漏電保護(hù)器的正確選用

無(wú)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(duì)人體產(chǎn)生傷害的一種裝置，又稱觸電保護(hù)器，簡(jiǎn)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(lái)在設(shè)備發(fā)生漏電故障時(shí)以及對(duì)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。

一、漏電保護(hù)器的原理

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(wú)法比擬的。自動(dòng)開關(guān)和熔斷器正常時(shí)要通過(guò)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(lái)整定，因此他們的主要作用是用來(lái)切斷系統(tǒng)的相間短路故障（有的自動(dòng)開關(guān)還具有過(guò)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(jí)），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(guò)檢測(cè)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(guò)人體的電流持續(xù)時(shí)間超過(guò)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。

二、漏電保護(hù)器的組成及結(jié)構(gòu)

電氣設(shè)備漏電時(shí)，將呈現(xiàn)異常的電流或電壓信號(hào)，漏電保護(hù)器通過(guò)檢測(cè)、處理此異常電流或電壓信號(hào)，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(guó)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(guò)，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(lái)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(duì)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(hào)，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(lái)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(cè)元件：檢測(cè)元件可以說(shuō)是一個(gè)零序電流互感器。被保護(hù)的相線、中性線穿過(guò)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(guò)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(shì)。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(shì)，這個(gè)信號(hào)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(lái)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(duì)來(lái)自零序互感器的漏電信號(hào)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(hào)，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(guò)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。

三、漏電保護(hù)器使用時(shí)應(yīng)注意的問題

1.購(gòu)買時(shí)要買品質(zhì)較好的漏電斷路器。

2002年10月28日，國(guó)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(guò)30mA，動(dòng)作時(shí)間不超過(guò)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(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC4.79(電流通過(guò)人體的效應(yīng))確定，通過(guò)人體的交流50Hz電流不超過(guò)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(wú)直接關(guān)系。因此，國(guó)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(lái)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(guò)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(guó)現(xiàn)行規(guī)定：對(duì)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(chǎng)所漏電保護(hù)器的額定動(dòng)作電流不宜超過(guò)10mA。

（3）在觸電后可能導(dǎo)致二次事故的場(chǎng)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(chǎng)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(guó)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(guó)農(nóng)村高低壓(高壓10kV，低壓380/220V)配電線路長(zhǎng)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(guó)家高低配網(wǎng)的比例為1:0.5)，從中可知，我國(guó)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(wú)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(duì)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(duì)應(yīng)現(xiàn)象，其方法有兩種：在分支線上合理配置分級(jí)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?jī)?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(duì)漏電流檢測(cè)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(chǎng)所。

四、結(jié)論

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(shì)卻不能抹殺。只要選用的漏電保護(hù)器選用正確，就能對(duì)電器進(jìn)行可靠的保護(hù)。

[1]IEC/TC64,國(guó)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).