電流動作型漏電保護(hù)器原理與應(yīng)用

劉增元

中國鋁業(yè)青海分公司動力廠供電車間 青海大通 810108

摘要：電流動作型漏電保護(hù)器是目前應(yīng)用最多的漏電保護(hù)器，相對其它類型的漏電保護(hù)器，它的性價比最高，本文介紹它的原理及應(yīng)用，便于大家了解電流動作型漏電保護(hù)器，使人們在實際生產(chǎn)、生活中正確使用電流動作型漏電保護(hù)器，減少漏電及觸電對人員、設(shè)備的損害。

關(guān)鍵詞：電流動作型漏電保護(hù)器；心室纖顫閾值；動作電流；動作時間

1、漏電保護(hù)器概述

漏電保護(hù)器全稱是漏電電流動作保護(hù)器，它可以對低壓電網(wǎng)中的直接觸電和間接觸電進(jìn)行有效的防護(hù)，它在觸電防護(hù)中之所以有效，是因為它在反應(yīng)觸電和漏電方面具有高度靈敏性和快速性，這是其他保護(hù)電器（如自動開關(guān)和熔斷器）所不能比擬的。在系統(tǒng)發(fā)生人員觸電、設(shè)備絕緣損壞碰殼接地等情況時，漏電保護(hù)器能可靠動作，切斷電源，因此，漏電保護(hù)器在低壓電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

漏電保護(hù)器按其電氣工作原理分，有電壓動作型、電流動作型、交流脈沖型三種主要類型。目前電壓動作型漏電保護(hù)器因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，已趨于淘汰。交流脈沖型漏電保護(hù)器是在一般的電流型漏電保護(hù)器電路的基礎(chǔ)上，增加了一套鑒相鑒幅裝置，使動作信號取決于人體觸電電流與電網(wǎng)三相不平衡電流之向量和的幅值與相位的變化量。由于在設(shè)計上尚不能完全不受電網(wǎng)三相不平衡電流的影響，所以存在一定的不動作區(qū)以及可能發(fā)生誤動作的情況，因此應(yīng)用的數(shù)量較少。目前，應(yīng)用最多的是電流動作型漏電保護(hù)器，其主要形式有漏電開關(guān)、漏電繼電器、漏電保護(hù)插座等。

2、電流動作型漏電保護(hù)器的工作原理

2.1 觸電及觸電電流的切除的時間要求

在了解觸電保護(hù)器的主要原理前，我們有必要先了解一下什么是觸電。觸電指的是電流通過人體而引起的傷害。當(dāng)人體觸及帶電體并形成一個電流回路的時候，人身上就有電流通過；當(dāng)電流的大小足夠大的時候，就能夠被人感覺到以至于形成危害。如果電流流過人體的途徑已經(jīng)確定，則電流流過人體的效應(yīng)主要取決于電流幅值和持續(xù)時間。當(dāng)觸電已經(jīng)發(fā)生的時候，就要求在最短的時間內(nèi)切除電流，比如說，如果通過人的電流是50毫安的時候，就要求在1秒內(nèi)切斷電流，如果是500毫安的電流通過人體，那么時間限制是0.1 秒。觸電和漏電時，這就相應(yīng)要求保護(hù)設(shè)備在反映觸電和漏電方面應(yīng)當(dāng)具有高靈敏性和快速性。

2.2 電流動作型漏電保護(hù)器的高靈敏性和快速性

電流動作型漏電保護(hù)器之所以在觸電防護(hù)中獨具優(yōu)點，就在于它在反映漏電和觸電方面具有高度靈敏性和快速性。電流動作型漏電保護(hù)器只反映系統(tǒng)的剩余電流，正常運行時，系統(tǒng)的剩余電流幾乎為0，在發(fā)生觸電或漏電事故時，電路產(chǎn)生剩余電流，其值一般也很小，因此它的動作值可以整定的得很?。ㄒ话銥閙A級數(shù)，最低是達(dá)6mA），在系統(tǒng)發(fā)生人員觸電、絕緣損壞碰殼接地等故障時，漏電保護(hù)器能可靠動作，切斷電源。

例如，三相四線制中性點直接接地系統(tǒng)中，因人體直接觸及220V相線，設(shè)人體電阻為800歐姆，中性點接地電阻相對極小，可以忽略，此時通過人體的電流為=220/800=0.26A。這個電流已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于心室纖顫閾值，能夠造成人員傷亡，但是對于一般自動開關(guān)和熔斷器來說根本不會動作，而采用電流動作型漏電保護(hù)器卻完全可以可靠地切斷電源。

2.3電流動作型漏電保護(hù)器的工作原理

如圖一所示是簡單的電流動作型漏電保護(hù)裝置的原理圖。漏電保護(hù)裝置安裝在電源線進(jìn)戶處，也就是電度表的附近，接在電度表的輸出端即用戶端側(cè)。在被保護(hù)電路工作正常，沒有發(fā)生漏電或觸電的情況下，由基爾荷夫定律可知，通過TA 一次側(cè)的電流相量和等于零，即：

+=0

這使得CT鐵芯中的磁通向量和也為零，即：

0

這樣CT 的二次側(cè)不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，漏電保護(hù)器不動作，系統(tǒng)保持正常供電。

當(dāng)被保護(hù)電路發(fā)生漏電或有人觸電時，由于漏電電流的存在，通過CT 一次側(cè)各相電流的相量和不再等于零，產(chǎn)生了漏電電流，即有：

+=

這使得CT鐵芯中的磁通向量和也不再等于零，即：

在鐵心中出現(xiàn)了交變磁通。在交變磁通作用下，CT二次側(cè)線圈就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，此漏電信號達(dá)到預(yù)定值時，使主開關(guān)分勵脫扣器線圈TQ 通電，驅(qū)動主開關(guān)QF自動跳閘，切斷故障電路，從而實現(xiàn)漏電保護(hù)功能。

圖一中所示是交流220V單相帶零線的常用電源回路中漏電保護(hù)器接線方式和工作原理，用于三相四線制及三相三線制線路中的漏電保護(hù)器接線方式和工作原理與此相同，不贅述。

圖一中把所有的電氣負(fù)載用一個電阻RL替代，用RN替代接觸者的人體電阻。圖一中的CT表示“電流互感器”，它是利用互感原理測量交流電流用的，所以叫“互感器”，實際上是一個變壓器。它的原邊線圈是進(jìn)戶的交流線，把兩根線當(dāng)作一根線并起來構(gòu)成原邊線圈。副邊線圈則接到“舌簧繼電器SH的線圈上。所謂的“舌簧繼電器”就是在舌簧管外面繞上線圈，當(dāng)線圈里通電的時候，電流產(chǎn)生的磁場使得舌簧管里面的簧片電極吸合，來接通外電路。線圈斷電后簧片釋放，外電路斷開?？偠灾@是一個小巧的繼電器。

舌簧繼電器的簧片電極接在“脫扣線圈TQ電路里。脫扣線圈是個電磁鐵的線圈，當(dāng)有電流流過時就產(chǎn)生吸引力，這個吸引力足以使得開關(guān)QF的脫扣機構(gòu)動作，使得開關(guān)QF立刻斷開，使得線路斷電。

以上介紹了一種銜鐵斷開式電流動作型漏電保護(hù)器的主要工作原理和實際接線。雖然電流動作型漏電保護(hù)器的種類和形式有很多，但其主要原理和設(shè)計思路都是相同的，只要我們明白了以上原理，就能觸類旁通，很快明白和掌握其他類型的電流動作型漏電保護(hù)器的電氣原理。

3、電流動作型漏電保護(hù)器的應(yīng)用

3.1 漏電保護(hù)器的使用場所

1992 年國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的國標(biāo)GB13955292《漏電保護(hù)器安裝和運行》，對全國城鄉(xiāng)裝設(shè)漏電保護(hù)器做出統(tǒng)一規(guī)定，必須裝漏電保護(hù)器（漏電開關(guān)）的設(shè)備和場所有：

（1）屬于I類的移動式電氣設(shè)備及手持式電動工具（I類電氣產(chǎn)品，即產(chǎn)品的防電擊保護(hù)不僅依靠設(shè)備的基本絕緣，而且還包含一個附加的安全預(yù)防措施，如產(chǎn)品外殼接地）；

（2）安裝在潮濕、強腐蝕性等惡劣場所的電氣設(shè)備；

（3）建筑施工工地的電氣施工機械設(shè)備；

（4）暫設(shè)臨時用電的電器設(shè)備；

（5）賓館、飯店及招待所的客房內(nèi)插座回路；

（6）機關(guān)、學(xué)校、企業(yè)、住宅等建筑物內(nèi)的插座回路；

（7）游泳池、噴水池、浴池的水中照明設(shè)備；

（8）安裝在水中的供電線路和設(shè)備；

（9）醫(yī)院中直接接觸人體的電氣醫(yī)用設(shè)備；

（10）其它需要安裝漏電保護(hù)器的場所。

我國城鎮(zhèn)配電網(wǎng)絡(luò)容量大，系統(tǒng)復(fù)雜，目前以末端保護(hù)為主，即將漏電保護(hù)器根據(jù)用電設(shè)備的需要裝在電氣設(shè)備的電源端、住宅的進(jìn)線或室內(nèi)電源插座上。

3.2 額定漏電動作電流的選擇