剩余电流动作继电器

剩余电流动作继电器（精选9篇）

剩余电流动作继电器 第1篇

1 相关标准的剩余动作电流最大值的确定

1) GB 22387-2008剩余电流动作继电器第4.2.2.3条规定额定剩余动作电流 (IΔn) 的选取。

制造商规定的剩余电流的继电器在规定的条件下, 必须动作的剩余动作电流值:0.006, 0.01, 0.03, 0.05, 0.1, 0.3, 0.5, 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30 A。

2) GB 50054-1995低压配电设计规范第4.4.21条规定为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的漏电电流动作保护器, 其额定动作电流不应超过0.5 A。

3) DL/T 499-2001农村低压电力技术规程第5.5.1条规定剩余电流总保护在躲过农村低压电网正常剩余电流情况下, 额定剩余动作电流应尽量选小, 以兼顾人身间接接触触电保护和设备安全, 表1中规定了总保护额定剩余动作电流为300 m A。

mA

4) DL/T 736-2000剩余电流动作保护器农村安装运行规程第7.2.1规定总保护额定剩余动作电流选择应以实现间接接触保护为主、并在躲过低压电网正常泄漏电流情况下, 额定剩余动作电流尽量选小, 以兼顾人身和设备安全的要求。

总保护的额定剩余动作电流值宜为固定分挡可调, 其最大值可参照表2确定。

mA

注: (1) 由县供电企业技术主管部门根据气象记录确定阴雨季节起止月份。 (2) 实现完善的分组保护后, 允许将动作电流加大到500 mA。

综上所述:剩余动作电流最大值就应确定为300～500 m A。

2 剩余动作电流最大值确定的依据

接地故障位置的发热功率决定了故障位置的温度, 而发热功率取决于持续故障电流的大小。

试验表明:引发火灾所需的最低功率为60～100 W。相应接地电弧故障电流约为300～500 m A。而300 mA以下的接地故障电流基本上不会有起火危险。接地故障是短路的一种, 如不及时切断电源, 不仅会使绝缘材料软化, 直到绝缘层破坏失去绝缘作用, 事故状态扩大化, 引起火灾甚至爆炸, 还会因设备管道外露可导电部分和对地装置外导电部分存在的故障电压, 使人身遭受电击, 造成严重的生命及财产损失。所以剩余动作电流的最大值应在300～500 m A之间。

3 剩余动作电流值的选用

1) GB 13955-2005剩余电流动作保护装置安装和运行第5.4条规定剩余电流保护装置的额定动作电流要充分考虑电气线路和设备的对地泄漏电流值, 必要时可通过实际测量取得被保护线路或设备的对地泄漏电流。因季节变化引起对地泄漏电流变化时, 应考虑采用动作电流可调式剩余电流保护装置。

2) GB 13955-2005剩余电流动作保护装置安装和运行第5.7.5条规定选用的剩余电流保护装置的额定剩余不动作电流, 应不小于被保护电气线路的设备的正常运行时泄漏电流最大值的2倍。常用配电系统及用电设备的正常剩余电流, 若无具体准确数字可参照表3、表4、表5给定的值进行计算选型。

4 剩余动作电流最大值选为1 000 m A的理由

1) GB 22387-2008剩余电流动作继电器第4.2.2.3条规定:

额定剩余动作电流 (IΔn) 的选取中, 优先值中就有1 000 mA挡, 最大可选30 A, 当然可以选用1 000 m A。

2) 电气火灾监控系统的设计方法第3.3条规定选用的剩余电流探测器的额定剩余报警电流, 应不小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流最大值的2倍, 且不大于1 000 m A。

3) 生产企业认为, 只要用户提出要求就应该满足, 所以剩余动作电流可以确定为1 000 mA, 甚至更大。

5 结语

1) 剩余电流保护断路器 (继电器) 剩余动作电流最大值应严格按照GB 50054-1995低压配电设计规范。

根据DL/T 736-2000剩余电流动作保护器农村安装运行规程和DL/T 499-2001农村低压电力技术规程中规定的300～500 m A选取。

2) 剩余电流保护断路器 (继电器) 的型式试验中剩余动作电流最大值应选用500 m A。

3) 对剩余动作电流标准值大于500 mA, 应视为不合格产品, 不能通过“CCC”认证。

4) 对线路剩余电流应定期检测。实测或测算超过500 m A的, 应责令查找原因进行整改。

剩余电流动作保护器的正确应用论文 第2篇

国家建设部在GB50054《低压配电设计规范》和GB50096《住宅设计规范》等国家标准中，对低压配电系统和住宅中保护器的应用均作了规定。这些标准和规范的制订，对保护器的生产和安装使用起到了技术指导和推动作用。另外，国家安全产品质量管理部门执行产品质量认证制度，对保护器实行产品质量认证，通过认证严格控制了保护器的质量，维护了使用者的权益，使保护器推广应用得以健康发展。

在两网改造工程中，特别是低压配电网改造的工程量大、任务急，对保护器在应用中，学习和理解相关的国家标准、行业标准和规范的有关内容不足，所以在保护器的安装使用中，还存在一些问题，需要引起重视。

1 正确选用分级保护方式

随着农村电网改造后负荷的增加，农村用电的可靠性要求也进一步提高，农村电网使用保护器采用分级保护方式后，迫切要求解决保护器正确动作率和供电可靠性。因此，分级保护必须合理分级，并且各级保护器的动作特性应互相协调。

分级保护方式中，末端保护为居民住宅、生产企业车间、服务场所，作为防止直接接触电击或间接接触电击损伤和电器设备损坏及电气火灾的保护。末端保护应装于用电设备的.最近电源处，如电源插座，甚至用电设备体内(按目前我国居民家庭的具体情况，可装于分路进线的进线电源处)。末端保护的上一级保护为中间保护，应具有末端保护的后备保护和防止电气线路单相接地短路引发火灾事故的功能。中间保护的位置应为负荷集中点的电源进线处，如工厂企业内车间的进线电源处、服务场所、商业点的电源进线处、居民住宅楼的单元的电源进线处，农村居民集居点的总电源进线处(村镇内的分支线处、大型(别墅型建筑)住宅的电源进线处)等。末端保护和中间保护是剩余电流保护装置的重点。对再上一级的总保护则应根据配电变压器的容量、装设条件、配电线路的健康条件等具体情况确定是否需要和安装位置。对变压器容量较大，二次侧出线使用框架式断路器作为总控制的，不宜设总保护，对于配电线路采用电缆线路或绝缘导线的不必装设总保护。对于变压器容量在100kVA及下，采用塑壳式断路器作为总控制的，以架空线路为主的低压配电线时，可在出线侧或大分支线安装总保护。

2 分级保护各级保护器动作参数的选择

一般情况下，各级保护均应选用带有短路、过载保护的，具有剩余电流动作保护功能的断路器，如条件许可还应具有冲击电压不动作和抗电磁干扰功能。

各级保护器动作参数的选择：

末端保护应选用高灵敏度、快速动作型的保护器，其额定剩余动作电流IΔn≤30mA，额定动作时间Tn<0.1s;

末端保护的上一级，中间保护其额定动作电流应与末端保护动作电流有2倍以上的级差，动作时间上有0.2s的级差。中间保护选用延时性保护器，额定电流IΔn=60～100mA，额定动作时间Tn=0.3s;

总保护应选用延时型保护器，额定动作电流应根据线路具体情况确定，不应小于300mA，额定动作时间Tn=0.5～1.0s

剩余电流动作继电器 第3篇

关键词剩余电流动作保护器;接地故障;电气火灾;等电位联结

中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0126-02

近年来,在人们日常生产、生活的用电过程中,由漏电所引起的重大人身伤亡事故和电气火灾事故常有发生,探讨在建筑电气设计中装设剩余电流动作保护器,具有重要的现实意义。

剩余电流动作保护也称为漏电保护,是防止电击事故的有效措施之一,也是防止漏电引起电气火灾和电气设备损坏事故的技术措施。但安装剩余电流动作保护后,仍应以预防为主,并应同时采取等电位联结以防止电击和电气设备损坏事故的技术措施。

漏电是电气事故发生的重要原因,漏电往往会产生电弧或过热现象,从而引发电气火灾,这是漏电最为严重的后果.漏电已成为目前电气火灾防范的重点对象。漏电具有的破坏性不可低估,有效地防范、制止漏电事故的发生是安全用电的重要部分,防止漏电事故发生的重要措施是研究和推广剩余电流动作保护技术。安装剩余电流动作保护器是目前最为实用的一种防漏电事故的措施。

剩余电流动作保护是检测各相电流及中性线电流的矢量和,将三相导线及中性线穿过电流互感器,当没有发生接地故障时,无论三相是否平衡,此值总是为零,当发生某一相接地故障时,此值即为故障电流。剩余电流动作保护器作为接地故障保护电器,具有很高的灵敏度,当人体不慎直接触及绝缘外壳破损的设备内的相线时,能在数十毫秒的瞬间切断仅以毫安计的故障电流,从而避免发生电击致死事故。

1建筑物电气设计要装设剩余电流动作保护器

为避免接地故障带来的危害,在建筑电气设计中需要装设剩余电流动作保护器(也称漏电保护器、RCD)。一般需要装设两级剩余电流动作保护器。

第一级剩余电流动作保护器装设在电源进线处。它的作用是能有效防范接地故障造成的电气火灾事故发生。接地故障因故障电流较小,它常以电弧的形式出现。电弧具有大阻抗,它限制了故障电流,使一般的断路器,熔断器不能及时切断电源,而电弧本身的局部温度可高达两、三千摄氏度,很容易引燃附近的可燃物质。在电源进线上安装这一级剩余电流动作保护器,可在建筑物内任一处发生电弧性接地故障时及时动作,避免电气火灾的发生。第一级剩余电流动作保护器的额定动作电流的整定,《低压配电设计规范》(GB50054-95)第4.4.21条规定:“为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的漏电电流动作保护器,其额定动作电流不应超过0.5A”。

在电源进线上装设剩余电流动作保护器是国际上广泛采用的电气防火措施,为消除电气火灾提供了有效手段。目前,我国电气火灾发生率较高,火灾起数、人员伤亡所占的比例呈整体上升趋势,其中由于建筑物内部电气线路绝缘老化和用电器具短路、超负荷、接触不良等原因造成的电气火灾高居榜首。随着人们生活水平的提高,研究建筑电气设计与防火的重要性日益突出。电气火灾事关生命财产安全,不能轻率对待,要从根本上减少甚至杜绝建筑物电气火灾,建筑电气设计时应考虑设计方案的可靠性和安全性,要装设剩余电流动作保护器,并严格施工和严格检验,使剩余电流动作保护器正常发挥作用,以减少我国居高不下的电气火灾数量。

第二级剩余电流动作保护器一般要求装设在终端配电箱的插座回路上。因插座回路上常接用金属外壳的手握式和移动式电器,当这类电器发生相线碰外壳接地故障,人体遭受电击时,往往不能摔脱电器,以至人体通电时间过长而导致死亡。为此在插座回路上要装设对接地故障反应灵敏、能瞬时跳闸的剩余电流动作保护器,能使人体迅速脫离带电的可导电金属外壳,避免电击事故的发生。第二级漏电保护器(插座回路)的额定动作电流一般整定值为30mA。

同时要注意,在第一级和第二级分别装设的剩余电流动作保护器,要求在时限上应有选择性配合。这两级剩余电流动作保护器分别防范电气火灾事故和人身电击,对建筑物电气安全至关重要。

2室内所有空调回路都应装设剩余电流动作保护器

《住宅设计规范》(GB50096-1999)第6.5.2条第4款要求:“除空调电源插座外,其他电源插座电路应设置漏电保护装置”。有人据此认为空调回路不应装设剩余电流动作保护装置了,其实这样说并未真正理解规范。

1)规范并没有禁止空调回路使用剩余电流动作保护器。规范仅仅给出一种起码的、基本的要求,设计人员应当在条件允许的情况下做出更优化的设计。

2)规范的条文说明是强调了一定条件下的规定:“……空调机不是手握式电器,一般为绝缘外壳,且安装位置较高,故不必设置漏电保护装置。”显然,此种情况仅限于壁挂式空调机,对于柜式空调机并不太适合。柜式空调机为落地式安装,有些柜式空调机外壳为金属外壳,故存在着漏电电击事故的潜在危害。人们喜欢使用哪类空调机是因人而异的和不确定的,因此我们在建筑电气设计中就应该有比较完善的考虑。

3)对于有些阳台没有封闭的用户,即使是壁挂分体式空调机,也常有很多用户将室外机安装在阳台上的情况。此时,室外机在人身可触及的范围内,同样也存在漏电电击伤人的潜在危害。

4)设计人员仅仅是为用户预留了空调机安装条件,有些用户往往受到家庭经济条件等限制,暂时买不起或买得起而担心用不起,这些家庭很可能就不装空调了,此时,空调电源插座就有可能变成了普通插座,如果不设置剩余电流动作保护器,将对人身安全构成极大威胁。

3部分室内终端配电箱所有回路都应采取剩余电流动作保护措施

建筑物内对于进线电源为单相电源的室内终端配电箱,且照明事故停电不会产生较大影响的室内终端配电箱,笔者认为其配电箱内所有回路都应采取剩余电流动作保护措施,是十分必要的。

因为,这类室内终端配电箱,配电分支回路基本上都是由:照明回路一、照明回路二、普通插座一、普通插座二、柜式空调、壁挂空调一、壁挂空调二、预留备用等回路组成。如果按《住宅设计规范》(GB50096-1999)第6.5.2条第4款要求,仅在普通插座回路设置剩余电流动作保护器,其它回路不设置剩余电流动作保护器,这样极有可能留下安全隐患。现在用户在进行室内装修时或平时使用过程中,很有可能会把新增的普通插座接在照明回路上,或把预留的备用回路也接上了新增的普通插座。为了消除用电安全隐患,笔着认为箱内所有配电分支回路都应采取剩余电流动作保护措施。

同时,考虑到这类终端配电箱在建筑物内占绝大多数,量大面广,笔者建议可采取在进线总开关处设置一台带剩余电流动作保护的低压断路器,各分支回路不必再分别设置带剩余电流动作保护的断路器做法。因为这样室内终端配电箱的所有回路都有了剩余电流动作保护措施,既消除了用电安全隐患,用电安全系数进一步得到提高,又可节省大量的终端配电箱的费用,投资方满意。另一方面,由于大大缩小了室内终端配电箱的外形尺寸,箱体美观不显眼,用户也满意。

由此可见,在建筑电气设计中对空调所有回路和部分室内终端配电箱所有回路,均设置剩余电流动作保护器就显得十分必要了,也充分体现了设计者“实事求是”和“以人为本”的设计理念。

4建筑物要做等电位联结

等电位联结是使电气装置各外露可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的一种电气联结。是指将保护线与建筑物的总水管、总煤气管、暖通管等金属管道或装置用导线联结的措施,消除金属物体之间的电位差,防止金属物体之间由于存在电位差而对人身和设备产生危害。以达到均衡建筑物内电位的目的。等電位联结的作用,在于降低接触电压,以保障人员安全。

根据国内外电气事故统计,低压系统短路大多为相线碰设备外壳、金属管道、结构和大地的接地故障,它能使这些设备外壳、管道、结构带对地故障电压,导致人身电击或电气火灾事故,建筑物内作总等电位联结可消除或降低这种故障电压。

等电位联结对设备防护和人身防间接电击防护有着很重要的作用。人们的用电安全意识逐渐加强,用电安全措施也应逐渐完善。等电位联结是电气设计中的安全措施之一,它能有效降低接触电压,防间接接触电压及电磁干扰,特别是雷电电磁干扰,目前已被国际上许多国家所采用。

为了保证人身设备的用电安全,设计要求建筑物内作总等电位联结。在建筑楼电源进线处安装一总等电位联结端子箱,把总水管、煤气管、空调立管等所有进出建筑物的金属体及建筑物的金属构件等与电位联结端子箱连通。

我国《低压配电设计规范》(GB50054-95)第4.4.4条规定,当采用接地故障保护时,建筑物内应做总等电位联结。国际电工委员会IEC60364-4-41(电击防护)标准也作了规定,装设剩余电流动作保护器和做等电位联结两种措施是互为补充、防止人身电击、确保设备安全并能有效的防止电磁干扰的保证。

剩余电流动作保护器对于单相220V线路只提供间接接触保护,同时还存在因机件磨损、接触不良,质量不稳定寿命较短等因素而导致动作失灵的种种隐患,不能单独成为一种可靠的保护措施。剩余电流动作保护器只能作为电气安全防护系统中的附加保护措施。安装剩余电流动作保护器不得拆除或放弃原有的安全防护措施。因此尚应实施等电位联结,才能有效地消除漏电的电气线路或设备与低电位的金属构件之间电弧、电火花的产生,即消除漏电电压引起火灾的可能。

对于浴室、游泳池等特别潮湿的场所,等电位联结则要求采用局部等电位联结则更为安全。浴室、游泳池等特别潮湿的场所内,环境潮湿,人即使触及50V以下的安全电压,也有遭电击的可能。局部等电位联结,就是把浴室、游泳池内所有金属物体(包括金属毛巾架、铸铁浴缸、自来水管等)用接地线连成一体。浴室、游泳池等特别潮湿的场所内,人体皮肤完全湿透,人体阻抗大幅度下降,金属管道、结构等种种原因传导来的十几伏的不高的电压就可使人体通过大于心室纤维性颤动电流阈值而电击致死。这种电气事故是不能靠装设剩余电流动作保护器、隔离变压器等保护电器来防范的,因为这种使人致死的电压是沿非电的金属管道传导的。唯一的防范措施是在此电击危险特别大的局部场所作局部等电位联结。这样做后,无论从哪一金属管道、结构或PE线导入了不正常电压,由于等电位联结的作用,该场所内所有导电部分的电位都同时升高到同一电位水平,不出现电位差,电击事故自然无从发生。电气人员必须理解这种场所的电气危险性和实施局部等电位联结的重要性,以有效维护人的生命安全。

等电位联结不一定要接地。按等电位理论,只要电位相等。不产生电位差。就不会发生电击事故,作为局部等电位联结是使一定范围内不产生电位差,即使将外界的高电位引入,对人也是安全的。等电位联结的作用只是使人体伸臂范围内所接触的电位相等或接近而已。

5结束语

建筑电气设计要装设剩余电流动作保护,并进行等电位联结。除室内插座回路要装设剩余电流动作保护外,对室内空调回路、部分照明回路、预留的备用回路也都应装设剩余电流动作保护。在防止漏电引起电气火灾和电气设备损坏,保护人身安全和确保设备安全方面,装设剩余电流动作保护和做等电位联结这两种技术措施是互为补充的,不能相互代替。

参考文献

[1]国家标准.剩余电流动作保护装置安装和运行.(GB13955-2005).

[2]王厚余.低压电气装置的设计安装和检验.第二版.北京:中国电力出版社,2007:29-32,165.

[3]叶强.关于剩余电流动作保护装置运行问题的探讨.建筑电气.2007(11):18-21.

剩余电流动作保护装置的选择 第4篇

(1) 购买剩余电流动作保护器时, 应购买具有生产资质的厂家产品, 且产品质量检测合格。

(2) 原则上应选用电流动作型的剩余电流动作保护器, 其中剩余动作电流小于30 m A的剩余电流动作保护器, 可作为直接接触的补充保护, 但不能作为唯一保护。

(3) 作为直接接触防护的补充保护时, 应选用高灵敏度、快速动作型的剩余电流动作保护器。

(4) 选用剩余电流动作保护器时, 安装地点的电源额定电压与频率应与剩余电流动作保护器的铭牌相符, 保护器的额定电流和额定短路通断能力应分别满足线路的工作电流和短路分断能力的要求。

(5) 应根据保护范围、人身设备安全和环境要求, 确定剩余电流动作保护器的电源电压、工作电流、剩余动作电流及动作时间等参数。

(1) 保护单相线路和设备时, 宜选用单极二线或二极式;保护三相线路和设备时, 宜选用三极式;保护既有三相又有单相的线路和设备时, 应选用四极式。

(2) 在有爆炸危险的场所, 应选用防爆型剩余电流动作保护器;在潮湿、水汽较大的场所, 应选用防水型剩余电流动作保护器;在粉尘浓度较高场所, 应选用防尘型或密闭型剩余电流动作保护器。

(3) 对于主要用于触电保护的, 应选择动作时间小于0.2 s的快速型剩余电流动作保护器;主要用于防火保护或漏电报警的应选择动作时间为0.2—2 s的延时型剩余电流动作保护器。

(6) 剩余电流动作保护器的额定动作电流的选择从安全保护的角度出发, 选得越小越好, 但从供电的可靠性出发, 不能过小, 而应受到线路和设备的正常泄漏电流的制约, 以免引起误动作, 造成频繁断电。为便于选用, 可用以下经验公式估算:

(1) 对照明线路和居民生活用单相回路为

(2) 对三相三线和三相四线的动力照明混用电路为

式中IN———供电回路实际最大额定负荷电流, A。

一般环境剩余电流动作保护器选择动作电流不超过30 m A, 动作时间不超过0.1 s;潮湿场所及建筑工地的各种用电设备、手持电动工具及移动式电气设备, 选择动作电流15—30m A, 动作时间不超过0.1 s;在浴室、游泳池等场所选择动作电流6—10m A快速型剩余电流动作保护器。

(7) 电源采用剩余电流动作保护器分断保护时, 应满足上、下级开关动作的选择性。一般上一级剩余电流动作保护器的额定剩余动作电流不小于下一级剩余电流动作保护器的额定剩余动作电流, 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。为此应遵守下列规则:

(1) 50%的上一级剩余电流动作保护器的额定剩余动作电流值大于下一级剩余电流动作保护器的额定剩余动作电流值之和。

剩余电流保护器动作特性分析 第5篇

剩余电流保护器 (Residual Current Device) 简称RCD, 应用于低压电网及电气设备之中, 是防止电气设备绝缘损坏漏电、人身意外触电伤亡、设备烧毁及火灾事故等最基本和最重要的措施之一, 近年来在工民建中已得到广泛的应用。但是由于剩余电流保护器本身的技术局限性和使用不当, 时常出现拒动和误动。本文根据RCD的基本原理分析其动作特性, 结合实际案例对RCD出现的拒动和误动问题做进一步的分析。

1 剩余电流保护器基本原理和动作特性

1.1 基本原理

剩余电流动作保护器按动作方式不同可分为电磁式和电子式两种。电磁式剩余电流动作保护器无须通过中间环节, 而直接用剩余电流互感器所产生的能量去推动纯电磁结构的脱扣器, 使主开关直接动作。电子式剩余电流动作保护器则是用半导体放大器件作中间能量放大环节而间接动作[1]。两者都属于基于剩余电流的漏电保护技术。

最基本的剩余电流保护器主要由主回路开关、漏电检测部件、执行机构和试验装置组成, 三相四线制中性点直接接地供电系统中的剩余电流保护装置的工作原理如图1所示。

图1中:DZ—主开关;CT—零序电流互感器;AN—试验元件;TL—分励脱扣器线圈;R—限流电阻;I∙L1、I∙L2、I∙L3、IN∙—分别为相线L1、L2、L3和中线N的电流;IL∙—经地流入中性点的泄漏电流。

相线和中性线穿过零序电流互感器, 次级线圈是绕在零序电流互感器上的绕组。在被保护电路正常工作且没有发生漏电或触电的情况下, 通过CT一次侧的电流相量和等于零, 即:

此时, CT中的磁通量 (ψ) 矢量和也为零, 即:

因此, CT线圈的二次侧不产生感应电动势, 也就没有零序电流产生, 因而剩余电流保护装置不动作。但是, 任何配电线路, 由于对地分布电容和绝缘电阻的存在, 对地都有泄漏电流, 当三相线路绝缘阻抗不平衡时, 线路就有不平衡泄漏电流存在[2], 同时低压配电网中各种电气设备的漏电, 使得剩余电流保护器零序电流互感器在正常运行时即有一合成漏电电流I0∙存在[2]。当电网发生非正常漏电或触电事故的电流为IR∙时, 零序电流互感器一次绕组电流矢量和为:

设之间的相角差为ϕ=α+β, 如图2所示。

由图2得到:

因ϕ=α+β, 由 (1) 式可以得到:

设剩余电流保护器的额定动作电流整定值为IM, 临界动作的触电电流为IRC, 则:

由 (2) 式可得到如图3所示, 横坐标ϕ是I0与IR之间的相位差, 纵坐标IRC为剩余电流保护器临界动作的触电电流。

1.2 剩余电流动作保护器动作特性

图3中的曲线上部为 (1) 区和 (2) 区, 曲线下部为 (3) 区和 (4) 区。显然, (1) 区和 (2) 区为剩余电流保护器的故障漏电动作区, (3) 区和 (4) 区为非动作区。虽然 (2) 区中的故障漏电电流小于额定动作电流整定值, 但此时的剩余电流幅值大于额定动作电流整定值IM, 所以漏电保护动作。而在故障漏电不动作区中, 虽然 (3) 区中的故障漏电电流大于额定动作电流整定值, 但由于剩余电流幅值小于额定动作电流整定值IM, 所以不动作, 此为剩余电流保护器动作死区即拒动区。

从图3可看出故障漏电动作拒动区 (3) 随着电网中已存在的正常剩余电流I0的变化而改变。当I0=0时, 故障漏电保护特性与剩余电流保护特性是吻合的, 即没有故障漏电动作拒动区;当I0=IM时, 故障漏电动作拒动区最大;当I0与故障漏电电流IR相位相反时, 则需要的动作电流达到最大值。

反之, 由图3也可得到, 即使电网中没有出现故障漏电电流或触电电流, 只要电网总剩余电流幅值大于额定动作电流整定值, 漏电保护器也会产生保护动作, 此即为剩余电流保护器的误动作。

随着计算机技术和数学理论的发展, 人们提出了很多漏电保护的新思路和新方法, 如脉冲动作型剩余电流保护器、鉴幅鉴相剩余电流保护器等被广泛应用, 保护正确率得到进一步的提高, 但仍然无法从根本上完全消除动作死区, 解决保护器的拒动、误动问题[3,4,5]。因此需要在实际应用中, 总结经验加以克服。

2 RCD实际应用中的拒动、误动分析

2.1 瞬时过电流引起的RCD误动作

有一30k W电动机起动时漏电电流为4.36 m A, 运行时漏电电流为0.73 m A, 选用50A的RCD作漏电保护, 漏电电流整定值为300 m A。理论上讲配置是可行的。实际上, 在电动机起动时, 出现RCD跳闸。排除线路问题, 其根本原因是电动机起动瞬间产生的闪流超过RCD电流整定值, 引起RCD误动作。换成50A、300 m A、延时0.3s的延时RCD, 故障排除。类似的, 如经常碰到有雷电时, 漏电保护器跳闸, 即是瞬时对地漏电电流太大引起的RCD误动作, 为防止在此类情况RCD误动作, 可以用延时型漏电保护器。

2.2 负载侧中性点接地引起RCD误动作

漏电保护器负载侧接线如图4所示, 在工作时出现频繁跳闸。分析其原因, 是因为漏电保护器负载侧的中性点接地会使正常的工作电流经接地点分流入地, 使得穿过零序电流互感器的总电流大于RCD电流整定值, 引起漏电保护器误动作。解决方法是将漏电保护器负载侧的零线接到漏电保护器电源侧的零线上。

2.3 多负载侧中性点重复接地引起RCD拒动作

如图4所示, 如果漏电保护器负载侧有多个负载中性点重复接地, 当发生故障漏电或触电事故时, 有一部分触漏电电流会通过大地回流, 这样就会使得穿过零序电流互感器的总电流小于RCD电流整定值, 引起漏电保护器拒动作。因此, 需要将RCD负载侧零线接到电源侧的零线上。

2.4 TN-S系统中误接线引起RCD拒动作

在图5中, 中性线N与保护线PE自中性点分开后不再相连。

在该TN-S系统中, 零线N没有经过漏电保护器, 在发生故障漏电时, 部分漏电电流经PE线接地点分流, 使得穿过零序电流互感器的总电流小于RCD电流整定值而导致漏电保护器拒动。另一方面, 如果电网一旦出现三相不平衡时, RCD又会出现跳闸误动作[6]。因此, 对于TN-S系统, 应选用三相四线制漏电保护器, 所有相线和零线都要经过漏电保护器, 保护线不能接入RCD, 电气设备外壳导电部分接入保护线。

3 结束语

目前的剩余电流保护器技术还不能从根本上消除动作死区和误动作问题, 了解掌握RCD工作原理及其动作特性有利于专业技术人员在实际工程中正确应用RCD, 更好地消除因其拒动、误动而给供配电系统带来的安全隐患。

参考文献

[]岳大为新型漏电保护技术研究[]天津:河北工业大学, 2009.

[2]陈淑芳.剩余电流动作保护装置安装和运行[M].北京:中国水利出版社, 2006.

[3]滕松林.信号分离动作型全自动触电漏电保护器[J].北京农业工程大学学报, 1994, 14 (3) :79-83.

[4]周喜章.鉴相鉴幅型漏电保护的死区问题[J].低压电器, 2001 (1) :15-16.

[5]Robert L L.Personnel protection devices for use on appli ances[J].IEEE Trans on Industry Applications, 1992, 28 (1) :233-238.

剩余电流动作断路器的应用 第6篇

漏电保护器的基本工作原理都是利用当发生漏电故障时穿过零序电流互感器的电流的矢量和不等于零。是基于事故状态下, 相电流矢量不等于零, 出现一个零序电流, 当零序电流达到整定值, 便使脱扣器动作, 切断故障电流达到保护目的。漏电保护器是防止低压配电系统中相线和电气装置的外露可导电部分 (包括金属的设备外壳、敷设管槽等) 、装置外可导电部分 (包括水、暖管和建筑物构架等) 以及大地之间因绝缘损坏引起的电气火灾和电击事故的有效措施。

目前国内生产的漏电保护器分为电磁式和电子式两大类。电磁式漏电保护器的工作原理是由零序电流互感器检测线路中的零序电流, 由此产生的电磁场来削弱永久磁铁的电磁场, 使储能弹簧将衔铁释放, 脱扣器动作, 开关跳闸, 切除故障线路。电子式漏电保护器则是利用零序电流互感器次级绕组电压, 经电子放大, 产生足够的功率使开关跳闸。

1 在IN接地系统中的适用性

TN系统的电源中性点直接接地, 并有中性线引出。按其保护线形式, TN系统又分为:TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统等三种。

1.1 TN-C系统 (三相四线制)

该系统的中性线 (N) 和保护线 (PE) 是合一的, 该线又称为保护中性线 (PEN) 线。它的优点是节省了一条导线, 但在三相负载不平衡或保护中性线断开时会使所有用电设备的金属外壳都带上危险电压。在一般情况下, 如保护装置和导线截面选择适当, TN-C系统是能够满足要求的。因PE线与N线合二为一, 帮该种接地系统不能加装漏电保护器。

1.2 TN-S系统 (三相五线制度)

该系统的N线和PE线是分开的。它的优点是PE线在正常情况下没有电流通过, 因此不会对接在PE线上的其他设备产生电磁干扰。此外, 由于N线与PE线分开, N线断开也不会影响PE线的保护作用。TN-S系统可加装漏电保护器, 但仅N线和相线可穿过漏电保护器零序电流互感器。

1.3 TN-C-S (三相四线与三相五线混合系统)

系统中有一部分中性线和保护是合一的;而且一部分是分开的。它兼有TN-C系统和TN-S系统的特点, 常用于配电系统末端环境较差或有对电磁搞干扰要求较严的场所。TN-C-S系统可加装漏电保护器, 但PEN和PE线不能穿过零序电流互感器。在TN-C、TN-S和TN-S-C系统中, 为确保PE线或PEN线安全可靠, 除在电源中性点进行工作接地外, 对PE线和PEN线还必须进行必要的重复接地。PE线PEN线上不允许装设熔断器和开关。但需注意, 一旦改成TN-C-S系统, 不能再把N线与PE线合为PEN线。在TN系统中使用漏电保护器的用电设备, 其外露可导电部分的保护线可接在PE/PEN线上, 也可以接在单独接地装置上而形成局部TT系统。

2 漏电保护器的选择原则

2.1 额定剩余动作电流I△n的选择

单机配电时I△n>4Ix;分支路配电用时I△n>2.5Ix, 同时还要满足最大一台电动机支路运行时I△n>4x (此Ix为电动机运行时的正常泄露电流) 。

主干线或全网配电时, I△n>2Ix。

以上各式中I△n:额定剩余动作电流, m A;

Ix:线路或电动机实测或经验值得泄露电流m A。

2.2 分级保护配合的动作电流和动作时间的选择

在多级漏电保护配电回路中, 为保证上下级漏电断路器的选择性, 下一级和上一级的漏电动作电流和动作时间应符合下列规定:

式中I△n1:上级断路器额定剩余动作电流, mA;I△n1:下级断路器剩余动作电流, m A。

K:可靠性系数, 一般取2～3;tF:上级断路器的可返回时间, s;tFD下级断路器的全分断时间, s。

2.3 特殊场合漏电保护器的选用

人身触电事故绝大部分发生在用电设备上, 用电设备是触电保护的重点, 然而并不是所有的用电设备都必须装漏电保护器, 应有选择地对那些危险较大的设备使用漏电保护器保护。如: (1) 握式用电设备为15mA、快速动作型; (2) 湿场所的用电设备为15～30mA、快速动作型; (3) 疗电气设备为10mA、快速动作型; (4) 泳池、喷水池、水上游乐场、浴室的照明线路为10mA、快速动作型; (5) 用电器回路为30mA。

对特殊环境负荷和场所应按其特点选用漏电保护器:如: (1) 架空线路的总保护应选择中、低灵敏度及延时动作型; (2) 室外架空线路的电气设备应选用冲击电压不动作型; (3) 旦发生漏电切断电源时, 会造成事故和重大经济损失的电气装置或场所, 应安装报警式。

2.4 剩余电流保护装置特性参数的选择

在前面已经叙述了各类剩余电流保护装置的特性参数, 那么在具体设计配置、更新换代时又如何选特性参数呢?在修订后的GB13955中也作了明确的规定。 (1) 5.7.1中规定:手持式电动工具、移动电器、家用电器等设备应优先选用额定剩余动作电流不大于30mA、一般型 (无延时) 的剩余电流保护装置。 (2) 5.7.2中规定:单台电气机械设备, 可根据其容量大小选用额定剩余动作电流30mA以上、100mA及以下、一般型 (无延时) 的剩余电流保护装置。 (3) 5.7.4中规定:在采用分级保护方式时, 上下级剩余电流保护装置的动作时间差不得小于0.2s。 (4) 5.7.6中规定:除末端保护外, 各级剩余电流保护装置应选用低灵敏度延时型的保护装置。且各级保护装置的动作特性应协调配合, 实现具有选择性的分级保护。

在农村电网选择电源端剩余电流保护装置时应注意:凡雷电日较多的地区, 应慎重选择剩余电流断路器, 因为电子脱扣式剩余电流断路器防雷性能较差, 易受雷击损坏且不易修理。

3 适用标准

(1) GB14048.2-2001《低压开关设备和控制设备低压断路器》; (2) GB10963.1-2005《家用及类似场所用断路器》; (3) GB6829-95《剩余电流动作保护器的一般要求》; (4) GB13955-2005《漏电保护器安装和运行》。

摘要：剩余电流保护装置的分级保护与装置特性参数的正确选择, 它是确保低压配电系统生产安全和人身安全的关键。剩余电流动作保护装置的结构一般包括W—检测元件 (剩余电流互感器) 、A—判别元件 (剩余电流脱机器) 、B—执行元件 (机械开关电器或报警装置) 、T—试验装置和E—电子信号放大器 (电子式) 等部分。

关键词：剩余电流动作保护装置,接地系统,选择原则

参考文献

[1]梁正习.电保护器实用技术[M].北京:化学工业出版社, 1995.

[2]腾松林, 杨校生.电器保护器及其应用[M].北京:机械工业出版社, 1994.

[3]陈一才.高层建筑电气设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1990.

测试剩余电流动作保护器的技巧 第7篇

一是严禁在大风、大雾和雷雨天气进行测试, 应选择良好的天气进行测试。二是测试人员在测试前, 务必做好安全措施。保护器测试仪是在400 V带电的情况下使用的仪器, 因此使用前必须先检查测试仪及钳夹、导线等配件绝缘是否良好, 以防导线损伤和钳夹绝缘破损, 造成操作人员意外触电。三是测试时应1人测试、1人监护, 钳夹和手不得与保护器导线部分相互穿越, 以防误碰、误接。四是操作台应平稳牢固、防摔跌, 测试人员应穿绝缘鞋。

2 测试方法和故障排除

2.1 测试方法

测试前, 要先查明保护器额定电流, 再根据保护器的额定电流大小设置测试编程。测试仪的接线方法要正确, “黄色线”应从零序电流互感器铁心下口向上穿线, “黑色线”接中性线, 并检查接线无误。测试时, 不能只测一相, 要三相逐相测试, 对测试的结果进行分析是否有超标现象, 并做好测试记录、建立台账。

2.2 保护器不动作 (不跳) 时的原因

(1) 保护器额定电流与测试仪设定的额定电流大小有关。若保护器额定剩余动作电流为500 mA, 而测试仪设置在300 mA时, 此时保护器不动作是因其额定剩余动作电流大于测试仪设置电流, 所以保护器不动作。正确方法是把测试仪调至与保护器的额定剩余动作电流相同。假如保护器额定剩余动作电流为300mA, 测试仪的缓变电流也应调至300 mA, 突变电流调至50 mA。

剩余电流动作继电器 第8篇

1 RCD基本工作原理

剩余电流保护装置形式、结构和技术性能不尽相同,但工作原理基本相似,如图1所示[3,12,13,14,15,16],主要由剩余电流互感器(Residual Current Transformer,RCT)、漏电脱扣器、主开关和试验装置等部分组成。其中,RA、RB和RT分别为设备接地、 电源接地和试验装置用电阻。

电网正常工作时,剩余电流保护装置所保护范围内的电路无漏电、触电和接地故障发生,剩余电流互感器一次侧电路的电流矢量和为零,在铁心中产生的磁通矢量和也为零。因此, 剩余电流互感器二次线圈中没有感应电压输出,线路正常供电。一旦有人体触电等故障发生,设备接地电阻上流过接地电流,则通过剩余电流互感器的电流矢量和不再等于零,互感器二次回路有感应电压输出,且随故障电流的增长而增加。经信号处理后,当故障电流达到预设值时,脱扣器线圈中电流推动脱扣机构动作,切断供电回路,达到保护目的。

2剩余电流保护装置分类与比较

电压动作型保护装置只能控制单台用电设备,用于检测电气设备金属外壳与大地之间的故障电压。由于不能作为直接接触电击保护且无法实现分级保护,供电可靠性低,鉴于其局限性以及某些无法克服的缺点,电压动作型保护装置逐渐被电流动作型所取代,目前已基本不再使用。

近些年来,随着检测技术和控制技术的快速发展,在电流动作型基础上,国内外相继出现了电流脉冲动作型、电流鉴相动作型和电流分离型等剩余电流保护装置,其性能比较如表1所示[11,17]。

电流分离动作型剩余电流保护装置根据触电电流与电网三相不平衡剩余电流特征的不同设计而成。人体皮肤阻抗为时变网络,利用人体触电电流起始过程的非正弦性将其从总泄漏电流中分离出来,进而去控制保护装置的动作机构,以获得非常理想的触电保护特性,其原理框图如图2所示。作为剩余电流保护装置未来的方向,电流分离动作型具有很大的优越性。

3动作边界研究进展

剩余电流保护装置由传感元件、判别元件和执行元件等组成。各组成元件性能的优劣将直接影响保护装置的性能和工作可靠性。另外,合理的动作边界设计对消除保护装置误动作、拒动作等有极其重要的作用。

国内外很多学者对剩余电流保护装置的硬件结构进行了改进,文献[18-25]从传感元件材料工艺、结构的改进到判别、 测控电路的优化等方面进行了研究,提高了灵敏度。但是,由于受安装场所等外界干扰原因,并不能真正的解决剩余电流保护装置普遍存在的误动作及投运率低等问题。要想从根本上解决剩余电流保护装置误动、拒动现象,避免人身电击事故发生,必须设计合理完善的动作边界,进而研制基于人体触电电流而动作的新型电流分离型剩余电流保护装置。

目前,国内外一致认为工频电流30 mA是在低压回路触电时人体所能忍受的极限值,世界各国普遍都将该值作为末级剩余电流保护装置的动作阈值。因此,当电网或用电设备中的漏电电流超过此阈值时,则认为发生了漏电故障,需要进行保护。该判据简单、易于实现,能够满足大部分场合的需要。

然而,电网中正常的泄漏电流随时间变化非常缓慢,两个稳定状态之间的变化可能高达数小时甚至更长,比如由于大气湿度而导致绝缘电阻变化所引起的漏电电流变化。故障漏电电流则不然,往往很短的几个周波,甚至几个ms即可发生状态的转移,可以采用窗口移动等方法得出漏电电流变化率,根据漏电电流的变化快慢来区分到底是故障漏电还是正常漏电。 文献[26]提出了基于剩余电流变化量法的漏电保护理论,给出了突变和缓变漏电信号特征的数学识别方法,采用剩余电流和剩余电流变化量双重判据进行综合漏电保护。文献[27]从漏电负载阻抗的正负特征出发提出了基于剩余电流和漏电阻抗的保护方法。文献[28]认为电击和火灾主要由总泄露电流中阻性成分引起,剩余电流保护装置运行应以阻性成分为判据更为合理。文献[29]将漏电保护范围分成若干区间,根据漏电电流的变化情况,考虑温度、湿度等环境因素,修正漏电动作阈值,建立自适应漏电保护模型,设计了自适应漏电断路器。上述文献从不同角度对现行运行判据进行了改进,可靠性得到了不同程度的提高。这些新思想和技术方法,对保障用电安全和供电质量发挥了巨大作用,但仍然是基于剩余电流幅值的保护,依然无法真正解决剩余电流保护死区现象。

另外,目前研究多集中于50/60Hz正弦交流电情况,没有涉及到谐波电流、接地故障电流、PWM变频调速等复杂波形条件,且没有研究触电电流提取等问题,也就无法从根本上解决触电电流与剩余电流保护装置间的直接关系。复杂波形条件下生物体触电故障时剩余电流信号的检测识别在国内外尚无成熟的技术方法和产品,无法满足复杂因素下电力系统更加安全可靠的新要求。

针对目前存在的问题,课题组搭建了剩余电流动作保护装置试验平台,如图3所示,并开展了相关动物触电试验,研究了低压电网剩余电流暂态过程特征提取与识别方法,相关研究成果见文献[30-35],将小波变换、BP神经网络、混沌算法和最小二乘支持向量机等智能处理算法应用于触电电流检测,通过智能计算进而取代传统幅值比较方法,能够从总泄漏电流中检测出触电电流信号,这些针对剩余电流保护中出现的新问题展开的关键技术研究为开发新型电流分离型剩余电流保护装置提供了依据,具有重要的理论意义和应用价值。

要从根本上消除剩余电流保护装置误动作和拒动作现象, 防止发生人身电击事故发生,必须在提取触电电流信号幅值的基础上,设计新的低压电网剩余电流保护装置自适应动作判据,进而开发和研制基于人体触电电流而动作的新型剩余电流保护装置。在课题组已有研究成果基础上,编制完善触电电流检测与识别算法,基于高速处理器芯片达到剩余电流保护装置可靠性和速动性要求,切实提高其智能化水平,才能保证低压配电网的人身、设备安全和剩余电流保护装置的正确投运。

4提高剩余电流保护装置动作可靠性的主要措施

针对目前剩余电流保护装置运行过程中所发现的问题,结合课题组多年来所做的动物触电试验成果,在管理、维护和技术层面提出了一系列的措施,希望能够从根本上消除剩余电流保护装置投运率低等现象。

4.1提高用户安全用电意识

在农村低压电网分级装设剩余电流保护装置能够有效的防止人身触电伤亡事故以及由漏电引起电气火灾、电气设备损坏。加强宣传,消除用户所谓“捣蛋器”和“保命器”的误区,客观公正的宣传剩余电流保护装置的防触电作用。即使安装了剩余电流保护装置后,也应以预防为主。

4.2提高管理维护水平,监督装置运行

剩余电流保护装置的运行、维护和管理长期存在投运难、 维护难、管理难和考核难等问题[13],提高其运行管理维护水平具有极其重要的意义。

(1)加强剩余电流保护装置质量监督,必须通过国家强制性产品认证(即“3C”权威认证),满足GB标准,安装环境需遵循中华人民共和国电力行业标准《农村剩余电流动作保护器安装运行规程》DL/T 736-2010[16]。

(2)供电企业应对辖区总保、中保建立设备档案,定期检查、测试,做好运行记录和试验记录;用户需保证户保的完好, 并做好每月试跳记录。

(3)加强供电企业员工的专业技能培训,利用高科技手段, 通过自动监测和“四遥”方式实现远程自动化。

4.3开发新技术,提高装置可靠性

在保证宣传、管理等方面的基础上,应进一步提高装置技术水平,使剩余电流保护装置动作更加合理。

(1)减小供电半径,提高台区的绝缘水平,进一步完善漏电保护系统,实现剩余电流分级保护,提高用电安全和供电可靠性。

(2)设计性能优良的滤波器,滤除外界干扰信号;设计合理的电流分离算法,在尽可能短的时间内将触电电流信号从总泄漏电流中提取出来。

(3)综合考虑,设计数字式剩余电流保护芯片或装置,通过数字延时电路等实现保护装置的高精度、高可靠性和高智能化。

5结语

本文在阅读国内外参考文献的基础上,对剩余电流保护装置动作边界的研究现状和发展趋势进行了分析和研究,主要结论如下:剩余电流保护装置形式、结构和技术性能各有不同,但工作原理基本相同。要想从根本上消除动作死区、完善运行特性,不仅需要提高剩余电流保护装置的运行管理水平,更需采用新材料和新工艺,改进剩余电流保护装置硬件结构,提高灵敏度。最重要的是要实现装置的智能化和自适应发展,采用智能算法,利用人体触电电流起始过程的非正弦性,从总剩余电流中分离触电电流信号,以此作为控制保护装置动作的依据, 进而利用高速处理器芯片结合高性能滤波器实现装置的可靠性和速动性要求。

摘要：剩余电流保护装置作为农村电网安全运行的保护设施,具有防止人身电击伤亡、降低火灾发生等作用。简要介绍了剩余电流动作保护装置的发展过程、结构和基本工作原理,并分析比较了目前常用剩余电流动作保护装置的优缺点和应用情况。针对现行剩余电流保护装置的动作边界现状,提出了提高剩余电流保护装置可靠性的主要措施,以从根本上解决保护装置拒动、误动等现象的发生。

浅谈剩余电流动作保护装置的应用 第9篇

低压配电系统根据用途和功能的区别, 有两种不同的分类型式, 即带电导体系统型式和系统接地型式。

带电导体是指相线和中性线, 即在正常运行中会有工作电流流过的导体, 我国常用的交流带电导体系统型式有:单相二线制、三相三线制及三相四线制等。其中三相四线制用于有中性线的三相设备或同时有单相、三相设备的配电系统。

配电系统的系统接地型式是指配电系统的保护线 (PE) 与系统中某一部分相连接的方式。配电系统的系统接地型式有:TN、TT和IT。其中TN、TT系统为中性点接地系统, IT系统为中性点不接地系统, 在此我们只简单介绍TT系统。

TT系统电源有一点 (通常是中性点) 直接接地, 装置的外露导电部分接至电气上与电源接地点无关的接地极。如果设备的外露可导电部分未接地, 则当设备发生一相接地极故障时, 外露可导电部分就要带上危险的相电压。

由于TT系统所有设备的外露可导电部分都是经各自的PE线分别直接接地的, 各自的PE线间无电磁联系, 因此适于对数据处理、精密检测装置等供电;同时, TT系统与TN系统一样属三相四线制系统, 接用相电压的单相设备十分方便, 如果装设灵敏的剩余电流保护装置, 即通常我们所说的剩余电流保护装置, 能够保证人身安全。因此这种系统广泛适用于负荷小而分散的农村低压电网。

2 线路接地故障的保护

低压系统接地是一种故障状态, 需要及时切断故障电路以保护线路短路时的热稳定。同时, 当发生接地故障时, 若不及时切断电路, 在接地故障持续的时间内, 与它有联系的电气设备的外露可导电部分对地, 以及装置外的可导电部分之间存在故障电压, 此电压可能使人遭受电击, 也可能因对地的电弧或火花引起火灾或爆炸, 造成人身伤害、财产的损失。由于接地故障电流可能较小, 保护方式还因接地型式和故障回路阻抗的不同而不同, 所以接地保护相对比较复杂。

接地故障保护的基本目的是限制接触电压 (将接触电压限制在50V安全电压之内) 和切断故障电路时间。限制接触电压一般采取接地和总等电位联结、局部等电位联结等措施。由于在农村低压配电网中大多数采用的TT系统, 因此我们这里只对TT系统的接地故障进行分析。

2.1 对保护电装置动作特性的要求

TT系统发生接地故障时, 故障电路内包含外露导电部分接地极和电源接地极的接地电阻, 接地后其短路电流IE为:

在低压中性点直接接地系统中, 通常考虑变压装置低压侧中性点的接地电阻R0为4Ω, 电气设备的接地电阻RE为10Ω (根据中低压架空线路运行现场规程, 容量在100kVA以上的变压装置中性点接地电阻不应大于4Ω, 设备金属外壳接地不大于10Ω) , 而接地相的导线电阻R可忽略不计, 故在380/220V系统中, 由绝缘破坏接地所形成的单相接地短路电流IE=220/ (10+4) =15.7A。如果用电设备容量较大, 则其额定电流较大, 15.7A的单相故障电流通常不足以使故障设备的过电流保护装置动作, 切除故障设备。结果会使用电设备外壳上的对地电压过大, 如果这个电压超过允许的安全接触电压50V, 则人体触及设备外壳时就会有危险。为了保证UE在安全电压以下, 就要限制RE的大小, 通过上述公式可得必须满足的条件为:RE≤1.17Ω。同时, 变压装置低压侧中性点的对地电压为U0=220V-50V=170V, 如果有人接触与中性点连接的导线也是危险的。

将接地电阻限制在1.17以下, 在实际情况中并不容易实现, 因此为保障人身安全, 这种系统的末端应装设灵敏的剩余电流保护装置。

由于TT系统故障电路阻抗大, 故障电流小, 故障点未被熔焊而呈现接触电阻, 其阻值难以估算。因此用预期接触电压值来规定对保护电装置动作特性的要求, 计算公式为:IOPRA≤50V, 其中RA为电气装置外露导电部分、接地极和PE线电阻之和, IOP为使保护电装置在规定时间内可靠动作的电流, 此规定时间对固定式设备为5s, 对手握式或移动式设备如表所示。即当预期接触电压等于或大于50V时, 保护电装置应在规定时间内切断故障电路。计算时未计故障点接触电阻, 使计算所得的预期接触电压偏小, 从而留有一定的富裕量。

2.2 保护电装置的选用

当接地故障的保护电装置采用剩余电流保护装置时, IOP为剩余电流保护装置的额定动作电流I△n;当采用瞬时动作的低压断路装置时, IOP为断路装置瞬动过电流脱扣装置整定电流的1.3倍;当采用熔断装置时, 其熔断时间应符合时间要求。由于TT系统的故障电流不易准确地计算, 过电流保护的动作时间实际上难以确定, 而TT系统的故障电流又较小, 过电流保护常难以满足灵敏度要求, 因此在TT系统中必须采用剩余电流保护装置作接地故障保护。

3 剩余电流保护装置的配置方案

为了缩小发生人身电击事故和接地故障切断电流是引起的停电范围, 剩余电流动作保护装置应遵循分级配置的原则。在安装两级保护满足不了运行要求时, 可在局部地区安装第二级 (分支) 保护, 形成三级保护方式。在分级保护系统中, 选择各级保护装置动作特性应遵循各级额定动作电流值与动作时间协调配合, 不应出现越级跳闸现象, 级差不小于0.2秒, 上下级动作电流差不小于2.5倍。第一级保护动作电流宜控制在1000毫安以下, 所带用户群宜在150户以下, 动作时间控制在0.3s～1s。如安装第二级保护, 其动作电流宜控制在200毫安以下, 所带用户群控制在50～60户, 动作时间0.5s以下。末级家用型保护装置要使用动作电流不超过30毫安的快速动作的装置, 单台动力设备宜选用额定动作电流为30毫安的快速型剩余电流保护装置。为防止家用电装置因过电压造成的损坏, 末级保护装置宜带有过电压保护的功能, 过电压动作值设在280±5%V。

4 剩余电流保护装置实际运行中存在的问题及解决的方法

目前在延庆地区TT系统中总剩余电流保护器的安装率普遍较高, 基本均达到了100%。但二级剩余电流保护器数量明显不足, 投入率也不高, 还出现了各级剩余电流保护器不是同一时间安装, 定值配置不合理, 导致低压线路频繁跳闸的故障, 分析原因1) 用户侧低压接地现象较为普遍且不易查找, 有时运行人员为了快速恢复供电暂时不投入保护装置或根本投不上;2) 因线路或用户侧设备故障率较高, 导致了开关频繁动作;3) 部分保护装置质量或定值有问题, 运行不稳定。从近几年的故障统计中可以看出, 剩余电流保护器的故障在低压故障中占得比重很大, 约为15.26%。可见, 加强剩余电流保护器的健康运行, 对减少低压故障意义重大。

通过对剩余电流保护器故障原因的梳理分析, 在延庆地区主要有以下几方面引发剩余电流保护器故障:

4.1 存在问题

1) 产品质量引发的故障。2) 设备老化。电子式剩余电流保护器工作年限一般为六年, 而目前延庆地区安装的剩余电流保护器有的已达十余年。3) 气候影响。由于延庆县地处北京西北部, 夏天雷雨天气频繁, 雷击或雨季湿度较大时, 剩余电流保护器频繁出现间隙性跳闸。4) 过负荷。随着农村经济的发展, 农村负荷在不断攀升, 当负荷高峰时剩余电流超过额定动作电流值, 引起跳闸。5) 用户故障扩大。末级剩余电流保护器是用户的末端保护, 安装在每家每户, 用户末端保护器安装后的投运与否, 运行管理人员很难进行有效的监督管理。6) 灵敏度低。末级剩余电流保护器常常因灵敏度低, 或断路器结构不良引发的切断时间延长, 将会导致前一级剩余剩余电流保护器误动, 形成越级跳闸。7) 运行管理工作相对薄弱。由于农村供电所管辖面积大, 运行维护能力不足, 对低压线路巡视维护不能及时、到位, 剩余电流隐患不能及时发现和排除。

4.2 解决对策

1) 加强设备的管理, 要求供电所建立健全剩余电流保护器台账, 定期维护并确保与现场实际情况相符。每月抽查一定数量剩余电流保护器试跳检测并记录。2) 末级剩余电流保护器属用户资产, 要求供电所积极宣传、指导用户安装使用, 为保证质量、方便管理, 有条件的供电所可统一采购、统一安装, 以户建档。3) 加强剩余电流保护器质量跟踪。建议在同一台区内, 三级剩余电流动作保护器应尽量选用同一厂家的产品, 由厂家按用户要求对安装地点、装置接线、动作电流和分断时间作统一指导、安装和调试, 进行科学合理的配置, 以达到灵敏而不误动, 切实起到三级保护的作用。这里, 特别应该值得注意的是:在最新修订后的相关标准中, 增加了关于电磁兼容性的要求, 提高了抗浪涌试验中对浪涌电流的要求, 从而提高了剩余电流保护装置抗误动作的要求及动作的可靠性。这无疑是减少保护装置动作和频繁跳闸的重要技术保证。为此, 在选用厂家产品是, 必须要注意产品所执行的标准及3C认证的有效性。4) 加强运行管理人员的技术培训, 提高其运行维护管理技能和业务素质。要求运行人员掌握并运用查找泄漏和排除泄漏的方法;要求运行人员随身携带测试器, 定期和不定期对线路进行测试, 阴雨天、雷雨季应增加测试次数, 将结果记录存档并依此对定值进行调整;加强线路巡视和维护工作, 及时清理线路树障, 保证线路畅通。5) 逐步与用户签订末级剩余电流保护器的安装协议。任何人不得以任何借口擅自将剩余电流保护器拆除或退出运行, 否则不予供电, 一切后果由拆除者负责。

参考文献