对漏电保护器的安全性能剖析

摘要： 在现行建筑行业为了用电安全常使用漏电保护器。 本文着重阐述了漏电保护器的重要作用、工作原理、使用范围及注意事项，同时也指出了今后建筑电气安全保护方面的发展趋势。
关键词： 漏电电流 碰壳短路 相地短路


　　随着改革开放不断深入发展，人民的生活水平也在不断地提高。 如电冰箱、洗衣机、电视机、空调、电饭煲、微波炉……多种多样的电气设备越来越多地进入千家万户，被众多居民普遍使用。 这些众多的家用电器，对于保护人身与设备的安全意识，引起了国内外人士的广泛关注。 因此，对建筑电气的设计和施工也提出了更高的要求。 当前，在中性点直接接地的380/ 220V 的低压配电系统中，已经开始采取将质量合格参数合格的漏电保护器与接地保护或接零保护正确地配合使用，较好地防止了漏电电击等事故的发生。
　　
　　1 　漏电保护器安装的必要性
　　保护接零一般采用TN-C-S 系统或TN-S 系统，也就是在电源入户之前将零线重复接地，且重复接地电阻≤10Ω。 而在进户之后，工作零线N 与保护零线PE 则须分开。 此时，PE 线与所有用电设备金属外壳通过三孔插座的接地孔连接起来。而零线在引入配电箱后，应当和相线一样对地绝缘。 如果发生相线碰壳短路情况时，短路电流则经零线和接地极构成闭合回路。 这时回路阻抗很小，短路电流很大，从而此较大的短路电流致使保护开关跳闸，切断电源回路，达到安全保护的目的。 如图1 所示。 短路电流
　　IK = U/Zd　　　式中：
　　IK—相线碰壳短路电流，A
　　U —相电压，
　　Zd —零线阻抗与重复接地电阻之和，Ω
　　但是，TN-C-S 系统只能对用电设备的外壳在带电时起到保护作用，而对相地短路的情况则不能起到保护作用。 其原因是：在相地短路时(即设备绝缘破损发生的单相对地短路，简称故障短路) ，短路电流要经过设备与地面的自然接触，电阻流向电源中性点。 由于这时自然接触电阻很大，而短路电流很小，不足以使熔断器、断路器动作，切断电路，却能使故障引发的电弧火花持续很长时间，甚至着火。 如图2 所示。

　　 　　为了克服以上存在问题，在建筑电气设计、施工中采用安装漏电保护器，就成为一种有效的触电或漏电保护手段。
　　另外，在居民住宅中安装漏电保护器，也是当今我国按照国标GB6829295 标准要求，进行设计与施工的需要。
　　
　　2 　漏电保护器的工作原理
　　漏电保护器是由零序电流互感器、漏电脱扣器、脱扣机构、主开关、实验按钮等五部分组成。 倘若发生被保护设备的接地故障电流作用于漏电保护器的漏电脱扣器上的情况，其电流超过预定值时，则会立即出现开关跳闸，从而切断了故障电路。 如图3 所示。 一般来说在正常情况下，各相电流的相量和等于零。 由此，各相电流在零序电流互感器铁芯中感应的磁通量之和也等于零。 这时，由于零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出，主开关仍处于闭合状态，电源继续向负载方向供电。


　　当发生接地故障，或设备绝缘损坏、漏电，或人触及带电体时，主回路中各相电流的相量和不再为零。 则会出现故障电流在零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，从而导致二次侧感应电压迫使脱扣线圈励磁，强令主开关跳闸，切断供电回路。
　　由上可知，电流型漏电保护器是基于基尔霍夫第一定律：流入电路中任一节点的复电流代数和等于零，即∑I = 0。


　　3 　漏电保护器的作用及使用范围
　　漏电保护器具有动作灵敏，切断时间迅速的性能。 在建筑电气设计施工中只要合理选用和正确安装，对保护人身安全和防止设备损坏，以及预防火焰将会有明显的作用。
　　(1) 当人体直接触及220V 带电体时，漏电保护器迅速以0.1 秒的时间快速切断电路。 这时流过人体(一般人体电阻为1 000Ω左右) 的触电电流为220/ 1 000 = 220 (mA) ，其电击能量为：220(mA) ×0. 1 (S) = 22mA.S < 30mA.S。 目前我国现行规定：对人体安全的电击能量为：1.T = 30mA.S ，可以明显看出，当人们一旦触及220V 带电体时，漏电保护器会在0. 1 秒时间内迅速作出反应，而不致出现生命危险。

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