RCD的誤動與拒動的原因及預(yù)防措施

傅慧英 賀昌軍

（1.江門市鏵建設(shè)計工程有限公司，廣東 江門 529030；

2.深圳市四季青園林花卉有限公司，廣東 深圳 518029）

當(dāng)前，不少工廠企業(yè)和建筑工地安裝了剩余電流保護裝置（即漏電開關(guān)，簡稱 RCD），電擊死亡事故和電氣火災(zāi)事故大幅度下降，RCD可謂功不可沒。然而RCD誤動、拒動現(xiàn)象卻屢有發(fā)生。據(jù)了解，建筑施工工地經(jīng)常有漏電開關(guān)莫明其妙地誤跳閘或該動作時拒絕跳閘等現(xiàn)象，令許多電氣維修人員迷惑不解?，F(xiàn)筆者就在實際工作中的體會淺析其原因，供同行參考。

1 RCD誤動、拒動的原因分析

1）RCD的零序互感器精度低，影響RCD動作的可靠性。作為RCD檢測元件的零序電流互感器，其作用是把檢測到的觸電、漏電故障信號變成二次回路的工作電壓E2，E2加在漏電脫扣器線圈上產(chǎn)生二次脫扣電流Ib（圖1），當(dāng)Ib大于動作整定電流Ibe時就推動脫扣器動作，切斷電源。故零序互感器質(zhì)量的好壞對RCD的性能影響很大。若互感器采用的材料導(dǎo)磁率不高，必將影響RCD動作的靈敏度。

圖1 RCD保護動作原理圖

當(dāng)互感器原邊無零序電流時，因受外界磁場影響，原邊導(dǎo)線位置的不適中及電流的突然變化，副邊線圈的位置、匝數(shù)制作的不適宜、功率因數(shù)存在著差異，都將使副邊產(chǎn)生微小的剩余電流，且該電流隨原邊電流增大而增大，必然對RCD的正常動作性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

2）對于安裝在有接零保護設(shè)備電路中的漏電保護器，當(dāng)相線與零線之間發(fā)生短路時，短路電流可達幾千安。零序電流互感器一旦經(jīng)很大接地短路電流的沖擊后，材質(zhì)不良的鐵心將處于嚴(yán)重的過飽和狀態(tài)，由于材料剩磁的關(guān)系，迫使工作點位移，以后發(fā)生觸電或漏電故障時所檢測到的信號較之以前大為減小，RCD靈敏度減弱，甚至拒動。

3）產(chǎn)品質(zhì)量不佳的零序電流互感器，由于漏磁的存在，即使系統(tǒng)沒有故障電流出現(xiàn)，因主回路三相電流不對稱或用電設(shè)備因啟動而產(chǎn)生的瞬時高倍數(shù)啟動電流情況下，會使二次回路產(chǎn)生干擾信號輸出，也將導(dǎo)致RCD誤動作。

4）通用型RCD的動作死區(qū)的存在。通用型RCD檢測到的剩余電流I△由三相漏電合成矢量I△1（正弦交流信號）和人體電擊電流I△r矢量合成（圖2）。

圖2 零序電流合成圖

例如：某RCD動作電流為50mA，使用時A、B相漏電電流都是40mA，C相不漏電則合成漏電電流為40mA，方向與C相電流相反。此時若C相發(fā)生電擊，電擊電流為 50mA，θ=180○，則合成剩余電流為 50-40=10mA＜50mA，RCD不動作，直至 C相電擊電流增至90mA時；剩余電流為90-40=50mA，RCD才動作，其原因就是因為存在動作死區(qū)的緣故。

5）電磁環(huán)境對RCD靈敏度的影響。在現(xiàn)行電網(wǎng)中除50Hz交流電外，由機電設(shè)備的開啟，儀器、照明燈具的使用，均可產(chǎn)生高頻干擾，且以不同電壓、電流幅值存在于電網(wǎng)中，導(dǎo)致通用型RCD線路電壓、電流值改變，造成誤動作或延時動作。

6）熔絲所接位置要與電子式漏電開關(guān)配合，而且電源電壓不能過低。熔絲和保護器的功能是不同的，不能互相替代，對不需要輔助電源的RCD，熔絲應(yīng)裝在保護器之前，RCD本身的短路可由前面的熔絲保護。但是，就電子式漏電保護開關(guān)而言，由于其輔助電源往往取自被保護電源，故將RCD裝在熔絲之后是不安全的（圖3）。

圖3 熔絲與RCD的接線關(guān)系

當(dāng)負(fù)載端短路或過載燒斷零線上熔絲，而未斷開相線上的熔絲，此時電氣設(shè)備不能工作，但相線對地（若負(fù)載是接通的，零線上也有）仍帶有相電壓，人觸及任何一根電線的裸露部分都會觸電，而保護器則由于輔助電源供不上電而拒動，故電子式漏電保護器一定要裝在熔絲之前，不管哪一相熔絲燒斷，都不會影響RCD的正常工作。電子式漏電開關(guān)對電源電壓有一定要求，當(dāng)實際電壓低于下限（一般為85%Ue），造成電子式RCD拒動。

7）故障電壓的蔓延導(dǎo)致RCD拒動。同一幢居民樓，通常共用一組保護接地極，一部分居民裝RCD，另一部分不裝RCD，一旦未裝RCD用戶發(fā)生電氣設(shè)備漏電時，該設(shè)備的漏電電流通過 PE線流入地中。在漏電相未斷開前，PE線的電位升高，受RCD保護的用戶電氣設(shè)備的外殼就帶電，由于此漏電不是通過該戶居民 RCD的零序電流互感器的漏電電流，所以該戶RCD拒絕動作，人觸及外殼就有電擊的危險。 為了避免故障電壓蔓延造成的危險，通常采用總等電位連接，減少預(yù)期接觸電壓。

8）零線重復(fù)接地引起RCD誤動作。中性點直接接地的低壓電網(wǎng)中，為使電氣設(shè)備保護接零安全可靠，一般都在零線的末端重復(fù)接地，但裝上RCD后，除變壓器中性點接地外，不能再在系統(tǒng)中將零線的末端重復(fù)接地。因為低壓電網(wǎng)在正常運行情況下，三相負(fù)荷不可能完全平衡（IA+IB+IC≠0）。不平衡電流經(jīng)零線返回電源零點（圖4）。

圖4 零線重復(fù)接地示意圖

圖5 零線重復(fù)接地引起RCD拒動示意圖

9）過電壓引起的誤動作。在供電系統(tǒng)，存在著晶閘管裝置的拉閘、合閘以及晶閘管的關(guān)斷等電磁過程引起的操作過電壓，由于雷擊的原因從電網(wǎng)侵入的偶然性浪涌過電壓，按圖 6所示路徑，造成RCD誤動作。

圖6 過電壓引起RCD誤動作

2 預(yù)防RCD誤動、拒動的措施

1）提高RCD零序傳感器本身精度。為了消除由于該傳感器附近存在有大塊磁性體及導(dǎo)體中載有大電流的直接影響而產(chǎn)生剩余電流的可能性，須給傳感器增設(shè)磁屏蔽外殼。

消除副邊繞組匝間電容和層間電容分布的差異所產(chǎn)生的不良影響，需采用先進的加工工藝（匝間等距離）。零序電流互感器要選用動作特性有良好穩(wěn)定性的DZ15L系列產(chǎn)品，其鐵心采用具有良好交流磁導(dǎo)率的坡莫合金材料，脫扣器鐵心和零序互感器鐵心應(yīng)選用同一材料。這樣當(dāng)在某一溫度下互感器鐵心磁導(dǎo)率增加而靈敏度提高，脫扣器銜鐵吸力增加，其釋放安匝數(shù)也相應(yīng)增加，從而獲得了補償效果，保持了漏電保護器動作特性的穩(wěn)定性。

2）在設(shè)計和應(yīng)用時，應(yīng)該正確選擇漏電保護器的類型和技術(shù)參數(shù)。

根據(jù) IEC的有關(guān)規(guī)定，RCD分為 AC、A、B三種類型。

AC型RCD是一種通用型保護裝置，適用于家庭、公共場合和工業(yè)城鎮(zhèn)中的TN、TT、IT配電系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)發(fā)生接地故障時，故障電流為正弦波的回路。我國生產(chǎn)和銷售的家用及類似用途的RCD基本上都是AC型。

A型 RCD能在剩余電流為正弦波和脈動直流分量時脫扣。A型RCD適用于以下設(shè)備：微型計算機、電子打字機、收銀機、醫(yī)療設(shè)備、電子稱、光碟機、游戲機、電話交換機等。

在工業(yè)及醫(yī)療電氣設(shè)備中，有的裝有三相整流電路，接地故障時漏電電流波形為一平滑直流電流并略帶紋波，此時應(yīng)選用B類RCD保護。B型RCD適用于變頻器、UPS、醫(yī)療電器（如X射線設(shè)備和CT設(shè)備）等。

在配電系統(tǒng)設(shè)計時，不允許把B型RCD設(shè)在I△n=300mA的AC型、A型RCD保護裝置的后面。因為B型RCD所保護的用電設(shè)備，在故障時產(chǎn)生的平滑直流漏電電流，會影響AC型、A型RCD保護裝置的正常脫扣。

RCD極數(shù)的選擇必須大于或等于線路的極數(shù)，為減少停電面積，RCD應(yīng)盡可能裝在供電線路末端；當(dāng)在 TN系統(tǒng)電路設(shè)置上下級 RCD時，上級RCD漏電電流的整定值大于下級整定值的2倍，上級RCD保護器動作時間大于下級RCD保護器動作時間整定值，一般級差大于或等于 100ms；供電給手握式電氣設(shè)備和移動式設(shè)備的末端線路或插座回路，RCD動作時間不應(yīng)大于0.4s；供給固定式電氣設(shè)備用電的末端線路，RCD切斷故障回路時間不宜大于5s。

3）按照RCD標(biāo)準(zhǔn)化接線圖接線，杜絕人為接線故障引起的誤動、拒動。

4）三相供電線路上的單相負(fù)荷應(yīng)盡可能均勻地分配到三相上去，使三相漏電電流趨向于平衡，總合成漏電電流下降到最小。

5）防止過電壓引起RCD誤動，可選用具有延時性能和能承受過電壓沖擊的RCD，并在負(fù)載端采用過電壓吸收裝置。

6）使用 RCD要做好季度性保養(yǎng)，及時清理RCD內(nèi)部油污、灰塵，定期做試跳試驗，檢查RCD的脫扣機構(gòu)是否能正常工作。