家用漏电保护器的工作原理及跳闸的原因

史亚军　竺春阳

在大力提倡素质教育的今天，增强学生的综合素质不再是新课题，广大教师努力使学生学有所长、学有所用、学有所得，将课本中死的知识与现实生活结合起来，从而达到融会贯通的目的。笔者依据长期积累的经验，结合对中学生电学知识的教学与实验，有针对性地联系家用电器安装与使用的小知识，教会学生解决家庭生活中的实际问题。笔者通过对家用单相漏电保护器的工作原理与跳闸的原因进行分析探讨，一方面增强学生的学习兴趣，另一方面解决部分教师实际应用能力的不足。

电不仅给人类带来很多便捷，也能给人类带来灭顶之灾，它可能烧坏电器，引起火灾，也能导致人触电伤亡。为了安全地使用电，避免许多不必要的损失，人们发明各种各样的保护器。其中一种是用来专门保护人的——漏电保护器。笔者就家用单相漏电保护器的工作原理及跳闸的原因着重进行分析、探讨。

如图1所示，漏电保护器，又称漏电保护开关，老百姓俗称它为“保安器”“保命器”。它是由2个取样电路和一个比较电路加一个控制电路组成。其原理是：根据串联电路电流处处相等的理论，在电源的火线和零线分别安装一个取样电路并将取样数据送至比较电路进行比较，如果2个电流出现差别且超过设定数值，电路就认为出现漏电，当即启动控制电路切断火线和零线，以起到保护作用。判定是否漏电的原理依据是：流进和流出开关的电流必须相等，否则就判定为漏电。当漏电电流达到或超过一定的阈值时，产生保护动作——跳闸。判定的阈值是可以设定的，因为电路就是人为设计的。只是应用时要根据不同的场合，选用不同灵敏度的保护器。

在了解触电保护器的主要原理前，有必要先了解一下什么是触电。触电指的是电流通过人体而引起的伤害。当人手触摸电线并形成一个电流回路的时候，人身上就有电流通过；当电流足够大的时候，就能够被人感觉到以至于形成危害。当触电已经发生的时候，就要求在最短的时间内切断电流。比如说，如果通过人的电流是50 mA的时候，就要求在1秒内切断电流；如果是500 mA的电流通过人体，时间限制就是0.1秒。为了保证人身安全，额定漏电动作电流应不大于人体安全电流值，国际上公认30 mA为人体安全电流值。为此，国标GB6829-86《漏电电流动作保护器（剩余电流动作保护器）》规定漏电保护的行业标准为：额定漏电动作电流应不大于30 mA，额定漏电动作时间应小于0.1 s[1]。

图1是简单的漏电保护装置的原理图。漏电保护器主要元件由检测元件（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。从图中可以看到漏电保护装置安装在电源线进户处，接在电度表的输出端即用户端。图中把所有的家用电器用一个电阻RL替代，用RN替代接触者的人体电阻。图中的CT表示“电流互感器”，它是利用互感原理测量交流电流用的，所以叫“互感器”，实际上是一个变压器。它的原边线圈是进户的交流线，把2根线当做一根线并起来构成原边线圈。副边线圈则接到“舌簧继电器”SH的线圈上。

所谓的“舌簧继电器”就是在舌簧管外面绕上线圈，当线圈里通电的时候，电流产生的磁场使得舌簧管里面的簧片电极吸合，来接通外电路。线圈断电后簧片释放，外电路断开。总而言之，这就是一个小的继电器。原理图中开关DZ不是普通的开关，它是一个带有弹簧的开关，当人克服弹簧力把它合上以后，要用特殊的钩子扣住它才能够保证处于通的状态；否则一松手就又断开。

舌簧继电器的簧片电极接在“脱扣线圈”TQ电路里。脱扣线圈是个电磁铁的线圈，通过电流就产生吸引力，这个吸引力足以使上面说的钩子解脱，使得DZ立刻断开。因为DZ就串在用户总电线的火线上，所以脱了扣就断电，触电的人就得救。值得注意的是，一旦脱了扣，即使脱扣线圈TQ里的电流消失也不会自行把DZ重新接通。因为没人帮它合上是无法恢复供电的。触电者离开，经检查无隐患后想再用电，需把DZ合上使其重新扣住，才能恢复供电。

以上就是触电保护器的工作原理，但是不能认为有了触电保护器，就是万无一失，用电仍应该注意安全。笔者用几个实例，就触电保护器闸不上去的原因进行分析探讨。

例1笔者替叔叔的新房装修电气，埋好暗线后，请木工装修墙裙。一天叔叔打电话来，说漏电保护器就是闸不上去，新房没有电，木工师傅不能做工。笔者去检查，用万用表测试也没有短路现象，找不到别的原因。于是笔者只好将各路电路分拆，一路一路地测试，发现做墙裙的客厅一路电有问题，漏电保护器闸不上去，原因就在这儿。于是将正在做墙裙的电路拆下，发现有一枚铁钉钉在这电线的地线上，塑料套破损。拔下铁钉，故障排除。分析：电线破皮或被铁钉钉破，电路漏电，漏电保护器无法闸上去。

例2李某住单位宿舍，二室一厅，白天厨房餐厅用电设备有冰箱、电饭煲、风扇等，况且李某中午在宿舍休息，用电量相对较大，而漏电开关一切正常（不跳闸）。晚上李某一个人住，用电设备只有2盏灯、一台风扇，可是每天晚上8时左右都出现漏电开关跳闸现象，即使关掉所有用电开关，漏电开关也闸不上去。他请电工师傅看了好几次，漏电开关也换了新的，可一到晚上还是跳闸，电工师傅也无能为力。而晚上的用电设备白天都在用，为什么漏电开关白天不跳闸一到晚上就跳闸，而且每晚如此？

笔者按常规方法来分析：灯线是否有接地？插座电源是否接地？与邻屋是否串电？是否重复接地？测一下电流，看是不是比用的电器累计电流大？是不是什么电器上或者哪个分支漏电？根据他的描述，白天与晚上负荷不同处在照明回路，因此，检查重点应放在照明回路。晚上的用电设备那个回路可能有漏电现象，检查晚上的用电设备以及回路，还有邻宿舍的电路是否有设备漏电现象。分别测一下白天和夜晚的电压，看电压波动是否很大。在白天把家中的用电负荷全部打开，看一下电流有多大，是否有跳闸的现象。如白天没事，到晚上再做一次白天的试验，观查电压和电流的变化。配电箱内如有漏电开关，可能是因为晚上用的家用电器设备有漏电现象引起的跳闸。结果以上可能一一排除。最终，笔者发现是由于卫生间的灯线破皮，加上墙面渗漏所致，更换一下电线，故障排除。

综上所述，漏电保护器闸不上去的原因不外乎几种原因：1）漏电保护器损坏；2）电路、电气的短路现象，导致电流过大；3）电源没有接地或重复接地，电线破皮，特别是零线，导致漏电现象；4）与邻屋串电；等等。

参考文献

[1]施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-88[EB/OL]. http://www.zhong-ji.com.cn/Web/glbf/anquan-shigong.htm

（作者单位：浙江省嵊州市浦口中学）