漏电保护器的应用浅析

漏电保护器的应用浅析

摘要：本文对漏电保护器的工作原理做了介绍和分析，讲述了漏电保护器在TN系统中的适用性，并对漏电保护的选用、安装和运行做了阐述。

关键字：漏电保护器原理选用安装运行

随着我国经济的发展和人民生活电气化水平的提高，人民群众的生命和财产安全也日益受到重视和保障，因此在我国制订了一系列国家标准对漏电电流动作保护器选用、安装、使用、检测等作出了明确的规定。并国家建设法规中制定了相应的安全保障条款：

(1)《住宅设计规范》GB50096-1999中第6.2.5条第4款之规定：住宅内除空调电源插座外，其它电源插座电路应设置漏电保护装置。

(2)《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92要求：家用电器回路宜采用额定漏电动作电流为30mA的漏电保护器。30mA也是大家公认的，能有效防止人身电击事故的安全动作电流值。

(3)《住宅设计规范》GB50096-1999中第6.2.5条第7款之规定: 每幢住宅的总电源进线断路器,应具有漏电保护功能。住宅楼的总电源进行漏电保护，不仅可以防火，而且还可以作为防触电的后备保护。

(4)《低压配电设计规范》GB50054-95将防火用漏电断路器漏电保护整定值上限定为500mA，一般选用额定漏电动作电流为100mA、150mA、300mA、500mA。

下面就冠城中心项目对漏电保护器的应用进行简单的分析。此工程配电接地系统采用TN–C-S系统，可加装漏电保护器使之组合成为漏电报警监控系统。本工程的漏电报警系统采用分层分布设计，由酒店、商业楼、办公楼三部分组成，整个工程只需要配置一台漏电火灾监控设备（主机），通过CAN总线接受来自酒店、办公、商业各层漏电保护器的漏电信号，以实现对整个冠城中心工程的漏电电气火灾的监控。

一、 漏电保护器的工作原理及作用

电气设备漏电时，将呈现异常的电流或电压信号，漏电保护器通过检测、处理此异常电流或电压信号，促使执行机构动作。我们把根据故障电流动作的漏电保护器叫电流型漏电保护器，根据故障电压动作的漏电保护器叫电压型漏电保护器。由于电压型漏电保护器结构复杂，受外界干扰动作特性稳定性差，制造成本高，现已基本淘汰。目前国内外漏电保护器的研究和应用均以电流型漏电保护器为主导地位。

电流动作型漏电保护器的工作原理

如图1所示。相线L1、L2、L3和零线N均通过零序电流互感器TAN，作为TAN的一次线圈。根据基尔霍夫第一定律: ∑I=O。正常情况下， 如果用电设备是三相平衡负荷，则一次电流的矢量和为零，即Iu十Iv十Iw=O；如果用电设备是单相负荷，则一次电流的矢量和亦为零，即Iu十In =0、Iv十In=O、Iw十In=O，在零序电流互感器流矢量电流TAN的铁芯中的磁通矢量和也为零。TAN二次线圈无电流输出，脱扣器YA不动作， RCD正常合闸运行。当设备发生漏电或人身触电时，则故障电流Id经过大地回到电源变压器TM的中性点构成回路。由于对地出现漏电电流Id，则流经TAN的矢量和不等于零，即通过TAN的Iw+In≠0， TAN的二次侧有剩余电流流过，电磁脱扣器YA中有电流流过，当电流达到整定值时，脱扣器YA动作，漏电开关RCD掉闸，切断故障电路，从而起到保护作用。

此工程选用漏电保护器是因为其在反应触电和漏电保护方面具有高灵敏性和动作快速性，这是其他保护电器，如熔断器、自动开关等无法比拟的。自动开关和熔断器正常时要通过负荷电流，他们的动作保护值要避越正常负荷电流来整定，因此他们的主要作用是用来切断系统的相间短路故障。而漏电保护器是利用系统的剩余电流反应和动作，正常运行时系统的剩余电流几乎为零，故它的动作整定值可以整定得很小（一般为mA级），当系统发生人身触电或设备外壳带电时，出现较大的剩余电流，漏电保护器则通过检测和处理这个剩余电流后可靠地动作，切断电源。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（包括冷冻机组、生活泵房设备、消防泵房设备、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。

二、 漏电保护器在TN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系统三种，系统接地型式示意图如表2所示：

表2TN系统接地型式示意图

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。

TN-C 系统干线上使用漏电保护器时，漏电保护器后面的所有重复接地必须拆除，否则漏电开关合不上；而且，工作零线在任何情况下都不得断开。所以，实用中工作零线只能让漏电保护器的电源侧有重复接地。

2、 TN-S系统(三相五线制)，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。

3、 TN-C-S系统(三相四线与三相五线混合系统)，本工程供配电系统就是选用TN-C-S系统，此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。

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。

TN-S系统中性线和PE线在是分开的，那么进入建筑物的时候，中性线不能再接地（不能和PE线再连接），只能是PE线接地，那么就达不到“总等电位”的作用，危险电压有可能通过中性线由室外传进来，和PE线存在危险电位差。因此我们采用TN-C-S，在楼体进线处PEN接地，做等电位联结，那么就算中性线因为室外故障电位升高，但建筑内PE线也同样升高，所以不会有危险电压差。

本工程TN-C-S系统自配电室后PE线与N线分开，可以部分简化接线，降低造价，又有TN-S系统的安全优点。

三、漏电保护器的选用

在选用漏电保护装置时我们充分考虑到现场中各方面的因素:

1、我们根据保护范围、人身设备安全和环境要求确定漏电保护器的电源电压、工作电流、漏电电流及动作时间等参数。

2、在浴室内、广场水池、强电井等触电危险性很大的场所，工程中选用高灵敏度、快速型漏电保护装置（动作电流不宜超过 10mA ）。

3、在安装的场所发生人触电事故时，能得到其他人的帮助及时脱离电源，则漏电保护装置的动作电流可以大于摆脱电流，如地下一层、首层、二层商业区；在安装的场所得不到其他人的帮助及时脱离电源，则漏电保护装置动作电流不应超过摆脱电流，如地下室、库房等人员稀少区域。

4、在施工现场的电气机械设备、暂时临时线路的用电设备、金属构架上等触电危险性大的场合，Ⅰ类携带式设备或移动式设备我们配用高灵敏度漏电保护装置。

5、工程正式电源采用漏电保护器做分级保，满足上、下级开关动作的选择性。上一级漏电保护器的额定漏电电流不小于下一级漏电保护器的额定漏电电流，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。安装在电源端的漏电保护器采用的是低灵敏度延时型的漏电保护器。例

如：对工程中照明线路，根据泄漏电流的大小和分布，采用分级保护的方式。支线上选用高灵敏度的保护器，干线上选用中灵敏度保护器。

6、酒店客房内家用电器的插座都安装了漏电保护器，且优先选用额定漏电动作电流不大于30mA快速动作的漏电保护器。

7、安装在官场水池中的供电线路和设备以及潮湿及其他导电良好的场所，如地下室生活泵房、消防泵房、冷冻泵房等场所，都加装漏电保护器进行保护。

8、漏电保护器作为直接接触防护的补充保护时（不能作为唯一的直接接触保护），我们选用高灵敏度、快速动作型漏电保护器。

一般环境选择动作电流不超过30mA，动作时间不超过0.1s.，这两个参数保证了我们建筑内人体如果触电时，不会使触电者产生病理性生理危险效应。

在触电后可能导致二次事故的场合，我们选用额定动作电流为6mA的漏电保护器。

9、对特殊环境负荷和场所应按其特点选用漏电保护器，如：

我们对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，安装了报警式漏电保护器，例如本工程中的：公共场所的通道照明、应急照明，消防设备的电源，用于防盗报警的电源等，应选用报警式漏电保护器接通声、光报警信号，通知管理人员及时处理故障。

10、在选择漏电保护器的额定动作电流时，我们充分考虑到被保护线路和设备可能发生的正常泄漏电流值，必要时我们现场通过实际测量取得被保护线路或设备的泄漏电流值。选择的漏电保护器的额定漏电不动作电流，应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流的最大值的2倍。

11、选择漏电保护器的动作电流时我们还考虑了已下几点:（1）误动作的可能性。保护器能避开线路中不平衡的泄漏电流而不动作；还能在安装位置可能出现的电磁干扰下不误动作。(2）选择动作电流保护器制造的实际条件。例如，由于纯电磁式产品的动作电流很难做到 40mA 以下而不去追求过高灵敏度的

电磁式漏电保护装置。(3）在多级保护的情况下，选择动作电流采用多级保护，总漏电保护装灵敏度较低的或有少许延时的漏电保护装置。

四、漏电保护器的安装

我们在施工过程中除了遵守常规的电气设备安装规程外，并结合施工现场过程中出现的问题总结如下几点：

1、漏电保护装置的安装严格符合有关标准和生产厂产品说明书的要求。

2、漏电保护装置的安装时充分考虑到了供电方式、供电电压、系统接地形式及保护方式的作用。

3漏电保护装置在不同的系统接地型式中应正确接线。单相、三相三线、三相四线供电系统中的正确接线方式如表3所示

表3漏电保护装置接线方式

注1：L1、L2、L3为相线；N为中性线；PE为保护线；PEN为中性线和保护线合一；○为单相或三相电气设备；①为单相照明设备；RCD为漏电电流保护装置。

注2：单相负载或三相负载在不同的接地保护系统中的接线方式图中，左侧设备为未装有漏电电流保护装置；中间和右侧为装用漏电电流保护装置的接线图。

3、标有电源侧和负荷侧的漏电保护器确保不接反。如果接反，会导致漏电保护器的脱扣线圈无法随电源切断而断电，以致长时间通电而烧毁。

3. 安装漏电保护器后严格执行不拆除或放弃原有的安全防护措施，我们将漏电保护器作为电气安全防护系统中的附加保护措施。

4、漏电保护器安装时严格区分中性线和保护线(设备外壳接地线)。漏电保护器的中性线接入漏电保护回路，接零保护线接入漏电保护器的中性线电源侧，确保不接至负荷侧，经过漏电保护器后的中性线不接设备外露部分，保护线(设备外壳接地线)单独接地。

6. 采用漏电保护器的支路，其工作零线只能作为本回路的零线，禁止与其他回路工作零线相连，其他线路或设备也不能借用已采用漏电保护器后的线路或

设备的工作零线。

7. 安装完成后，要按照《建筑电气工程施工质量验收规范（GB50303-2002）3.1.6条款，即“动力和照明工程的漏电保护器应做模拟动作试验”的要求，对完工的漏电保护器进行试验，以保证其灵敏度和可靠性。试验时可操作试验按钮三次，带负荷分合三次，确认动作正确无误，方才正式投入使用。

五、漏电保护器的运行

1、漏电保护装置投入运行前我们都经供电管理部门检查验收并建立档案。投入运行后建立了运行记录，由责任电工认真填写以下各项内容，即：名称、型号、生产厂家、出厂日期、安装投运日期，以及周期试跳记录、正确动作率和防止触电事故次数。对故障检修也应做详细记录。

2、在使用中严格按照使用说明书的要求使用漏电保护器，并按规定每月检查一次，即操作漏电保护器的试验按钮，检查其是否能正常断开电源。在检查时应注意操作试验按钮的时间不能太长，一般以点动为宜，次数也不能太多，以免烧毁内部元件。

2、我们在对运行中的漏电保护装置定期维护时，对其接线和内部元器件不任意更换，也不会随意调整漏电动作电流整定值。

3、在使用中遇到漏电保护装置跳闸，如无异常情况，我们进行合闸试送电一次，如果再跳闸，我们将分路、分片停电后再试送，不会连续强行送电。

4、在当发生跳闸试送电不成功时，我们将选用最简单的判断故障方法，即将保护电路或设备退出运行，第一种情况：漏电保护装置仍然不能投入运行，则说明漏电保护装置本身发生故障；第二种情况：漏电保护装置能投入运行，同时操作试验按钮也能跳闸，则说明剩余电流保护装置完好，属于线路故障，排除线路故障后再次投入运行。

5、当我们发现电气设备在异常现象时，立即切断电源，及时请责任电工检查处理，以防扩大停电范围。

6、在漏电保护装置的保护范围内发生触电伤亡事故时，我们将检查剩余电流保护装置的动作情况，分析造成事故的原因，在调查前保护好现场，不私自折动剩余电流保护装置。

7、运行的漏电保护装置除按漏电保护特性进行定期试验外，也要对断路器、接触器部分按低压电器有关要求定期检查维护。

8、漏电保护器一旦损坏不能使用时，立即请专业电工进行检查或更换。如果漏电保护器发生误动作和拒动作，其原因一方面是由漏电保护器本身引起，另一方面是来自线路的缘由，应认真地具体分析，不要私自拆卸和调整漏电保护器的内部器件。

最后指出在漏电保护装置正常安装和正常运行中，有下列几种情况不能使漏电保护装置动作：

1、被保护线路中的相线与相线之间、相线与零线之间发生的直接接触或间接接触电击事故不能保护，因为所有的设备都是接在零线与相线之间、相线与相

线之间的根本就无法区分是流经设备的正常电流还是促使发生故障的电流；

2、漏电保护装置以前的（零序互感器以前）线路发生的直接接触或间接接触电击事故不能保护；

3、使用变频电源的用电设备发生的直接接触或间接接触电击事故不能保护，（如商业的变频空调、变频调速电机等）现在家庭中使用的变频设备越来越多了所以这一点必须得提一下；

4、单相对地漏电电流或电击电流已达到动作值，矢量和电流（剩余电流）没有达到动作值。

5、由于漏电保护器的作用是防患于未然，电路工作正常时反映不出来它的重要，往往不易引起大家的重视。有的人在漏电保护器动作时不是认真地找原因，而是将漏电保护器短接或拆除，这是极其危险的，也是绝对不允许的。

【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.

4、连理枝. 低压断路器及其应用[M] .北京：中国电力出版社，1991.

5、《低压开关设备和控制设备低压断路器》GB 14048.2-2001

6、《家用及类似场所用断路器》GB 10963.1-2005

7、《剩余电流动作保护器的一般要求》GB 6829-95

8、《漏电保护器安装和运行》GB 13955-2005

9、全国民用建筑工程设计技术措施一电气[M] .北京：中国计划出版社。2003．

10、陆俭国.低压保护电器可靠性理论及其应用[M] .北京：机械工业出版社，2004．

北京天润建设有限公司冠城中心项目部