剩余電流動作保護裝置詳解

剩余電流動作保護裝置詳解防止間接觸電常用得技術(shù)措施裝設(shè)自動切斷電源裝置(采用過流保護)、采用接地保護、電氣設(shè)備采用雙重絕緣或加強絕緣、(將有觸電危險得場所絕緣)構(gòu)成不導(dǎo)電環(huán)境、采用等電位連接保護或采取等電位均壓措施、采用特低電壓、采用剩余電流動作保護、實行電氣隔離等。一、概述1、剩余電流保護低壓配電線路中各相(含中性線)電流矢量與不為零而產(chǎn)生得電流稱為剩余電流。

通常所說得接地故障電流即漏電電流就就是一種常見得剩余電流。剩余電流保護就是利用剩余電流動作保護裝置來防止電氣事故得一種安全技術(shù)措施。2、作用:(1)用于防止由剩余電流引起得單相電擊事故;

(2)用于防止由剩余電流引起得火災(zāi)與設(shè)備燒毀事故;

(3)用于檢測與切斷各種一相接地故障;

(4)有得剩余電流保護裝置還可用于過載、過壓、欠壓與缺相保護。二、結(jié)構(gòu)與工作原理(一)結(jié)構(gòu)剩余電流動作保護裝置得結(jié)構(gòu)主要由三個基本部分構(gòu)成,即檢測元件、中間環(huán)節(jié)(包括放大元件與比較元件)與執(zhí)行機構(gòu)。1、檢測元件(剩余電流互感器)

如圖4-21所示,剩余電流保護裝置得電流互感器一般采用空心式得環(huán)形互感器。它得主要功能就是把一次回路檢測到得剩余電流I1

變換成二次回路得輸出電壓E2

、E2施加到剩余電流脫扣器得脫扣線圈上,推動脫扣器動作,或通過信號放大裝置,將信號放大以后施加到脫扣線圈上,使脫扣器動作。2、信號放大裝置(放大元件)剩余電流互感器二次回路得輸出功率很小,一般僅達到mVA得等級。在剩余電流互感器與脫扣器之間增加一個信號放大裝置,不僅可以降低對脫扣器得靈敏度要求,而且可以減少對剩余電流互感器輸出信號要求,減輕互感器得負擔(dān),從而可以大大地縮小互感器得重量與體積,使剩余電流保護裝置得成本大大降低。信號放大裝置一般采用電子式放大器。3、脫扣器(比較元件)剩余電流保護裝置得脫扣器就是一個比較元件,用它來判別剩余電流就是否達到預(yù)定值,從而確定剩余電流保護裝置就是否應(yīng)該動作。4、執(zhí)行元件根據(jù)剩余電流保護裝置得功能不同,執(zhí)行元件也不同。對剩余電流斷路器,其執(zhí)行元件就是一個可開斷主電路得機械開關(guān)電器。對剩余電流繼電器,其執(zhí)行元件一般就是一對或幾對控制觸頭,輸出機械開閉信號。10大家應(yīng)該也有點累了,稍作休息大家有疑問得,可以詢問與交流(二)工作原理1、電子式剩余電流動作保護裝置得工作原理4-22所示,為電子式剩余電流動作保護裝置原理圖。在零序電流互感器得二次回路與脫扣器之間接入一個電子放大線路E。在正常情況下,電路中沒有發(fā)生人身電擊、設(shè)備漏電或接地故障時,剩余電流保護裝置通過電流互感器一次側(cè)電路得電流矢量與等于零,即IL1+IL2+IL3+IN=0。此時,電流IL1、IL2、IL3與IN在電流互感器中產(chǎn)生磁通得矢量與等于零,即ΦL1+ΦL2+ΦL3+ΦN=0。這樣在電流互感器得二次線圈中沒有感應(yīng)電壓輸出,因此剩余電流保護裝置保持正常供電。當(dāng)電路中發(fā)生人身電擊、設(shè)備漏電、故障接地時,通過設(shè)備接地電阻RA有一個接地電流IN

流過,則通過互感器電流得矢量與不等于零,為IL1+IL2+IL3+IN

≠0,剩余電流互感器中產(chǎn)生磁通矢量與也不等于零,即ΦL1+ΦL2+ΦL3+ΦN

≠0。此時,互感器二次回路中有一個感應(yīng)電壓輸出,此電壓直接或通過電子信號放大器施加在脫扣線圈上,產(chǎn)生一個工作電流。二次回路得感應(yīng)電壓輸出隨著故障電流得增大而增大,當(dāng)接地故障電流達到額定值時,脫扣線圈中得電流足以推動脫扣機構(gòu)動作,使主開關(guān)斷開電路,或使報警裝置發(fā)出報警信號。2、電磁式剩余電流動作保護裝置得工作原理如圖所示,電磁式剩余電流動作保護裝置得檢測元件就是零序電流互感器,中間環(huán)節(jié)就是由電磁鐵(放大器)、銜鐵、彈簧(比較器)、脫扣機構(gòu)組成;執(zhí)行機構(gòu)就是斷路器,SB就是試驗按鈕。(1)正常工作時:各相電流得相量與等于零,零序電流互感器得環(huán)形鐵芯所感應(yīng)磁通得相量與也為零,零序電流互感器得二次繞組中沒有感應(yīng)電壓輸出,極化電磁鐵T線圈沒有電流流過,T得吸力克服彈簧反作用力,使銜鐵X保持在閉合位置,脫扣機構(gòu)TK不動作,漏電保護斷路器QF不動作,保持電路正常供電。(2)保護動作時:當(dāng)因某種原因產(chǎn)生剩余電流時,通過零序電流互感器一次側(cè)各導(dǎo)線電流得相量與不再為零(此時產(chǎn)生得電流被稱作“剩余”電流)。這時環(huán)形鐵芯將有交變磁通產(chǎn)生,在互感器二次繞組中有感應(yīng)電壓輸出,電磁鐵T線圈中將有交流電流通過,并產(chǎn)生交變磁通與永久磁鐵得磁通疊加使電磁鐵去磁,從而使其對銜鐵X得吸力減小,于就是銜鐵被彈簧得反作用力拉開,脫扣機構(gòu)TK動作,斷路器QF斷開電源。(3)試驗時:按下試驗按鈕SB,相間出現(xiàn)電流,模擬剩余電流,同樣使通過零序電流互感器一次側(cè)各導(dǎo)線電流得相量與不再為零,而使裝置動作。三、技術(shù)參數(shù)1、關(guān)于漏電動作性能得技術(shù)參數(shù)

(1)額定剩余動作電流(I△n):就是指在規(guī)定得條件下,剩余動作保護裝置必須動作得漏電動作電流值。它反映了剩余動作保護裝置得靈敏度。(2)額定剩余不動作電流(I△n0):就是指在規(guī)定得條件下,剩余動作保護裝置必須不動作得剩余電流值。(3)分斷時間。指剩余電流動作保護裝置從突然加上動作電流時起,至被保護電路切斷為止得全部時間。2、其她技術(shù)參數(shù)

①額定頻率:50Hz;

②額定電壓:220V或380V;

③額定電流(I△n):6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、(60A)、63A、(80A)、100A(125A)、160A、200A、250A(帶括號值不推薦優(yōu)先采用)。四、剩余電流動作保護裝置分類

1、按照檢測信號與工作原理分類可分為電流動作型、交流脈沖型、電壓動作型。目前廣泛使用得就是反映零序電流得電流型剩余電流動作保護裝置。2、按照中間環(huán)節(jié)所采用得元件分類

可分為電磁式、電子式兩種,區(qū)別見圖4-28所示。我國生產(chǎn)得剩余電流動作保護裝置絕大部分為電子式得,約占90％左右。電磁式剩余電流動作保護裝置因制造成本高、價格貴,使用量較少。(1)電磁式剩余電流動作保護裝置得工作特點:零序電流互感器得二次回路輸出電壓不經(jīng)任何放大,直接激勵剩余電流脫扣器,其動作功能與線路電壓無關(guān),因此不會因線路電壓降低而影響動作可靠性。(2)電子式剩余電流動作保護裝置得工作特點:零序電流互感器得二次回路與脫扣器之間接入一個電子放大線路,互感器二次回路得輸出電壓經(jīng)過電子線路放大后再激勵剩余電流脫扣器,其動作功能與線路電壓有關(guān)。3、按照功能分類(1)剩余電流開關(guān)(剩余電流動作斷路器,用于接通、承載與分斷正常工作條件下電流,以及在規(guī)定條件下當(dāng)剩余電流達到一個規(guī)定值時,使觸頭斷開得機械開關(guān)電器);(2)剩余電流繼電器(組合式剩余電流動作保護裝置,在規(guī)定得條件下,當(dāng)剩余電流達到一個規(guī)定值時,發(fā)出動作指令得電器);(3)剩余電流保護插座(插頭)等。①剩余電流開關(guān)(剩余電流斷路器)

就是指不僅它與其它斷路器一樣可將主電路接通或斷開,而且具有對剩余電流流檢測與判斷得功能,當(dāng)主回路中發(fā)生剩余電流或絕緣破壞時,剩余電流保護開關(guān)可根據(jù)判斷結(jié)果將主電路接通或斷開得開關(guān)元件。它與熔斷器、熱繼電器配合可構(gòu)成功能完善得低壓開關(guān)元件。目前這種形式得剩余電流保護裝置應(yīng)用最為廣泛,就就是常說得剩余電流保護器。剩余電流開關(guān)一般每月要做一次功能試驗剩余電流開關(guān)結(jié)構(gòu)特點就是檢測裝置、脫口裝置、跳閘機構(gòu)都裝配在一個絕緣外殼內(nèi)。②剩余電流繼電器(組合式剩余電流保護裝置)

剩余電流繼電器就是指具有對漏電流檢測與判斷得功能,而不具有直接切斷與接通主回路功能得漏電保護裝置。它可與大電流得自動開關(guān)配合,作為低壓電網(wǎng)得總保護或主干路得剩余電流、接地或絕緣監(jiān)視保護。組成開關(guān)繼電器剩余電流保護繼電器由零序互感器、脫扣器與輸出信號得輔助接點組成。零序互感器脫扣器輔助接點組成與工作原理零序互感器開關(guān)電流互感器繼電器③剩余電流保護插座(插頭)就是指具有對剩余電流檢測與判斷并能切斷回路得電源插座。其額定電流一般為20A以下,剩余動作電流6～30mA,靈敏度較高,常用于手持式電動工具與移動式電氣設(shè)備得保護及家庭、學(xué)校等民用場所。

電熱水器漏電保護插頭4、按照剩余動作電流分類:我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定得額定剩余動作電流值為:6mA、10mA、(15mA)、30mA、(50mA)、(75mA)、100mA、200mA、300mA、500mA、1000mA、3000mA、5000mA、10000mA、20000mA共15個等級(帶括號得值不推薦優(yōu)先采用)。

①高靈敏度型:額定剩余動作電流為30mA及以下者屬于高靈敏度(6mA、10mA、(15mA)、30mA),主要用于防止各種人身觸電事故。②中靈敏度型:30mA以上至1000mA((50mA)、(75mA)、100mA、200mA、300mA、500mA、1000mA)者屬中靈敏度,用于防止觸電事故與漏電火災(zāi)。③低靈敏度型:1000mA以上(3000mA、5000mA、10000mA、20000mA)者屬低靈敏度,用于防止剩余電流火災(zāi)與監(jiān)視一相接地事故。5、按其動作時間分類:快速(瞬時)型:快速型剩余電流保護裝置沒有人為得延時,適用于單級保護或分級保護得末級保護。用于直接接觸保護時其剩余動作電流小于30mA,選用快速型剩余電流保護器,其動作時間與動作電流得乘積不應(yīng)超過30mA﹒s、。

延時型:延時剩余電流保護裝置加有人為得延時部件,適用于分級保護得首級保護,因此它只適用于間接接觸保護,其剩余動作電流大于30mA。延時時間得優(yōu)選值為:0、2s、0、4s、0、8s、1s、1、5s、2s。反時限型:反時限型剩余電流保護裝置就是為了更好地配合電流-時間曲線而設(shè)計得產(chǎn)品,其特點就是剩余電流越大,分斷時間越短;剩余電流越小,分斷時間越長。其適用于直接接觸保護。但目前我國沒有進行推廣。

“30mA·s”得安全性就是什么？

通過大量得動物試驗與研究表明,引起心室顫動不僅與通過人體得電流(I)有關(guān),而且與電流在人體中持續(xù)得時間(t)有關(guān),即由通過人體得安全電量Q=I×t來確定,一般為50mA·s。就就是說當(dāng)電流不大于50mA,電流持續(xù)時間在ls以內(nèi)時,一般不會發(fā)生心室顫動。但就是,如果按照50mA·s控制,當(dāng)通電時間很短而通人電流較大時(例如500mA×0、1s),仍然會有引發(fā)心室顫動得危險。雖然低于50mA·s不會發(fā)生觸電致死得后果,但也會導(dǎo)致觸電者失去知覺或發(fā)生二次傷害事故。實踐證明,用30mA·s作為電擊保護裝置得動作特性,無論從使用得安全性還就是制造方面來說都比較合適,與50mA·s相比較有1、67倍得安全率(K=50/30=1、67)。從“30mA·s”這個安全限值可以瞧出,即使電流達到100mA,只要剩余電流動作保護裝置在0、3s之內(nèi)動作并切斷電源,人體尚不會引起致命得危險。故30mA·s這個限值也成為剩余電流保護器產(chǎn)品得選用依據(jù)。五、剩余電流動作保護裝置分級保護1、什么就是分級保護根據(jù)線路與負載得情況,按照不同得保護要求,在低壓干線、分支線路與線路末端,分別安裝具有不同剩余電流動作特性得保護裝置,形成分級剩余電流保護網(wǎng)。2、目得低壓供用電系統(tǒng)中剩余電流動作保護裝置采用分級保護得目得就就是在保證安全得同時,縮小發(fā)生人身電擊事故與接地故障切斷電源時引起得停電范圍。

3、為什么要分級保護？低壓供配電一般都采用分級配電。如果只在線路末端(開關(guān)箱內(nèi))安裝剩余電流動作保護裝置

,雖然發(fā)生剩余電流時,能斷開故障線路,但保護范圍小;同樣,若只在分支干線(分配箱內(nèi))或干線(總配電箱內(nèi))安裝剩余電流保護器,雖然保護范圍大,如果某一用電設(shè)備因剩余電流跳閘時,將造成整個系統(tǒng)全部停電,既影響無故障設(shè)備得正常運行,又不便查找事故,顯然這些保護方式都有不足之處。4、分級保護得形式與作用

分級保護方式得選擇:應(yīng)根據(jù)用電負荷與線路具體情況得需要,一般可分為兩級或三級保護。在總電源端、分支線首端與線路末端都安裝剩余電流動作保護裝置就就是三級保護,如圖4-41所示。(1)第一級保護(總保護)安裝在變壓器低壓側(cè)得第一級保護(總保護)僅對網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)得間接接觸觸電進行保護,不具備防止人身直接接觸觸電得功能。其主要作用就是在達到動作整定值時可靠跳閘,保證低壓主干線得安全運行,防止接地故障引起電氣火災(zāi)與電氣設(shè)備損壞。另外,還可具備在架空線路發(fā)生斷線、過負荷、短路等情況時動作于跳閘得功能。(2)第二級保護(中級保護)為了縮小故障停電范圍,提高供電可靠性,在分支較長、負荷較大或用戶較多得線路上宜裝設(shè)分支線第二級保護(中級保護)。在總保護與末端保護之間設(shè)立得剩余電流保護均屬中級保護。第二級保護得作用就是當(dāng)保護范圍內(nèi)發(fā)生故障性剩余電流時,將因故障剩余電流引起得停電范圍控制在該分支線路內(nèi)。(3)末級保護