剩余电流动作保护装置详解

（2）保护动作时：
当因某种原因产生剩余电流时，通过零序 电流互感器一次侧各导线电流的相量和不 再为零（此时产生的电流被称作“剩余” 电流）。这时环形铁芯将有交变磁通产生， 在互感器二次绕组中有感应电压输出，电 磁铁T线圈中将有交流电流通过，并产生交 变磁通与永久磁铁的磁通叠加使电磁铁去 磁，从而使其对衔铁X的吸力减小，于是衔 铁被弹簧的反作用力拉开，脱扣机构TK动 作，断路器QF断开电源。
2、电磁式剩余电流动作保护装置的 工作原理
如图所示，电磁式剩 余电流动作保护装置 的检测元件是零序电 流互感器，中间环节 是由电磁铁（放大 器）、衔铁、弹簧 （比较器）、脱扣机 构组成；执行机构是 断路器，SB是试验按 钮。
（1）正常工作时：
各相电流的相量和等于零，零序电流互感 器的环形铁芯所感应磁通的相量和也为零， 零序电流互感器的二次绕组中没有感应电 压输出，极化电磁铁T线圈没有电流流过， T的吸力克服弹簧反作用力，使衔铁X保持 在闭合位置，脱扣机构TK不动作，漏电保 护断路器QF不动作，保持电路正常供电。
单元三课题五
剩余电流动作 保护装置
防止间接触电常用的技术措施
装设自动切断电源装置(采用过流保护) 、 采用接地保护、 电气设备采用双重绝缘或加强绝缘、 （将有触电危险的场所绝缘）构成不导电环境、 采用等电位连接保护或采取等电位均压措施、 采用特低电压、 采用剩余电流动作保护、 实行电气隔离等 。
1．按照检测信号和工作原理分类 可分为电流动作型、交流脉冲型、电压动 作型。 目前广泛使用的是反映零序电流的电流型 剩余电流动作保护装置。
2．按照中间环节所采用的元件分类
可分为电磁式、电子式两种，区别见图4-28所示。我国 生产的剩余电流动作保护装臵绝大部分为电子式的，约 占90％左右。电磁式剩余电流动作保护装臵因制造成本 高、价格贵，使用量较少 。
2、 其他技术参数 ①额定频率：50Hz; ②额定电压：220V 或 380V; ③额定电流(I△n)：6A、10A、16A、20A、
25A、32A、40A、50A、(60A)、63A、(80A)、 100A(125A)、160A、200A、250A(带括号值 不推荐优先采用 ) 。
四、剩余电流动作保护装置分类
二、结构与工作原理
（一）结构 剩余电流动作保护装置的结构主要由三个基本部 分构成，即检测元件、中间环节(包括放大元件和 比较元件)和执行机构。
1．检测元件（剩余电流互感器）
如图4-21所示，剩余电流保护装置的电流 互感器一般采用空心式的环形互感器。
它的主要功能是把一次回路检 测到的剩余电流 I1 变换成二 次回路的输出电压 E2 、E2 施 加到剩余电流脱扣器的脱扣线 圈上，推动脱扣器动作，或通 过信号放大装臵，将信号放大 以后施加到脱扣线圈上，使脱 扣器动作。
3．按照功能分类
（1）剩余电流开关(剩余电流动作断路器，用于 接通、承载和分断正常工作条件下电流，以及在 规定条件下当剩余电流达到一个规定值时，使触 头断开的机械开关电器)； （2）剩余电流继电器(组合式剩余电流动作保护 装置，在规定的条件下，当剩余电流达到一个规 定值时，发出动作指令的电器)； （3）剩余电流保护插座（插头）等。
①剩余电流开关(剩余电流断路器)
是指不仅它与其它断路器 一样可将主电路接通或断 开，而且具有对剩余电流 流检测和判断的功能，当 主回路中发生剩余电流或 绝缘破坏时，剩余电流保 护开关可根据判断结果将 主电路接通或断开的开关 元件。 它与熔断器、热继电器配 合可构成功能完善的低压 开关元件。 目前这种形式的剩余电流 保护装臵应用最为广泛， 就是常说的剩余电流保护 器。
5、按其动作时间分类：
快速(瞬时)型：快速型剩余电流保护装臵没有人为的延 时，适用于单级保护或分级保护的末级保护。用于直接 接触保护时其剩余动作电流小于30mA，选用快速型剩余 电流保护器,其动作时间与动作电流的乘积不应超过 30mA﹒s. 。 延时型：延时剩余电流保护装臵加有人为的延时部件， 适用于分级保护的首级保护，因此它只适用于间接接触 保护，其剩余动作电流大于30mA。延时时间的优选值为： 0.2s、0.4s、0.8s、1s、1.5s、2s。 反时限型：反时限型剩余电流保护装臵是为了更好地配 合电流-时间曲线而设计的产品，其特点是剩余电流越大， 分断时间越短；剩余电流越小，分断时间越长。其适用 于直接接触保护。但目前我国没有进行推广。
3．脱扣器（比较元件） 剩余电流保护装置的脱扣器是一个比较元 件，用它来判别剩余电流是否达到预定值， 从而确定剩余电流保护装置是否应该动作。
4．执行元件 根据剩余电流保护装置的功能不同，执行 元件也不同。 对剩余电流断路器，其执行元件是一个可 开断主电路的机械开关电器。 对剩余电流继电器，其执行元件一般是一 对或几对控制触头，输出机械开闭信号。
电热水器漏电保护插头
4、按照剩余动作电流分类：
我国标准规定的额定剩余动作电流值为：6mA、10mA、 （15mA）、30mA、（50mA）、（75mA）、100mA、200mA、 300mA、500mA、1000mA、3000mA、5000mA、10000mA、 20000mA共15个等级（带括号的值不推荐优先采用）。 ①高灵敏度型：额定剩余动作电流为30mA及以下者属于 高灵敏度（6mA、10mA、（15mA）、30mA ），主要 用于防止各种人身触电事故 。 ②中灵敏度型：30mA以上至1000mA（（50mA）、 （75mA）、100mA、200mA、 300mA、500mA、 1000mA ）者属中灵敏度，用于防止触电事故和漏电火 灾。 ③低灵敏度型：1000mA以上（3000mA、5000mA、 10000mA、20000mA ）者属低灵敏度，用于防止剩余 电流火灾和监视一相接地事故。
五、剩余电流动作保护装置分级保护
1、什么是分级保护 根据线路和负载的情况，按照不同的 保护要求，在低压干线、分支线路和 线路末端，分别安装具有不同剩余电 流动作特性的保护装臵，形成分级剩 余电流保护网。
2、目的 低压供用电系统中剩余电流动作保护 装置采用分级保护的目的就是在保证 安全的同时，缩小发生人身电击事故 和接地故障切断电源时引起的停电范 围。
（二）工作原理
1．电子式剩余电流动作保护装置的工作原 理 4-22所示，为电子式剩余电流动作保护装 置原理图。 在零序电流互感器的二次回路和脱扣器之 间接入一个电子放大线路E。
在正常情况下，电路中没有发生人身电击、 设备漏电或接地故障时，剩余电流保护装 臵通过电流互感器一次侧电路的电流矢量 和等于零，即IL1 + IL2 + IL3 + IN = 0。 此时，电流IL1、IL2、IL3和IN在电流互感器 中产生磁通的矢量和等于零，即ΦL1 +ΦL2 + ΦL3 + ΦN = 0 。这样在电流互感器的 二次线圈中没有感应电压输出，因此剩余 电流保护装臵保持正常供电。
剩余电流 开关一般 每月要做 一次功能 试验
剩余电流开关结构特点是检测装置、脱口装置、跳闸机 构都装配在一个绝缘外壳内。
②剩余电流继电器（组合式剩余电流保护装置）
剩余电流继电器是指具有 对漏电流检测和判断的 功能，而不具有直接切 断和接通主回路功能的 漏电保护装臵。
它可与大电流的自动开关 配合，作为低压电网的 总保护或主干路的剩余 电流、接地或绝缘监视 保护。
“30mA·s”的安全性是什么？
通过大量的动物试验和研究表明，引起心室颤动 不 仅与通过人体的电流（I）有关，而且与电流 在人体中持续的时间（t）有关，即由通过人体的 安全电量Q=I×t来确定，一般为50mA· s。就是说当 电流不大于50mA，电流持续时间在ls以内时，一 般不会发生心室颤动。 但是，如果按照50mA· s控制，当通电时间很短而通 人电流较大时（例如500mA×0.1s），仍然会有引 发心室颤动的危险。虽然低于50mA· s不会发生触电 致死的后果，但也会导致触电者失去知觉或发生 二次伤害事故。
（1）电磁式剩余电流动作保护装置的工作 特点： 零序电流互感器的二次回路输出电压不经 任何放大，直接激励剩余电流脱扣器，其 动作功能与线路电压无关，因此不会因线 路电压降低而影响动作可靠性。
（2）电子式剩余电流动作保护装置的工作 特点： 零序电流互感器的二次回路和脱扣器之间 接入一个电子放大线路，互感器二次回路 的输出电压经过电子线路放大后再激励剩 余电流脱扣器，其动作功能与线路电压有 关。
组成
辅 助 接 点 继电器
开 关
剩余电流保护继电 器由零序互感器、 脱扣器和输出信号 的辅助接点组成。
零序互感器
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脱扣器
组成与工作原理
零序互 感器
继电器
电流 互感 器
开关
③剩余电流保护插座（插头）
是指具有对剩余电 流检测和判断并能 切断回路的电源插 座。 其额定电流一般为 20A以下，剩余动作 电流6～30mA，灵敏 度较高，常用于手 持式电动工具和移 动式电气设备的保 护及家庭、学校等 民用场所。
一、概述
1．剩余电流保护 低压配电线路中各相(含中性线)电流矢量和 不为零而产生的电流称为剩余电流。 通常所说的接地故障电流即漏电电流就是 一种常见的剩余电流。 剩余电流保护是利用剩余电流动作保护装 置来防止电气事故的一种安全技术措施。
2、作用：
（1）用于防止由剩余电流引起的单相电击 事故； （2）用于防止由剩余电流引起的火灾和设 备烧毁事故； （3）用于检测和切断各种一相接地故障； （4）有的剩余电流保护装置还可用于过载、 过压、欠压和缺相保护。
实践证明，用30 mA· s作为电击保护装臵的 动作特性，无论从使用的安全性还是制造 方面来说都比较合适，与50 mA· s相比较有 1.67倍的安全率（K=50/30=1.67）。 从“30mA· s”这个安全限值可以看出，即使 电流达到100mA，只要剩余电流动作保护装 臵在0.3s之内动作并切断电源，人体尚不 会引起致命的危险。故30mA· s这个限值也 成为剩余电流保护器产品的选用依据。
当电路中发生人身电击、设备漏电、故障接地时， 通过设备接地电阻RA有一个接地电流 IN 流过，则 通过互感器电流的矢量和不等于零，为IL1 + IL2 + IL3 + IN ≠0 ，剩余电流互感器中产生磁通矢 量和也不等于零，即ΦL1 +ΦL2 + ΦL3 + ΦN ≠0 。 此时，互感器二次回路中有一个感应电压输出， 此电压直接或通过电子信号放大器施加在脱扣线 圈上，产生一个工作电流。二次回路的感应电压 输出随着故障电流的增大而增大，当接地故障电 流达到额定值时，脱扣线圈中的电流足以推动脱 扣机构动作，使主开关断开电路，或使报警装置 发出报警信号。
（3）试验时：
按下试验按钮SB，相间出现电流，模拟剩 余电流，同样使通过零序电流互感器一次 侧各导线电流的相量和不再为零，而使装 置动作。
三、技术参数
1、关于漏电动作性能的技术参数 （1）额定剩余动作电流（I△n）: 是指在规定的条件下，剩余动作保护装臵必须动作的漏 电动作电流值。它反映了剩余动作保护装臵的灵敏度。 （2）额定剩余不动作电流(I△n0)： 是指在规定的条件下，剩余动作保护装臵必须不动作的 剩余电流值。 （3）分断时间。指剩余电流动作保护装臵从突然加上动 作电流时起，至被保护电路切断为止的全部时间。
2．信号放大装置（放大元件）
剩余电流互感器二次回路的输出功率很小， 一般仅达到mVA的等级。在剩余电流互感器 和脱扣器之间增加一个信号放大装臵，不 仅可以降低对脱扣器的灵敏度要求，而且 可以减少对剩余电流互感器输出信号要求， 减轻互感器的负担，从而可以大大地缩小 互感器的重量和体积，使剩余电流保护装 臵的成本大大降低。信号放大装臵一般采 用电子式放大器。