漏电保护器的正确选用

2012-12-17无锡机电高等职业技术学校邢丽华

电子世界 2012年24期

无锡机电高等职业技术学校邢丽华

漏电保护器是减轻触电对人体产生伤害的一种装置，又称触电保护器，简称RCD，最近几年被称为剩余电流动作保护器，主要是用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电进行保护的一种保护电器。

一、漏电保护器的原理

漏电保护器在反应触电和漏电保护方面具有高灵敏性和动作快速性，这是其他保护电器，如熔断器、自动开关等无法比拟的。自动开关和熔断器正常时要通过负荷电流，他们的动作保护值要避越正常负荷电流来整定，因此他们的主要作用是用来切断系统的相间短路故障（有的自动开关还具有过载保护功能）。而漏电保护器是利用系统的剩余电流反应和动作，正常运行时系统的剩余电流几乎为零，故它的动作整定值可以整定得很小（一般为mA级），当系统发生人身触电或设备外壳带电时，出现较大的剩余电流，漏电保护器则通过检测和处理这个剩余电流后可靠地动作，切断电源。

触电使人致死的条件是：①人体的不同部位同时接触不同电位的物体，且电位差(即电压)达到一定数值以上；②通过人体的电流持续时间超过一定数值。触电保护器是以破坏上述条件为基础设计的，当人体触电时，能自动、快速地切断电源。

二、漏电保护器的组成及结构

电气设备漏电时，将呈现异常的电流或电压信号，漏电保护器通过检测、处理此异常电流或电压信号，促使执行机构动作。我们把根据故障电流动作的漏电保护器叫电流型漏电保护器，根据故障电压动作的漏电保护器叫电压型漏电保护器。由于电压型漏电保护器结构复杂，受外界干扰动作特性稳定性差，制造成本高，现已基本淘汰。目前国内外漏电保护器的研究和应用均以电流型漏电保护器为主导地位。

1.电压型漏电保护器原理

如图1所示，当人体与C相接触时，相电压U加在手和脚之间，人体、大地、桥式整流器、中性线和变压器C相绕组构成电流回路。此时，整流器的直流侧有电流通过，使灵敏继电器LJ动作，打开其常闭接点，交流接触器JC断电，使其常开接点JC打开，从而切断电源，解脱人体触电电源。电压型触电保护器的动作灵敏，起动电流可以根据人体的安全电流来整定（人体的安全电流一般为10～15mA），适用于三相四线制中性点不接地系统。在使用时须注意：触电保护器上的零线连接处，不允许接头松脱；系统零线对地绝缘不得降低或对地短路。否则，保护器将失去保护作用。

2.电流型漏电保护器

如图2所示，电流型漏电保护器是以电路中零序电流的一部分（通常称为残余电流）作为动作信号，且多以电子元件作为中间机构，灵敏度高，功能齐全，因此这种保护装置得到越来越广泛的应用。电流型漏电保护器的构成分四部分：

（1）检测元件：检测元件可以说是一个零序电流互感器。被保护的相线、中性线穿过环形铁心，构成了互感器的一次线圈N1，缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈N2，如果没有漏电发生，这时流过相线、中性线的电流向量和等于零，因此在N2上也不能产生相应的感应电动势。如果发生了漏电，相线、中性线的电流向量和不等于零，就在电流互感器上产生感应电动势，这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理。

（2）中间环节：中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器，当中间环节为电子式时，中间环节还要辅助电源来提供电子电路工作所需的电源。中间环节的作用就是对来自零序互感器的漏电信号进行放大和处理，并输出到执行机构。

图1 电压型电保护器原理接线

图2 电流型漏电保护器原理接线

（3）执行机构：该结构用于接收中间环节的指令信号，实施动作，自动切断故障处的电源。

（4）试验装置：由于漏电保护器是一个保护装置，因此应定期检查其是否完好、可靠。试验装置就是通过试验按钮和限流电阻的串联，模拟漏电路径，以检查装置能否正常动作。

三、漏电保护器使用时应注意的问题

1.购买时要买品质较好的漏电断路器。

2002年10月28日，国家质检总局公布漏电保护器产品质量抽查结果，有20%左右的产品不合格，其主要问题为：有的不能正常分断短路电流，消除火灾隐患；有的起不到人身触电的保护作用；还有一些不该跳闸时跳闸，影响正常用电，甚至引发更严重的人身触电伤亡事故。

2.应根据环境要求确定漏电保护器的电源电压、工作电流、漏电电流及动作时间等参数。

（1）一般环境选择动作电流不超过30mA，动作时间不超过0.1s，这两个参数保证了人体如果触电时，不会使触电者产生病理性生理危险效应。

国际电工委员会标准IEC4.79(电流通过人体的效应)确定，通过人体的交流50Hz电流不超过30mA时，人体不会因发生心室纤维性颤动而死亡，它与人体潮湿程度、接触电压高低无直接关系。因此，国际电工标准在所有防人身电击的条文中，都规定采用动作电流不大于30mA的rcd。

我们可以来计算一下，当人体直接触及220V带电体时，漏电保护器迅速以0.1秒的时间快速切断电路。这时流过人体(一般人体电阻为1000Ω左右)的触电电流为220/1000=220(mA)，其电击能量为：220(mA)×0.1(S)=22mA·S<30mA·S。目前我国现行规定：对人体安全的电击能量为：1·T=30mA·S，可以明显看出，当人们一旦触及220V带电体时，漏电保护器会在0.1秒时间内迅速作出反应，而不致出现生命危险。

（2）在浴室、游泳池等场所漏电保护器的额定动作电流不宜超过10mA。

（3）在触电后可能导致二次事故的场合，如高空、河边、游泳池、医院等地应选用额定动作电流为6mA的漏电保护器。

3.许多电工认为减少漏电保护器动作频繁跳闸而塞撅子。一旦发生线路设备接地或人身触电事故，触电保护器不动作，会造成重大人员伤亡事故。

农村低压电网设备因常处于户外和潮湿场所，正常泄漏电流较大，容易引起误动作。频繁的误动作停电的后果往往是将rcd短接或拆除，使线路失去接地故障保护，导致危险的后果。

由于我国农村电网的布局、结构不尽合理，据有关资料介绍，我国农村高低压(高压10kV，低压380/220V)配电线路长度比例为1:5，江苏有个别地区达到1:7(欧美一些国家高低配网的比例为1:0.5)，从中可知，我国农村电网的供电半径大、用户多且三相负载不平衡，因此农村低压线路的漏电大是无法避免的，据此分析可知，若在室外发生触电就会引起漏电电流与触电电流不对应，(如△I△＜0、△I△＝0)导致保护器不动作，这种现象是正常的，是线路漏电电流太大而引起的。若要消除这种漏电电流与触电电流的不对应现象，其方法有两种：在分支线上合理配置分级保护；降低线路漏电，使之永远小于50mA。

4.机关、学校、企业、住宅建筑物内的插座回路，宾馆、饭店及招待所的客房内插座回路，也必须安装漏电保护插座。

漏电保护插座是指具有对漏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，漏电动作电流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。