導(dǎo)語：漏電保護(hù)器配置技術(shù)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：文章論述了配電系統(tǒng)的接地方式及適用范圍，并在簡述了RCD原理后，指出了正確使用RCD的方法。

關(guān)鍵詞：TN系統(tǒng)TT系統(tǒng)IT系統(tǒng)RCD保護(hù)接地接零

電能是一種即發(fā)即用、便于傳輸、使用的清潔能源。我國電力工業(yè)發(fā)展速度2000年全國發(fā)電量為1368．5TWH發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到319GW，居世界第二位。電氣化水平也得到了極大提高。電能已經(jīng)成為我國各方面建設(shè)及人們生活中不可缺少的能源。電能的使用已遍及各行各業(yè)。如：電能用于金屬熔煉、焊接、切割及金屬熱處理，用于電解、電鍍及電化加工，電能還用于運輸工業(yè)、醫(yī)療及農(nóng)業(yè)灌溉等。現(xiàn)在，電能正愈來愈多地用來改善居住環(huán)境等。

1接地方式

長期以來，電力安全運行及正確使用電能一直是人們關(guān)心的問題，而配電系統(tǒng)的正確接地及有效保護(hù)技術(shù)又是安全利用電能的重要方面。

電力系統(tǒng)中，有兩種接地方式，即中性點直接接地（亦稱大電流接地系統(tǒng)），另一種是中性點不接地（或經(jīng)消弧線圈接地，亦稱小電流接地系統(tǒng)）。在110kV及以上的高壓或超高壓電力系統(tǒng)中，一般采用中性點直接接地，這是為了降低高壓電器設(shè)備的絕緣水平，也可以防止在發(fā)生接地故障后產(chǎn)生的過電壓，可免除單相接地后的不對稱性。這種接地方式下，接地故障所產(chǎn)生的零序電流足夠使繼電保護(hù)靈敏動作，所以保護(hù)可靠。

中壓配電系統(tǒng)一般中性點不接地，所以，一旦發(fā)生單相接地故障，系統(tǒng)還能在不對稱方式下運行二個小時。但是地下電力電纜大量使用及城市用電負(fù)荷急增，不少地方已開始采用中性點接地方式。

對380／220V的低壓配電系統(tǒng)，除某些特殊情況外，絕大部分是中性點接地系統(tǒng)，其目的是為了防止絕緣損壞后運行人員遭受觸電的危險。

這里舉一例說明（見圖1），低壓三相四線制變壓器二次側(cè)中性點經(jīng)接地，電氣設(shè)備外殼不接地。當(dāng)外殼帶電時，有人觸及外殼，此時流過人體的電流為：

Iren＝

式中：ux——相電壓（V）

rren——人體電阻（Ω）

r0——接地裝置電阻（Ω）

由于r0＜＜rren≈1500Ω，則Iren≈≌0．147A，結(jié)果遠(yuǎn)大于安全允許值。

2漏電保護(hù)器

國家標(biāo)準(zhǔn)GB16917．1—97《家用或類似用途帶過電流保護(hù)的剩余電流動作斷路器的一般要求》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，漏電保護(hù)器可分：

（1）漏電動作開關(guān)（僅有漏電保護(hù)的保護(hù)器）；

（2）漏電動作斷路器（帶過載、短路和漏電三種功能保護(hù)器）；

（3）漏電繼電器（僅有漏電報警功能的保護(hù)器）。

2．1保護(hù)器的工作原理

漏電保護(hù)是一種電流動作型漏電保護(hù)，它適用于電源變壓器中性點接地系統(tǒng)（TT和TN系統(tǒng)），也適用于對地電容較大的某些中性點不接地的IT系統(tǒng)（對相－相觸電不適用）。

漏電保護(hù)器工作原理見圖2。三相線A，B，C和中性線N穿過零序電流互感器，零序電流互感器的副邊線圈接中間環(huán)節(jié)及脫扣器。

在正常情況下（無觸電或漏電故障發(fā)生），由克氏電流定律知道：三相線和中性線的電流向量和等于零，即：

＋＋＋＝O

因此，各相線電流在零序電流互感器鐵芯中所產(chǎn)生磁通向量之和也為零，即：

＋＋＋＝0

當(dāng)有人觸電或出現(xiàn)漏電故障時，即出現(xiàn)漏電電流，這時通過零序電流互感器的一次電流向量和不再為零，即：

Δ＋＋＋≠0

零序電流互感器中磁通發(fā)生變化，在其副邊產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此信號進(jìn)入中間環(huán)節(jié)，如果達(dá)到整定值，使勵磁線圈通電，驅(qū)動主開關(guān)，立即切斷供電電源，達(dá)到觸電保護(hù)。

2．2漏電保護(hù)器性能參數(shù)說明

2.2.1額定漏電動作電流（I△n）

它是指在規(guī)定條件下，漏電保護(hù)器必須可靠動作的漏電動作電流值。國家標(biāo)準(zhǔn)（GB6829—86）規(guī)定為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計15個等級，在0．03A（30mA）以下為高靈敏度，0．03～1A為中靈敏度，1A以上為低靈敏度。

2.2.2額定漏電不動作電流（I△n0）

這是為防止漏電保護(hù)器誤動作的必需技術(shù)參數(shù)，即在電網(wǎng)正常運行時允許的三相不平衡漏電流。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定I△n0不得低于I△n的1/2。

2.2.3漏電動作分?jǐn)鄷r間

動作時間是從突然施加漏電動作電流開始到被保護(hù)主電路完全被切斷為止。為達(dá)到人身觸電時的安全保護(hù)作用和適應(yīng)分級保護(hù)的需要，漏電保護(hù)器分快速型、延時型及反時限型三種。

2.2.4靈敏度α

一般漏電信號電流不可能很大，又要保證人身安全，我國規(guī)定的30mA信號電流可直接接觸保護(hù)，國外可小到6mA。

漏電互感器的靈敏度由下式表示：

α＝

式中：

E——副邊繞組中感應(yīng)電動勢模；

I——一次漏電流的模。

α反應(yīng)了漏電互感器對漏電流的反應(yīng)能力。根據(jù)電磁感應(yīng)原理計算得到：

＝1／

采取加大鐵芯截面積，增加匝數(shù)N1，可以增加勵磁阻抗Zm，及增加負(fù)載阻抗ZL，則可以得到高的靈敏度。3低壓配電系統(tǒng)的接地

3．1三種接地系統(tǒng)

在我國的《民用電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ／T16—92）標(biāo)準(zhǔn)中將低壓配電系統(tǒng)分為三種，即TN、TT、IT三種形式。其中，第一個大寫字母T表示電源變壓器中性點直接接地；I則表示電源變壓器中性點不接地（或通過高阻抗接地。第二個大寫字母T表示電氣設(shè)備的外殼直接接地，但和電網(wǎng)的接地系統(tǒng)沒有聯(lián)系；N表示電氣設(shè)備的外殼與系統(tǒng)的接地中性線相連。

TN系統(tǒng)：電源變壓器中性點接地，設(shè)備外露部分與中性線相連。

TT系統(tǒng)：電源變壓器中性點接地，電氣設(shè)備外殼沒有專用保護(hù)接地線（PE）。

IT系統(tǒng)：電源變壓器中性點不接地（或通過高阻抗接地），而電氣設(shè)備外殼沒有專用保護(hù)接地線（PE）。

3．2TN系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的電源變壓器的中性點接地，根據(jù)電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分與系統(tǒng)連接的不同方式又可分三類：即TN—C系統(tǒng)、TN—S系統(tǒng)、TN—C—S系統(tǒng)。下面分別進(jìn)行介紹。

3.2.1TN—C系統(tǒng)（見圖3）

其特點是：電源變壓器中性點接地，保護(hù)零線（PE）與工作零線（N）共用。

（1）它是利用中性點接地系統(tǒng)的中性線（零線）作為故障電流的回流導(dǎo)線，當(dāng)電氣設(shè)備相線碰殼，故障電流經(jīng)零線回到中點，由于短路電流大，因此可采用過電流保護(hù)器切斷電源。TN—C系統(tǒng)一般采用零序電流保護(hù)；

（2）TN—C系統(tǒng)適用于三相負(fù)荷基本平衡場合，如果三相負(fù)荷不平衡，則PEN線中有不平衡電流，再加一些負(fù)荷設(shè)備引起的諧波電流也會注入PEN，從而中性線N帶電，且極有可能高于50V，它不但使設(shè)備機(jī)殼帶電，對人身造成不安全，而且還無法取得穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位；

（3）TN—C系統(tǒng)應(yīng)將PEN線重復(fù)接地，其作用是當(dāng)接零的設(shè)備發(fā)生相與外殼接觸時，可以有效地降低零線對地電壓。

3.2.2TN—S系統(tǒng)（見圖4）

整個系統(tǒng)的中性線（N）與保護(hù)線（PE）是分開的。

（1）當(dāng)電氣設(shè)備相線碰殼，直接短路，可采用過電流保護(hù)器切斷電源，如果線路較長，可在線路首端裝設(shè)RCD，靠它切斷故障電流；

（2）當(dāng)N線斷開，如三相負(fù)荷不平衡，中性點電位升高，但外殼無電位，PE線也無電位；

（3）TN—S系統(tǒng)不必重復(fù)接地，因為重復(fù)接地后對N線斷后保護(hù)設(shè)備作用不明顯；

（4）TN—S系統(tǒng)適用于工業(yè)企業(yè)、大型民用建筑。

3.2.3TN—C—S系統(tǒng)（見圖5）

它由兩個接地系統(tǒng)組成，第一部分是TN—C系統(tǒng)，第二部分是TN—S系統(tǒng)，其分界面在N線與PE線的連接點。

（1）當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生單相碰殼，同TN—S系統(tǒng)；

（2）當(dāng)N線斷開，故障同TN—S系統(tǒng)；

（3）TN—C—S系統(tǒng)中PEN應(yīng)重復(fù)接地，而N線不宜重復(fù)接地。

PE線連接的設(shè)備外殼在正常運行時始終不會帶電，所以TN—C—S系統(tǒng)提高了操作人員及設(shè)備的安全性。

3．3TT供電系統(tǒng)（見圖6）

如圖6，電源中性點直接接地，電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分用PE線接到接地極（此接地極與中性點接地沒有電氣聯(lián)系）。

（1）當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生相碰殼接地，環(huán)路阻抗Z＝ZL＋ZPE＋Zf＋RA＋RB

式中：

ZL——相線阻抗；

ZPE——PE線阻抗；

Zf——相線與外殼間接觸電阻；

ZA——用電設(shè)備接地電阻；

ZB——電源中性點接地電阻。

由于ZL、ZPE、Zf很小，可忽略，接地電流：

Id＝＝

按JGJ／T16—92標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定RA·I＇d≤50V，及I＇d＝

U——相電壓；

I＇d——為低壓斷路器瞬時或延時過電流脫扣整定值（A）；

Id——單相短路電流（A）。

∴RA≤（15／29）·RB

如果RB≤4Ω，則：RA≤·RB＝2．07Ω；接地電阻的要求極其苛刻，較難實現(xiàn)，因此一般要求RA取值范圍為4Ω～10Ω。

如果RA≤4Ω，則Ia≈12．5A。

由RL1型熔斷器特性曲線與自動開關(guān)保護(hù)特性曲線得到的保護(hù)裝置允許最大整定值列于下表。

由表可知RA≤4Ω時，熔斷器熔體的額定電流Ie≤4A或Ie≤2A，而低壓斷路器瞬時動作整定值Ie≤11A才能保證在規(guī)定時間內(nèi)切斷故障回路。在工程上，這么小的整定值是沒有實際意義的，另外，容量較大的分支負(fù)荷或支路負(fù)荷也無法采用熔斷器或自動開關(guān)作這種TT接地系統(tǒng)的保護(hù)電器，因此要采用RCD保護(hù)電器。

（2）TT系統(tǒng)在國外被廣泛應(yīng)用，在國內(nèi)僅限于局部對接地要求高的電子設(shè)備場合，如果在負(fù)荷端和首端裝設(shè)RCD而干線末端裝有斷零保護(hù)，則可適用于農(nóng)村居住區(qū)、工業(yè)企業(yè)及分散的民用建筑等場所。

3．4IT系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的帶電部分與大地間無直接連接（或經(jīng)電阻接地），而受電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分則通過保護(hù)線直接接地（如圖7）。

圖7（a）配電中性點與地絕緣；圖7（b）配電中性點經(jīng)電阻（阻抗）接地；圖7（c）配電中性點經(jīng)阻抗接地而設(shè)備外露導(dǎo)電部分接到電源的接地體上。

下面分析發(fā)生單相短路故障時的情況這里只論述圖7（b）。在發(fā)生第一次接地故障時。

Id≤U／（Z＋RA＋RB＋ZL＋Zf）

式中：

Z——配電系統(tǒng)中性點的阻抗

RA——用電設(shè)備的接地電阻，一般RA≤4Ω

RB——配電設(shè)備中性點的接地電阻，一般RB≤4Ω

U——電源相電壓，220V

ZL——相線電阻

Zf——相線與外殼之間接觸電阻

ZL、Zf數(shù)值很小，略去不計。按IEC標(biāo)準(zhǔn)，Z的阻抗推薦5倍于相線電壓數(shù)值，

Z＝5×2201000Ω

Id≤220／（1000＋4＋4）＝0．218（A）

設(shè)備外露部分的電壓：Uf≤Id·RA＝0．218×4＝0．872V，這個電壓不會造成觸電傷害，因此第一次出現(xiàn)這種情況，不用切斷電源，而是發(fā)一個聲光告警。

在發(fā)生第二次接地故障時（圖8），M1設(shè)備的L3相接地，M2設(shè)備的L2相接地時，必須滿足RA·Ia≤50V及RC·IC≤50V，式中Ia、IC分別為M1，M2保護(hù)器的動作電流。

在一般情況下，RA＝RC＝4Ω，則Ia＝Ic≈50V／4Ω＝12．5A；如果采用熔斷器或空氣斷路器作保護(hù)時，IT系統(tǒng)只能提供小容量負(fù)荷。如果采用RCD，則IT系統(tǒng)可以提供較大負(fù)荷量。4漏電保護(hù)器的配置

4．1漏電保護(hù)器的配置技術(shù)

一般僅有一級保護(hù)，額定動作電流I△n≤Vr／Rs。式中：Vr——安全觸電電壓，特別潮濕場所為2．5V，潮濕場所取25V，而干燥場所取56V；Rs為設(shè)備外露導(dǎo)電部分接地電阻。

如果有二級保護(hù)，圖9表示了兩級保護(hù)的動作時間和動作電流的配合關(guān)系。其第一級的目的是為了防止人身間接接觸觸電，被保護(hù)電網(wǎng)面積大負(fù)載電流大，通常150kVA變壓器總出線電流216A，動作電流取100～300mA，而動作時間為0．2s以上；其第二級的目的是防止直接接觸觸電事故，被保護(hù)電網(wǎng)覆蓋小，動作電流選30mA，動作時間≥0．04s。

如果多級漏電保護(hù)時，多級漏電保護(hù)I△n1≥3I△n2t1≥tfd，式中，I△n1是上一級，I△n2為下一級RCD額定動作電流，tfd為上一級RCD可返回的時間；tfd為下一級RCD分、合斷時間。

如果要采取三級保護(hù)，則（1）末線路端用電設(shè)備I△n＝30mAt≤0．1s；（2）分支路選擇RCD，取I△n＝100mAt≤0．3s；（3）干線選擇I△n＝300mAt≤1s。

4．2安裝漏電保護(hù)器的注意事項

（1）漏電保護(hù)器能否正常工作，它與接地方式及安裝方式有很大關(guān)系。這里僅舉一例說明I△n＝100mAt≤1s。

由于兩個漏電保護(hù)器出線后的線路混用（見圖10），而造成兩個漏電保護(hù)器不能同時供電。

圖中，由于臨時將照明燈泡跨接在兩個漏電保護(hù)器出線后的相線與中性線之間，它是跨接在2LDB中的相線與的1LDB中性線之間，當(dāng)燈泡亮后，其相線電流流經(jīng)2LDB和1LDB回到中線，很明顯2LDB使出現(xiàn)不平衡電流，1LDB中也出現(xiàn)差流，從而2LDB和1LDB一起動作，切斷了電源，因此造成兩個回路都無法正常工作。

（2）安裝漏電保護(hù)器時，一定要注意線路中中性線的正確接法，即工作中性線一定要穿過漏電電流互感器，而保護(hù)中性線決不能穿過漏電電流互感器，如圖4—（a）（即TN－S系統(tǒng)）。5結(jié)論

（1）不同的接地方式應(yīng)選用不同的接地保護(hù)器。TT系統(tǒng)中，RCD是接地故障的適合保護(hù)器；而在TN－C系統(tǒng)，就不宜采用RCD；在TN－S，TN－C－S系統(tǒng)，均可采用RCD作保護(hù)器。

（2）為了達(dá)到保護(hù)人身安全，又不要擴(kuò)大停電范圍，要正確選擇RCD的分級保護(hù)。

（3）安裝RCD保護(hù)，要防止接地方式混亂，及接地、接零混用。還要正確使用，使用不當(dāng)也會造成停電或事故。