電流動作型漏電保護器原理與應用

劉增元

中國鋁業青海分公司動力廠供電車間 青海大通 810108

摘要：電流動作型漏電保護器是目前應用最多的漏電保護器，相對其它類型的漏電保護器，它的性價比最高，本文介紹它的原理及應用，便于大家了解電流動作型漏電保護器，使人們在實際生產、生活中正確使用電流動作型漏電保護器，減少漏電及觸電對人員、設備的損害。

關鍵詞：電流動作型漏電保護器；心室纖顫閾值；動作電流；動作時間

1、漏電保護器概述

漏電保護器全稱是漏電電流動作保護器，它可以對低壓電網中的直接觸電和間接觸電進行有效的防護，它在觸電防護中之所以有效，是因為它在反應觸電和漏電方面具有高度靈敏性和快速性，這是其他保護電器（如自動開關和熔斷器）所不能比擬的。在系統發生人員觸電、設備絕緣損壞碰殼接地等情況時，漏電保護器能可靠動作，切斷電源，因此，漏電保護器在低壓電網中得到了廣泛的應用。

漏電保護器按其電氣工作原理分，有電壓動作型、電流動作型、交流脈沖型三種主要類型。目前電壓動作型漏電保護器因其結構復雜、成本高，已趨于淘汰。交流脈沖型漏電保護器是在一般的電流型漏電保護器電路的基礎上，增加了一套鑒相鑒幅裝置，使動作信號取決于人體觸電電流與電網三相不平衡電流之向量和的幅值與相位的變化量。由于在設計上尚不能完全不受電網三相不平衡電流的影響，所以存在一定的不動作區以及可能發生誤動作的情況，因此應用的數量較少。目前，應用最多的是電流動作型漏電保護器，其主要形式有漏電開關、漏電繼電器、漏電保護插座等。

2、電流動作型漏電保護器的工作原理

2.1 觸電及觸電電流的切除的時間要求

在了解觸電保護器的主要原理前，我們有必要先了解一下什么是觸電。觸電指的是電流通過人體而引起的傷害。當人體觸及帶電體并形成一個電流回路的時候，人身上就有電流通過；當電流的大小足夠大的時候，就能夠被人感覺到以至于形成危害。如果電流流過人體的途徑已經確定，則電流流過人體的效應主要取決于電流幅值和持續時間。當觸電已經發生的時候，就要求在最短的時間內切除電流，比如說，如果通過人的電流是50毫安的時候，就要求在1秒內切斷電流，如果是500毫安的電流通過人體，那么時間限制是0.1 秒。觸電和漏電時，這就相應要求保護設備在反映觸電和漏電方面應當具有高靈敏性和快速性。

2.2 電流動作型漏電保護器的高靈敏性和快速性

電流動作型漏電保護器之所以在觸電防護中獨具優點，就在于它在反映漏電和觸電方面具有高度靈敏性和快速性。電流動作型漏電保護器只反映系統的剩余電流，正常運行時，系統的剩余電流幾乎為0，在發生觸電或漏電事故時，電路產生剩余電流，其值一般也很小，因此它的動作值可以整定的得很?。ㄒ话銥閙A級數，最低是達6mA），在系統發生人員觸電、絕緣損壞碰殼接地等故障時，漏電保護器能可靠動作，切斷電源。

例如，三相四線制中性點直接接地系統中，因人體直接觸及220V相線，設人體電阻為800歐姆，中性點接地電阻相對極小，可以忽略，此時通過人體的電流為=220/800=0.26A。這個電流已經遠遠大于心室纖顫閾值，能夠造成人員傷亡，但是對于一般自動開關和熔斷器來說根本不會動作，而采用電流動作型漏電保護器卻完全可以可靠地切斷電源。

2.3電流動作型漏電保護器的工作原理

如圖一所示是簡單的電流動作型漏電保護裝置的原理圖。漏電保護裝置安裝在電源線進戶處，也就是電度表的附近，接在電度表的輸出端即用戶端側。在被保護電路工作正常，沒有發生漏電或觸電的情況下，由基爾荷夫定律可知，通過TA 一次側的電流相量和等于零，即：

+=0

這使得CT鐵芯中的磁通向量和也為零，即：

0

這樣CT 的二次側不產生感應電動勢，漏電保護器不動作，系統保持正常供電。

當被保護電路發生漏電或有人觸電時，由于漏電電流的存在，通過CT 一次側各相電流的相量和不再等于零，產生了漏電電流，即有：

+=

這使得CT鐵芯中的磁通向量和也不再等于零，即：

在鐵心中出現了交變磁通。在交變磁通作用下，CT二次側線圈就有感應電動勢產生，此漏電信號達到預定值時，使主開關分勵脫扣器線圈TQ 通電，驅動主開關QF自動跳閘，切斷故障電路，從而實現漏電保護功能。

圖一中所示是交流220V單相帶零線的常用電源回路中漏電保護器接線方式和工作原理，用于三相四線制及三相三線制線路中的漏電保護器接線方式和工作原理與此相同，不贅述。

圖一中把所有的電氣負載用一個電阻RL替代，用RN替代接觸者的人體電阻。圖一中的CT表示“電流互感器”，它是利用互感原理測量交流電流用的，所以叫“互感器”，實際上是一個變壓器。它的原邊線圈是進戶的交流線，把兩根線當作一根線并起來構成原邊線圈。副邊線圈則接到“舌簧繼電器SH的線圈上。所謂的“舌簧繼電器”就是在舌簧管外面繞上線圈，當線圈里通電的時候，電流產生的磁場使得舌簧管里面的簧片電極吸合，來接通外電路。線圈斷電后簧片釋放，外電路斷開?？偠灾?，這是一個小巧的繼電器。

舌簧繼電器的簧片電極接在“脫扣線圈TQ電路里。脫扣線圈是個電磁鐵的線圈，當有電流流過時就產生吸引力，這個吸引力足以使得開關QF的脫扣機構動作，使得開關QF立刻斷開，使得線路斷電。

以上介紹了一種銜鐵斷開式電流動作型漏電保護器的主要工作原理和實際接線。雖然電流動作型漏電保護器的種類和形式有很多，但其主要原理和設計思路都是相同的，只要我們明白了以上原理，就能觸類旁通，很快明白和掌握其他類型的電流動作型漏電保護器的電氣原理。

3、電流動作型漏電保護器的應用

3.1 漏電保護器的使用場所

1992 年國家技術監督局發布的國標GB13955292《漏電保護器安裝和運行》，對全國城鄉裝設漏電保護器做出統一規定，必須裝漏電保護器（漏電開關）的設備和場所有：

（1）屬于I類的移動式電氣設備及手持式電動工具（I類電氣產品，即產品的防電擊保護不僅依靠設備的基本絕緣，而且還包含一個附加的安全預防措施，如產品外殼接地）；

（2）安裝在潮濕、強腐蝕性等惡劣場所的電氣設備；

（3）建筑施工工地的電氣施工機械設備；

（4）暫設臨時用電的電器設備；

（5）賓館、飯店及招待所的客房內插座回路；

（6）機關、學校、企業、住宅等建筑物內的插座回路；

（7）游泳池、噴水池、浴池的水中照明設備；

（8）安裝在水中的供電線路和設備；

（9）醫院中直接接觸人體的電氣醫用設備；

（10）其它需要安裝漏電保護器的場所。

我國城鎮配電網絡容量大，系統復雜，目前以末端保護為主，即將漏電保護器根據用電設備的需要裝在電氣設備的電源端、住宅的進線或室內電源插座上。

3.2 額定漏電動作電流的選擇