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漏电保护器的ABC

漏电保护器(以下简称rcd)是现时有效防止接地故障引起人身电击和电气火灾的保护电器，但应用不当往往不能发挥应有的作用。若居民家中出现断路器跳闸的现象，可能是由于超负荷用电、线路或电器漏电、线路短路、人身触电等原因引起的。本文拟对此陈述一些浅见。 1 防人身电击只需装用动作电流为30mA的rcd 国际电工委员会标准IEC4.79(电流通过人体的效应)确定，通过人体的交流50Hz电流不超过30mA时，人体不会因发生心室纤维性颤动而死亡，它与人体潮湿程度、接触电压高低无直接关系。因此，国际电工标准在所有防人身电击的条文中，都规定采用动作电流不大于30mA的rcd。据此在医院手术室、浴室等电击危险大的场所都可装用动作电流为30mA的rcd来防人身电击。农村用电不必装用灵敏度更高的rcd，例如10mA的rcd。因为10mA的rcd和30mA的rcd在防人身电击的效果上是相同的，都可以使人免于发生心室纤颤而死亡。10mArcd的价格很贵，不适于广泛采用，而其额定不动作电流仅5mA，农村低压电网设备因常处于户外和潮湿场所，正常泄漏电流较大，容易引起误动作。频繁的误动作停电的后果往往是将rcd短接或拆除，使线路失去接地故障保护，导致危险的后果。 2 只有手握式和移动式电气设备才需装用30mA高灵敏度的rcd 手握式和移动式电气设备的电击危险大。这是因为这些设备使用中经常挪动，绝缘容易破损而发生碰外壳接地故障，握持设备的手掌肌肉通电收缩使人无法甩脱外壳带电的设备，人体通电时间稍长即易发生心室纤颤致死。固定安装的设备较少发生碰外壳接地故障，人的手掌抓握不住设备外壳，在遭电击时可立即甩脱，与带电设备外壳脱离接触。不论有无装用30mArcd，固定式设备发生电击事故时都可使人站立不稳摔倒，但不会因发生心室纤颤而电击致死。因此对手握式和移动式设备必须装用30mA瞬动rcd，而对固定式设备如吊灯、固定安装的户内水泵则无此要求。国际电工标准对两者加以区分是避免滥装30mA瞬动rcd，以节省不必要的投资和减少因装用不当而招致rcd的误动停电。 3 常用的两级漏电保护在线路短路中大部分是接地故障，即相线与大地、电气设备外壳、金属结构管道之间的短路。接地故障既能引起人身电击事故，也比相间短路、单相短路容易引起电气火灾。我国《低压配电设计规范》(GB50054－95)规定，配电线路都应有接地故障保护，而rcd是最有效的接地故障保护电器。当发生电弧性接地故障起火时，因电弧电流小，断路器、熔断器往往不能在火灾发生前切断电源，而rcd则能立即动作切断电源。因此，除在手握式、移动式设备终端线路上安装30mA瞬动rcd外，还应在电源总干线上安装带少许延时的漏电保护功能的断路器，如图1所示。它主要用于防接地故障引起的电气火灾和线路对地电位升高事故，保护范围无死区。rcd1和rcd2的动作应有选择性，以避免越级跳闸扩大停电面。选择性不能靠rcd动作电流的大小来提供。如果rcd1和rcd2的动作电流差2～3倍，但如果都是瞬时动作，当线路末端发生故障电流为几十安的接地故障时，故障电流都超过动作电流的百倍以上，两级rcd都瞬时动作，无法保证选择性。因此各个级次rcd间的动作选择性只能靠动作时间的长短不同来保证，即图1中的rcd2的动作应带有适当的延时，例如图中所示rcd1的动作时间t1≤0.04s，rcd2的动作时间t2=0.3s。 4 带延时漏电保护的断路器的技术要求装设在电源干线上带延时漏电保护的断路器其接线如图2所示。由图可知，这种断路器只是在原用作短路保护和过载保护的断路器的下端，增装一变比为1∶1的零序电流互感器和脱扣器。当被保护回路内发生接地故障时，互感器检测出剩余电流(俗称漏电电流)，由脱扣器使断路器跳闸。我国《低压配电设计规范》规定，此级rcd的动作电流不大于500mA最为安全，因500mA以下电弧的能量不足以引燃起火。但当线路正常泄漏电流大时也可取为大于500mA，以免发生不必要的跳闸停电。此断路器漏电动作延时一般取为0.3s左右。因从发生接地电弧到引燃近旁可燃物质起火有一较长时间过程，这一0.3s左右的延时，既能有效防止起火，又不扩大停电面，也不致引起所保护线路的过热烧损。这一级保护不能采用一般的漏电保护器，也不能采用漏电继电器与接触器组合的漏电保护，因为电源干线上金属性接地故障电流可能以千安计，接触器和断流能力为300A的一般rcd是难以切断如此大的电流的。我国不少厂家生产这种带延时漏电保护功能的塑壳式断路器，其额定电流为100～400A，漏电保护动作电流为30mA～2A，延时动作时间0.2～0.8s，短路电流开断能力为3～6.5kA，可以满足前述的一般要求。 5 三级漏电保护的应用当供电范围和电源干线电流较大时，有时需装用三级漏电保护，即在图2中的rcd2前再加一级rcd3如图3所示。它由分离的零序电流互感器、漏电继电器和断路器(或信号器)组成。互感器的变比也为1∶1。它通过的回路电流受回路4根导线通过的互感器贯穿孔直径的限制。漏电继电器检测的电流即一次侧的剩余电流，其动作电流和延时均可调整。我国现时已生产附装漏电继电器的漏电保护零序电流互感器，其贯穿孔直径为25～100mm，相应回路电流为100～800A，所带漏电继电器的动作电流为50mA～3A，延时为0.2～2s。这种互感器也适宜于在现有线路上补加漏电保护。对供电范围大的电源干线上的漏电保护往往不希望所保护范围内发生电弧性接地故障时立即跳闸，以避免大面积的停电。这时可将漏电继电器作用于信号，以便找出故障回路，局部切断电源。回路内如出现金属性短路的大短路电流，则由断路器内的电磁脱扣器动作来切断电源，以保护线路。 6 漏电保护的检验现时施工验收时常用揿按rcd试验按钮或模拟接地故障的办法来检验rcd是否能动作，这两种方法不十分可靠。因前者只能说明rcd本身能动作，不能说明安装是否正确，保证发生接地故障时也肯定能动作；而后者只是定性检测而非定量检测。随着我国电气技术的发展，我国已生产出能测定rcd的动作电流、动作时间以及线路和设备正常泄漏电流的仪表，使用这种仪表检测得出的结果将更为可靠和准确。

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