RCD漏电保护器介绍

论 RCD 剩余电流漏电保护器------- 克那玛依技师培训学院 刘志斌摘要： RCD 剩余电流漏电保护器的理论依据；故障电流 “ 剩余原则 ” ；使用 “ 末级保护原则 ” ； “ 运行管理、质量跟踪 ” 原则；RCD 使用者的技术误区。关键词：基尔霍夫电流定律；安培环路定律；剩余电流互感器； RCD 的技术误区。一、概述关于 RCD 剩余电流漏电保护器有很多论述，其关键词归纳如下：RCD 作用的局限性；漏电保护器拒跳；保护器误动；漏电保护器的频动；漏电保护器的技术误区；漏电保护器的技术思路内解决其频动、拒动问题是不大可能的； … 。关于 RCD 剩余电流漏电保护器的实际应用效果的描述有：“ 在两网改造中，大量使用了剩余电流动作漏电保护器，几年过去了，事实证明，漏电保护器损坏、人为解除运行现象非常严重。用电损耗问题，安全用电问题仍然严峻。纠其原因是多方面的，但直接原因是漏电保护器的频动、拒动，严重影响了正常用电，使管、用电人员对漏电保护器失去信心，甚至放弃。 ”“ 在两网改造工程实施过程中，广泛地应用了漏电保护装置 --剩余电流动作保护器。实践证明，保护器的应用，大大降低了人身电击伤亡事故， 同时还起到了监督线路绝缘水平的作用， 安全用电效果显著。 国内外的经验证明，在低压电网中，安装保护器是防止人身电击伤亡、电气火灾及电器设备损坏的有效的防护措施。 ”“ RCD能十分灵敏地切断保护回路的接地故障，还可用作防直接接触电击的后备保护。这在我国多年对 RCD 的实际使用中已得到了证明。然而，在对 RCD 的进一步使用中，应注意到它所存在的不足之处。 ”…… 。总之，众说纷纭，各执其词，褒贬不一，有时矛盾，有时统一。谁对谁错？对，对在什么地方；错，错在那里 … 。二、 RCD 剩余电流漏电保护器的理论依据仔细观查 RCD 的内部结构和安装位置： 线路进出的一侧为电源， 另一侧为负载 （既被保护的一方） ；负载工作所需要的电源相线、工作零线必须穿过一个绕有感应线圈的软磁环。在复杂电路中，我们把多条支路的汇交点叫节点。基尔霍夫电流定律说，关于节点的所有支路电流的代数和恒为零，∑I = 0 换句话说，关于节点的部分支路电流的代数和恒等于剩余支路电流的代数和。如果把 RCD 保护的负载设备、线路系统看作一个 “ 节点 ” ，关于这个 “ 节点 ” 的部分支路（既负载工作所需要的相线、工作零线）电流的代数和恰等于剩余支路（接地漏电支路）电流的代数和。简单说，就是把负载设备、线路的所有电源相线、工作零线的电流相加，求其代数和，恰等于系统此时接地漏电故障电流∑I 相、零 = I 漏这就是 RCD 能灵敏地即时地检测到随机发生的接地漏电故障的理论依据。安培环路定律说，磁场强度矢量 H 沿任何闭合路径的线积分等于贯穿由此路径所围成的面的电流的代数和，既∮ Hdl = ∑l （安培环路定律）RCD 内部结构中绕有感应线圈的软磁环既为安培闭合环路，对穿过其所围成的面的相线、工作零线电流求和，软磁环内的磁通既为 “ 和电流 ” 产生的磁通，恰等于此时负载设备、线路系统的接地漏电故障电流产生的磁通。 软磁环感应线圈内的感应电势大小、 感应电流的大小与接地漏电故障电流成正比。所以称其为剩余电流互感器，并非 “ 零序电流互感器 ” 。当负载系统没有发生接地漏电故障时，既没有剩余支路电流，则有关负载系统的相线、工作零线电流的代数和恒为零，即使发生相线与相线、相线与零线之间的短路、过载、缺相、欠压、失压、过流等所有穿过 RCD 的支路间的工作电流、 故障电流其代数和恒为零， RCD 软磁环内磁通为零， 其感应线圈内感应电势为零， RCD 均不会动作，故 RCD 没有短路、过载、失压、缺相等保护作用，所以称之为 RCD 剩余电流漏电保护器。现在生产的断路器其内部配置了剩余电流互感器，不仅具备短路、过载、失压、过流等保护作用外，还具备了接地漏电保护功能。三、故障电流 “ 剩余原则 ”RCD 剩余电流漏电保护器安装、使用的原则是故障电流 “ 剩余原则 ” 。既被我们看作为节点、需要漏电保护的负载设备、线路系统，与之有关的所有供电电源相线、工作零线 N 等工作支路电流都要穿过 RCD 的磁环；保护零线 PE、试验支路等保护支路电流、试验支路电流、故障支路电流均作为剩余支路不得通过RCD 。例如在 RCD 的负载侧工作零线 N 不得设置重复接地线、保护零线 PE 不得进 RCD 。四、 “ 合理选用 ” 原则RCD 剩余电流漏电保护器能即时、随机、无死区检测接地故障电流，动作灵敏，保护切断电源时间短。因此，只要合理选用，正确安装、使用 RCD 保护器，对于保护人身安全，防止电击事故和预防火灾产生会有明显的作用。如果违背科学合理选用原则，滥用 RCD 保护器，出现保护器误动、频动，造成频繁停电、大面积停电，供电安全、稳定和可靠性降低，影响正常生产和生活当然会造成人们的烦恼。国家颁布了《漏电保护器安全监察规定》 （劳安字（ 1999 ） 16 号）和《漏电保护器安装与运行（ GB13955-92 ）等一系列标准和规定。选用漏电保护器时应遵循以下主要原则：1. 购买漏电保护器时应购买具有生产资质的厂家产品，且产品质量检测合格。2. 应根据保护范围、 人身设备安全和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。3. 电源采用漏电保护器做分级保护时，应满足上、下级开关动作的选择性。4. 手持式电动工具（除 III 类外） 、移动式生活用家电设备（除 III 类外） 、其他移动式机电设备，以及触电危险性较大的用电设备，必须安装漏电保护器。5. 建筑施工场所、 临时线路的用电设备， 应安装漏电保护器。 这是 《施工现场临时用电安全技术规范》（ JGJ46-88 ）中明确要求的。6. 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器。7. 安装在水中的供电线路和设备以及潮湿、 高温、 金属占有系数较大及其他导电良好的场所， 如机械加工、冶金、纺织、电子、食品加工等行业的作业场所，以及锅炉房、水泵房、食堂、浴室、医院等场所，必须使用漏电保护器进行保护。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。 临时使用的小型电器设备，应选用漏电保护插头（座）或带漏电保护器的插座箱。9. 漏电保护器作为直接接触防护的补充保护时（不能作为唯一的直接接触保护） ，应选用高灵敏度、快速动作型漏电保护器。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。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 。在触电后可能导致二次事故的场合，应选用额定动作电流为 6mA 的漏电保护器。10. 对于不允许断电的电气设备，如公共场所的通道照明、应急照明、消防设备的电源、用于防盗报警的电源等，应选用报警式漏电保护器接通声、光报警信号，通知管理人员及时处理故障。有的人在漏电保护器动作时不是认真地找原因，而是将漏电保护器短接或拆除，这是极其危险的，也是绝对不允许的。五、 “ 末级保护 ” 原则既要安全用电，减少触电事故，又要提高电网供电的可靠性，这是对漏电切断保护的全面要求。加大末级漏电保护器的安装率和投运率， 建议实行 “ 末级保护 ” 原则。 以防止直接接触触电为主要目标，各自保护面小，不干扰其他用户。二级保护为系统总保护或分支保护。保护范围为低压电网的主干线（或分支线） 、下户线和进户线。建议考虑上级漏电保护器的额定漏电电流为下一级额定漏电电流的 2.5～ 3.0 倍，上一级漏电保护器的动作时间较下一级动作时间增加一个动作级差，约为 0.1 ～ 0.2s 左右。六、 “ 运行管理、质量跟踪 ” 原则漏电保护器作为国家强制性实施安全认证的电工产品， 其质量优劣将直接关系到使用者的生命和财产的安全，必须加强和开展对漏电保护器质量的监督，实行动态管理，提高生产经营者的质量意识，防止不合格和假冒伪劣产品进入低压电网。漏电保护器的运行管理，有条件的可统一采购、统一安装，以户建档，明确运行责任人，配备试跳运行记录，正确记录投运试验情况、定期试跳情况、运行中跳闸情况、恢复送电时间、故障原因及异常情况等。七、浅析 “ RCD的技术误区 ”负载设备、线路总是与环境、大地之间存在着分布电容、电感；非线性负载形成地高次谐波产生的电磁感应、电磁辐射； … 都会造成供电、用电系统非故障性正常泄漏电流。更要命地是它的大小地不确定性，随环境、温度、气候 … 等的变化而改变。它隐藏在 RCD 保护器检测的剩余电流中，无法摆脱，时时作祟。例如有好多人家装修住房后， RCD 动作，无法合闸，只好解除 RCD 强行送电。原因就是房内潮湿正常泄漏电流增大所致。特别是总保护、分支保护的 RCD 保护器频动，引发大面积停电，事后又查不出有什么故障，就是系统正常泄漏电流随时变化、瞬间增大造成地。不确定的正常泄漏电流使得 RCD 保护器的实际应用遇到了无法克服的困难。经验告诉我们， RCD 保护器实行 “ 末级保护 ”原则的正确性。在 TN---C 供电系统中，工作零线 N 和保护零线 PE 公用一根零线，通过了 RCD 。当接零负载设备漏电时， 出现相 — 零短路电流使熔断器熔断， 动作灵敏的 RCD 却没有动作， 可笑吗？！其实这不是 RCD 的过错，而是安装使用者的无知造成的。正确地安装方法应该是，在三相四线制进户线处，首先对零线重复接地；从重复接地处拉出一根专用保护零线 PE，和工作零线 N 相互独立，改进户线为三相五线制供电既 TN---C---S 系统；单相进户线为三根线，保护零线 PE 不进 RCD 。这样就不会出现上述笑话。 （克市广大老住户的 RCD 现在还处在上述笑话中）另外，还有一种情况是，同样在 TN---C 供电系统中， RCD 后负载侧重复接地，造成 RCD 无故频动，无故停电， 严重影响了正常的生产和生活。 原因是这种接法的结果造成 RCD 电源侧外系统通过 RCD负载侧内接地极的重复接地电流成为剩余电流所致。解决的办法同上。在 TN---S 系统中，如果在 RCD 后负载侧，工作零线 N 重复接地，也会出现上述结果。解决办法是让保护零线重复接地。在 TN---S 系统中，如果在 RCD 后负载侧，把工作零线 N 当做保护零线 PE 用，或者将保护零线 PE当作工作零线 N 混用，会造成 RCD 频动、不能合闸。原因是这种接法把工作电流变成剩余电流导致RCD 动作。踪上所述， RCD 存在使用者的技术误区，不存在 “ RCD的技术误区。