防雷器與您分享：漏電保護器的工作原理與應用（一）
國內外多年的運行經驗表明，推廣使用漏電保護器，對防止觸電傷亡事故，避免因漏電而引起的火災事故, 具有明顯的效果。本文就廣泛使用的電流型漏電保護器(以下簡稱漏電保護器) 的工作原理及應用作些介紹。
1 漏電保護器的工作原理
漏電保護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) 以及試驗元件等幾個部分。
三相四線制供電系統(tǒng)的漏電保護器工作原理示意圖。TA 為零序電流互感器, GF 為主開關, TL 為主開關的分勵脫扣器線圈。
在被保護電路工作正常, 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 一次側的電流相量和等于零, 即：這樣TA 的二次側不產生感應電動勢, 漏電保護器不動作, 系統(tǒng)保持正常供電。
當被保護電路發(fā)生漏電或有人觸電時, 由于漏電電流的存在, 通過TA 一次側各相電流的相量和不再等于零,產生了漏電電流Ik。
在鐵心中出現(xiàn)了交變磁通。在交變磁通作用下, TL二次側線圈就有感應電動勢產生, 此漏電信號經中間環(huán)節(jié)進行處理和比較, 當達到預定值時, 使主開關分勵脫扣器線圈TL 通電, 驅動主開關GF 自動跳閘, 切斷故障電路,從而實現(xiàn)保護。
用于單相回路及三相三線制的漏電保護器的工作原理與此相同, 不贅述。
2 裝設漏電保護器的范圍
1992 年國家技術監(jiān)督局發(fā)布的國標GB13955292《漏電保護器安裝和運行》, 對全國城鄉(xiāng)裝設漏電保護器做出統(tǒng)一規(guī)定。
2.1 必須裝漏電保護器(漏電開關) 的設備和場所
(1) 屬于I類的移動式電氣設備及手持式電動工具(I類電氣產品, 即產品的防電擊保護不僅依靠設備的基本絕緣, 而且還包含一個附加的安全預防措施, 如產品外殼接地) ;
(2) 安裝在潮濕、強腐蝕性等惡劣場所的電氣設備;
(3) 建筑施工工地的電氣施工機械設備;
(4) 暫設臨時用電的電器設備;
(5) 賓館、飯店及招待所的客房內插座回路;
(6) 機關、學校、企業(yè)、住宅等建筑物內的插座回路;
(7) 游泳池、噴水池、浴池的水中照明設備;
(8) 安裝在水中的供電線路和設備;
(9) 醫(yī)院中直接接觸人體的電氣醫(yī)用設備;
(10) 其它需要安裝漏電保護器的場所。
2.2 報警式漏電保護器的應用
對一旦發(fā)生漏電切斷電源時, 會造成事故或重大經濟損失的電氣裝置或場所, 應安裝報警式漏電保護器, 如:
(1) 公共場所的通道照明、應急照明;
(2) 消防用電梯及確保公共場所安全的設備;
(3) 用于消防設備的電源, 如火災報警裝置、消防水泵、消防通道照明等;
(4) 用于防盜報警的電源;
(5) 其它不允許停電的特殊設備和場所。
3 漏電保護器額定漏電動作電流的選擇
正確合理地選擇漏電保護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, 漏電保護器可有選擇地動作; 另一方面, 漏電保護器在正常泄漏電流作用下不應動作, 防止供電中斷而造成不必要的經濟損失。
漏電保護器的額定漏電動作電流應滿足以下三個條件:
(1) 為了保證人身安全, 額定漏電動作電流應不大于人體安全電流值, 國際上公認30 mA 為人體安全電流值;
(2) 為了保證電網(wǎng)可靠運行, 額定漏電動作電流應躲過低電壓電網(wǎng)正常漏電電流;
(3) 為了保證多級保護的選擇性, 下一級額定漏電動作電流應小于上一級額定漏電動作電流, 各級額定漏電動作電流應有級差112～ 215 倍。
第一級漏電保護器安裝在配電變壓器低壓側出口處。
該級保護的線路長, 漏電電流較大, 其額定漏電動作電流在無完善的多級保護時, 最大不得超過100mA; 具有完善多級保護時, 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。
第二級漏電保護器安裝于分支線路出口處, 被保護線路較短, 用電量不大, 漏電電流較小。漏電保護器的額定漏電動作電流應介于上、下級保護器額定漏電動作電流之間, 一般取30～ 75 mA。
第三級漏電保護器用于保護單個或多個用電設備, 是直接防止人身觸電的保護設備。被保護線路和設備的用電量小, 漏電電流小, 一般不超過10mA , 宜選用額定動作電流為30 mA , 動作時間小于011 s 的漏電保護器。
4 漏電保護器的正確接線方式
TN 系統(tǒng)是指配電網(wǎng)的低壓中性點直接接地, 電氣設備的外露可導電部分通過保護線與該接地點相接。
TN 系統(tǒng)可分為:
TN 2S 系統(tǒng) 整個系統(tǒng)的中性線與保護線是分開的。
TN 2C 系統(tǒng) 整個系統(tǒng)的中性線與保護線是合一的。
TN 2C2S 系統(tǒng) 系統(tǒng)干線部分的前一部分保護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)低壓側的中性點直接接地, 電氣設備的外露可導電部分通過保護線直接接地。
漏電保護器在TN 及TT 系統(tǒng)中的各種接線方式如圖2～ 5 所示。安裝時必須嚴格區(qū)分中性線N 和保護線PE。三極四線或四極式漏電保護器的中性線, 不管其負荷側中性線是否使用都應將電源中性線接入保護器的輸入端。經過漏電保護器的中性線不得作為保護線, 不得重復接地或接設備外露可導電部分; 保護線不得接入漏電保護器。
摘要:漏電電流動作保護器簡稱漏電保護器，又叫漏電保護開關，主要是用來在設備發(fā)生漏電故障時以及對有致命危險的人身觸電進行保護。漏電保護在電氣安全領域尚屬比較新的技術。近三十年來，隨著電子技術的發(fā)展，高靈敏度、快速動作型漏電保護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
漏電電流動作保護器簡稱漏電保護器，又叫漏電保護開關，主要用來在設備發(fā)生漏電故障時以及對有致命危險的身觸電進行保護。
漏電保護在電氣安全領域尚屬比較新的技術。近三十年來，隨著電子技術的發(fā)展，高靈敏度、快速動作型漏電保護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裝置的產品標準及其關聯(lián)標準和法規(guī)。在我國漏電保護裝置生產廠家眾多，產品品種繁多，國家制訂了國家標準《漏電電流動作保護器》（GB6829-86），該標準對漏電保護器的特性、分類、工作條件和安裝條件、結構與性能要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等方面作出了明確的規(guī)定。
一、漏電保護器的原理和構成
漏電保護器在反應觸電和漏電保護方面具有高靈敏性和動作快速性，是其他保護電器，如熔斷器、自動開關等無法比擬的。自動開關和熔斷器正常時要通過負荷電流，他們的動作保護值要避越正常負荷電流來整定，因此他們的主要作用是用來切斷系統(tǒng)的相間短路故障（有的自動開關還具有過載保護功能）。而漏電保護器是利用系統(tǒng)的剩余電流反應和動作，正常運行時系統(tǒng)的剩余電流幾乎為零，故它的動作整定值可以整定得很?。ㄒ话銥閙A級），當系統(tǒng)發(fā)生人身觸電或設備外殼帶電時，出現(xiàn)較大的剩余電流，漏電保護器則通過檢測和處理這個剩余電流后可靠地動作，切斷電源。
那么漏電保護器是如何起到保護作用呢？
我們知道，電氣設備漏電時，將呈現(xiàn)異常的電流或電壓信號，漏電保護器通過檢測、處理此異常電流或電壓信號，促使執(zhí)行機構動作。我們把根據(jù)故障電流動作的漏電保護器叫電流型漏電保護器，根據(jù)故障電壓動作的漏電保護器叫電壓型漏電保護器。由于電壓型漏電保護器結構復雜，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。目前國內外漏電保護器的研究和應用均以電流型漏電保護器為主導地位。
電流型漏電保護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構，靈敏度高，功能齊全，因此這種保護裝置得到越來越廣泛的應用。電流型漏電保護器的構成分四部分：
1. 檢測元件：檢測元件可以說是一個零序電流互感器。被保護的相線、中性線穿過環(huán)形鐵心，構成了互感器的一次線圈N1，纏繞在環(huán)形鐵芯上的繞組構成了互感器的二次線圈N2，如果沒有漏電發(fā)生，這時流過相線、中性線的電流向量和等于零，因此在N2上也不能產生相應的感應電動勢。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#$上產生感應電動勢，這個信號就會被送到中間環(huán)節(jié)進行進一步的處理。
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，當中間環(huán)節(jié)為電子式時，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行放大和處理，并輸出到執(zhí)行機構。
3. 執(zhí)行機構：該結構用于接收中間環(huán)節(jié)的指令信號，實施動作，自動切斷故障處的電源。
4. 試驗裝置：由于漏電保護器是一個保護裝置，因此應定期檢查其是否完好、可靠。試驗裝置就是通過試驗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、漏電保護器的分類
漏電保護器可以按其保護功能、結構特征、安裝方式、運行方式、極數(shù)和線數(shù)、動作靈敏度等分類，這里主要按其保護功能和用途分類進行敘述，一般可分為漏電保護繼電器、漏電保護開關和漏電保護插座三種。
1. 漏電保護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裝置。漏電保護繼電器由零序互感器、脫扣器和輸出信號的輔助接點組成。它可與大電流的自動開關配合，作為低壓電網(wǎng)的總保護或主干路的漏電、接地或絕緣監(jiān)視保護。
當主回路有漏電流時，由于輔助接點和主回路開關的分離脫扣器串聯(lián)成一回路。因此輔助接點接通分離脫扣器而斷開空氣開關、交流接觸器等，使其掉閘，切斷主回路。輔助接點也可以接通聲、光信號裝置，發(fā)出漏電報警信號，反映線路的絕緣狀況。
2. 漏電保護開關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，當主回路中發(fā)生漏電或絕緣破壞時，漏電保護開關可根據(jù)判斷結果將主電路接通或斷開的開關元件。它與熔斷器、熱繼電器配合可構成功能完善的低壓開關元件。
目前這種形式的漏電保護裝置應用最為廣泛，市場上的漏電保護開關根據(jù)功能常用的有以下幾種類別：
（1）只具有漏電保護斷電功能，使用時必須與熔斷器、熱繼電器、過流繼電器等保護元件配合。
（2）同時具有過載保護功能。
（3）同時具有過載、短路保護功能。
（4）同時具有短路保護功能。
（5）同時具有短路、過負荷、漏電、過壓、欠壓功能。
3. 漏電保護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備的保護及家庭、學校等民用場所。
三、漏電保護器的選用原則
國家為了規(guī)范漏電保護器的正確使用，相繼頒布了《漏電保護器安全監(jiān)察規(guī)定》（勞安字（1999）16號）和《漏電保護器安裝與運行（GB13955-92）等一系列標準和規(guī)定。
依據(jù)這些標準和規(guī)定，我們在選用漏電保護器時應遵循以下主要原則：
1. 購買漏電保護器時應購買具有生產資質的廠家產品，且產品質量檢測合格。在這里要提醒大家：目前市場上銷售的漏電保護器有不少是不合格品。2002年10月28日，國家質檢總局公布漏電保護器產品質量抽查結果，有20%左右的產品不合格，其主要問題為：有的不能正常分斷短路電流，消除火災隱患；有的起不到人身觸電的保護作用；還有一些不該跳閘時跳閘，影響正常用電。
2. 應根據(jù)保護范圍、人身設備安全和環(huán)境要求確定漏電保護器的電源電壓、工作電流、漏電電流及動作時間等數(shù)。
3. 電源采用漏電保護器做分級保護時，應滿足上、下級開關動作的選擇性。一般上一級漏電保護器的額定漏電電流不小于下一級漏電保護器的額定漏電電流，這樣既可以靈敏地保護人身和設備安全，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備（除III類外）、其他移動式機電設備，以及觸電危險性較大的用電設備，必須安裝漏電保護器。
5. 建筑施工場所、臨時線路的用電設備，應安裝漏電保護器。這是《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》（JGJ46-88）中明確要求的。
6. 機關、學校、企業(yè)、住宅建筑物內的插座回路，賓館、飯店及招待所的客房內插座回路，也必須安裝漏電保護器。
7. 安裝在水中的供電線路和設備以及潮濕、高溫、金屬占有系數(shù)較大及其他導電良好的場所，如機械加工、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，必須使用漏電保護器進行保護。
8. 固定線路的用電設備和正常生產作業(yè)場所，應選用帶漏電保護器的動力配電箱。臨時使用的小型電器設備，應選用漏電保護插頭（座）或帶漏電保護器的插座箱。
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