安科瑞 劉秋霞
【摘要】介紹了剩余電流動作保護(hù)裝置的組成、類型及功能，并針對設(shè)計中存在的問題，提出了在工程應(yīng)用中需要注意的事項，進(jìn)而結(jié)合相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用實際，分析了剩余電流動作保護(hù)裝置在不同應(yīng)用場所、不同電氣環(huán)境下應(yīng)如何正確選型和使用等問題。
【關(guān)鍵詞】剩余電流動作保護(hù)裝置；功能；分類；應(yīng)用
0前言
隨著人民生活水平的不斷提高，各種為滿足人們生活和工作舒適、方便的電氣設(shè)備越來越多地出現(xiàn)在現(xiàn)實生活和工作當(dāng)中。同時，用電的安全隱患也伴隨而來。為了減少人身觸電和火災(zāi)事故的發(fā)生，陸續(xù)出臺了一系列的規(guī)范和措施。其中，剩余電流動作保護(hù)裝置的應(yīng)用就是一個非常有效可靠的技術(shù)手段。
1定義和組成
剩余電流動作保護(hù)裝置是指電路中帶電導(dǎo)體對地故障所產(chǎn)生的剩余電流超過規(guī)定值時，能夠自動切斷電源或報警的保護(hù)裝置。它主要由檢測元件(零序電流互感器)、中間環(huán)節(jié)(包括放大器、比較器、脫扣器等)、執(zhí)行元件(主開關(guān))以及試驗元件等幾個部分組成。
2保護(hù)裝置的功能
2．1對直接接觸電擊故障的保護(hù)
在直接接觸電擊事故的防護(hù)中，剩余電流動作保護(hù)裝置只作為直接接觸電擊事故基本防護(hù)措施的補(bǔ)充保護(hù)措施。因為直接接觸故障，主要靠主保護(hù)的過負(fù)荷和短路保護(hù)來實現(xiàn)。從剩余電流動作保護(hù)裝置的動作機(jī)理來看，剩余電流動作保護(hù)裝置不包括相與相、相與N線間形成的直接接觸電擊事故的保護(hù)。
2．2對間接接觸電擊事故的防護(hù)
間接接觸電擊事故防護(hù)的主要措施是采用自動切斷電源的保護(hù)方式，以防止由于電氣設(shè)備絕緣損壞發(fā)生接地故障時，電氣設(shè)備的外露可接近導(dǎo)體持續(xù)帶有危險電壓而產(chǎn)生電擊事故或電氣設(shè)備損壞事故。因為當(dāng)電路發(fā)生絕緣損壞造成接地故障時，往往由于故障電流較小，不至于使過電流保護(hù)裝置動作，此時，應(yīng)安裝剩余電流動作保護(hù)裝置。
2．3對電氣火災(zāi)的防護(hù)
當(dāng)電氣設(shè)備和線路因絕緣損壞而形成接地故障引起火災(zāi)時，所裝設(shè)的剩余電流動作保護(hù)裝置當(dāng)接地故障電流超過預(yù)定值時，應(yīng)能發(fā)出報警信號或自動切斷電源。目前新修訂的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016—2006中l(wèi)1．2．7條和《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045．95(2005年版)中的9．5節(jié)均對此有相應(yīng)的要求。按照要求，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的探測器不僅包括剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，而且還包括測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。
3保護(hù)裝置的分類
3．1按照動作方式分類
3．1．1電磁式剩余電流動作保護(hù)裝置零序電流互感器的二次回路輸出電壓不經(jīng)任何放大直接激勵剩余電流脫扣器，其動作功能與線路電壓無關(guān)。
3．1．2電子式剩余電流動作保護(hù)裝置零序電流互感器的二次回路和脫扣器之間接入一個電子放大器，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剩余電流脫扣器，其動作功能與線路電壓有關(guān)。按照新的國標(biāo)規(guī)定，電子式剩余電流動作保護(hù)裝置根據(jù)電子元器件有效工作壽命的要求，工作年限一般為6年。超過規(guī)定年限，應(yīng)進(jìn)行全面檢測。
3．2按照剩余電流產(chǎn)生的種類區(qū)別
3．2．1AC型剩余電流動作保護(hù)裝置對突然施加或緩慢上升的剩余正弦交流電流能確保脫扣的剩余電流保護(hù)裝置。
3．2．2A型剩余電流動作保護(hù)裝置對突然施加或緩慢上升的剩余正弦交流電流和剩余脈動直流電流能確保脫扣的剩余電流動作保護(hù)裝置。
4設(shè)計中存在的問題
4．1對接線方式的忽視
在很多工程中，剩余電流動作保護(hù)裝置發(fā)生誤動均與接線有關(guān)。其實，只要掌握一個原則即可，那就是：在正常情況下，流過剩余電流動作保護(hù)裝置主回路電流瞬時值的矢量和為零。對于TT系統(tǒng)、TN—S系統(tǒng)不太會出錯；對于TN—C—S系統(tǒng)，剩余電流動作保護(hù)裝置只允許使用在N線與PE線分開后的部分；對于TN—C系統(tǒng)，是不能直接使用剩余電流動作保護(hù)裝置的，將系統(tǒng)改造為TN—C—S系統(tǒng)或局部TT系統(tǒng)后才可以使用。剩余電流動作保護(hù)裝置負(fù)荷側(cè)的N線，只能作為中性線，不得與其他回路共用，且不能重復(fù)接地。TN—C系統(tǒng)的配電線路因運行需要，在N線有重復(fù)接地時，不應(yīng)將剩余電流動作保護(hù)裝置作為線路電源端保護(hù)。
4．2對分級保護(hù)設(shè)置不當(dāng)
在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中，通常是根據(jù)防火分區(qū)或設(shè)備供電的重要性來設(shè)置保護(hù)范圍的。配電系統(tǒng)為了縮小發(fā)生接地故障切斷電源時引起的停電范圍，要求剩余電流動作保護(hù)裝置采用分級保護(hù)，通常為二到三級。經(jīng)常出現(xiàn)的問題是上下級在動作電流值和動作時間上不能相互協(xié)調(diào)配合。動作電流值的協(xié)調(diào)比較容易實現(xiàn)，而在時間配合上，應(yīng)使上一級剩余電流動作保護(hù)裝置的極限不驅(qū)動時間大于下一級剩余電流動作保護(hù)裝置的動作時間，且上下級剩余
電流動作保護(hù)裝置的動作時間差不得小于0．2s。
4．3對正常泄漏電流值預(yù)估不足
工程中有時會發(fā)生在正常運行情況下剩余電流動作保護(hù)裝置突然跳閘的現(xiàn)象，而此時的線路和設(shè)備又沒有出現(xiàn)異常的情況。此時，就要考慮線路和設(shè)備在運行時固有的瀉放電流所帶來的影響。如果固有的瀉放電流值大于剩余電流動作保護(hù)裝置的設(shè)定值，就有可能出現(xiàn)誤動。還有一種情況是，設(shè)計人員已經(jīng)考慮了正常的固有瀉放電流，且沒有大于剩余電流動作保護(hù)裝置的設(shè)定值，但還是發(fā)生了誤動。其實，這是對剩余電流動作保護(hù)裝置的額定剩余不
動作電流值設(shè)定的不了解。按照規(guī)定，選用的剩余電流保護(hù)裝置的額定不動作電流，應(yīng)不小于被保護(hù)電氣線路和設(shè)備正常運行時泄漏電流大值的2倍。換句話來說，即：當(dāng)被保護(hù)電氣線路和設(shè)備正常運行時泄漏電流大值大于剩余電流保護(hù)裝置的額定不動作電流的1／2時，就有可能導(dǎo)致剩余電流保護(hù)裝置的動作。
4．4對使用場所和電氣環(huán)境的認(rèn)識不足
對于電源電壓偏差較大的場所和在高溫或特低溫環(huán)境使用時，應(yīng)選用電磁式剩余電流動作保護(hù)裝置，不應(yīng)選用受上述因素影響較大的電子型剩余電流動作保護(hù)裝置。對有可能產(chǎn)生直流脈動剩余電流的場所(如應(yīng)用電子元器件較多的電氣設(shè)備)應(yīng)選用A型剩余電流動作保護(hù)裝置，而不要選用通常的AC型剩余電流動作保護(hù)裝置，以免起不到保護(hù)的作用。
4．5對所保護(hù)對象的重要性認(rèn)識不足
從對剩余電流動作保護(hù)裝置的定義來看，其作用是兩個：一是能夠自動切斷電源，二是能夠報警。對于因停電造成重大經(jīng)濟(jì)損失及不良社會影響的電氣設(shè)備和場所，應(yīng)設(shè)置報警式剩余電流動作保護(hù)裝置，不應(yīng)簡單地直接切斷電源。
4．6對何種場所和設(shè)備裝設(shè)剩余電流動作保護(hù)裝置認(rèn)識不足
目前，不論是相關(guān)的低壓配電規(guī)范還是防火規(guī)范，對安裝剩余電流動作保護(hù)裝置的設(shè)備和場所有了具體的規(guī)定，盡管規(guī)范之間的措辭不盡相同，但從近頒布的規(guī)范來看，要求安裝剩余電流動作保護(hù)裝置的使用范圍在逐步擴(kuò)大。因為隨著人民生活水平的提高，對人民生命和財產(chǎn)的重視程度也提高；同時，隨著裝置成本的降低，多使用一些也是無可厚非的。但也不能濫用，例如，對于安全低電壓供電的電氣設(shè)備、一般環(huán)境下使用的Ⅱ類電氣設(shè)備、隔離變壓器二次側(cè)不接地系統(tǒng)供電的電氣設(shè)備及非導(dǎo)電場所的電氣設(shè)備，是不需要裝設(shè)剩余電流動作保護(hù)裝置的。
5安科瑞ASJ系列產(chǎn)品介紹
安科瑞ASJ系列剩余電流動作繼電器和多回路剩余電流監(jiān)測儀可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式剩余電流保護(hù)裝置，主要適用于交流50Hz，額定電壓400V及以下的TT和TN系統(tǒng)配電線路，用來對電氣線路進(jìn)行接地故障保護(hù)，防止接地故障電流引起的設(shè)備損壞和電氣火災(zāi)事故，也可用來對人身觸電危險提供間接接觸保護(hù)。
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀
5.1功能介紹
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器具有以下功能：A型或者AC型剩余電流測量，剩余電流越限報警指示，額定剩余動作電流可設(shè)定，極限不驅(qū)動時間可設(shè)定，兩組繼電器輸出，具有就地，遠(yuǎn)程“測試"、“復(fù)位"功能；
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀具有以下功能：16路剩余電流監(jiān)測，1路預(yù)警繼電器輸出，16路報警繼電器輸出，2路DI輸入，自動重合閘功能，遠(yuǎn)程通訊功能，遠(yuǎn)程分合閘功能。
5.2技術(shù)指標(biāo)
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器技術(shù)指標(biāo)
項目 | 指標(biāo) | ||||
AC型 | A型 | ||||
輔助電源 | 電壓 | AC110/220V（±10%） | AC/DC85~270V | ||
功耗 | <5W | <5W | |||
輸入 | 額定剩余動作 電流I△n | 0.03、0.1、0.3、0.5(A) | 0.03、0.05、0.1、0.3、0.5、1、3、5、10、30(A) | ||
極限不驅(qū)動時間△t | 0.1、0.5(s) | 0、0.06、0.1、0.2、0.3、0.5、0.8、1、4、10(s) | |||
額定剩余不動作 電流I△no | 50%I△n | 50%I△n | |||
動作特性 | AC正弦交流電流 | AC正弦交流電流、 脈動直流電流 | |||
頻率 | 50Hz±5Hz | 50Hz±5Hz | |||
動作誤差 | -20%~-10%I△n | -20%~-10%I△n | |||
輸出 | 輸出方式 | 一組常開、一組轉(zhuǎn)換 | 一組常閉或常開、一組轉(zhuǎn)換 | ||
觸點容量 | 5A250VAC 5A30VDC | AL1:8A250VAC;5A30VDC AL2:6A250VAC;5A30VDC | |||
復(fù)位方式 | 就地、遠(yuǎn)程 | 就地、遠(yuǎn)程、自動 | |||
環(huán)境 | 工作溫度 | 運行溫度：-20℃~+55℃，存儲溫度：-30℃~+70℃ | |||
工作濕度 | ≤95%RH，不結(jié)露，無腐蝕性氣體場所 | ||||
海拔高度 | ≤2000m | ||||
污染等級 | 3級 | ||||
安裝類別 | Ⅲ類 | ||||
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀技術(shù)指標(biāo)
項目 | 指標(biāo) | |
電源 | 電壓范圍 | AC/DC85V~265V |
大功耗 | ≤10VA | |
輸入 | 大測量支路數(shù) | 16路 |
剩余電流測量范圍 | 1mA~30A | |
額定剩余動作電流I△n | 1mA~30A連續(xù)可調(diào) | |
動作特性 | AC正弦交流電流及脈動直流電流 | |
頻率 | 50Hz±5Hz | |
動作延時 | 0~10s可設(shè) | |
開關(guān)量 | 2路無源干接點輸入 | |
輸出 | 輸出方式 | 1路水浸報警繼電器（常開） 16路剩余電流報警繼電器（常開） |
觸點容量 | AC250V/3ADC30V/3A | |
重合閘 | 次數(shù) | 0~99連續(xù)可設(shè) |
間隔時間 | 0~999秒連續(xù)可設(shè) | |
通訊 | 方式1 | RS485通訊，Modbus-RTU協(xié)議 |
方式2（可選） | 4G無線通訊 | |
環(huán)境要求 | 溫度 | 工作溫度：-10℃~55℃，存儲溫度：-30℃~70℃ |
濕度 | ≤95%，不結(jié)露 | |
海拔 | ≤2500m | |
平均*故障工作時間 | ≥50000小時 | |
5.3選用說明
剩余電流動作繼電器在應(yīng)用時應(yīng)注意低壓系統(tǒng)的接線型式。
系統(tǒng)形式 | 系統(tǒng)接線 | 說明 |
TT系統(tǒng) |
| 采用ASJ。因為當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，故障電流很小，且較難估計，達(dá)不到開關(guān)的動作電流，外殼上將出現(xiàn)危險電壓。 |
TN-S系統(tǒng) |
| 可采用ASJ。更快速靈敏切斷故障，以提高安全可靠性，此時PE線不得穿過互感器，N線穿互感器，且不得重復(fù)接地。 |
其余接線型式需要改造成以上兩種型式使用，防止出線誤動作或者不動作的情況。剩余電流互感器的選擇應(yīng)根據(jù)主回路的額定電流為參考選擇，
型號 | 孔徑 | 主回路額定電流 | 變比 |
AKH-0.66L45 | 45mm | 80A | 1A:1mA |
AKH-0.66L80 | 80mm | 250A | 1A:1mA |
AKH-0.66L100 | 100mm | 400A | 1A:1mA |
AKH-0.66L150 | 150mm | 630A | 1A:1mA |
AKH-0.66L200 | 200mm | 1000A | 1A:1mA |
AKH-0.66L-260*100II | 265*104mm | 1000A | 1A:1mA |
實際應(yīng)如圖所示，互感器安裝在主回路或者支路上，通過測量剩余電流判斷是否驅(qū)動斷路器動作。
ASJ10/20剩余電流繼電器典型應(yīng)用
ASJ60剩余電流監(jiān)測儀典型應(yīng)用
5.4注意事項
當(dāng)采用剩余電流動作保護(hù)器（RCD）作為電擊防護(hù)附加防護(hù)措施時，應(yīng)符合下列規(guī)定：
額定剩余電流動作值不應(yīng)大于30mA；
額定電流不超過32A的下列回路應(yīng)裝設(shè)剩余電流動作保護(hù)器（RCD）：
供一般人員使用的電源插座回路；
室內(nèi)移動電氣設(shè)備；
人員可觸及的室外電氣設(shè)備。
剩余電流動作保護(hù)器（RCD）不應(yīng)作為的保護(hù)措施；
采用剩余電流動作保護(hù)器（RCD）時應(yīng)裝設(shè)保護(hù)接地導(dǎo)體（PE）。
6結(jié)語
綜上所述，只要我們認(rèn)識了剩余電流動作保護(hù)裝置的動作原理，做到合理配置、正確選型，那么，相信這些措施的實施就會對保護(hù)人民生命安全和設(shè)備的安全運行起到積極的作用。
參考文獻(xiàn)：
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[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.06版
