摘要： 在現(xiàn)行建筑行業(yè)為了用電安全常使用漏電保護(hù)器。 本文著重闡述了漏電保護(hù)器的重要作用、工作原理、使用范圍及注意事項(xiàng)，同時(shí)也指出了今后建筑電氣安全保護(hù)方面的發(fā)展趨勢。
        關(guān)鍵詞： 漏電電流 碰殼短路 相地短路
        隨著改革開放不斷深入發(fā)展，人民的生活水平也在不斷地提高。 如電冰箱、洗衣機(jī)、電視機(jī)、空調(diào)、電飯煲、微波爐……多種多樣的電氣設(shè)備越來越多地進(jìn)入千家萬戶，被眾多居民普遍使用。 這些眾多的家用電器，對于保護(hù)人身與設(shè)備的安全意識，引起了國內(nèi)外人士的廣泛關(guān)注。 因此，對建筑電氣的設(shè)計(jì)和施工也提出了更高的要求。 當(dāng)前，在中性點(diǎn)直接接地的380/ 220V 的低壓配電系統(tǒng)中，已經(jīng)開始采取將質(zhì)量合格參數(shù)合格的漏電保護(hù)器與接地保護(hù)或接零保護(hù)正確地配合使用，較好地防止了漏電電擊等事故的發(fā)生。
        1 　漏電保護(hù)器安裝的必要性
        保護(hù)接零一般采用TN-C-S 系統(tǒng)或TN-S 系統(tǒng)，也就是在電源入戶之前將零線重復(fù)接地，且重復(fù)接地電阻≤10Ω。 而在進(jìn)戶之后，工作零線N 與保護(hù)零線PE 則須分開。 此時(shí)，PE 線與所有用電設(shè)備金屬外殼通過三孔插座的接地孔連接起來。而零線在引入配電箱后，應(yīng)當(dāng)和相線一樣對地絕緣。 如果發(fā)生相線碰殼短路情況時(shí)，短路電流則經(jīng)零線和接地極構(gòu)成閉合回路。 這時(shí)回路阻抗很小，短路電流很大，從而此較大的短路電流致使保護(hù)開關(guān)跳閘，切斷電源回路，達(dá)到安全保護(hù)的目的。 如圖1 所示。 短路電流
        IK = U/Zd　式中：
        IK—相線碰殼短路電流，A
        U —相電壓，
        Zd —零線阻抗與重復(fù)接地電阻之和，Ω
        但是，TN-C-S 系統(tǒng)只能對用電設(shè)備的外殼在帶電時(shí)起到保護(hù)作用，而對相地短路的情況則不能起到保護(hù)作用。 其原因是：在相地短路時(shí)(即設(shè)備絕緣破損發(fā)生的單相對地短路，簡稱故障短路) ，短路電流要經(jīng)過設(shè)備與地面的自然接觸，電阻流向電源中性點(diǎn)。 由于這時(shí)自然接觸電阻很大，而短路電流很小，不足以使熔斷器、斷路器動作，切斷電路，卻能使故障引發(fā)的電弧火花持續(xù)很長時(shí)間，甚至著火。 如圖2 所示。
        為了克服以上存在問題，在建筑電氣設(shè)計(jì)、施工中采用安裝漏電保護(hù)器，就成為一種有效的觸電或漏電保護(hù)手段。
        另外，在居民住宅中安裝漏電保護(hù)器，也是當(dāng)今我國按照國標(biāo)GB6829295 標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工的需要。
        2 　漏電保護(hù)器的工作原理
        漏電保護(hù)器是由零序電流互感器、漏電脫扣器、脫扣機(jī)構(gòu)、主開關(guān)、實(shí)驗(yàn)按鈕等五部分組成。 倘若發(fā)生被保護(hù)設(shè)備的接地故障電流作用于漏電保護(hù)器的漏電脫扣器上的情況，其電流超過預(yù)定值時(shí)，則會立即出現(xiàn)開關(guān)跳閘，從而切斷了故障電路。 如圖3 所示。 一般來說在正常情況下，各相電流的相量和等于零。 由此，各相電流在零序電流互感器鐵芯中感應(yīng)的磁通量之和也等于零。 這時(shí)，由于零序電流互感器的二次側(cè)繞組無信號輸出，主開關(guān)仍處于閉合狀態(tài)，電源繼續(xù)向負(fù)載方向供電。
        當(dāng)發(fā)生接地故障，或設(shè)備絕緣損壞、漏電，或人觸及帶電體時(shí)，主回路中各相電流的相量和不再為零。 則會出現(xiàn)故障電流在零序電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，從而導(dǎo)致二次側(cè)感應(yīng)電壓迫使脫扣線圈勵(lì)磁，強(qiáng)令主開關(guān)跳閘，切斷供電回路。
        由上可知，電流型漏電保護(hù)器是基于基爾霍夫第一定律：流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流代數(shù)和等于零，即∑I = 0。
        3 　漏電保護(hù)器的作用及使用范圍
        漏電保護(hù)器具有動作靈敏，切斷時(shí)間迅速的性能。 在建筑電氣設(shè)計(jì)施工中只要合理選用和正確安裝，對保護(hù)人身安全和防止設(shè)備損壞，以及預(yù)防火焰將會有明顯的作用。
        (1) 當(dāng)人體直接觸及220V 帶電體時(shí)，漏電保護(hù)器迅速以 秒的時(shí)間快速切斷電路。 這時(shí)流過人體(一般人體電阻為1 000Ω左右) 的觸電電流為220/ 1 000 = 220 (mA) ，其電擊能量為：220(mA) ×0. 1 (S) = 22mA·S < 30mA·S。 目前我國現(xiàn)行規(guī)定：對人體安全的電擊能量為：1·T = 30mA·S ，可以明顯看出，當(dāng)人們一旦觸及220V 帶電體時(shí)，漏電保護(hù)器會在0. 1 秒時(shí)間內(nèi)迅速作出反應(yīng)，而不致出現(xiàn)生命危險(xiǎn)。
        (2) 在TN-C-S 或TN-S 系統(tǒng)中，未裝漏電保護(hù)器時(shí)，如果發(fā)生接地故障情況，設(shè)備外殼會產(chǎn)生對人身有危險(xiǎn)的接觸電壓；當(dāng)裝有漏電保護(hù)器之后，即使發(fā)生了接地故障，接觸電壓在還沒有達(dá)到危及人身生命時(shí)，漏電保護(hù)器就會立即切斷電源回路。 其理由是：在住宅建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者已為用戶所安裝的漏電保護(hù)器選擇了額定動作電流小于或等于30mA ，動作時(shí)間為0. 1 秒。 當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，只要有漏電電流產(chǎn)生，就會在漏電電流小于或等于30mA 時(shí)，漏電保護(hù)器就立刻動作，切斷了電源回路。 同時(shí)，30mA 的電流在0. 1 秒時(shí)間內(nèi)作用于人體不會危及生命安全。
        (3) 安裝漏電保護(hù)器對配電線路的絕緣水平起到監(jiān)察作用。 如果設(shè)備出現(xiàn)碰殼故障或絕緣損壞，就會有漏電電流產(chǎn)生。 當(dāng)漏電電流達(dá)到漏電保護(hù)器的額定動作電流時(shí)，將立即動作切斷電源回路。 也就是說，在人尚未觸及故障設(shè)備危險(xiǎn)的接觸電壓之前，就已經(jīng)將故障線路切斷了。 從而提前避免了觸電死亡及火災(zāi)事故的發(fā)生。
        (4) 一旦出現(xiàn)發(fā)生接地故障時(shí)，由于切斷故障線路因素不是依靠過電流保護(hù)，而是依靠漏電保護(hù)。 再則，漏電保護(hù)的額定動作電流數(shù)值很小，與過電流相比，相差1000倍～10000倍。
        因此，出現(xiàn)在設(shè)備外殼的接觸電壓也很低，一般小于50V ，大大提高了安全性。
        4 　漏電保護(hù)器使用時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)
        (1) 漏電保護(hù)器適用于電源中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)過電阻、電抗接地的低壓配電系統(tǒng)。 對于電源中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)，則不宜采用漏電保護(hù)器。 因?yàn)楹笳卟荒軜?gòu)成泄漏電氣回路，即使發(fā)生了接地故障，產(chǎn)生了大于或等于漏電保護(hù)器的額定動作電流，該保護(hù)器也不能及時(shí)動作切斷電源回路；或者依靠人體接能故障點(diǎn)去構(gòu)成泄漏電氣回路，促使漏電保護(hù)器動作，切斷電源回路。 但是，這對人體仍不安全。 顯而易見，必須具備接地裝置的條件，電氣設(shè)備發(fā)生漏電時(shí)，且漏電電流達(dá)到動作電流時(shí)，就能在 秒內(nèi)立即跳閘，切斷了電源主回路。
        (2) 漏電保護(hù)器保護(hù)線路的工作中性線N 要通過零序電流互感器。 否則，在接通后，就會有一個(gè)不平衡電流使漏電保護(hù)器產(chǎn)生誤動作。
        (3) 接零保護(hù)線(PE) 不準(zhǔn)通過零序電流互感器。 因?yàn)楸Ｗo(hù)線路(PE) 通過零序電流互感器時(shí)，漏電電流經(jīng)PE 保護(hù)線又回穿過零序電流互感器，導(dǎo)致電流抵消，而互感器上檢測不出漏電電流值。 在出現(xiàn)故障時(shí)，造成漏電保護(hù)器不動作，起不到保護(hù)作用。
        (4) 控制回路的工作中性線不能進(jìn)行重復(fù)接地。 一方面，重復(fù)接地時(shí)，在正常工作情況下，工作電流的一部分經(jīng)由重復(fù)接地回到電源中性點(diǎn)，在電流互感器中會出現(xiàn)不平衡電流。 當(dāng)不平衡電流達(dá)到一定值時(shí)，漏電保護(hù)器便產(chǎn)生誤動作；另一方面，因故障漏電時(shí)，保護(hù)線上的漏電電流也可能穿過電流互感器的個(gè)性線回到電源中性點(diǎn)，抵消了互感器的漏電電流，而使保護(hù)器拒絕動作。
        (5) 漏電保護(hù)器后面的工作中性線N 與保護(hù)線(PE) 不能合并為一體。 如果二者合并為一體時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)漏電故障或人體觸電時(shí)，漏電電流經(jīng)由電流互感器回流，結(jié)果又雷同于情況(3) ，造成漏電保護(hù)器拒絕動作。
        (6) 被保護(hù)的用電設(shè)備與漏電保護(hù)器之間的各線互相不能碰接。 如果出現(xiàn)線間相碰或零線間相交接，會立刻破壞了零序平衡電流值，而引起漏電保護(hù)器誤動作；另外，被保護(hù)的用電設(shè)備只能并聯(lián)安裝在漏電保護(hù)器之后，接線保證正確，也不許將用電設(shè)備接在實(shí)驗(yàn)按鈕的接線處。
        以上敘述的幾條注意事項(xiàng)，都是很容易在使用中出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，故在本文中特地提出來，希望讀者在使用漏電保護(hù)器時(shí)格外注意。
        5 　結(jié)論
        漏電保護(hù)器的使用對低壓供電系統(tǒng)的安全可靠性起到了很重要的作用，它彌補(bǔ)了IN-C-S 與IN-S 系統(tǒng)的不足。 但是，還不能說用了漏電保護(hù)器，在供電系統(tǒng)中就萬無一失了。它并不是防止電擊事故的惟一措施，也不是特效措施。 譬如，在高層建筑中，往往把高低壓配電室的電氣設(shè)備金屬外殼、金屬板、建筑物鋼筋基礎(chǔ)網(wǎng)連接起來。 如果高壓電氣設(shè)備外殼碰殼帶電，便會產(chǎn)生一個(gè)120V 的危險(xiǎn)電壓(10KV 對地電容電流為30A ，接地電阻4Ω ，∴30 ×4 = 120 (V) ) ，該電壓通過PE 線竄到低壓設(shè)備的外殼，漏電保護(hù)器對PE 線無法檢測，造成保護(hù)失效。 欲要克服這種不足，則應(yīng)通過實(shí)施用國際電工委員會的標(biāo)準(zhǔn)及GB50054-95 規(guī)范中推行的等電位聯(lián)結(jié)的方法去解決。
        參考文獻(xiàn)
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