漏电保护器原理与误动作分析

邱子航

本文着重阐述常用漏电保护器各环节的工作原理，如何提高灵敏度及应对漏电保护器误动作的具体措施。

【关键词】漏电保护器 检测与放大 误动作与策略

随着时代的进步，各式各样的电器设备进入日常人们的生活中。伴随着电带来的方便，电气事故也频频发生，漏电保护器成为每家每户必不可少的后备保护。

1 安装漏电保护器的作用

在家用电路中，漏电保护主要指零线、火线的漏电保护及地线的漏电保护，通常家用电器自带接地线保护，而家用总电箱中的漏电保护器和熔断丝则起到防止零线、火线漏电的作用。

当发生火线碰壳事故时，零线与地线之间形成回路，此时零线阻抗很小，短路电流很大。常用家用电器中自带的熔断器和其他类似的过流保护装置动作，从而切断电源，达到安全保护目的。

但发生火线触地时，由于短路电流经过设备和地面，电阻很大，短路电流很小，不足以使熔断器动作，故障引起的火花将持续很久，造成火灾，并且如果在这时触碰金属电器，会有很大的漏电流，能够造成生命危险。

因此，漏电保护器在家用电路和施工电路中都必不可少，这是有效防止单个排插功率过大和火线触地引发的火灾的漏电保护手段。

2 漏电保护器的原理

如图1所示，漏电保护器的电路有5个部分组成：

（1）电流互感器TA构成的检测电路；

（2）555时基集成电路IC、晶闸管VS等构成的比较控制电路；

（3）电磁断路器Q构成的执行保护电路；

（4）按钮开关SB与电阻R构成的试验检测电路。

（5）二极管VD1～VD4构成的桥式整流电路。

2.1 漏电检测电路

电流互感器的结构如图2所示，交流220V电经过电流互感器TA时，在正常工作时，火线和零线的瞬时电流大小相等、方向相反，因此在TA上产生的磁通相互抵消，感应线圈上没有感应电压。

当发生漏电时，由于火线、零线的瞬时电流大小不再相等，它们在电流互感器TA上产生的磁通不能抵消，感应线圈上便产生了感应电压，于是就起到了漏电检测的效果

2.2 比较控制电路

如图3所示，555时基集成电路IC构成比较器，電流互感器TA上的感应电压作为输入分别输入IC的5、6引脚进行比较。对于正常情况，由于不存在感应电压，所以IC置“1”，这时3引脚输出高电平（2/3Ucc），由于3引脚连接三极管VT的基极，基极电压过高，三极管不满足导通条件，使后续电路无法工作，那么晶闸管VS也就不会导通，

2.3 执行保护电路

在正常工作时，由于比较控制电路不会触发晶闸管VS，后续电路也不会动作，但发生漏电时，由于晶闸管VS导通，电磁断路器Q得电动作，其接点Q1、Q2瞬间断开，切断220V电，得以保证线路安全。

电磁断路器Q的结构是手动接通、电磁驱动断开的脱扣开关。所以在处于“断开”状态时，需要手动合上。

2.4 试验电路

试验电路的实质是在火线和零线之间加入一个限流电阻R，在按下开关SB后，火线、零线间由于电阻R的作用形成电流，电流回路的火线部分通过电流互感器TA，而零线部分没有，于是人为造成了TA上火线、零线的电流不平衡，模拟出漏电或触电的情况，从而使电磁断路器Q工作。

2.5 桥式整流电路

该电路通过R1、C1降压滤波后，为整个电路提供工作电源。

3 提高漏电保护器的灵敏度

漏电保护器灵敏度的提高需要两个部分，分别针对检测电路和比较控制电路。

3.1 针对检测电路

检测电路的主要组成是电流互感器，实质是高磁导率的环形铁芯，只需要增加环形铁芯上的感应线圈，一般来说1500～2000圈即可检测出mA级的漏电电流。

3.2 针对比较控制电路

由于漏电检测电路实现的检测电压仍然很小，常采用在555时基集成电路比较电压器前，加入一个放大环节，即加入一个共射极放大电路，在感应电流不变的情况下，放大感应电压，这样就可以防止555电路不灵敏而不能比较出电流互感器两端的电压差。

4 漏电保护器误动作

家用漏电保护器通常使用单相漏电保护器，没有工地上三相漏电保护器三相电压平衡的高要求，所以相对误动作较少，主要发生在老旧的小区，主要原因分为以下几种。

4.1 总电箱内部元件老化。

由于老旧的小区通常将一栋楼的总配电箱放置于底楼层的墙上，常年由于梅雨天气和夏季高温的作用，内部元件产生老化现象，这种情况常体现为总配电箱中的漏电保护器无故动作，整栋楼同时停电。也体现在雷雨天气，由于雷雨天气，湿气较重，老化的电路容易受到影响，发生漏电，因而触发漏电保护器，导致整栋楼停电。

因当指出，通常大面积的停电是由于电厂的设备故障，与家用漏电保护器无关。

针对这种情况，需要及时将总配电箱中老化的元件进行更换，新的小区将总配电箱置于屋内，可以有效避免夏季高温和雨季湿气的影响。

4.2 漏电保护器的接线问题

漏电保护器安装后在安装点后零线与火线不得与其他回路公用，且应将漏电保护器安装位置后的电路对地绝缘，若绝缘电阻过低将引起漏电保护器误动作。

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作者单位

徐州工程学院 江苏省徐州市 221000