正确使用剩余电流保护装置

2012-11-29黄斌斌苏州市规划设计研究院有限责任公司江苏苏州215002

智能建筑电气技术 2012年5期

黄斌斌 (苏州市规划设计研究院有限责任公司，江苏苏州 215002)

1 剩余电流动作保护装置的定义

剩余电流动作保护装置俗称漏电开关，其工作原理就是检测流出相线(单相或三相)与流入中性线之间的不平衡电流，当不平衡电流(剩余电流)达到规定阈值时，驱动装置动作。当电气设备发生接地故障时，故障电流自相线经故障点流入大地，从而在相线与中性线之间形成很大的不平衡电流，进而对接地故障做出保护动作。

2 剩余电流动作保护装置的作用

关于剩余电流动作保护装置的作用，GB13955-2005中有相关描述，简单归纳如下：

1)对直接接触电击事故的防护；

2)对间接接触电击事故的防护；

3)对电气火灾的防护。

2.1 对直接接触电击事故的防护

在直接接触电击事故的防护中，当人体接触到电源(高电位)，电流经人体入地发生电击，产生不平衡电流使剩余电流保护装置动作，切断电源，从而避免人体遭受更大伤害。正常情况下，必须通过隔离、绝缘等措施，保证人体免受电击的伤害，而不是在遭受电击后再做出保护。因此，剩余电流保护装置只作为直接接触电击事故基本防护措施的补充保护措施(后备保护)，而且，只能是相对地间的直接接触事故的防护，不包括相与相、相与N线间形成的直接接触电击事故的保护。直白地说，只有当相对地产生了剩余电流时，才能起到后备保护作用。

2.2 对间接接触电击事故的防护

对于间接接触电击事故的防护，其主要作用是防止当电气设备绝缘损坏发生接地故障时，电气设备的外露可导电部分带有危险电压而产生电击事故或电气设备损坏事故。当电气回路或设备发生绝缘损坏造成接地故障时，因接地故障电流造成的不平衡电流驱动剩余电流保护装置动作。

2.3 对电气火灾的防护

对电气火灾的防护，目的是为防止电气设备或线路因绝缘损坏形成接地故障而引起的电气火灾，当接地故障电流不大，还不足以使过电流保护装置动作时，为防止持续的故障电流导致发热起火，安装剩余电流保护装置；当接地故障电流超过预定值时，发出报警信号或自动切断电源。

在剩余电流动作保护装置的三个作用中，对直接接触电击事故的防护，因必须保护人体免受电击伤害，一般采取隔离和加强绝缘的方式；对电气火灾的防护，因为这种火灾需要时间和能量的积累，我们有足够的时间排查，因此，只需要在变压器低压总开关处以及有火灾危险场所的总进线上装设漏电火灾报警装置即可；对间接接触电击事故的防护，主要考虑的是电击伤害，当故障接触电压大于50V时，要求迅速切断故障电源，当故障接触电压小于50V，允许在适当的时间内，切断电源或检修维护。不同的低压配电系统的接地型式，其发生接地故障时，故障电流大小、保护开关的动作特性均不同，因此有必要逐一分析，以便正确使用剩余电流保护装置。

3 低压配电系统的接地型式

低压配电系统按其接地型式可分为三类：IT系统(即电力系统的带电部分与大地间不直接连接，而电气装置的外漏可导电部分则是接地的)、TT系统(即电力系统有一个直接接地点，装置的外漏可导电部分接至电气上与电力系统的接地点无关的接地极)、TN系统(即电力系统有一点直接接地，装置的外漏可导电部分用保护线与该点连接)。(可参见国际电工委员会IEC/TC64《建筑物电气装置》)

3.1 IT系统

IT系统允许用电侧一次接地故障时继续运行，当使用剩余电流保护装置时，必须躲过一次接地故障时的泄漏电流，只对二次接地故障动作。一般采用绝缘监测装置来发现首次接地故障，因此，不必使用剩余电流保护装置。

3.2 TT系统

在TT系统中(如图1)，当用电器发生接地故障(碰壳)时，故障回路产生如图1所示接地故障电流Id=U0/(Rjc+R2+R1)。假定，系统接地电阻为1Ω，用电侧保护接地电阻为1Ω，大地的电阻为0Ω，故障处的接触电阻Rjc=0～∞(视故障状况而定)，当Rjc=0Ω时，故障电流最大,可达110A。显然无法满足回路保护开关速断的灵敏度要求，甚至有小于回路保护开关的过电流保护装置的动作电流值的可能，而此时，人体可能接触到的故障电压Ujc=U0×(R2/Rjc+R2+R1),最大可达110V。因此，必须采用剩余电流保护装置来切断故障回路。

3.3 TN系统

当采用TN系统时(见图2)，由于电源地与用户地做了金属性连接，当用电器发生碰壳接地故障时，除故障点的接触电阻(规范GB50054-2011 要求ZL≤50ZS/U0)外，整个回路发生短路，保护断路器的瞬动脱扣器迅速动作，切除接地故障。对于TN系统，除非供电线路很长，故障处的接触电阻较大，否则保护断路器的短路瞬动脱扣器一般能满足对接地故障的保护。当线路过长且接触电阻过大，主保护开关不能动作时，从图2中可以看出，所有故障电压都集中在线路和Rjc上，人体可能接触到的故障电压几乎为零。因此，只要做好等电位联结，剩余电流保护装置的作用可以由主保护断路器的速断和过载脱扣器替代。

综上所述，剩余电流保护装置很好地弥补了TT制供电系统(或局部TT系统)中，采用断路器对接地故障保护灵敏度不足的缺点。当线路发生接地故障，且其故障电流值较小时，必须采用剩余电流保护装置来完善保护。另外，对于手持电器、室外和潮湿场所等区域的TN系统供电回路，可以采用剩余电流保护装置。

4 剩余电流保护适用的场所

4.1 必须装设剩余电流保护的场所

根据GB13955-2005规定，下列场所必须装设剩余电流保护：

1)属于I类的移动式电气设备及手持式电动工具；

2)生产用的电气设备；

3)施工工地的电气机械设备；

4)安装在户外的电气装置；

5)临时用电的电气设备；

6)机关、学校、宾馆、饭店、企事业单位和住宅等除壁挂式空调电源插座外的其他电源插座或插座回路；

7)游泳池、喷水池、浴池的电气设备；

8)安装在水中的供电线路和设备；

9)医院中可能直接接触人体的电气医用设备；

10)其他需要安装剩余电流保护装置的场所。

4.2 不必设剩余电流保护的场所

下列场所可不设剩余电流保护：

1)使用安全电压供电的电气设备；

2)一般环境条件下使用的具有加强绝缘(双重绝缘)的电气设备；

3)使用隔离变压器且二次侧为不接地系统供电的电气设备；

4)具有非导电条件场所的电气设备；

5)在没有间接接触电击危险场所的电气设备。

由于我国住宅设计规范、民用建筑电气设计规范中，特别强调了剩余电流保护装置的使用，而没有与低压配电系统的接地型式综合考虑，或许是对直接接触事故的后备保护或者是出于防止电气火灾的目的(规范没有明示目的、原因或理由)，这样，给设计人员造成了一种误解，不管什么样的接地型式，一进线就采用一个漏电断路器。通过上述分析，应该可以消除误解了。举个例子：有这样一个设计，丁类厂房，采用的是TN-S系统，进线总开关使用了剩余电流保护装置，还要求剩余电流保护装置只报警不作用于跳闸。根据上述分析，只要做了总等电位联结，该场所属于没有间接接触电击危险的场所，也没有电气火灾危险。因此，在进线总开关处没有必要装设剩余电流保护装置。

4.3 在TN系统中采用剩余电流保护装置应注意的问题

在TN系统中采用剩余电流保护装置，需要注意两点，第一，对于TN-C系统，当他处发生故障造成PEN线电位升高，本地断路器或剩余电流保护装置均无法切除故障，必须依赖等电位联结来降低灾害风险。因此，当TN系统中局部采用TT制时，必须采用剩余电流保护装置来去除本地故障高电位沿PE线引出的风险。第二，在TN系统中慎用电子式脱扣器的剩余电流保护装置，因为在TN系统中，当发生接地故障时，加在负载上的电压会降低，可能会造成剩余电流保护装置拒动。