380V,额定电流在100A以下,额定极限分断能力在6KA左右,且大部分产品是由微型断路器(MCB)和剩余电流保护附件拼装而成,其宽度尺寸模数化,可根据需要灵活组合安装于配电箱内。其它如DZ15L、DZL25、DZ10L、DZ20L系列产品则主要用于工业场所,其额定电压为380V,额定电流多在100A至630A之间,额定极限分断能力可达30KA。3.2剩余电流继电器一般有分装式和组装式两种,主要型号有JD1、JD3、LLJ、RCQ等,均由零序电流互感器和继电器两部分组成,一般用于大电流场所。3.3剩余电流保护插头、插座这类产品一般不多见,有LBX、LBC型插头,LDZ-10系列插座等,均为单相220V,额定电流为16A及以下。其应用场所与一般插头、插座相同。4.RCD的安装接线RCD是为接地故障保护而装设的,其安装接线必须正确,否则将可能误动或拒动,反而危及安全。RCD的安装接线主要应注意以下两方面。4.1RCD回路中的接线4.1.1PE线、PEN线不得接入RCD。如图1所示,当发生接地故障时,流经相线和PEN线的故障电流之和仍为零,RCD不能检测出故障电流而拒动。4.1.2N线穿过RCD后不得再接地。如图2所示,RCD以后的N线如果发生接地故障,故障电流会流经PE线入大地,PE线会带对地电位,RCD也会动作。这种情况在施工时因不小心使电线、电缆绝缘损坏而触及外露导电金属部分或误将三极插座中的N端子与PE端子接反而时有发生。4.2RCD的安装极数这里主要是指N线是否要断开。《低压配电设计规范》(GB50054-95)中规定:“当装设漏电电流动作的保护电器时,应能将其所保护的回路所有带电导线断开,在TN系统中,当能可靠地保持N线为地电位时,N线可不需断开”。但该规范和IEC标准都未指明如何才算N线为地电位。因此笔者认为,RCD保护范围内的N线宜断开。故在三相四线制系统中RCD宜采用四线四极,在单相两线制系统中RCD宜采用两线两极。LLNPENPETN-C系统TN-S系统图1图25.RCD的局限性由于接地故障本身的复杂性以及RCD的动作机理,因此RCD的使用有一定局限性。5.1RCD不能防止由其保护范围外部传入的故障电流。现举一例说明之。如图3LNPEId接于三极插座上的RCD电器设备金属外壳IdId图3所示,在照明系统中,插座回路一般都装设了RCD,而其它照明回路一般都未装设,照明回路的L、N线在同一穿线钢管内敷设,穿线钢管是作为辅助接地线而与PE线连通,如若L线绝缘损坏或接线盒易受潮而发生接地故障,则故障电流(压)沿PE线传导,接入插座回路的电器设备金属外壳会产生故障电压,从而发生电击事故。5.2某些特殊场所不许装RCD。如数据处理设备、医院的胸腔手术台的供电系统中均不许装RCD。5.3RCD易受电网高次谐波以及供电回路中感应的雷电过电压和操作过电压的影响而误动作。6.结束语目前,RCD技术仍在发展,它的应用越来越受到人们的重视,其相应产品也越来越多,在防止人身电击事故和电气火灾事故方面发挥了很大作用。在我国某些经济发展较快地区强制规定民用建筑场所必须安装RCD,由此也促进了RCD的应用。但如上所述,RCD的应用也非尽善尽美,由于施工或安装不当以及其自身局限,RCD难免发生拒动、误动,对此设计、安装、监理、维护等工程技术人员应有充分的了解,不能过分强调RCD的作用。除安装RCD外,同时进行有效的等电位联结,两者结合应用,相辅相成,才能取得最好的保护效果。参考文献1低压配电设计规范.GB50054-95.中国计划出版社2工业与民用配电设计手册.第二版.水利电力出版社3工厂常用电气设备手册(下册).第二版.中国电力出版社4王厚余.低压电气装置的安全接地和接地故障防护.中国航空工业规划设计研究院新疆克拉玛依石化厂设计院李井泉(新疆克拉玛依市834003)1999年10月28日

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