剩余电流动作断路器的应用浅析.doc

剩余电流动作断路器的浅析张伟（台安科技（无锡）有限公司，江苏 无锡 214028）摘要：对剩余电流断路器的工作原理作了介绍和分析，同时讨论了剩余电流断路器在不同接地系统中的应用和提出了在选择时需要注意的问题，并提供了相关标准和法规以共参考关键词：剩余电流动作断路器；原理；应用；选择作者：刘静（1972），女，工程师，主要从事低压电器的设计与研究Basic Application of Residual Current Operated Circuit BreakerZheng Wei（Taian Technology （wuxi）Co.,Ltd. Wuxi 214028, China）Abstract: The principle of residual current operated circuit breaker were introduced and analyzed. The application in different earthing system was discussed. Some proposals in selection and the relevant standards and criteria were provided.Key words: residual current operated circuit breaker; principle; application; selection 1、原理及作用剩余电流动作断路器，其有两种组成类型：一种是在塑壳断路器中加装漏电检测单元，使之成为漏电保护断路器；另一种是在小型断路器上配装漏电保护模块组成漏电保护断路器，根据小型断路器的极数，可构成单极、两极、三极和四极漏电保护断路器。漏电断路器的过载和短路保护特性与同类断路器相同，而漏电保护特性取决于漏电检测单元或漏电保护模块。漏电保护器的基本工作原理都是利用当发生漏电故障时穿过零序电流互感器的电流的矢量和不等于零。是基于事故状态下，相电流矢量不等于零，出现一个零序电流，当零序电流达到整定值，便使脱扣器动作，切断故障电流达到保护目的。漏电保护器是防止低压配电系统中相线和电气装置的外露可导电部分（包括金属的设备外壳、敷设管槽等）、装置外可导电部分（包括水、暖管和建筑物构架等）以及大地之间因绝缘损坏引起的电气火灾和电击事故的有效措施。目前国内生产的漏电保护器分为电磁式和电子式两大类。电磁式漏电保护器的工作原理是由零序电流互感器检测线路中的零序电流，由此产生的电磁场来削弱永久磁铁的电磁场，使储能弹簧将衔铁释放，脱扣器动作，开关跳闸，切除故障线路。电子式漏电保护器则是利用零序电流互感器次级绕组电压，经电子放大，产生足够的功率使开关跳闸。目前民用建筑中大量采用的是电子式漏电保护器。本文主要介绍剩余电流断路器漏电保护功能的应用。2、在不同接地系统中的适用性低压配电系统按保护接地的形式不同可分为：IT系统、TT系统和TN系统。GB 14050-1993对接地系统的型式代号规定如下：第一个字母表示电力系统的对地关系： T-一点直接接地； I-所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地。 第二个字母表示装置的外露可导电部分的对地关系： T-外露可导电部分对地直接电气连接，与电力系统的任何接地点无关； N-外露可导电部分与电力系统的接地点直接电气连接(在交流系统中，接地点通常就是中性点)。 后面还有字母时，这些字母表示中性线与保护线的组合： S-中性线和保护线是分开的； O-中性线和保护线是合一的。 （1） IT系统： IT系统的电源中性点是对地绝缘的或经高阻抗接地，而用电设备的金属外壳直接接地。因人体电阻远比接地装置的接地电阻大，在发生单相碰壳时，大部分的接地电流被接地装置分流，流经人体的电流很小，从而对人身安全起了保护作用。故IT系统不需加装漏电保护器。IT系统适用于环境条件不良，易发生单相接地故障的场所，以及易燃、易爆的场所。 （2） TT系统： TT系统的电源中性点直接接地；用电设备的金属外壳亦直接接地，且与电源中性点的接地无关。即：过去称三相四线制供电系统中的保护接地（见图2）。 TT系统必须加装剩余电流动作保护装置，方能成为较完善的保护系统。目前，TT系统广泛应用于城镇、农村居民区、工业企业和由公用变压器供电的民用建筑中。 （3）TN系统： TN系统的电源中性点直接接地，并有中性线引出。按其保护线形式，TN系统又分为：TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统等三种： TN-C系统(三相四线制)，该系统的中性线(N)和保护线(PE)是合一的，该线又称为保护中性线(PEN)线。它的优点是节省了一条导线，但在三相负载不平衡或保护中性线断开时会使所有用电设备的金属外壳都带上危险电压。在一般情况下，如保护装置和导线截面选择适当，TN-C系统是能够满足要求的(见图3)。因PE线与N线合二为一，故该种接地系统不能加装漏电保护器。 TN-S系统(三相五线制)，该系统的N线和PE线是分开的。它的优点是PE线在正常情况下没有电流通过，因此不会对接在PE线上的其他设备产生电磁干扰。此外，由于N线与PE线分开，N线断开也不会影响PE线的保护作用。 (见图4)。TN-S系统可加装漏电保护器，但仅N线和相线可穿过漏电保护器零序电流互感器。 TN-C-S系统(三相四线与三相五线混合系统)，系统中有一部分中性线和保护是合一的；而且一部分是分开的。它兼有TN-C系统和TN-S系统的特点，常用于配电系统末端环境较差或有对电磁抗干扰要求较严的场所(见图5)。TN-C-S系统可加装漏电保护器，但PEN和PE线不能穿过零序电流互感器。在TN-C、TN-S和TN-S-C系统中，为确保PE线或PEN线安全可靠，除在电源中性点进行工作接地外，对PE线和PEN线还必须进行必要的重复接地。PE线PEN线上不允许装设熔断器和开关。但需注意，一旦改成TN-C-S系统，不能再把N线与 PE线合为PEN线。在TN系统中使用漏电保护器的用电设备，其外露可导电部分的保护线可接在PE/PEN线上，也可以接在单独接地装置上而形成局部TT系统。 3、漏电保护器的选择原则(1)、 额定剩余动作电流In的选择单机配电时In4Ix;分支路配电用时In2.5Ix，同时还要满足最大一台电动机支路运行时In4Ix（此Ix为电动机运行时的正常泄露电流）；主干线或全网配电时，In2Ix。以上各式中 In：额定剩余动作电流，mA;Ix：线路或电动机实测或经验值得泄露电流，mA（2）、分级保护配合的动作电流和动作时间的选择在多级漏电保护配电回路中，为保证上下级漏电断路器的选择性，下一级和上一级的漏电动作电流和动作时间应符合下列规定：In1KIn2tFtFD式中 In1：上级断路器额定剩余动作电流，mA;In1：下级断路器额定剩余动作电流，mA;K：可靠性系数，一般取23；tF：上级断路器的可返回时间，s;tFD：下级断路器的全分断时间，s;（3）、特殊场合漏电保护器的选用人身触电事故绝大部分发生在用电设备上，用电设备是触电保护的重点，然而并不是所有的用电设备都必须装漏电保护器，应有选择地对那些危险较大的设备使用漏电保护器保护。如： 握式用电设备为、快速动作型； 湿场所的用电设备为1530、快速动作型； 疗电气设备为10、快速动作型； 泳池、喷水池、水上游乐场、浴室的照明线路为10mA、快速动作型； 用电器回路为；对特殊环境负荷和场所应按其特点选用漏电保护器，如： 架空线路的总保护应选择中、低灵敏度及延时动作型； 室外架空线路的电气设备应选用冲击电压不动作型； 旦发生漏电切断电源时，会造成事故和重大经济损失的电气装置或场所，应安装报警式；4、适用标准(1) GB 14048.2-2001 低压开关设备和控制设备 低压断路器(2) GB 10963.1-2005 家用及类似场所用断路器(3) GB 6829-95 剩余电流动作保护器的一般要求(4) GB 13955-2005 漏电保护器安装和运行5、相关法规随着我国经济的发展和人民生活电气化水平的提高，人民群众的生命和财产安全也日益受到重视和保障，在国家建设法规中制定了相应的安全保障条款： (1)住宅设计规范GB50096-1999中第6.2.5条第4款之规定：住宅内除空调电源插座外，其它电源插座电路应设置漏电保护装置。 (2)民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92要求：家用电器回路宜采用额定漏电动作电流为30mA的漏电保护器。30mA也是大家公认的，能有效防止人身电击事故的安全动作电流值。 (3)住宅设计规范GB50096-1999中第6.2.5条第7款之规定:每幢住宅的总电源进线断路器,应具有漏电保护功能。住宅楼的总电源进行漏电保护，不仅可以防火，而且还可以作为防触电的后备保护。 (4)低压配电设计规范GB50054-95将防火用漏电断路器漏电