全解析！漏电开关在不同的接地型式下的应用选择

关于剩余电流保护的断路器（以下简称漏电开关），在实际应用中应该如何选用，并且在选择中应该注意的因素，在本篇文章中都会有所体现本次分享将重点关注在不同的接地型式下漏电开关的应用选择。通过对电网的不同接地型式的特性了解从而更加容易理解在不同接地系统中漏电开关的应用，保障用电安全。低压配电系统接地型式有以下三种：TN系统电力系统有一点直接接地，电气装置的外漏可导电部分通过保护线PE与该接地点相连接。根据中性导体（N）和保护导体（PE）的配置方式，TN系统可分为以下三类：1.1TN-C系统整个系统中PE、N线始终是合一的。如图（1）：图（1）TN-C系统中PEN线中是有电流流过的，该电流会在PEN导线上产生对地电压，如果该电流较大，则会产生较大的对地电压，使得电气设备外壳具有较高电压，将会对人身安全构成威胁。因此不宜在民用建筑中使用。1.2TN-S系统整个系统中的PE、N始终是分开的，如图（2）。图（2）TN-S接地型式PE线平时不通过工作电流，仅在发生接地故障时流过故障电流，其电位接近大地电位，不会干扰信息设备，较为安全；缺点是线路全程铺设PE线，投资较高，不够经济。1.3TN-C-S系统系统内一部分线路的PE、N是分开的，如图（3），且一旦PE、N分开以后不允许再次合到一起。图（3）TN-C-S接地型式从变电站至用电建筑入户处不需要单独的PE线，较经济，用电建筑内也有TN-S接地型式的优点，但PE线需连接非常可靠，一旦断线将引起许多问题。由于TN-S或TN-C-S接地型式在同一电源供电范围内其PE线是连接的，当变电所、配电线或用电建筑内某一电缆或电气设备发生接地故障时，其故障电压会沿着PE线在电气设备间传导，这是TN系统共有的缺点，需采用等电位措施进行防范。TT系统电力系统中有一点是直接接地，电气设备的外漏可导电部分通过保护线分别与接地极连接，这个接地点与电力系统的接地点无关联。如图（4）图（4）TT接地型式兼有TN-S和TN-C-S接地型式的优点，同时还避免了TN系统所共有的缺点，安装铺线更加经济，但在民用住宅和其他商务建筑中需在设计之初就充分考虑PE线可靠接地，在农网供电中也较多采用TT接地系统。但TT接地型式的缺点是用电建筑接地故障电流经变电所接地电阻和用电建筑接地电阻两个串联电阻返回电源，故障电流小，空气开关或熔断器的灵敏度难以满足保护要求，需要用到具有剩余电流保护的断路器。IT系统电力系统与大地之间不直接连接，电气设备的外漏可导电部分通过保护线与接地极连接。图（5）对不间断供电要求较高的产所或设备，需要采用IT接地系统。例如消防用电，高层建筑内发生火灾而电网电源又中断的情况下，需要应急发电机为消防水泵和其他消防设备供电，此发电机属于应急电源，其断电将导致重大生命和财产损失；或者是矿井通风系统供电，中断供电将使得井下瓦斯无法排出，易引发重大安全事故。IT接地系统可以在发生接地故障时不跳闸，不中断供电，所以这类场所和设备需要采用IT系统，同时需要采用漏电保护装置，但因为其对不间断供电有较高的要求，可以采用具有剩余电流报警不脱扣功能的断路器，可以起到漏电报警但不脱扣断电的作用。以上每种接地系统都有其自身的优缺点及适用范围，设计者需要根据用电厂所的用地按要求、电气危险性质、用电环境、设备特点和操作人员状况等因素加以具体选择，避免认为哪一种接地系统是最佳的、万能的，因为没有哪个接地系统可以适用所有用电条件。用于民用建筑的低压配电系统应采用TT、TN-S、TN-C-S接地型式，并进行等电位联结。为保证民用建筑安全，不宜采用TN-C接地型式，家用可以选择总开关为带漏电保护的断路器，支路开关选用空气开关，也可以总开关和部分支路开关都选用带剩余电流保护断路器，但支路开关可以选用更小漏电动作电流和反应速度更快的快速型断路器，从而使得保护更加可靠，停电范围更小，更快的找到漏电故障发生的支路从而排除故障。而工业用户可以采用TN-C、TN-S、TN-C-S接地型式，在该配电系统中除食堂设备、淋浴室设备、移动设备、手持设备、插座、临时用电设备必须装设漏电开关，其他设备的供电线路是否装漏电开关用根据计算后确认。一般来说常见的进线断路器为三极或四极断路器产品，家用配电箱一般采用两极断路器产品。若采用四极断路器，中性线均通过断路器的触头连接，并要求中性线先于相线接通，晚于相线分断。在配电系统中增加中性线的连接点，如果连接不妥，则不能像相线那样容易被发现，此时配电系统的380V线电压将加在两个220V的用电设备之间，两个用电设备的将重新分配380V电压，其中部分设备可能会在过压下运行而损坏，电动机设备也有可能在低电压运行而烧毁。在TT接地型式系统中，当变压器出线断路器未采用剩余电流保护装置时，如发生单相非金属接地故障时，如图（6）中相线L2接地产生故障电流Id，如果不能使出线断路器脱扣，则故障电流在系统接地电阻RA上产生接地电压Uf。在TT系统中尽管存在着接地故障电压Uf，但由于电气装置内的N线与用电设备的外露导电部分未连接，用电设备外露导电部分并不存在接地故障电压，对用户的安全不构成威胁，这是TT系统的优点之一。图（6）如果Id故障一直存在并未排除时，用电设备的N相与外露部分发生短路故障，如图（7），采用漏电开关可以脱扣，但用户电气设备的外露导电部分仍有接地故障电压。图（7）如果是用户电气设备发生相线与外露导电部分短路时，如图（8）所示，虽然漏电开关已经脱扣，用电设备内部的N相与相线仍是连接的，所以用户电气设备的外露导电部分仍有接地故障电压存在。图（8）为消除上述接地故障电压在用户电气设备外露导电部分的传导，必须采用四极断路器，对电源进线中性线进行隔离，漏电保护器必须隔离中性线。综上所述，在低压配电系统中大量采用四极断路器是不合理的，但只要在外装设剩余电流保护装置，就可以使配电线路中发生接地故障时出线断路器动作，消除接地故障，从而杜绝人身遭受电击危险。如图（9）。图（9）当前国家大力推进农网改造利民惠民，更新现有农村老旧电力线路和设备，提升供电能力，改善供电质量，降低电能损耗。国家在农网改造中投入了大量的人力物力，低压配电产品需求庞大。因农村分布零散，供电线路长，采用TT接地型式系统更加经济。而一批专门用于农网应用的具有剩余电流保护断路器应运而生，经过多年的应用验证，这种多功能型带剩余电流保护装置的断路器完全可以满足农网改造的需求。像CDLE6Y带剩余电流保护的智能型电子式断路器，是一款一体式、多功能、科通讯、负荷电流可调的智能型漏电保护断路器，对线路或用电设备的接地故障、过电流、短路、欠电压、过电压、缺相和电源侧断零等进行保护，符合智能电网管理的各项智能化要求，特别适用于城乡电网各级综合保护，是配合国家智能电网运行和农网改造的首选产品。该产品的极数为3P+N，N相一直处于导通状态，防止因N相连接不当致使电网用电设备电压异常而损坏。下面是几种接地系统中的漏电开关的接线方式，以供分享：TN-C系统中的漏电开关的接线方式，如下图（10）,用户电气设备的外露可导电部分（金属外壳）与电源端（配电变压器中性点）建立电气直接连接。用户电气设备的重复接地可以接于PEN的任一点（但不能接在RCD负载端的PEN线），也可按TT系统要求铺设PE保护线。图（10）1.1单相负载的保护接地或重复接地应接于单极漏电开关的电源侧PEN线上1.2三相三极漏电开关为三相平衡负载供电。由于工作、保护零线PEN没有穿过漏电开关的零序电流互感器，因此用户电气设备的保护零线PE重复接地或接于PEN线的任意处1.3三相四极漏电开关为三相或单相平衡或不平衡负载供电，由于工作、保护零线PEN穿过断路器的零序电流互感器，因此用户电气设备的保护零线PE重复接地或漏电开关的电源侧PEN线上2TN-S系统中的漏电开关的接线方式，如下图（11），用户电气设备的外露可导电部分（金属外壳）与电源接地点有直接电气连接，除此之外整个系统的中性导体N与保护导体PE是分开的。图（11）2.1单相负载的保护接地或重复接地应接于单极漏电开关的电源侧PEN线上；2.2三相三极漏电开关为三相平衡负载或三相四孔插座供电。工作零线N不接入RCD；因此用户电气设备的保护零线PE重复接地或接于PEN线的任意处；2.3三相四极漏电开关为三相或单相平衡或不平衡负载供电，工作零线N接漏电开关的电源侧N线上。负载侧的N线接漏电开关的负载侧N线上。因此负载设备的保护零线PE重复接地或漏电开关的电源侧PEN线上。3TT系统中的带漏电保护断路器的接线方式，如下图（12），负载设备的外露可导电部分（金属外壳）直接接地，此接地点独立于电源端的接地点。图（12）3.1单相负载的漏电开关的进线为相线（俗称火线）和零线N，出线多为单相三孔插座。单独在设备处做接地保护。3.2三相三极漏电开关为三相平衡负载或三相四孔插座供电。单独在设备处做接地保护3.3三相四极漏电开关为三相或单相平衡或不平衡负载供电，单独在设备处做接地保护，注意即使零线并不使用，在漏电开关电源端也应接上。农网中多为TT接地型式系统，入户为单相两线制，在房屋建设时需将角铁或镀锌钢管埋入地下，并保证接良好接地。以此为电气设备接地保护导体，从该保护导体引线至户内配电箱的PE端子上，将家用的单相三孔插