無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 邢麗華
漏電保護(hù)器是減輕觸電對人體產(chǎn)生傷害的一種裝置,又稱觸電保護(hù)器,簡稱RCD,最近幾年被稱為剩余電流動(dòng)作保護(hù)器,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)的一種保護(hù)電器。
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(dòng)作快速性,這是其他保護(hù)電器,如熔斷器、自動(dòng)開關(guān)等無法比擬的。自動(dòng)開關(guān)和熔斷器正常時(shí)要通過負(fù)荷電流,他們的動(dòng)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(dòng)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(dòng)作,正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的剩余電流幾乎為零,故它的動(dòng)作整定值可以整定得很?。ㄒ话銥閙A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(dòng)作,切斷電源。
觸電使人致死的條件是:①人體的不同部位同時(shí)接觸不同電位的物體,且電位差(即電壓)達(dá)到一定數(shù)值以上;②通過人體的電流持續(xù)時(shí)間超過一定數(shù)值。觸電保護(hù)器是以破壞上述條件為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的,當(dāng)人體觸電時(shí),能自動(dòng)、快速地切斷電源。
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(dòng)作。我們把根據(jù)故障電流動(dòng)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(dòng)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(dòng)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。
1.電壓型漏電保護(hù)器原理
如圖1所示,當(dāng)人體與C相接觸時(shí),相電壓U加在手和腳之間,人體、大地、橋式整流器、中性線和變壓器C相繞組構(gòu)成電流回路。此時(shí),整流器的直流側(cè)有電流通過,使靈敏繼電器LJ動(dòng)作,打開其常閉接點(diǎn),交流接觸器JC斷電,使其常開接點(diǎn)JC打開,從而切斷電源,解脫人體觸電電源。電壓型觸電保護(hù)器的動(dòng)作靈敏,起動(dòng)電流可以根據(jù)人體的安全電流來整定(人體的安全電流一般為10~15mA),適用于三相四線制中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。在使用時(shí)須注意:觸電保護(hù)器上的零線連接處,不允許接頭松脫;系統(tǒng)零線對地絕緣不得降低或?qū)Φ囟搪?。否則,保護(hù)器將失去保護(hù)作用。
2.電流型漏電保護(hù)器
如圖2所示,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(dòng)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(dòng)勢。如果發(fā)生了漏電,相線、中性線的電流向量和不等于零,就在電流互感器上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,這個(gè)信號就會(huì)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)。
圖1 電壓型電保護(hù)器原理接線
圖2 電流型漏電保護(hù)器原理接線
(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(dòng)作,自動(dòng)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(dòng)作。
1.購買時(shí)要買品質(zhì)較好的漏電斷路器。
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?,消除火?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,甚至引發(fā)更嚴(yán)重的人身觸電傷亡事故。
2.應(yīng)根據(jù)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(dòng)作時(shí)間等參數(shù)。
(1)一般環(huán)境選擇動(dòng)作電流不超過30mA,動(dòng)作時(shí)間不超過0.1s,這兩個(gè)參數(shù)保證了人體如果觸電時(shí),不會(huì)使觸電者產(chǎn)生病理性生理危險(xiǎn)效應(yīng)。
國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC4.79(電流通過人體的效應(yīng))確定,通過人體的交流50Hz電流不超過30mA時(shí),人體不會(huì)因發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)而死亡,它與人體潮濕程度、接觸電壓高低無直接關(guān)系。因此,國際電工標(biāo)準(zhǔn)在所有防人身電擊的條文中,都規(guī)定采用動(dòng)作電流不大于30mA的rcd。
我們可以來計(jì)算一下,當(dāng)人體直接觸及220V帶電體時(shí),漏電保護(hù)器迅速以0.1秒的時(shí)間快速切斷電路。這時(shí)流過人體(一般人體電阻為1000Ω左右)的觸電電流為220/1000=220(mA),其電擊能量為:220(mA)×0.1(S)=22mA·S<30mA·S。目前我國現(xiàn)行規(guī)定:對人體安全的電擊能量為:1·T=30mA·S,可以明顯看出,當(dāng)人們一旦觸及220V帶電體時(shí),漏電保護(hù)器會(huì)在0.1秒時(shí)間內(nèi)迅速作出反應(yīng),而不致出現(xiàn)生命危險(xiǎn)。
(2)在浴室、游泳池等場所漏電保護(hù)器的額定動(dòng)作電流不宜超過10mA。
(3)在觸電后可能導(dǎo)致二次事故的場合,如高空、河邊、游泳池、醫(yī)院等地應(yīng)選用額定動(dòng)作電流為6mA的漏電保護(hù)器。
3.許多電工認(rèn)為減少漏電保護(hù)器動(dòng)作頻繁跳閘而塞撅子。一旦發(fā)生線路設(shè)備接地或人身觸電事故,觸電保護(hù)器不動(dòng)作,會(huì)造成重大人員傷亡事故。
農(nóng)村低壓電網(wǎng)設(shè)備因常處于戶外和潮濕場所,正常泄漏電流較大,容易引起誤動(dòng)作。頻繁的誤動(dòng)作停電的后果往往是將rcd短接或拆除,使線路失去接地故障保護(hù),導(dǎo)致危險(xiǎn)的后果。
由于我國農(nóng)村電網(wǎng)的布局、結(jié)構(gòu)不盡合理,據(jù)有關(guān)資料介紹,我國農(nóng)村高低壓(高壓10kV,低壓380/220V)配電線路長度比例為1:5,江蘇有個(gè)別地區(qū)達(dá)到1:7(歐美一些國家高低配網(wǎng)的比例為1:0.5),從中可知,我國農(nóng)村電網(wǎng)的供電半徑大、用戶多且三相負(fù)載不平衡,因此農(nóng)村低壓線路的漏電大是無法避免的, 據(jù)此分析可知,若在室外發(fā)生觸電就會(huì)引起漏電電流與觸電電流不對應(yīng),(如△I△<0、△I△=0)導(dǎo)致保護(hù)器不動(dòng)作,這種現(xiàn)象是正常的,是線路漏電電流太大而引起的。若要消除這種漏電電流與觸電電流的不對應(yīng)現(xiàn)象,其方法有兩種:在分支線上合理配置分級保護(hù);降低線路漏電,使之永遠(yuǎn)小于50mA。
4.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)插座。
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(dòng)作電流6-30mA,靈敏度較高,常用于手持式電動(dòng)工具和移動(dòng)式電氣設(shè)備的保護(hù)及家庭、學(xué)校等民用場所。
RCD以其高靈敏的動(dòng)作性能,能作為直接接觸電擊保護(hù)的后備措施。但是它尚非盡善盡美,它可能因?yàn)榉N種原因而拒動(dòng),和其他保護(hù)電器一樣,并不完全可靠,雖RCD的作用具有一定的局限性,但它的功能優(yōu)勢卻不能抹殺。只要選用的漏電保護(hù)器選用正確,就能對電器進(jìn)行可靠的保護(hù)。
[1]IEC/TC64,國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)[S].
[2]潘毅.電磁式剩余電流保護(hù)裝置講座.電工技術(shù)雜志,1999.
[3]凌智敏.剩余電流保護(hù)器講座[J].電世界,1996(10).
[4]周鴻昌.配電系統(tǒng)的安全用電與漏電保護(hù)[J].建筑電氣,1993(1).