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漏电保护器的工作原理与应用(一)

发布时间:2011-08-16  点击次数:4482  新闻来源:

  防雷器与您分享:漏电保护器的工作原理与应用(一)

        国内外多年的运行经验表明,推广使用漏电保护器,对防止触电伤亡事故,避免因漏电而引起的火灾事故, 具有明显的效果。本文就广泛使用的电流型漏电保护器(以下简称漏电保护器) 的工作原理及应用作些介绍。

1 漏电保护器的工作原理

漏电保护器主要包括检测元件(零序电流互感器)、中间环节(包括放大器、比较器、脱扣器等)、执行元件(主开关) 以及试验元件等几个部分。

三相四线制供电系统的漏电保护器工作原理示意图。TA 为零序电流互感器, GF 为主开关, TL 为主开关的分励脱扣器线圈。

在被保护电路工作正常, 没有发生漏电或触电的情况下, 由克希荷夫定律可知, 通过TA 一次侧的电流相量和等于零, 即:这样TA 的二次侧不产生感应电动势, 漏电保护器不动作, 系统保持正常供电。

当被保护电路发生漏电或有人触电时, 由于漏电电流的存在, 通过TA 一次侧各相电流的相量和不再等于零,产生了漏电电流Ik。

在铁心中出现了交变磁通。在交变磁通作用下, TL二次侧线圈就有感应电动势产生, 此漏电信号经中间环节进行处理和比较, 当达到预定值时, 使主开关分励脱扣器线圈TL 通电, 驱动主开关GF 自动跳闸, 切断故障电路,从而实现保护。

用于单相回路及三相三线制的漏电保护器的工作原理与此相同, 不赘述。

2 装设漏电保护器的范围

1992 年国家技术监督局发布的国标GB13955292《漏电保护器安装和运行》, 对全国城乡装设漏电保护器做出统一规定。

2.1 必须装漏电保护器(漏电开关) 的设备和场所

(1) 属于I类的移动式电气设备及手持式电动工具(I类电气产品, 即产品的防电击保护不仅依靠设备的基本绝缘, 而且还包含一个附加的安全预防措施, 如产品外壳接地) ;

(2) 安装在潮湿、强腐蚀性等恶劣场所的电气设备;

(3) 建筑施工工地的电气施工机械设备;

(4) 暂设临时用电的电器设备;

(5) 宾馆、饭店及招待所的客房内插座回路;

(6) 机关、学校、企业、住宅等建筑物内的插座回路;

(7) 游泳池、喷水池、浴池的水中照明设备;

(8) 安装在水中的供电线路和设备;

(9) 医院中直接接触人体的电气医用设备;

(10) 其它需要安装漏电保护器的场所。

2.2 报警式漏电保护器的应用

对一旦发生漏电切断电源时, 会造成事故或重大经济损失的电气装置或场所, 应安装报警式漏电保护器, 如:

(1) 公共场所的通道照明、应急照明;

(2) 消防用电梯及确保公共场所安全的设备;

(3) 用于消防设备的电源, 如火灾报警装置、消防水泵、消防通道照明等;

(4) 用于防盗报警的电源;

(5) 其它不允许停电的特殊设备和场所。

3 漏电保护器额定漏电动作电流的选择

正确合理地选择漏电保护器的额定漏电动作电流非常重要: 一方面在发生触电或泄漏电流超过允许值时, 漏电保护器可有选择地动作; 另一方面, 漏电保护器在正常泄漏电流作用下不应动作, 防止供电中断而造成不必要的经济损失。

漏电保护器的额定漏电动作电流应满足以下三个条件:

(1) 为了保证人身安全, 额定漏电动作电流应不大于人体安全电流值, 国际上公认30 mA 为人体安全电流值;

(2) 为了保证电网可靠运行, 额定漏电动作电流应躲过低电压电网正常漏电电流;

(3) 为了保证多级保护的选择性, 下一级额定漏电动作电流应小于上一级额定漏电动作电流, 各级额定漏电动作电流应有级差112~ 215 倍。

第一级漏电保护器安装在配电变压器低压侧出口处。

该级保护的线路长, 漏电电流较大, 其额定漏电动作电流在无完善的多级保护时, 最大不得超过100mA; 具有完善多级保护时, 漏电电流较小的电网, 非阴雨季节为75mA ,阴雨季节为200mA; 漏电电流较大的电网, 非阴雨季节为100 mA , 阴雨季节为300mA。

第二级漏电保护器安装于分支线路出口处, 被保护线路较短, 用电量不大, 漏电电流较小。漏电保护器的额定漏电动作电流应介于上、下级保护器额定漏电动作电流之间, 一般取30~ 75 mA。

第三级漏电保护器用于保护单个或多个用电设备, 是直接防止人身触电的保护设备。被保护线路和设备的用电量小, 漏电电流小, 一般不超过10mA , 宜选用额定动作电流为30 mA , 动作时间小于011 s 的漏电保护器。

4 漏电保护器的正确接线方式

TN 系统是指配电网的低压中性点直接接地, 电气设备的外露可导电部分通过保护线与该接地点相接。

TN 系统可分为:

TN 2S 系统 整个系统的中性线与保护线是分开的。

TN 2C 系统 整个系统的中性线与保护线是合一的。

TN 2C2S 系统 系统干线部分的前一部分保护线与中性线是共用的, 后一部分是分开的。

TT 系统 配电网低压侧的中性点直接接地, 电气设备的外露可导电部分通过保护线直接接地。

漏电保护器在TN 及TT 系统中的各种接线方式如图2~ 5 所示。安装时必须严格区分中性线N 和保护线PE。三极四线或四极式漏电保护器的中性线, 不管其负荷侧中性线是否使用都应将电源中性线接入保护器的输入端。经过漏电保护器的中性线不得作为保护线, 不得重复接地或接设备外露可导电部分; 保护线不得接入漏电保护器。

摘要: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。漏电保护在电气安全领域尚属比较新的技术。近三十年来,随着电子技术的发展,高灵敏度、快速动作型漏电保护装置获得了极大的发展。德国、法国、英国、美国、日本等国乃至国际电工委员会都先后建立

漏电电流动作保护器简称漏电保护器,又叫漏电保护开关,主要用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的身触电进行保护。

漏电保护在电气安全领域尚属比较新的技术。近三十年来,随着电子技术的发展,高灵敏度、快速动作型漏电保护装置获得了极大的发展。德、法国、英国、美国、日本等国乃至国际电工委员会都先后建立和修订了漏电保护装置的产品标准及其关联标准和法规。在我国漏电保护装置生产厂家众多,产品品种繁多,国家制订了国家标准《漏电电流动作保护器》(GB6829-86),该标准对漏电保护器的特性、分类、工作条件和安装条件、结构与性能要求、试验方法、检验规则等方面作出了明确的规定。

一、漏电保护器的原理和构成

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,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。

那么漏电保护器是如何起到保护作用呢?

我们知道,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。

二、漏电保护器的分类

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。

三、漏电保护器的选用原则

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。

 
 
 

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