漏电保护器简介及原理

漏电保护器结构漏电保护器主要由三部分组成：检测元件、中间放大环节、操作执行机构。①检测元件。由零序互感器组成，检测漏电电流，并发出信号。②放大环节。将微弱的漏电信号放大，按装置不同（放大部件可采用机械装置或电子装置），构成电磁式保护器相电子式保护器。③执行机构。收到信号后，主开关由闭合位置转换到断开位置，从而切断电源，是被保护电路脱离电网的跳闸部件。工作原理在了解触电保护器的主要原理前，有必要先了解一下什么是触电。触电指的是电流通过人体而引起的伤害。当人手触摸电线并形成一个电流回路的时候，人身上就有电流通过；当电流的大小足够大的时候，就能够被人感觉到以至于形成危害。当触电已经发生的时候，就要求在最短的时间内切除电流，比如说，如果通过人的电流是 50 毫安的时候，就要求在 1 秒内切断电流，如果是 500 毫安的电流通过人体，那么时间限制是 0.1 秒。漏电保护装置图如图是简单的漏电保护装置的原理图。从图中可以看到漏电保护装置安装在电源线进户处，也就是电度表的附近，接在电度表的输出端即用户端侧。图中把所有的家用电器用一个电阻 RL 替代，用 RN替代接触者的人体电阻。图中的 CT表示“电流互感器”， 它是利用互感原理测量交流电流用的，所以叫“互感器”，实际上是一个变压器。它的原边线圈是进户的交流线，把两根线当作一根线并起来构成原边线圈。副边线圈则接到“舌簧继电器” SH 的线圈上。所谓的“舌簧继电器”就是在舌簧管外面绕上线圈，当线圈里通电的时候，电流产生的磁场使得舌簧管里面的簧片电极吸合，来接通外电路。线圈断电后簧片释放，外电路断开。总而言之，这是一个小巧的继电器。原理图中开关 DZ不是普通的开关，它是一个带有弹簧的开关，当人克服弹簧力把它合上以后，要用特殊的钩子扣住它才能够保证处于通的状态；否则一松手就又断了。舌簧继电器的簧片电极接在“脱扣线圈” TQ 电路里。脱扣线圈是个电磁铁的线圈，通过电流就产生吸引力，这个吸引力足以使上面说的钩子解脱，使得 DZ立刻断开。因为 DZ就串在用户总电线的火线上，所以脱了扣就断了电，触电的人就得救了。不过，漏电保护器之所以可以保护人，首先它要“意识”到人触了电。那么漏电保护器是怎样知道人触电了呢？从图中可以看出，如果没有触电的话，电源来的两根线里的电流肯定在任何时刻都是一样大的，方向相反。因此 CT的原边线圈里的磁通完全地消失，副边线圈没有输出。如果有人触电，相当于火线上有经过电阻，这样就能够连锁导致副边上有电流输出，RL RN 这个输出就能够使得 SH的触电吸合，从而使脱扣线圈得电，把钩子吸开，开关 DZ断开，从而起到了保护的作用。值得注意的是，一旦脱了扣，即使脱扣线圈 TQ里的电流消失也不会自行把 DZ重新接通。因为没人帮它合上是无法恢复供电的。触电者离开，经检查无隐患后想再用电，需把 DZ合上使其重新扣住，便恢复了供电。以上就是触电保护器的主要原理，但是就是有了触电保护器，也不能认为是万无一失了，用电依然应该注意安全。一、工作原理：1、由图可以看到，当电路工作正常时，由电流定理知道从网络一端流进和流出的电流为 0，所以在漏电保护器右侧的电流总和应为 0，即I1+I2+I3+IN=0 ；因此漏电保护器不会工作。注意，电流的实际方向依实际电路而定，在本例中， IN 的方向与 I1 ， I2 ， I3 相反。2、当设备外壳漏电并有人接触时，这时就会有一部分电流 IK 经过人体流入地下，从而使漏电保护器右侧的电流总和为不 0，也就是说I1+I2+I3+IN ≠ 0，当漏电电流达到漏电保护器的动作电流时，漏电保护器就会动作，从而关闭电源，从而达到漏电保护的目的。二、注意以下两点1、经过漏电保护器的中性线不得作为保护线，由上图可知，当产生漏电电流时，漏电电流 IK1 经设备外壳又流回了漏电保护器，这时漏电保护器右侧的电流总和仍为 0，因此漏电保护器不会动作，因此达不到漏电保护的目的。2、经过漏电保护器的工作零线不得重复接地，由上图可知，若重复接地，则由于大地会分走一部分电流，这样会使漏电保护器右侧的电流总和不为 0，从而使漏电保护器关闭，因而会无法使用其他电器设备。3、说明：本示例图只是为了讲解漏电保护器的工作原理，实际漏电保护器怎么连接，应根据系统使用的接零保护系统来决定。漏电保护器开关原理图图中 L 为电磁铁线圈，漏电时可驱动闸刀开关 K1 断开，每个桥臂用两只 1N4007 串联可提高耐压。 R3、 R4阻值很大，所以 K1 合上时，流经 L 的电流很小，不足以造成 K1 断开。 R3、 R4 为可控硅 T1、 T2 的均压电阻，可以降低对可控硅的耐压要求。 K2 为试验按钮，起模拟漏电的作用。按压试验按钮 K2， K2 接通，相当于外线火线对地有漏电，这样，穿过磁环的三相电源线和零线的电流的矢量和不为零，磁环上的检测线圈的 a、 b 两端就有感应电压输出，此电压立即触发 T2 导通。由于 C2 预先有一定电压， T2 导通后， C2 便经 R6、 R5、 T2 放电，使 R5上产生电压触发 T1 导通。 T1、 T2导通后，流经 L 的电流增大，使电磁铁动作，驱动开关 K1 断开，试验按钮的作用是随时可检查本装置功能是否完好。用电设备漏电引起电磁铁动作的原理与此相同。 R1 为压敏电阻，起过压保护作用。主要结构漏电保护器结构图漏电保护器在反应触电和漏电保护方面具有高灵敏性和动作快速性，这是其他保护电器，如熔断器、自动开关等无法比拟的。自动开关和熔断器正常时要通过负荷电流，他们的动作保护值要避越正常负荷电流来整定，因此他们的主要作用是用来切断系统的相间短路故障（有的自动开关还具有过载保护功能）。而漏电保护器是利用系统的剩余电流反应和动作，正常运行时系统的剩余电流几乎为零， 故它的动作整定值可以整定得很小 （一般为 mA级），当系统发生人身触电或设备外壳带电时，出现较大的剩余电流，漏电保护器则通过检测和处理这个剩余电流后可靠地动作，切断电源。电气设备漏电时，将呈现异常的电流或电压信号，漏电保护器通过检测、处理此异常电流或电压信号，促使执行机构动作。我们把根据故障电流动作的漏电保护器叫电流型漏电保护器，根据故障电压动作的漏电保护器叫电压型漏电保护器。由于电压型漏电保护器结构复杂，受外界干扰动作特性稳定性差，制造成本高，现已基本淘汰。目前国内外漏电保护器的研究和应用均以电流型漏电保护器为主导地位。电流型漏电保护器是以电路中零序电流的一部分（通常称为残余电流）作为动作信号，且多以电子元件作为中间机构，灵敏度高，功能齐全，因此这种保护装置得到越来越广泛的应用。电流型漏电保护器的构成分四部分：1. 检测元件： 检测元件可以说是一个零序电流互感器。 被保护的相线、中性线穿过环形铁心，构成了互感器的一次线圈 N1，缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈 N2，如果没有漏电发生，这时流过相线、中性线的电流向量和等于零，因此在 N2上也不能产生相应的感应电动势。如果发生了漏电，相线、中性线的电流向量和不等于零，就使 #$上产生感应电动势，这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理。2. 中间环节：中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器，当中间环节为电子式时，中间环节还要辅助电源来提供电子电路工作所需的电源。中间环节的作用就是对来自零序互感器的漏电信号进行放大和处理，并输出到执行机构。3. 执行机构：该结构用于接收中间环节的指令信号，实施动作，自动切断故障处的电源。4. 试验装置：由于漏电保护器是一个保护装置，因此应定期检查其是否完好、可靠。试验装置就是通过试验按钮和限流电阻的串联，模拟漏电路径，以检查装置能否正常动作。使用原则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。安装运行安装方法图除应遵守常规的电气设备安装规程外，还应注意以下几点：1. 漏电保护器的安装应符合生产厂家产品说明书的要求。2. 标有电源侧和负荷侧的漏电保护器不得接反。如果接反，会导致电子式漏电保护器的脱扣线圈无法随电源切断而断电，以致长时间通电而烧毁。3. 安装漏电保护器不得拆除或放弃原有的安全防护措施，漏电保护器只能作为电气安全防护系统中的附加保护措施。4. 安装漏电保护器时，必须严格区分中性线和保护线。使用三极四线式和四极四线式漏电保护器时，中性线应接入漏电保护器。经过漏电保护器的中性线不得作为保护线。5. 工作零线不得在漏电保护器负荷侧重复接地，否则漏电保护器不能正常工作。6. 采用漏电保护器的支路，其工作零线只能作为本回路的零线，禁止与其他回路工作零线相连，其他线路或设备也不能借用已采用漏电保护器后的线路或设备的工作零线。7. 安装完成后，要按照《建筑电气工程施工质量验收规范（ GB50303-2002） 3.1.6 条款，即“动力和照明工程的漏电保护器应做模拟动作试验”的要求，对完工的漏电保护器进行试验，以保证其灵敏度和可靠性。试验时可操作试验按钮三次，带负荷分合三次，确认动作正确无误，方可正式投入使用。漏电保护器的安全运行要靠一套行之有效的管理制度和措施来保证。除了做好定期的维护外，还应定期对漏电保护器的动作特性（包括漏电动作值及动作时间、漏电不动作电流值等）进行试验，做好检测记录，并与安装初始时的数值相比较，判断其质量是否有变化。在使用中要按照使用说明书的要求使用漏电保护器，并按规定每月检查一次，即操作漏电保护器的试验按钮，检查其是否能正常断开电源。在检查时应注意操作试验按钮的时间不能太长，一般以点动为宜，次数也不能太多，以免烧毁内部元件。漏电保护器在使用中发生跳闸，经检查未发现开关动作原因时，允许试送电一次，如果再次跳闸，应查明原因，找出故障，不得连续强行送电。漏电保护器一旦损坏不能使用时，应立即请专业电工进行检查或更换。如果漏电保护器发生误动作和拒动作，其原因一方面是由漏电保护器本身引起，另一方面是来自线路的缘由，应认真地具体分析，不要私自拆卸和调整漏电保护器的内部器件。技术参数主要动作性能参数有：额定漏电动作电流、额定漏电动作时间、额定漏电不动作电流。其他参数还有：电源频率、额定电压、额定电流等。①额定漏电动作电流在规定的条件下，使漏电保护器动作的电流值。例如 30mA的保护器，当通入电流值达到 30mA时，保护器即动作断开电源。②额定漏电动作时间是指从突然施加额定漏电动作电流起，到保护电路被切断为止的时间。例如 30mA× 0.1s 的保护器，从电流值达到 30mA起，到主触头分离止的时间不超过 0.1s 。③额定漏电不动作电流在规定的条件下，漏电保护器不动作的电流值，一般应选漏电动作电流值的二分之一。 例如漏电动作电流 30mA的漏电保护器， 在电流值达到 15mA以下时，保护器不应动作， 否则因灵敏度太高容易误动作，影响用电设备的正常运行。④其他参数如：电源频率、额定电压、额定电流等，在选用漏电保护器时，应与所使用的线路和用电设备相适应。 漏电保护器的工作电压要适应电网正常波动范围额定电压，若波动太大，会影响保护器正常工作，尤其是电子产品，电源电压低于保护器额定工作电压时会拒动作。 漏电保护器的额定工作电流，也要和回路中的实际电流一致，若实际工作电流大于保护器的额定电流时，造成过载和使保护器误动作。