漏電保護器原理與誤動作分析

邱子航

本文著重闡述常用漏電保護器各環節的工作原理，如何提高靈敏度及應對漏電保護器誤動作的具體措施。

【關鍵詞】漏電保護器 檢測與放大 誤動作與策略

隨著時代的進步，各式各樣的電器設備進入日常人們的生活中。伴隨著電帶來的方便，電氣事故也頻頻發生，漏電保護器成為每家每戶必不可少的后備保護。

1 安裝漏電保護器的作用

在家用電路中，漏電保護主要指零線、火線的漏電保護及地線的漏電保護，通常家用電器自帶接地線保護，而家用總電箱中的漏電保護器和熔斷絲則起到防止零線、火線漏電的作用。

當發生火線碰殼事故時，零線與地線之間形成回路，此時零線阻抗很小，短路電流很大。常用家用電器中自帶的熔斷器和其他類似的過流保護裝置動作，從而切斷電源，達到安全保護目的。

但發生火線觸地時，由于短路電流經過設備和地面，電阻很大，短路電流很小，不足以使熔斷器動作，故障引起的火花將持續很久，造成火災，并且如果在這時觸碰金屬電器，會有很大的漏電流，能夠造成生命危險。

因此，漏電保護器在家用電路和施工電路中都必不可少，這是有效防止單個排插功率過大和火線觸地引發的火災的漏電保護手段。

2 漏電保護器的原理

如圖1所示，漏電保護器的電路有5個部分組成：

（1）電流互感器TA構成的檢測電路；

（2）555時基集成電路IC、晶閘管VS等構成的比較控制電路；

（3）電磁斷路器Q構成的執行保護電路；

（4）按鈕開關SB與電阻R構成的試驗檢測電路。

（5）二極管VD1～VD4構成的橋式整流電路。

2.1 漏電檢測電路

電流互感器的結構如圖2所示，交流220V電經過電流互感器TA時，在正常工作時，火線和零線的瞬時電流大小相等、方向相反，因此在TA上產生的磁通相互抵消，感應線圈上沒有感應電壓。

當發生漏電時，由于火線、零線的瞬時電流大小不再相等，它們在電流互感器TA上產生的磁通不能抵消，感應線圈上便產生了感應電壓，于是就起到了漏電檢測的效果

2.2 比較控制電路

如圖3所示，555時基集成電路IC構成比較器，電流互感器TA上的感應電壓作為輸入分別輸入IC的5、6引腳進行比較。對于正常情況，由于不存在感應電壓，所以IC置“1”，這時3引腳輸出高電平（2/3Ucc），由于3引腳連接三極管VT的基極，基極電壓過高，三極管不滿足導通條件，使后續電路無法工作，那么晶閘管VS也就不會導通，

2.3 執行保護電路

在正常工作時，由于比較控制電路不會觸發晶閘管VS，后續電路也不會動作，但發生漏電時，由于晶閘管VS導通，電磁斷路器Q得電動作，其接點Q1、Q2瞬間斷開，切斷220V電，得以保證線路安全。

電磁斷路器Q的結構是手動接通、電磁驅動斷開的脫扣開關。所以在處于“斷開”狀態時，需要手動合上。

2.4 試驗電路

試驗電路的實質是在火線和零線之間加入一個限流電阻R，在按下開關SB后，火線、零線間由于電阻R的作用形成電流，電流回路的火線部分通過電流互感器TA，而零線部分沒有，于是人為造成了TA上火線、零線的電流不平衡，模擬出漏電或觸電的情況，從而使電磁斷路器Q工作。

2.5 橋式整流電路

該電路通過R1、C1降壓濾波后，為整個電路提供工作電源。

3 提高漏電保護器的靈敏度

漏電保護器靈敏度的提高需要兩個部分，分別針對檢測電路和比較控制電路。

3.1 針對檢測電路

檢測電路的主要組成是電流互感器，實質是高磁導率的環形鐵芯，只需要增加環形鐵芯上的感應線圈，一般來說1500～2000圈即可檢測出mA級的漏電電流。

3.2 針對比較控制電路

由于漏電檢測電路實現的檢測電壓仍然很小，常采用在555時基集成電路比較電壓器前，加入一個放大環節，即加入一個共射極放大電路，在感應電流不變的情況下，放大感應電壓，這樣就可以防止555電路不靈敏而不能比較出電流互感器兩端的電壓差。

4 漏電保護器誤動作

家用漏電保護器通常使用單相漏電保護器，沒有工地上三相漏電保護器三相電壓平衡的高要求，所以相對誤動作較少，主要發生在老舊的小區，主要原因分為以下幾種。

4.1 總電箱內部元件老化。

由于老舊的小區通常將一棟樓的總配電箱放置于底樓層的墻上，常年由于梅雨天氣和夏季高溫的作用，內部元件產生老化現象，這種情況常體現為總配電箱中的漏電保護器無故動作，整棟樓同時停電。也體現在雷雨天氣，由于雷雨天氣，濕氣較重，老化的電路容易受到影響，發生漏電，因而觸發漏電保護器，導致整棟樓停電。

因當指出，通常大面積的停電是由于電廠的設備故障，與家用漏電保護器無關。

針對這種情況，需要及時將總配電箱中老化的元件進行更換，新的小區將總配電箱置于屋內，可以有效避免夏季高溫和雨季濕氣的影響。

4.2 漏電保護器的接線問題

漏電保護器安裝后在安裝點后零線與火線不得與其他回路公用，且應將漏電保護器安裝位置后的電路對地絕緣，若絕緣電阻過低將引起漏電保護器誤動作。

參考文獻

[1]寧建行.智能型自適應剩余電流動作保護器的研究[D].上海：上海電機學院，2016.

[2]吳增強，葉世龍，高翔.漏電保護器在低壓配電系統的安裝方式分析與參數測試[J].安裝，2017（02）.

[3]武明，蔣維成.從兩起漏電事故看漏電保護器與安全用電的關系[J].電氣時代，2014（02）.

[4]房本宏.漏電保護器在生產及生活中的應用[J].黑龍江科技信息，2014（09）.

[5]侯延生.漏電保護器故障的排除及運行維護技術分析[J].科技經濟市場，2014（03）.

作者單位

徐州工程學院 江蘇省徐州市 221000