剩余电流保护器分类、选用、安装、维护及常见故障解决

2013-05-29石继良王志勇

电气技术 2013年11期

石继良王志勇

（华通机电股份有限公司，浙江温州 325604）

根据国家标准GB50054-2011《低压配电设计规范》要求规定，低压配电线路应装设短路保护，过载保护和接地保护，作用于切断供电电源或发出报警信号。剩余电流保护器是用来防止线路或设备接地故障的低压电气元器件。

剩余电流保护器适用于交流电压至AC400V，频率50Hz，额定电流至1250A 及以下低压电网中，用来防止人身直接或间接电击（触电），线路或设备接地漏电或损坏，以及对过电流保护不能检测出的长期存在的接地故障可能引起的火灾危险。剩余电流保护器包括剩余电流断路器，移动式剩余电流保护器（例如剩余电流保护插头，移动式剩余电流保护插座），带剩余电流保护器的固定插座等。

1 剩余电流保护器使用范围

1）适用于防电击保护分类为Ι 类的电气设备。设备所在的环境为正常环境，人身点击安全电压限值为50V。

2）触电、防火要求较高的场所和新、改、扩建工程使用各类低压用电设备、插座，均应安装剩余电流保护器。

3）对新制造的低压配电柜（箱、屏）、动力柜（箱）、开关箱（柜）、操作台、试验台，以及机床、起重机械、各种传动机械等机电设备的动力配电箱，在考虑设备的过载、短路、失压、断相等保护的同时，必须考虑漏电保护。用户在使用以上设备时，应优先采用带漏电保护的电器设备。

4）建筑施工场所、临时线路的用电设备，必须安装剩余电流保护器。

5）手持式电动工具（除Ⅲ类外）、移动式生活日用电器（除Ⅲ类外）、其它移动式机电设备，以及触电危险性大的用电设备，必须安装剩余电流保护器。

6）潮湿、高温、金属占有系数大的场所及其它导电良好的场所，如机械加工、冶金、化工、船舶制造、纺织、电子、食品加工、酿造等行业的生产作业场所，以及锅炉房、水泵房、食堂、浴室、医院等辅助场所，必须安装剩余电流保护器。

7）应采用安全电压的场所，不得用漏电保护器代替。如使用安全电压确有困难，须经企业安全管理部门批准，方可用剩余电流保护器作为补充保护。

8）固定线路的用电设备和正常生产作业场所，应选用带漏电保护器的动力配电箱；建筑施工与临时作业场所用电设备应选用移动式带剩余电流保护器的配电箱；临时使用的小型电器设备，应选用漏电保护插头（座）或带剩余电流保护器的插座箱。

2 剩余电流保护器分类

剩余电流保护器按极数分要分为：单极、二极、三极、四极。

按剩余电流功能的动作方式分：①与线电压无关的剩余电流保护器（电流型电磁式）；②与线电压有关的剩余电流保护器（电流型电子式）。

按调节剩余电流的可能性分：①具有单一剩余电流动作电流的剩余电流保护器；②具有多个剩余电流动作电流整定值的剩余电流保护器。

按调节剩余电流功能的延时分：①无延时的剩余电流保护器（非延时型即快速型）；②有延时的剩余电流保护器（延时型即S 型）。

按剩余电流动作特性分：①AC 型；②A 型；③B 型。

3 剩余电流保护器选用原则

1）应根据保护范围、人身设备安全和环境要求确定。一般优先选用电流型电磁式剩余电流保护器。但是对于剩余动作电流小于30mA 的场合，应选用电流型电子式剩余电流保护器（最小可以做到5mA）。因为电磁式剩余电流保护器虽然灵敏度高，温度特性好，无电压也可以工作，但是电磁式剩余电流保护器只能做到大于或等于30mA。

2）应满足使用电源电压、频率、工作电流和短路分断能力的要求。

3）当剩余电流保护器作分级保护时，应满足上下级动作的选择性。一般上一级剩余电流保护器的额定剩余动作电流应大于下一级剩余电流保护器的额定剩余动作电流，或是所保护线路设备正常剩余电流的2 倍，并具有延时功能。

4）选用剩余电流保护器，应满足保护范围内线路（是否带有电子整流电路）、用电设备相（线）数要求。保护单相线路和设备时，应选用单极二线或二极产品；保护三相线路和设备时，可选用三极产品；保护既有三相又有单相的线路和设备时，可选用三极四线或四极产品。在带有电子整流电路的家用电气及办公设备的电网中应选用A 型或B 型。不带有电子整流电路的电网中应选用AC 型。

5）在不影响线路、设备正常运行（即不误动作）的条件下，应选用漏电动作电流和动作时间较小的剩余电流保护器。

6）在防止人身直接接触电击事故的场合，应选用额定剩余动作电流小于或等于30mA 的剩余电流保护器；在预防接地故障引起的电气火灾危险的场合，应选用额定剩余动作电流不超过500mA 的剩余电流保护器；在分支保护线路频繁通断和电焊的情况下，应选择过电压不动作型剩余电流保护器，额定剩余动作电流50～300mA，动作时间≤0.2S；在使用电热设备的场合应选用快速型剩余电流保护器。额定剩余动作电流50～100mA，动作时间≤0.1s；在一些不允许停电的特定场合，应选用快速动作型带声光报警剩余电流不脱扣的剩余电流保护器。

4 剩余电流保护器安装

1）剩余电流保护器安装时，应检查产品合格证、认证标志、试验装置，发现异常情况必须停止安装。

2）剩余电流保护器的保护范围应是独立回路，不能与其他线路有电气上的连接。一台剩余电流保护器容量不够时，不能多台并联使用，应选用容量符合要求的剩余电流保护器。

3）安装剩余电流保护器后，不能撤掉或降低对线路、设备的接地或接零保护要求及措施。安装时应注意区分线路的工作零线和保护零线。工作零线应接入剩余电流保护器，并应穿过剩余电流保护器的零序电流互感器。（PE 或PEN 线严禁穿过剩余电流保护器中零序电流互感器磁回路）经过剩余电流保护器的工作零线不得作为保护零线，不得重复接地或接设备的外壳。线路的保护零线不得接入剩余电流保护器。如图1所示。

图1 剩余电流保护器安装时PE 线连接正误示例

4）零线不能重复接地。装用剩余电流保护器后，除了在配电变压器中性点处接地外，不能再在系统中将零线重复接地。如图2所示。

图2 剩余电流保护器中零线错误安装

负载侧零线接地引起的误动（N 线重复接地引起误动作）

5）保护支路应有各自的专用零线。分级保护或分支保护的每一分支线，必须有自己的专用零线。两相邻的分支路的零线不能相连，也不能任意就近支接。

6）用电设备的接线不能交叉连接。用电设备应正确无误的连接同一个剩余电流保护器支线回路内，不能同时连接于两个保护支路回路。

7）独立接地。安装剩余电流保护器的设备和不安装剩余电流保护器的设备不能共用一个接地装置。否则当不安装剩余电流保护器的设备绝缘破坏而带电时（＞50V 时），安装剩余电流保护器一侧设备对人体不能起到触电保护作用。

8）普通开关的N 线不能和剩余电流保护器的N线共用。如图3（错误接线）和图4（正确接线）所示。

图3 N 线错误接线

图4 N 线正确接线

9）剩余电流保护器保护范围内的用电设备外露可导电部分应该接地。剩余电流保护器保护范围内的用电设备外露可导电部分如果不接地，则接地故障电流需经人体形成回路，其值主要决定于人体和地面电阻，它可能在很大范围内变化。而剩余电流动作保护器的额定动作电流可在很大范围内选定。即便能可靠动作，人体不可避免地将遭受一次电击，即使没有生命危险，也非上策。在环境温度高.人体内阻大等情况下，故障回路阻抗就大，接地故障电流就小。剩余电流保护器不能可靠而拒动。另外，如发生接地故障在人体触及外露可导电部分前，对地故障电压降持续存在，成为故障隐患。例如因对地放电产生电弧，电火花儿引起火灾等。

10）即有三相不平衡负载又有单相负载应选用四极剩余电流断路器。

在 TN-S TN-C-S 供配电系统中，如果即有三相负载又有单相负载，就必须安装四极剩余电流保护器（具体应该安装剩余电流断路器）才能起到漏电保护作用。如果在此供配电系统中安装三极四线剩余电流保护器，工作零线N 通过剩余电流保护器零序电流互感器，但是没有通过剩余电流保护器的触头，而又有单相负载照明，当电动机一相绕组或通过剩余电流保护器输出端任何一相任何处对电动机外壳漏电时，人触及带电设备的外壳时，虽然剩余电流断路器动作，在0.1S 内将电源切断，但是触电人并没有得到保护。原因是电动机瞬间断电，铁心中的剩磁在定子绕组中感应出感应电压，使旋转着的电动机作发电状态运行，将部分剩余机械能变为电能反馈到低压回路。反馈电流经事故点外壳---人体----大地---PEN 线---N---电灯---另外一相线形成回路。若安装四极剩余电流保护器，PEN 线通过剩余电流保护器的主触头，在剩余电流保护器动作后，将上述回路切断，电动机中的剩余残压就不会在人体中产生电流。所以用于即有三相不平衡负载又有单相负载电路应选用四极或两极剩剩余电流保护器。正确安装如图5所示，错误安装如图6所示。

图5 正确安装(即有三相不平衡负载又有单相负载应选用四极剩余电流断路器)

图6 错误安装

11）在同一供配电系统中，需要做接地保护的设备都应安装剩余电流保护器。

在同一供配电系统中，需要做接地保护的设备都应安装剩余电流保护器。如果两个需要接地保护的设备，其中有一个设备未安装剩余电流保护器，那么当它发生接地故障时，若未带安装剩余电流保护器的保护器拒绝动作，此时，PE 线上就有故障电流流过。导致两个设备均带有故障电压。此时安装了安装剩余电流保护器保护的设备的剩余电流保护器不会动作。导致安装了安装剩余电流保护器保护的设备虽然安装了剩余电流保护器保护，但是其外壳仍然可能时间带电。正确安装是：在每一个出线回路均应安装剩余电流保护器。错误安装如图7所示，正确安装如图8所示。

图7 在同一供配电系统中，错误安装

图8 在同一供配电系统中，正确安装

12）安装剩余电流保护器注意避免傍边有大电流通过。

5 剩余电流保护器常用的故障机排除

因操作人员错误安装和使用不当等的原因，致使剩余电流保护器不能正常投运，会发生误动或拒动。

误动的主要原因及解决方法如下。

1）剩余电流保护器使用不当造成误动

三极剩余电流保护器，用于三相四线电路中，由于零线中的正常工作电流不经过零序电流互感器，因而，只要一启动单相负载剩余电流保护器就会动作。如图9所示。

图9 三极剩余电流保护器用于三相四线电路中会误动作

解决方法：三相四线电路必须使用三相四线剩余电流保护器。

2）TN-C 系统中装设剩余电流保护器会误动作（合不上闸）

因为：①TN-C 供配电系统中的PEN 线重复接地线穿过剩余电流保护器零序电流互感器后，只能作N 线使用，不能兼作PE 保护使用。因为动力设备不可能与大地完全绝缘。若剩余电流保护器负载侧的N 线仍兼作PE 保护线用，侧照明线路的部分电流通过设备流入大地与供配电变压器中性点构成回路，使剩余电流保护器误动作跳闸；②PEN 线在正常工作时即有不平衡电流又有3 次谐波电流。两种电流通过剩余电流保护器，构成了剩余电流通道，使剩余电流保护器误动作跳闸；③因为剩余电流保护器输出端的N 线与PE 线再合用会引起误动作。保护地线PE 和重复接地E 只能接在剩余电流保护器的电源侧（进线端），不能接在负载侧，而且剩余电流保护器的上一级不应再安装剩余电流保护器。如图10（错误接线）和图11（正确接线）所示。