浅谈剩余电流动作保护器

浅谈剩余电流动作保护器(1)

摘要：随着人们生活水平的提高以及社会的发展和科技进步，各类家用电器、办公自动化设备等迅速进入办公室、家庭，提高了人们的工作效率，丰富了人们的精神和物质生活。但是，由于电气设备本身的缺陷、使用不当和安全技术措施不力而造成的人身触电和火灾事故，给人们的生命财产带来了不应有的损失。剩余电流动作保护器（RCD）是保障人身和财产安全的重要保护电器。本文介绍了剩余电流动作保护器的分类、用途、工作原理等并探讨了剩余电流动作保护器该如何选用。

关键词：剩余电流动作保护器分类工作原理选用

随着人们生活水平的提高，为满足人们工作生活的舒适、方便，办公自动化电器和各类家用电器不断增加。但是，由于电气设备本身的缺陷、使用不当和安全技术措施不力而造成的人身触电和火灾事故，给人们的生命财产带来了不应有的损失。剩余电流动作保护器（RCD）是保障人身和财产安全的重要保护电器。

1概述

剩余电流动作保护器RCD(Residual Current Operated Protector)，指当线路或设备出现对地漏电(中性接地系统)或触电事故时，能迅速自动断开故障线路的保护电器。它主要由检测元件（零序电流互感器）、中间环节（包括放大器、比较器、脱扣器等）、执行元件（主开关）以及试验元件等几个部分组成。其主要用途是：①防止由于电气设备和电气线路漏电而引起触电事故；②防止用电过程中的单相触电事故；③及时切断电气设备运行中的单相接地故障，防止因漏电而引起火灾事故。其适用于相线与地之间的人身触电、导线漏电、插座接错线等漏电类故障，但不适用于相线与中性线之间的该类故障。

2RCD的分类

剩余电流动作保护器的分类方式有很多。比如，根据运行方式分类；根据安装方式分类；根据级数和电流回路分类；根据保护功能分类；根据剩余动作电流可调性分类；根据接线方式分类；在剩余电流含有直流分量时，根据剩余电流的动作特性分类。

参照国家标准，剩余电流动作保护器可以分为以下三种：

（一）不带过载、短路保护，仅有漏电保护的剩余电流动作保护器，以前称为漏电开关；

（二）带过载保护、短路保护和漏电保护的剩余电流动作保护器，以前称为漏电断路器；

（三）没有过载、短路保护功能，也不直接分合电路，仅有漏电报警作用的保护器，以前称为漏电继电器。它除作为报警而不切断电源外，也可与一般断路器组合成前两类剩余电流动作断路器。

3.RCD在不同接地系统中的应用

剩余电流动作保护器适用于电源（变压器）中性点接地系统，即TT和TN系统，也适用于对地电容较集中的一些中性点不接地的IT系统。

3.1TT系统

TT系统中，接地故障电流较小不足以启动断路器脱扣，而保护又必须瞬时动作以保护人身安全，故必须使用剩余电流动作保护器。

图1TT系统线路图

防止人员直接接触的剩余电流动作值必须为：

（1）最大值30mA；

（2）对于较小的漏电电流，当用于间接接触保护时，必须将漏电保护装置置于装置的输入端；

（3）在一组设备中，如果没有使用良好的等电位联结，必须确保使用漏电保护装置。

3.2TN-S系统

接地漏电剩余电流动作保护器的灵敏度取决于使用环境：

图2TN-S系统线路图

按缺省值的规定计算得出：在TN-S系统中的零序电流保护装置允许对故障进行早期检测，而不需要等待短路的发生和设备损坏的危险（设备损坏、电缆损坏、火灾等）。在故障发生时，TN-S系统允许非常大的电流在PE、装置机架和结构件中流过。

如果这种大电流不能使用过电流保护装置动作，这些电流将一直存在，同时会造成人身伤害，故必须加装漏电保护装置作为后备保护。

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3.3IT系统

在IT系统中，零线是不接地的。

图3IT系统线路图

该系统不将零线接地，但设备外壳接地，以确保机架彼此之间对地等电位。

（1）第一次故障：通过指示装置动作以警告用户检查并排除故障。由于接地故障电流很小（几毫安），第一次故障对人身不构成伤害。

（2）第二次故障：该故障电流角度发是危险的。

如果设备外壳接在相同的接地装置，此时的故障电流不足以启动短路瞬时脱扣，所以必须使用一个剩余电流保护装置（RCD）做后备保护。

4RCD的工作原理

配电系统在正常运行情况下，三相电流矢量和等于量零，相位差互为120度，但在故障或事故状态下，三相电流矢量和不为零，出现一个零序电流分量。剩余电流动作保护器的原理就是基于检测零序电流值的大小来达到保护目的。

剩余电流动作保护器主要作用是通过检验电流的矢量平衡，来检验电气线路是否存在漏电现象，如果有漏电现象存在，剩余电流动作保护器中的感应线圈就会有感应电流产生，当感应电流的电流值超过剩余电流动作保护器的调整值达到一定的时间时感应线圈中的电能就会推动漏电脱扣器，开关的主触点就会断开，这样线路就会断电，达到保护人身安全的目的。

原理图如图1所示。剩余电流动作保护器由零序互感器TAN、放大器A和主电路断路器QF(含脱扣器)三部分组成。当设备正常工作时，主电路电流的相量和为零，零序互感器的铁心无磁通，其二次绕组没有感应电压输出，开关保护闭合。

当保护的电路中有漏电时，或有人体的触电电流ix通过时，由于取道大地为回路，于是主电路电流的相量和不再为零，零序互感器的铁心磁通有变化，其二次绕组有感应电压输出。

图4工作原理图

当剩余电流达到一定值时，经放大器放大后足以使脱扣器YR动作，使断路器在0.1s内跳开，有效地起到触电保护的作用。

5RCD的选用

5.1根据使用目的选用

通常根据直接接触触电防护和间接接触触电防护的要求来选用。

5.1.1直接接触触电防护

（1）对于普通采用放入额定电压220V的办公室和家用电子电器设备，如电脑、电视机、电冰箱、洗衣机、微波炉等，一般应选用额定漏电动作电流不大于30mA，额定漏电动作时间在0.1s以内的快速动作型RCD。

（2)对于额定电压在220v或以上的I类电动工具，当接地保护不容易实行时，或者在发生人身触电后同时会发生二次伤害时（如高空作业或在河岸边使用的电气设备），在供电线路中选用额定漏电动作电流不大于15mA、额定漏电动作时间在0.1s以内的快速动作型RCD。

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5.1.2间接接触触电防护

RCD用于间接接触触电防护时，是为了防止用电设备在发生绝缘损坏时，金属外壳漏金属部件出现危险接触电压发生触电事故。因此，RCD的额定动作电流必须与用电设备的接地电阻允许的接触电压联系起来考虑，即

对于额定电压为220V或380V的固定用电设备当其金属外壳的接地电阻在550Ω及以下时，用于单台设备的RCD可选用额定漏电动作电流为30mA～50mA，额定漏电动作时间在0.1s以内的快速动作型RCD。额定电流在100A以上的电气设备或带有多台设备的供电线路，则选用额定漏电动作电流为50mA～100mA，额定漏电动作时间在0.1s以内的快速动作型RCD。

对于金属外壳接地电阻在100Ω以下的电气设备，选用的RCD的额定漏电动作电流为200mA～500mA，额定漏电动作时间在0.1s以内的快速动作型RCD。对于有些比较重要的电气设备，为了减少偶然的停电事故，也可以选用延时0.2s以上的定时限型RCD。