漏电保护器的认识应用

漏电保护器的认识及其正确应用

摘要:介绍在配电系统中如何正确应用漏电保护器对接地故障进行保护,预防电气火灾及人身电击事故的发生,提高配电系统运行的可靠性。

关键词:漏电保护器RCD ;接地故障

1 前言

当今社会电能的需求越来越大,它在造福人类社会的同时也带来了电击和电气火灾的危险,为此我们需采取一些防范措施来避免这些事故的发生。国标《低压配电设计规范》GB 50054 - 95 第4. 1. 1 条规定“配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护,作用于切断供电电源或发出报警信号。”。其中接地故障不仅能导致人身电击事故,而且也是电气火灾的重要起因。为此配电线路需装设接地故障保护来及时切断故障电路或发出报警信号。

装设漏电保护器自动切断接地故障电路是接地故障保护最常用的保护措施。这里所说的漏电保护器是指故障电流动作型漏电保护器,标准的名称应是剩余电流动作保护器(Residual current protective device) ,简称RCD。RCD 检测的是剩余电流,即被保护回路内相线和中性线电流瞬时值的代数和(其中包括中性线中的三相不平衡电流和谐波电流) ,此电流即为正常时的泄漏电流和故障时接地故障电流。

故RCD 的整定值,也即其额定动作电流In 仅需躲开正常泄漏电流

值即可,其值以毫安计,故RCD 能十分灵敏地切断所保护回路的接地故障,它也可作为防直接接触电击的后备保护。现结合在工程设计中的体会,谈谈应用RCD 应注意的一些问题。

2 电子式与电磁式漏电保护器的区别

RCD 分两种,一种称为电子式,另一种称为电磁式。电子式RCD 其内部漏电脱扣机构需通过电子功率放大器驱动;而电磁式RCD 其内部漏电脱扣机构直接由电磁线圈驱动。通常情况下,两种RCD 均能在检测到设定的漏电电流时断开漏电线路。但电子式RCD 由于其工作原理的局限,会在某种特殊情况下,不能正常断开漏电线路;而同样情况下,电磁式RCD 则能正常断开漏电线路,这可用图1 及图2 来说明。

图中所示为RCD 前的N 线(中性线) 由于烧断或松脱,而相线L 并没有断开的情况下,此时某设备发生相线碰壳漏电现象,电磁式RCD 的测量线圈只要检测到的剩余电流大于所预设的动作值,则无论零线有无断开(且不受电压波动的影响) ,其剩余电流检测线圈产生的电磁驱动力均能可靠动作脱扣机构断开漏电线路。而电子式RCD 由于其脱扣驱动机构失去了供电电源,所以不能动作断开漏电线路。

因此这种情况下,安装了电子式RCD 的供电线路,还会发生接地故障或电击伤人事故。从电子式RCD 的原理可知,当供电线路电压低于其内部电子驱动机构动作所需的最低电压时,电子式RCD 同样不会动作,而此时供电电压很可能还是高于对人体安全的安全低电压,同样可能发生电击伤人事故。

电磁式RCD 接线可不分极性,而电子式RCD 进线极性若接反,其内部电子功率放大器不能正常运作, 在发生漏电事故时同样不能动作脱扣跳闸。以上可知,电子式RCD 并不是完善的RCD ,在可选择的情况下,应优先选用电磁式RCD。

3 如何选择RCD 的刀极数

在三相配电系统中RCD 的极数有三线三极(3P) 型、四线三极(3P + N) 型和四线四极(4P) 型;在单相配电系统中RCD 的极数有两线单极(1P + N) 型和两线两极(2P) 型。

4P 型或2P 型与3P + N 型或1P + N 型的区别在于前者在断开相线的同时也断开中性线,后者则不会断开中性线。3P 型RCD 只能用于无中性线出线的三相三线配电系统中,若把3P 型RCD 用于三相四线配电系统中,从前述RCD 的动作原理可知,三相四线配电系统中的中性线内流过的电流并没有穿过RCD 内的检测线圈, 因此即使在正常情况下,RCD 也检测到了相当于中性线内电流大小的剩余电流,通常情况下,中性线内流过的电流都会大于RCD 所设定的额定漏电动作电流,因此RCD 会不能合闸或误动。特别应注意的是,如需用RCD 对三相电动机回路进行保护,若接在RCD 后的二次控制回路使用的是相电压(即使用了中性线) ,则不能使用3P 型RCD 对此回路进行接地故障保护,否则RCD 同样会不能合闸或误动。

一般过流保护电器总是尽量避免在中性线上装设刀极,以避免日久此刀极接触不良引起事故。但配电系统中安装的RCD 一般均应使相线和中性线同时切断,否则若发生接地故障,即使RCD 动作切断了相线,如果中性线未被切断,在某种线路故障导致中性线不为零电位的情况下,带电的中性线如果再发生绝缘损坏触碰设备外壳,则设备外壳带电,仍存在事故隐患。因此IEC 标准规定RCD 应在相线以及中性线上装设刀极同时切断电路,只有在TN -S 系统中如果能确保中性线为地电位时才不需装刀极来切断电路。但关于确认中性线为地电位的条件,IEC 迄今未做出规定。

4 在双电源切换线路中如何正确使用RCD

当电气装置由一供一备互相倒换的两个电源线路供电, 且电源进线上装有RCD 时, 此RCD 必须采用四线四极(4P) 型, 否则在接地故障发生时RCD可能拒动或者无接地故障发生时RCD 可能误动。

需要说明, 此处所述的通常为备用电源, 而非应急电源, 后者在正常电源停电时在规定时间内应保证不间断供电, 是不能装设RCD 的; 或者虽为应急电源,但装设的RCD只作用于报警而非作用于跳闸。

现用图3 来说明发生接地故障时的情形。图中的电气装置平时由市电供电,柴油发电机为备用电源,两个RCD 均采用四线三极(3P + N) 型,其中性线上均无刀极。当出线的相线L1 与设备外壳发生接地故障时,主供电源的故障电流Id 的一部分Id1直接经主供电源的PE 线返回主供电源,另一部分Id2则借道经发电机电源的PE 线、发电机电源的中性线、主供电源的中性线并穿过RCD1 的电流互感器返回主供电源。由于Id2对Id 的抵消作用,RCD1 电流互感器检测到的剩余电流只是接地故障电流Id 的一部分Id1 , 若其值过小,则RCD1 拒动。