剩余电流动作保护器原理及使用探讨

剩余电流动作保护器原理及使用探讨

王文昶

（山东省菏泽市第一中学山东菏泽274000）

摘要：简述了剩余电流保护器原理及应用中影响正确动作的因素，进一步探讨提升保护器动作可靠性的措施。

关键词：漏电保护；应用

0.引言

剩余电流动作保护器(ResidualcurrentProtectiveDevice，RCD)，也称漏电保护器，是指当电路中的剩余电流超过允许值时，自动切断电源或报警的漏电保护装置，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保护。但在实际应用中存在许多剩余电流保护器误动、拒动情况，通过对菏泽市牡丹区走访调查，其不正确动作率不低于20%，更严重的情况是因剩余电流保护器频繁误动而被解除，最终造成人员伤亡的案例。本文将在分析漏电保护器的原理原理的基础上，详细阐述保护器的正确接线和日常维护，从而提高保护器正确动作率。

1.剩余电流动作保护器的原理

1.1目前国内销售的剩余电流动作保护器主要有两种：电磁式和电子式，均属于过电流动作型保护电器。当由于漏电等产生剩余电流△I时，互感器一次线圈中流过的电流矢量不为0，二次线圈产生感应电势，当其剩余电流达到设定动作电流值时，逻辑判断元件即发出指令至执行元件K，使开关动作跳闸，如图1。

图1剩余电流动作保护器原理图

2.剩余电流动作保护器的接线

目前我国的低压供用电系统，根据接地方式不同可分为IT系统、TT系统、TN系统，其中TN系统又分为TN-C、TN-S、TN-C-S系统。在不同的接地系统方式中RCD能否正确动作，接线的正确性尤为重要。

2.1IT系统中使用RCD时的接线

IT系统为电源中性点不接地或经一高电阻接地，电气设备导电外壳通过保护线（PE线）接地。当发生单相接地故障时，由于经过高电阻形成回路，所以接地电流很小，产生电火花的能量也很小，一般情况下，为提高供电可靠性，此时并不需要立即跳闸断开电源，而是给出系统接地告警，提示尽快查找接地并消除，如图2。

图2IT系统RCD接线图

图3TT系统RCD接线图

2.2TT系统中使用RCD时的接线

TT系统为电源中性点直接接地，电气设备导电外壳通过保护线（PE线）接地。当发生单相接地故障时，其故障电流较大，此电流虽远大于IT系统单相接地时的电流，但往往达不到断路器或熔断器的过电流动作值，不能造成短路跳闸切断故障，因此在IEC中，推荐使用RCD进行故障切除，如图3。

2.3TN系统中使用RCD时的接线

TN系统为电源中性点直接接地，电气设备导电外壳通过保护线（PE线或PEN线）也接至同一接地点，电源端接地极与电气设备导电外壳接地极为同一接地极。按照中性线与保护线是否共用一根导线，TN系统又可细分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种。

(1)TN-C接地系统，此接地系统的中性线（N线)和保护线(PE线)共用一根导线（PEN线）。此接地系统存在一个潜在风险，即当PEN线中间断线时（机械损坏等），中性点电压漂移会造成电压升高相设备的损坏，以及设备外壳对地带有电压（严重时接近相电压），对人身安全构成威胁，所以一般会在PEN线上采取重复接地的措施，这使得RCD的安装使用变的异常复杂，如图4（附几种错误的安装地点及接线）。

图4TN-C系统RCD接线图

(2)TN-S接地系统，此接地系统的中性线（N线)和保护线(PE线)各自独立使用一根导线。目前，高层建筑等大都采用此系统。此系统由于N线、PE线分开配置，所以非常方便采用RCD，且接线简单，不易出错，如图5。

图5TN-S系统RCD接线图

(3)TN-C-S接地系统，此接地系统的中性线(N线)和保护线(PE线)一部分共用一根导线，一部分各自独立使用一根导线。对于共用一根导线的部分，其技术性能与TN-C接地系统一致；各自独立使用一根导线的部分，其技术性能与TN-S接地系统一致，如图6。

图6TN-C-S系统RCD接线图

3.剩余电流保护器的使用与注意事项

为使剩余电流保护器在低压电网中充分发挥作用，实现保人身、保设备的功能，除设备正确接线的基础条件外，实施低压电网三级漏电保护、注重日常维护也非常重要。

3.1三级漏电保护是指变压器台区保护(总漏电保护)、分支线保护(中间漏电保护)、用户侧保护(末级漏电保护)。总保护和中间保护的范围是及时切除低压电网主干线路和分支线路上断线接地等产生较大剩余电流的故障，剩余电流末级保护装于用户受电端，其保护的范围是防止用户内部绝缘破坏、发生人身间接接触触电等剩余电流所造成的事故。

1)变压器台区保护必须选用延时型的保护器，额定剩余动作电流应根据整个台区低压线路具体情况确定，一般选300-500mA，动作时限0.5-1.0秒。

2)分支线保护的额定动作电流至少是末级保护动作电流2倍以上，动作时限不小于0.2s，一般额定剩余动作电流应为60-100mA，动作时限为0.3秒。

3)用户侧保护的选择必须具备高灵敏度和快速性。额定漏电流动作值应不大于30mA，动作时限小于0.1秒。对于手握式及移动式用电设备，所配置的保护器动作电流应不大于5mA；建筑施工工地的用电设备，所配置的保护器动作电流应为5～30mA；家用电器回路或插座回路，所配置的保护器动作电流应为30mA；潮湿场所或环境特别恶劣场所的用电设备所配置的保护器动作电流为6～10mA。

3.2为保证漏电保护器切实发挥作用，使保护器既在线路及电器正常时不误动作，又能在设备漏电或者人身触电时可靠动作，需要技术人员和使用人员进行必要的维护。

1）为防止两台变压器并联运行时接地线巾的环流引起保护器误动作，应让两台变压器共用同一接地极。

2）为防止工作零线绝缘电阻过小而引起保护器误动作，应提高工作零线的绝缘水平。

3）定期检查低压电网接地网和接地线，保证可靠接地，为工作线路和电器接地、漏电时可靠动作提供足够的动作电流。

4）定期巡视试验，及时消除低压线路的缺陷和隐患等。每月至少一次对剩余电流动作保护器进行通电跳闸试验尤其重要，以检查剩余电流动作保护器动作是否可靠。

4.结束语

剩余电流动作保护器在低压保人身安全、保设备安全方面可以发挥非常积极的作用，是切实提高安全用电水平、保证人民群众生命财产安全的有效技术手段。其作用的充分发挥，也必须依赖于合理的分级配置、正确的接线和有效的运行维护，必须确保技术措施和管理措施的同步到位。

参考文献：

1.GB13955-2005剩余电流保护器的安装与运行

2.DL/T499-2001农村低压电力技术规程