剩余电流动作保护装置详解

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。
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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。
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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。
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当电路中发生人身电击、设备漏电、故障接地时， 通则过 通设 过备 互接 感地 器电电阻流的RA矢有量一和个不接等地于电零流，I为N I流L1过+， 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。
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（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。
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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，剩余动作保护装置必须动作的漏电 动作电流值。它反映了剩余动作保护装置的灵敏度。 （2）额定剩余不动作电流(I△n0)： 是指在规定的条件下，剩余动作保护装置必须不动作的剩 余电流值。 （3）分断时间。指剩余电流动作保护装置从突然加上动 作电流时起，至被保护电路切断为止的全部时间。
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（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。
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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， 剩余电流保护装置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置保持正常供电。
（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。
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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。
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1．检测元件（剩余电流互感器）
Hale Waihona Puke Baidu
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。
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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。
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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。
（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。
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 过信号放大装置，将信号放大 以后施加到脱扣线圈上，使脱
扣器动作。
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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置，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， 使剩余电流保护装置的成本大大降低。信号放大装置一般采用电子式 放大器。
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 。
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