漏电保护器原理

漏电保护器原理及动作后故障查找   1、漏电保护器的工作原理 (1)漏电保护器在反应触电方面具有高灵敏性和快速性，而且只反应系统的剩余电流。我们知道，正常运行时，系统的剩余电流几乎为零或其值甚小，故漏电保护器动作值可以整定的很小(一般为mA级，最低可整定到6mA)。在系统发生接地故障(如人员触电、设备绝缘损坏碰壳接地等)，则出现较大剩余电流，漏电保护器能可靠地动作切断电源。 (2)图1为最常用的电流型漏电保护器的基本电气原理图，图中LH为剩余电流继电器，其环状铁芯由高导磁率的坡莫合金或非晶态合金制成，其上绕有二次侧线圈，电源线L1、L2、L3及零线N从LH中穿过，构成其一次侧线圈。LH的作用是反映漏电电流信号的，故构成整个装置的检测部分；用于测量放大漏电电流信号的，构成装置的比较，控制部分；JC为交流接触器，构成装置的执行部分，其作用是执行动作命令的。漏电保护装置一般都是由这三部分组成的。在正常情况下，漏电保护装置所控制的电路中没有人身触电及漏电等接地故障时，各项电流的相量和等于零，即：Ia+Ib+Ic=0同时各相电流在LH铁芯中产生的磁通向量和也等于零，即：Φa+Φb+Φc=0这样在LH的二次回路中就没有感应电势输出，漏电装置不动作。当电路中发生触电或漏电故障，回路中有漏电电流流过，这时穿过LH的三相电流相量和不等于零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=IΔ其中IΔ为漏电电流，因而LH中的磁通相量和也不等于零，即Φa+Φb+Φc=ΦΔ这样在LH的二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护装置的预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。   2、触电保护器故障分析查找 根据安装漏电保护器的实际经验，漏电保护器除了因为人身触电而动作外，更大量的是由于接地漏电而动作，对于接地漏电所构成的动作，必须及时查明故障点，排除故障后才能使漏电保护装置再投入。漏电保护器动作后，可按图2顺序查找： 3、应注意的几个问题 (1)在农村或工厂配电室的第一级漏电保护装置的动作电流可选的较大。对100kVA以上的配电变压器的总出线或150A以下的主干线，可选用100mA至300mA；1000kVA以上配电变压器的总出线或150A以上主干线选用300～500mA。为了避免有时因冲击过电压干扰而造成的频繁跳闸误动作，动作的时间可采用延时0.1～0.2s的延迟特性。 (2)许多电工认为漏电保护器动作或绝缘老化线路漏电引起频繁跳闸而塞撅子。如果发生线路设备接地或人身触电事故，触电保护器不动作，轻者造成设备、配电盘损坏，重者会造成重大人员死亡事故。 (3)对测量漏电保护器的动作电流，为选用上方便，可参照下列经验公式选用。设触电保护装置动作电流是IΔ，电路的实际最大供电电流为IH，则对居民用电和照明电路的单相电路可按下式选用：IΔ=IH/2000。对三相三线或三相四线的动力线路及动力与照明混合线路可按下式选用：I≥IH/1000。 漏电保护器：用以对低压电网直接触电和间接触电进行有效保护，也可以作为三相电动机的缺相保护。它有单相的，也有三相的。 由于其以漏电电流或由此产生的中性点对地电压变化为动作信号，所以不必以用电电流值来整定动作值，所以灵敏度高，动作后能有效地切断电源，保障人身安全。 根据保护器的工作原理，可分为电压型、电流型和脉冲型三种。电压型保护器接于变压器中性点和大地间，当发生触电时中性点偏移对地产生电压，以此来使保护动作切断电源，但由于它是对整个配变低压网进行保护，不能分级保护，因此停电范围大，动作频繁，所以已被淘汰。脉冲型电流保护器是当发生触电时使三相不平衡漏电流的相位、幅值产生的突然变化，以此为动作信号，但也有死区。目前应用广泛的是电流型漏电保护器，所以下面主要介绍电流型的保护器。 一、电流型漏电保护器的分类 按动作结构分，可分为直接动作式和间接动作式。直接动作式是动作信号输出直接作用于脱扣器使掉闸断电。间接动作式是对输出信号经放大、蓄能等环节处理后使脱扣器动作掉闸。一般直接动作式均为电磁型保护器，电子型保护器均为间接动作式。 在型式上，按保护器具有的功能大体上可分为三类： （1）漏电继电器。只具备检测、判断功能，不具备开闭主电路功能。 图1为漏电缆电器的结构示意图。它分组装式和分装两种。 图1电流型漏电继电器的结构示意图 组装式主要部件有零序电流互感器、漏电脱扣器、试验回路、触头系统和塑料外壳。触头系统有动断触头、动合触头各一，用以将执行信号送向执行机构。试验回路包括试验按钮和模拟漏电阻抗的电阻，用以在运行中试验漏电继电器动作是否正常和灵敏。分装式是将漏电脱扣器分离出来，再由外部接线连接。 （2）漏电开关。同时具备检测、判断、执行功能。它是漏电继电器和开关的结合体。 （3）漏电保护插座。将漏电开关和插座组合在一起，使插座具备触电保护功能。适用于移动电器和家用电器。 二、电流型漏电保护器的工作原理 图2为漏电保护器的工作原理图。图中LH为零序电流互感器，它由坡莫合金为材料的铁芯，和绕在环状铁芯上的二次线圈组成检测元件。电源相线和中性线穿过圆孔成为零序互感器的一次线圈。互感器的后部出线即为保护范围。 图2漏电保护器的工作原理图 正常情况下，三相负荷电流和对地漏电流基本平衡，流过互感器一次线圈电流的相量和约为零，即由它在铁芯中产生的总磁通为零，零序互感器二次线圈无输出。当发生触电时，触电电流通过大地成回路，亦即产生了零序电流。这个电流不经过互感器一次线圈流回，破坏了平衡，于是铁芯中便有零序磁通，使二次线圈输出信号。这个信号经过放大、比较元件判断，如达到预定动作值，即发执行信号给执行元件动作掉闸，切断电源。 由工作原理可见，当三相对地阻抗差异大，三相对地漏电流相量和达到保护器动作值时，将使断路器掉闸或送不上电。同时三相漏电流和触电电流相位不一致或反相，会降低保护器的灵敏度。 电流型漏电保护器可实施分级保护，以达到选择性动作。漏电保护器动作方框图见图3。 图3 电流型漏电保护器动作方框图 三、电流型漏电保护器的额定值 （1）额定频率为50HZ。 （2）额定电压Un为220V，380V。 （3）辅助电源电压Usn为：直流为 12、24、40、60、110、220V；交流为12、48、220、380V。 （4）额定电流In为6、10、16、2O、25、32、4O、 50、（60）、63、100、（125）、160、200、250A。带括号的不优先推荐采用。 （5）额定漏电动作电流In·dz为0.006、0.01、（0.015）、0.03、（0 .05）、（0.075）、0.1、（0.2）、0.3、0.5、1、3、5、10、20A。带括号的值不优先采用。 （6）额定漏电不动作电流的优选值为0.5I n·dz。 （7）漏电保护器的最大分断时间： l）* 直接接触保护。当动作电流I n·dz≤0.03A时，若保护器流过的零序电流为1倍I n·dz时为0.2s，2倍时为0.1s，流过0.25A时为0.04s； 2）间接接触防护。流过l倍时为0.2S，2倍时为O.1S，5倍时为0.04s； 延时型漏电保护器只适用于间接接触保护，其In·dz＞0.03A。延时保护延时时间的优选值为0.2、0.4、0.8、1、1.5、2s。 四、应用范围 漏电保护器的应用范围如下： （1）无双重绝缘，额定工作电压在110V以上时的移动电具。 （2）建筑工地。 （3）临时线路。 （4）家庭。 防止直接接触带电体保护的动作电流直为30mA，0.1s内动作。 可按需要安装间接接触保护的漏电保护器。 五、安装要求 （1）被保护回路电源线，包括相线和中性线均应穿入零序电流互感器。 （2）穿入零序互感器的一段电源线应用绝缘带包扎紧，捆成一束后由零序电流互感器孔的中心穿入。这样做主要是消除由于导线位置不对称而在铁芯中产生不平衡磁通。 （3）由零序互感器引出的零线上不得重复接地，否则在三相负荷不平衡时生成的不平衡电流，不会全部从零线返回，而有部份由大地返回，因此通过零序电流互感器电流的向量和便不为零，二次线圈有输出，可能会造成误动作。 （4）每一保护回路的零线，均应专用，不得就近搭接，不得将零线相互连接，否则三相的不平衡电流，或单相触电保护器相线的电流，将有部分分流到相连接的不同保护回路的零线上，会使二个回路的零序电流互感器铁芯产生不平衡磁动势。 （5）保护器安装好后，通电，按试验按钮试跳。 六、运行维护 漏电保护器运行维护注意事项如下： （1）应制订，专人维护，定期试跳，并做好运行。 （2）遇有问题，应分析处理，不得擅自退出运行，或有意识使其失效。 （3）在正常运行时跳闸，若原因为电动机启动或大电流冲击，则采取交替启动，适当调整定位，或带短延时躲过冲击。若系下雨等原因使漏电流增加造成，则可临时调节灵敏度。 * 直接接触保护为人体直接接触带电体的保护。间接接触保护为人体接触由于漏电等故障，使金属外壳带电的保护。 漏电保护器的工作原理和应用：摘要：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。 关键词：漏电保护器 工作原理 应用  　　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。 　　图1 是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。 　　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。