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漏电保护器

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漏电电流动作保护器简称漏电保护器,又叫漏电保护开关,主要是用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电进行保护。自从人类发明并使用电以来,电不仅给人类带来了很多方便,也能给人类带来灭顶之灾。它可能烧坏电器,引起火灾,或者使人触电。如果有一种设备可以使人们安全地使用电,将会避免很多不必要的损失。所以在五花八门的电器接踵而来的同时,也诞生了各式各样的保护器。其中有一种是专门保护人的,称为漏电保护器。
基本原理
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。
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。
主要结构
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。
产品分类 
漏电保护器可以按其保护功能、结构特征、安装方式、运行方式、极数和线数、动作灵敏度等分类,这里主要按其保护功能和用途分类进行叙述,一般可分为漏电保护继电器、漏电保护开关和漏电保护插座三种。
1. 漏电保护继电器是指具有对漏电流检测和判断的功能,而不具有切断和接通主回路功能的漏电保护装置。漏电保护继电器由零序互感器、脱扣器和输出信号的辅助接点组成。它可与大电流的自动开关配合,作为低压电网的总保护或主干路的漏电、接地或绝缘监视保护。
当主回路有漏电流时,由于辅助接点和主回路开关的分离脱扣器串联成一回路。因此辅助接点接通分离脱扣器而断开空气开关、交流接触器等,使其掉闸,切断主回路。辅助接点也可以接通声、光信号装置,发出漏电报警信号,反映线路的绝缘状况。
2. 漏电保护开关是指不仅它与其它断路器一样可将主电路接通或断开,而且具有对漏电流检测和判断的功能,当主回路中发生漏电或绝缘破坏时,漏电保护开关可根据判断结果将主电路接通或断开的开关元件。它与熔断器、热继电器配合可构成功能完善的低压开关元件。
目前这种形式的漏电保护装置应用最为广泛,市场上的漏电保护开关根据功能常用的有以下几种类别:
(1)只具有漏电保护断电功能,使用时必须与熔断器、热继电器、过流继电器等保护元件配合。
(2)同时具有过载保护功能。
(3)同时具有过载、短路保护功能。
(4)同时具有短路保护功能。
(5)同时具有短路、过负荷、漏电、过压、欠压功能。
3. 漏电保护插座是指具有对漏电流检测和判断并能切断回路的电源插座。其额定电流一般为20A以下,漏电动作电流6~30mA,灵敏度较高,常用于手持式电动工具和移动式电气设备的保护及家庭、学校等民用场所。
选用原则
国家为了规范漏电保护器的正确使用,相继颁布了《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。
依据这些标准和规定,我们在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。在这里要提醒大家:目前市场上销售的漏电保护器有不少是不合格品。2002年10月28日,国家质检总局公布漏电保护器产品质量抽查结果,有20%左右的产品不合格,其主要问题为:有的不能正常分断短路电流,消除火灾隐患;有的起不到人身触电的保护作用;还有一些不该跳闸时跳闸,影响正常用电。
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。一般上一级漏电保护器的额定漏电电流不小于下一级漏电保护器的额定漏电电流,这样既可以灵敏地保护人身和设备安全,又能避免越级跳闸,缩小事故检查范围。
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。
安装运行
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。
技术误区
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。
漏电保护器的频动,包括两个方面:

漏电保护器
一是电网确有接地时,漏电保护器正常动作。在这种正常动作中,因电网老化、气候环境变化,电网产生接地点引起的动作占绝大多数,而因人身触电引起的动作则是极少数。可以想象,能够正常用电是人们的第一需求,为了防止发生概率极低的人身触电伤害而招致频繁的停电,影响正常生产和生活当然会造成人们的烦恼。
二是电网本来没有发生接地,而是漏电保护器在以下情况下可能产生误动:
1,由于漏电保护器是信号触发动作的,那么在其它电磁干扰下也会产生信号触发漏电保护器动作,形成误动。
2,当电源开关合闸送电时,会产生冲击信号造成漏电保护器误动。
3,多分支漏电之和可以造成越级误动。
4,中性线重复接地可能造成串流误动。
可见,由于漏电保护器在技术上就存在这些产生误动的可能性,会使漏电保护器的频动问题更加严重,更加复杂。
从技术原理上分析,漏电保护器也存在可能产生拒动的技术误区。
1,当中性线产生重复接地时,会使漏电保护器产生分流拒动,而中性线重复接地点是很难找到的。
2,当电源缺相,所缺相又正好是漏电保护器的工作电源时,会产生拒动。
由以上分析可以看出,漏电保护器在实际使用中发生的频动、拒动问题,既有客观环境和管理的原因,也有漏电保护器本身技术上的误区。尤其是使用漏电保护器要求电网中性点必须接地,而漏电保护器的技术误区大多与电网中性点接地有关:
其一,由于中性点接地,电网相线的支撑物常年承受相电压,因而支撑物被击穿,形成电网接地点,造成泄漏,引起漏电保护器频动。
其二,由于中性点接地,当相线偶尔接地时,会立即产生很大的泄漏电流,不仅增大电损,易引起火灾,更会加剧漏电保护器的频动。
其三,由于中性点接地,当人身触电时,会立即产生很大的电击流,对人的生命威胁非常大,即使有漏电保护器也是先遭电击,再动作保护,如果动作迟缓或失灵,后果会更加严重。
其四,由于中性点接地,电网对地分布电容接在回路中,会加大开关合闸时的对地冲击电流,造成误动。
其五,由于中性点已经接地,中性线发生重复接地很难被发现,中性线重复接地会使漏电保护器发生分流拒动和串流误动。
可见漏电保护器的确存在着技术误区,而且这些技术误区与电网中性点接地是密切相关的,而使用漏电保护器时,电网中性点又不能不接地,因此在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。
还需特别指出两点:
1. 当发生人体单相触电事故时(这种事故在触电事故中几率最高),即在漏电保护器负载侧接触一根相线(火线)时它能起到很好的保护作用。如果人体对地绝缘,此时触及一根相线一根零线时,漏电保护器就不能起到保护作用。
2. 由于漏电保护器的作用是防患于未然,电路工作正常时反映不出来它的重要,往往不易引起大家的重视。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。



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工业控制    监护    

参考资料

贡献者
XXLL    


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