剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置詳解.ppt

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單元三課題五,剩余電流動(dòng)作 保護(hù)裝置,防止間接觸電常用的技術(shù)措施,裝設(shè)自動(dòng)切斷電源裝置(采用過流保護(hù)) 、 采用接地保護(hù)、 電氣設(shè)備采用雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣、 （將有觸電危險(xiǎn)的場(chǎng)所絕緣）構(gòu)成不導(dǎo)電環(huán)境、 采用等電位連接保護(hù)或采取等電位均壓措施、 采用特低電壓、 采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)、 實(shí)行電氣隔離等 。,一、概述,1．剩余電流保護(hù) 低壓配電線路中各相(含中性線)電流矢量和不為零而產(chǎn)生的電流稱為剩余電流。 通常所說的接地故障電流即漏電電流就是一種常見的剩余電流。 剩余電流保護(hù)是利用剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置來防止電氣事故的一種安全技術(shù)措施。,2、作用：,（1）用于防止由剩余電流引起的單相電擊事故； （2）用于防止由剩余電流引起的火災(zāi)和設(shè)備燒毀事故； （3）用于檢測(cè)和切斷各種一相接地故障； （4）有的剩余電流保護(hù)裝置還可用于過載、過壓、欠壓和缺相保護(hù)。,二、結(jié)構(gòu)與工作原理,（一）結(jié)構(gòu) 剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)主要由三個(gè)基本部分構(gòu)成，即檢測(cè)元件、中間環(huán)節(jié)(包括放大元件和比較元件)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,1．檢測(cè)元件（剩余電流互感器）,如圖4-21所示，剩余電流保護(hù)裝置的電流互感器一般采用空心式的環(huán)形互感器。,它的主要功能是把一次回路檢測(cè)到的剩余電流 I1 變換成二次回路的輸出電壓 E2 、E2 施加到剩余電流脫扣器的脫扣線圈上，推動(dòng)脫扣器動(dòng)作，或通過信號(hào)放大裝置，將信號(hào)放大以后施加到脫扣線圈上，使脫扣器動(dòng)作。,2．信號(hào)放大裝置（放大元件）,剩余電流互感器二次回路的輸出功率很小，一般僅達(dá)到mVA的等級(jí)。在剩余電流互感器和脫扣器之間增加一個(gè)信號(hào)放大裝置，不僅可以降低對(duì)脫扣器的靈敏度要求，而且可以減少對(duì)剩余電流互感器輸出信號(hào)要求，減輕互感器的負(fù)擔(dān)，從而可以大大地縮小互感器的重量和體積，使剩余電流保護(hù)裝置的成本大大降低。信號(hào)放大裝置一般采用電子式放大器。,,3．脫扣器（比較元件） 剩余電流保護(hù)裝置的脫扣器是一個(gè)比較元件，用它來判別剩余電流是否達(dá)到預(yù)定值，從而確定剩余電流保護(hù)裝置是否應(yīng)該動(dòng)作。,,4．執(zhí)行元件 根據(jù)剩余電流保護(hù)裝置的功能不同，執(zhí)行元件也不同。 對(duì)剩余電流斷路器，其執(zhí)行元件是一個(gè)可開斷主電路的機(jī)械開關(guān)電器。 對(duì)剩余電流繼電器，其執(zhí)行元件一般是一對(duì)或幾對(duì)控制觸頭，輸出機(jī)械開閉信號(hào)。,（二）工作原理,1．電子式剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的工作原理 4-22所示，為電子式剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置原理圖。 在零序電流互感器的二次回路和脫扣器之間接入一個(gè)電子放大線路E。,,,,在正常情況下，電路中沒有發(fā)生人身電擊、設(shè)備漏電或接地故障時(shí)，剩余電流保護(hù)裝置通過電流互感器一次側(cè)電路的電流矢量和等于零，即IL1 + IL2 + IL3 + IN = 0。 此時(shí)，電流IL1、IL2、IL3和IN在電流互感器中產(chǎn)生磁通的矢量和等于零，即ΦL1 +ΦL2 + ΦL3 + ΦN = 0 。這樣在電流互感器的二次線圈中沒有感應(yīng)電壓輸出，因此剩余電流保護(hù)裝置保持正常供電。,當(dāng)電路中發(fā)生人身電擊、設(shè)備漏電、故障接地時(shí)，通過設(shè)備接地電阻RA有一個(gè)接地電流 IN 流過，則通過互感器電流的矢量和不等于零，為IL1 + IL2 + IL3 + IN ≠0 ，剩余電流互感器中產(chǎn)生磁通矢量和也不等于零，即ΦL1 +ΦL2 + ΦL3 + ΦN ≠0 。 此時(shí)，互感器二次回路中有一個(gè)感應(yīng)電壓輸出，此電壓直接或通過電子信號(hào)放大器施加在脫扣線圈上，產(chǎn)生一個(gè)工作電流。二次回路的感應(yīng)電壓輸出隨著故障電流的增大而增大，當(dāng)接地故障電流達(dá)到額定值時(shí)，脫扣線圈中的電流足以推動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使主開關(guān)斷開電路，或使報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。,2、電磁式剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的工作原理,如圖所示，電磁式剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的檢測(cè)元件是零序電流互感器，中間環(huán)節(jié)是由電磁鐵（放大器）、銜鐵、彈簧（比較器）、脫扣機(jī)構(gòu)組成；執(zhí)行機(jī)構(gòu)是斷路器，SB是試驗(yàn)按鈕。,（1）正常工作時(shí)：,各相電流的相量和等于零，零序電流互感器的環(huán)形鐵芯所感應(yīng)磁通的相量和也為零，零序電流互感器的二次繞組中沒有感應(yīng)電壓輸出，極化電磁鐵T線圈沒有電流流過，T的吸力克服彈簧反作用力，使銜鐵X保持在閉合位置，脫扣機(jī)構(gòu)TK不動(dòng)作，漏電保護(hù)斷路器QF不動(dòng)作，保持電路正常供電。,（2）保護(hù)動(dòng)作時(shí)：,當(dāng)因某種原因產(chǎn)生剩余電流時(shí)，通過零序電流互感器一次側(cè)各導(dǎo)線電流的相量和不再為零（此時(shí)產(chǎn)生的電流被稱作“剩余”電流）。這時(shí)環(huán)形鐵芯將有交變磁通產(chǎn)生，在互感器二次繞組中有感應(yīng)電壓輸出，電磁鐵T線圈中將有交流電流通過，并產(chǎn)生交變磁通與永久磁鐵的磁通疊加使電磁鐵去磁，從而使其對(duì)銜鐵X的吸力減小，于是銜鐵被彈簧的反作用力拉開，脫扣機(jī)構(gòu)TK動(dòng)作，斷路器QF斷開電源。,（3）試驗(yàn)時(shí)：,按下試驗(yàn)按鈕SB，相間出現(xiàn)電流，模擬剩余電流，同樣使通過零序電流互感器一次側(cè)各導(dǎo)線電流的相量和不再為零，而使裝置動(dòng)作。,三、技術(shù)參數(shù),1、關(guān)于漏電動(dòng)作性能的技術(shù)參數(shù) （1）額定剩余動(dòng)作電流（I△n）: 是指在規(guī)定的條件下，剩余動(dòng)作保護(hù)裝置必須動(dòng)作的漏電動(dòng)作電流值。它反映了剩余動(dòng)作保護(hù)裝置的靈敏度。 （2）額定剩余不動(dòng)作電流(I△n0)： 是指在規(guī)定的條件下，剩余動(dòng)作保護(hù)裝置必須不動(dòng)作的剩余電流值。 （3）分?jǐn)鄷r(shí)間。指剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置從突然加上動(dòng)作電流時(shí)起，至被保護(hù)電路切斷為止的全部時(shí)間。,,2、 其他技術(shù)參數(shù) ①額定頻率：50Hz; ②額定電壓：220V 或 380V; ③額定電流(I△n)：6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、(60A)、63A、(80A)、100A(125A)、160A、200A、250A(帶括號(hào)值不推薦優(yōu)先采用 ) 。,四、剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置分類,1．按照檢測(cè)信號(hào)和工作原理分類 可分為電流動(dòng)作型、交流脈沖型、電壓動(dòng)作型。 目前廣泛使用的是反映零序電流的電流型剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置。,2．按照中間環(huán)節(jié)所采用的元件分類,可分為電磁式、電子式兩種，區(qū)別見圖4-28所示。我國生產(chǎn)的剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置絕大部分為電子式的，約占90％左右。電磁式剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置因制造成本高、價(jià)格貴，使用量較少 。,,（1）電磁式剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的工作特點(diǎn)： 零序電流互感器的二次回路輸出電壓不經(jīng)任何放大，直接激勵(lì)剩余電流脫扣器，其動(dòng)作功能與線路電壓無關(guān)，因此不會(huì)因線路電壓降低而影響動(dòng)作可靠性。,,（2）電子式剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的工作特點(diǎn)： 零序電流互感器的二次回路和脫扣器之間接入一個(gè)電子放大線路，互感器二次回路的輸出電壓經(jīng)過電子線路放大后再激勵(lì)剩余電流脫扣器，其動(dòng)作功能與線路電壓有關(guān)。,,,3．按照功能分類,（1）剩余電流開關(guān)(剩余電流動(dòng)作斷路器，用于接通、承載和分?jǐn)嗾９ぷ鳁l件下電流，以及在規(guī)定條件下當(dāng)剩余電流達(dá)到一個(gè)規(guī)定值時(shí)，使觸頭斷開的機(jī)械開關(guān)電器)； （2）剩余電流繼電器(組合式剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置，在規(guī)定的條件下，當(dāng)剩余電流達(dá)到一個(gè)規(guī)定值時(shí)，發(fā)出動(dòng)作指令的電器)； （3）剩余電流保護(hù)插座（插頭）等。,①剩余電流開關(guān)(剩余電流斷路器),是指不僅它與其它斷路器一樣可將主電路接通或斷開，而且具有對(duì)剩余電流流檢測(cè)和判斷的功能，當(dāng)主回路中發(fā)生剩余電流或絕緣破壞時(shí)，剩余電流保護(hù)開關(guān)可根據(jù)判斷結(jié)果將主電路接通或斷開的開關(guān)元件。 它與熔斷器、熱繼電器配合可構(gòu)成功能完善的低壓開關(guān)元件。 目前這種形式的剩余電流保護(hù)裝置應(yīng)用最為廣泛，就是常說的剩余電流保護(hù)器。,剩余電流開關(guān)一般每月要做一次功能試驗(yàn),,剩余電流開關(guān)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是檢測(cè)裝置、脫口裝置、跳閘機(jī)構(gòu)都裝配在一個(gè)絕緣外殼內(nèi)。,②剩余電流繼電器（組合式剩余電流保護(hù)裝置）,剩余電流繼電器是指具有對(duì)漏電流檢測(cè)和判斷的功能，而不具有直接切斷和接通主回路功能的漏電保護(hù)裝置。 它可與大電流的自動(dòng)開關(guān)配合，作為低壓電網(wǎng)的總保護(hù)或主干路的剩余電流、接地或絕緣監(jiān)視保護(hù)。,組成,開關(guān),繼電器,剩余電流保護(hù)繼電器由零序互感器、脫扣器和輸出信號(hào)的輔助接點(diǎn)組成。,零序互感器,脫扣器,輔助接點(diǎn),組成與工作原理,,,,零序互感器,,開關(guān),電流互感器,繼電器,③剩余電流保護(hù)插座（插頭）,是指具有對(duì)剩余電流檢測(cè)和判斷并能切斷回路的電源插座。 其額定電流一般為20A以下，剩余動(dòng)作電流6～30mA，靈敏度較高，常用于手持式電動(dòng)工具和移動(dòng)式電氣設(shè)備的保護(hù)及家庭、學(xué)校等民用場(chǎng)所。,,,電熱水器漏電保護(hù)插頭,,4、按照剩余動(dòng)作電流分類：,我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定剩余動(dòng)作電流值為：6mA、10mA、（15mA）、30mA、（50mA）、（75mA）、100mA、200mA、 300mA、500mA、1000mA、3000mA、5000mA、10000mA、20000mA共15個(gè)等級(jí)（帶括號(hào)的值不推薦優(yōu)先采用）。 ①高靈敏度型：額定剩余動(dòng)作電流為30mA及以下者屬于高靈敏度（6mA、10mA、（15mA）、30mA ），主要用于防止各種人身觸電事故 。 ②中靈敏度型：30mA以上至1000mA（（50mA）、（75mA）、100mA、200mA、 300mA、500mA、1000mA ）者屬中靈敏度，用于防止觸電事故和漏電火災(zāi) 。 ③低靈敏度型：1000mA以上（3000mA、5000mA、10000mA、20000mA ）者屬低靈敏度，用于防止剩余電流火災(zāi)和監(jiān)視一相接地事故。,5、按其動(dòng)作時(shí)間分類：,快速(瞬時(shí))型：快速型剩余電流保護(hù)裝置沒有人為的延時(shí)，適用于單級(jí)保護(hù)或分級(jí)保護(hù)的末級(jí)保護(hù)。用于直接接觸保護(hù)時(shí)其剩余動(dòng)作電流小于30mA，選用快速型剩余電流保護(hù)器,其動(dòng)作時(shí)間與動(dòng)作電流的乘積不應(yīng)超過30mA﹒s. 。 延時(shí)型：延時(shí)剩余電流保護(hù)裝置加有人為的延時(shí)部件，適用于分級(jí)保護(hù)的首級(jí)保護(hù)，因此它只適用于間接接觸保護(hù)，其剩余動(dòng)作電流大于30mA。延時(shí)時(shí)間的優(yōu)選值為：0.2s、0.4s、0.8s、1s、1.5s、2s。 反時(shí)限型：反時(shí)限型剩余電流保護(hù)裝置是為了更好地配合電流-時(shí)間曲線而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，其特點(diǎn)是剩余電流越大，分?jǐn)鄷r(shí)間越短；剩余電流越小，分?jǐn)鄷r(shí)間越長。其適用于直接接觸保護(hù)。但目前我國沒有進(jìn)行推廣。,“30mA·s”的安全性是什么？,通過大量的動(dòng)物試驗(yàn)和研究表明，引起心室顫動(dòng)不 僅與通過人體的電流（I）有關(guān)，而且與電流在人體中持續(xù)的時(shí)間（t）有關(guān)，即由通過人體的安全電量Q=I×t來確定，一般為50mA·s。就是說當(dāng)電流不大于50mA，電流持續(xù)時(shí)間在ls以內(nèi)時(shí)，一般不會(huì)發(fā)生心室顫動(dòng)。 但是，如果按照50mA·s控制，當(dāng)通電時(shí)間很短而通人電流較大時(shí)（例如500mA×0.1s），仍然會(huì)有引發(fā)心室顫動(dòng)的危險(xiǎn)。雖然低于50mA·s不會(huì)發(fā)生觸電致死的后果，但也會(huì)導(dǎo)致觸電者失去知覺或發(fā)生二次傷害事故。,,實(shí)踐證明，用30 mA·s作為電擊保護(hù)裝置的動(dòng)作特性，無論從使用的安全性還是制造方面來說都比較合適，與50 mA·s相比較有1.67倍的安全率（K=50/30=1.67）。 從“30mA·s”這個(gè)安全限值可以看出，即使電流達(dá)到100mA，只要剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置在0.3s之內(nèi)動(dòng)作并切斷電源，人體尚不會(huì)引起致命的危險(xiǎn)。故30mA·s這個(gè)限值也成為剩余電流保護(hù)器產(chǎn)品的選用依據(jù)。,五、剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置分級(jí)保護(hù),1、什么是分級(jí)保護(hù) 根據(jù)線路和負(fù)載的情況，按照不同的保護(hù)要求，在低壓干線、分支線路和線路末端，分別安裝具有不同剩余電流動(dòng)作特性的保護(hù)裝置，形成分級(jí)剩余電流保護(hù)網(wǎng)。,,2、目的 低壓供用電系統(tǒng)中剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置采用分級(jí)保護(hù)的目的就是在保證安全的同時(shí)，縮小發(fā)生人身電擊事故和接地故障切斷電源時(shí)引起的停電范圍。,3、為什么要分級(jí)保護(hù)？,低壓供配電一般都采用分級(jí)配電。 如果只在線路末端（開關(guān)箱內(nèi)）安裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置 ，雖然發(fā)生剩余電流時(shí)，能斷開故障線路，但保護(hù)范圍小； 同樣，若只在分支干線（分配箱內(nèi)）或干線（總配電箱內(nèi)）安裝剩余電流保護(hù)器，雖然保護(hù)范圍大，如果某一用電設(shè)備因剩余電流跳閘時(shí)，將造成整個(gè)系統(tǒng)全部停電，既影響無故障設(shè)備的正常運(yùn)行，又不便查找事故，顯然這些保護(hù)方式都有不足之處。,4．分級(jí)保護(hù)的形式與作用,分級(jí)保護(hù)方式的選擇：應(yīng)根據(jù)用電負(fù)荷和線路具體情況的需要，一般可分為兩級(jí)或三級(jí)保護(hù)。 在總電源端、分支線首端和線路末端都安裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置就是三級(jí)保護(hù)，如圖4-41所示。,（1）第一級(jí)保護(hù)（總保護(hù)）,安裝在變壓器低壓側(cè)的第一級(jí)保護(hù)（總保護(hù)）僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的間接接觸觸電進(jìn)行保護(hù)，不具備防止人身直接接觸觸電的功能。 其主要作用是在達(dá)到動(dòng)作整定值時(shí)可靠跳閘，保證低壓主干線的安全運(yùn)行，防止接地故障引起電氣火災(zāi)和電氣設(shè)備損壞。 另外，還可具備在架空線路發(fā)生斷線、過負(fù)荷、短路等情況時(shí)動(dòng)作于跳閘的功能。,（2）第二級(jí)保護(hù)（中級(jí)保護(hù)）,為了縮小故障停電范圍，提高供電可靠性，在分支較長、負(fù)荷較大或用戶較多的線路上宜裝設(shè)分支線第二級(jí)保護(hù)（中級(jí)保護(hù)）。在總保護(hù)與末端保護(hù)之間設(shè)立的剩余電流保護(hù)均屬中級(jí)保護(hù)。 第二級(jí)保護(hù)的作用是當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障性剩余電流時(shí)，將因故障剩余電流引起的停電范圍控制在該分支線路內(nèi)。,（3）末級(jí)保護(hù),安裝在用戶側(cè)的末級(jí)保護(hù)裝置的主要作用就是實(shí)現(xiàn)直接接觸電擊保護(hù)，保證人身安全。 在不同的使用場(chǎng)所，當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)出現(xiàn)大于額定剩余動(dòng)作電流30 mA時(shí)，能瞬時(shí)迅速切斷電源。,各級(jí)剩余電流和分?jǐn)鄷r(shí)間的配合見下表,,六、剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置在電擊防護(hù)方面的應(yīng)用,1. 應(yīng)用于電擊防護(hù)的原則 （1）應(yīng)用于直接接觸電擊防護(hù)的原則。 在直接接觸電擊事故的防護(hù)中，剩余電流保護(hù)只作為直接接觸電擊事故基本防護(hù)措施（絕緣防護(hù)、屏護(hù)、安全距離、特低電壓等）的附加保護(hù)措施，但不能替代應(yīng)有的直接接觸電擊防護(hù)措施。 但剩余電流保護(hù)不適用對(duì)相與相、相與N線間形成的直接接觸電擊事故的保護(hù)，因此帶電導(dǎo)體間相與相間及相與N線間的短路應(yīng)靠保護(hù)電器切斷電源。,,（2）應(yīng)用于間接接觸電擊防護(hù)的原則。 間接接觸電擊事故防護(hù)的主要措施應(yīng)是自動(dòng)切斷電源的保護(hù)（即過電流保護(hù)）。 當(dāng)電路發(fā)生絕緣損壞造成接地故障，其故障電流值小于過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作電流值時(shí)，自動(dòng)切斷電源的過電流保護(hù)不起作用時(shí)，應(yīng)采用剩余電流保護(hù)。,,（3）分級(jí)保護(hù)必須有末端保護(hù)的原則。 剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的分級(jí)保護(hù)應(yīng)以末端保護(hù)為基礎(chǔ)。為防止發(fā)生人身電擊事故，無論兩級(jí)或三級(jí)保護(hù)，都必須有末端保護(hù)。,2、必須安裝剩余電流保護(hù)裝置末端保護(hù)的設(shè)備和場(chǎng)所,（1）屬于Ⅰ類的移動(dòng)式電氣設(shè)備及手持式電動(dòng)工具； （2）生產(chǎn)用的電氣設(shè)備； （3）施工工地的電氣機(jī)械設(shè)備； （4）安裝在戶外的電氣裝置； （5）臨時(shí)用電的電氣設(shè)備；,,（6）機(jī)關(guān)、學(xué)校、賓館、飯店、企事業(yè)單位和住宅等除壁掛式空調(diào)電源插座外的其他電源插座或插座回路； （7）游泳池、噴水池、浴池的電氣設(shè)備； （8）安裝在水中的供電線 路和設(shè)備； （9）醫(yī)院中可能直接接觸人體的電氣醫(yī)用設(shè)備； （10）其他需要安裝剩余電流保護(hù)裝置的場(chǎng)所。,作業(yè),P128：1、 2 補(bǔ)充： 1、什么是剩余電流保護(hù)裝置的三級(jí)保護(hù)方式？ 在總電源端、分支線首端和線路末端分別安裝剩余電流保護(hù)裝置。 2、剩余電流保護(hù)裝置按照結(jié)構(gòu)形式分為那幾類？ 漏電開關(guān)(漏電斷路器)、漏電繼電器(組合式漏電保護(hù)裝置)、漏電保護(hù)插座等。,