1、漏电保护器 RCD 的应用1、电流动作型 RCD 的工作原理漏电开关(RCD)按工作原理分电压动作型和电流动作型。其中电流动作型又分电磁式、电子式和中性点接地式三种。目前国内外广泛应用的漏电开关都是电流动作型。电流型剩余电流动作保护器工作原理如图所示。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
2、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+In0, 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。图中 SB 为分闸试验按钮与电阻 R 组成了试验电路,电路一端接于零序电流互感器 TAN 的输入端,另一端接于 TA
3、N 另一相线的输出端。当按下 SB, RCD 掉 闸,为此检验了 RCD 的动作性能。2、电流动作型三相 RCD 的动作死区漏电开关 RCD 只有在设备漏电或人身触电时,才能掉闸起到保护作用。对于单相或相间的过载、短路,漏电开关不掉闸,起不到保护作用,此点称为 RCD 的动作死区 ,如图所示。通过模拟试验,可以证明RCD 在过载或短路时不动作的原因。图中,当合上漏电开关 RCD 后,合单极开关 Ku,逐渐减小电阻 Ru,使 Iu 在 Ll 电流表 PA 的指示为40mA(这是对漏电开关 RCD 额定漏电动作电流为 50mA,在 40mA 时漏电开关 RCD 不跳闸的情况而言 )。然后闭合单极开
4、关 Kv,减小电阻RN,使 L2 相 Iv 在电流表 PA 的指示亦为 40mA。最后闭合单极开关Kw,逐渐减小电阻 Rw,直到漏电开关掉闸,这时 L3 相电流表 PA 的指示为 90mA。从图(b)的矢量图可知: Iw 的漏电电流中, 40mA 用于平衡 Iu、 Iv 的合成漏电电流。从图(a)的试验中可知:当两相漏电电流都未达到漏电动作电流时 , L3 相的漏电电流要抵消另外两相漏电电流的矢量和后才是漏电动作电流。由于存在动作死区,所以 RCD 要到 90mA 才动作。为了防止电流动作型漏电开关 RCD 的动作死区造成的触电死事故,要求线路的漏电电流尽量小。漏电开关 RCD 只对同时触及一
5、相相线和地的触电事故有保护作用如果人同时触及不同相的两相线或同时触及一相相线和零线 N,此时,人相当于漏电开关 RCD 的正常负载。根据基尔霍夫第一定律:I 0,漏电开关 RCD 不会动作掉闸,起不到保护作用。为了防止此类事故的发生,要求电源线的绝缘要良好,同时操作者应尽量避免带电作业。3、TT 系统中 RCD 的接线 TT 系统 电源端(配电变压器中性点) 有一点直接接地,电气装置的外露可导电部分直接接地,此接地点独立于电源端的接地点。漏电开关 RCD 在 TT 系统中的各种接线方式。如图所示。 (a)为在 TT 系统中单相漏电开关 RCD 的接线。相线 Ll、零线N 接于漏电开关 RCD
6、的电源端,单相 3 孔插座 XS 相线 Ll、零线 N受漏电开关 RCD 的控制 , 单独在设备处做 E 接地保护。(b)为三相三极漏电开关 RCD,所供电的负荷为三相平衡负载,如:三相电动机 M 和三相 4 孔插座 XS。M 外壳、XS 接地孔单独做 E接地保护。 (c)为三相四极漏电开关 RCD,供三相平衡负载或不平衡负载,如:三相 4 孔插座 XS, XS 单独做 E 保护接地。注意零线不用,但在 RCD电源端也应接上。 (d)为三极四线 RCD 供单相负载的接线。零线 N 通过 RCD 的零序电流互感器,但不被断开。XS 单独做 E 保护接地。(e)为三相四极 RCD 供单相负载的接线
7、。零线 N 通过 RCD 的零序电流互感器,同时能够被断开。XS 单独做 E 保护接地。(f)为三相四极 RCD 供动力、照明回路的接线。供三相负载和单相不平衡负载。两只插座 XS 单独做 E 保护接地。(g)为三极和两极供动力、照明回路的接线。供三相负载和单相不平衡负载。两只插座 xs 单独做 E 保护接地。4、TN-C 系统中 RCD 的接线 TN-C 系统电源端(配电变压器中性点)有一点直接接地;电气装置的外露可导电部分(金属外壳)与电源端(配电变压器中性点) 有直接电气连接,即整个系统的中性导体(工作零线 N)和保护导体( 保护零线 PE)是合一的,用 PEN 表示。电气装置处的重复接
8、地可以接于PEN 的任一点(但不能接在 RCD 负载端的 PE 线或 N 线点) 。漏电开关 RCD 在 TN-C 系统的接线方式如图(a) (g)所示。(a)为单相二极 RCD 供单相负载的接线。单相负载的保护接地或重复接地应接于单相二极 RCD 电源侧的 PEN 线上。 (b)为三相三极 RCD 供三相平衡负载的接线。由于工作、保护零线 PEN 没有穿过 RCD 的零序互感器,因此负载设备的保护零线 PE或重复接地可以接于 PEN 线的任意处。 (c)为三相四极 RCD 供三相或单相平衡或不平衡负载。由于工作、保护零线 PEN 穿过 RCD 的零序互感器,因此负荷设备的保护零线 PE 或重
9、复接地应接于漏电开关 RCD 电源侧的 PEN 线上。 (d)为三相四极 RCD 供单相负载的接线。单相负载的工作零线N 应接于 RCD 的负载侧 N 线上。保护零线 PE 或重复接地接在RCD 电源侧的 PEN 线上。 (e)为三相三极 RCD 供单相负载的接线。单相负载的工作零线N 应接在 RCD 负荷侧的 N 线上。单相负载设备的保护零线 PE 或重复接地接在 RCD 电源侧的 PEN 线上。 (f)三相四极 RCD 供单相负载和三相不平衡负载的接线。工作零线 N 接在 RCD 负荷侧的 N 线上。单相负载和三相负载的保护零线PE 或重复接地接在 RCD 电源侧的 PEN 线上。 (g)
10、二极和三极 RCD 供单相负载、三相负载的接线。二极 RCD电源的相线接在三极 RCD 电源侧的 Ll 相上。单相负载的工作零线N 接在二极 RCD 的负载侧的 N 线上。单相负载和三相负载的保护零线 PE 或重复接地接在二极 RCD 的电源侧的 PEN 线上。二极 RCD 供单相负载 ;三极 RCD 供三相平衡负载。 5、TN-S 系统中 RCD 的接线 TNs 系统电源端(变压器中性点)有一点直接接地;电气装置的外露可导电部分(金属外壳)与电源端接地点有直接电气连接; 除此之外整个系统的中性导体和保护导体都是分开的。漏电开关 RCD 在 TN-S 系统中的各种接线方式如图(a) (g) 所
11、示。(a)为三极 RCD 供三相动力负荷的接线。供三相平衡负载,例如三相电动机 M 和三相 4 孔插座 xs。工作零线 N 不接入 RCD;负载的保护零线 PE 线或重复接地接主保护零线 PE。(b)为四极 RCD 供三相动力负载的接线。工作零线 N 接 RCD 的电源侧 N 上。负载零线 N 接 RCD 的负载侧 N 上。负载的保护零线PE 或重复接地接主保护零线 PE。该接线的四极 RCD 可供单相负载和三相不平衡负载。(c)为二极 RCD 供单相负载的接线。工作零线 N 接 RCD 电源侧的 N 上。负载零线 N 接 RCD 的负载侧 N 上。负载的保护零线 PE或重复接地接主保护零线
12、PE。(d)三极 RCD 供单相负载的接线。工作零线 N 穿过 RCD 的零序电流互感器 TAN,负载的 N 接 RCD 的负载端。负载的保护零线 PE或重复接地接主保护零线 PE 上。该接线的三极 RCD 可供单相负载和三相不平衡负载。 (e)为四极 RCD 供单相负载的接线。工作零线 N 接在 RCD 电源侧的 N 上。负载中性线接在 RCD 负载侧的 N 上。负载的保护零线PE 或重复接地接主保护零线 PE 上。该接线的四极 RCD 可供单相负载和三相不平衡负载。 (f)为四极 RCD 供单相三孔插座 XS 和三相囚孔插座的实际接线。工作零线 N 接 RCD 电源端,负载零线 N 接 R
13、CD 的负载端。负载的保护零线 PE 或重复接地接主保护零线 PE 上。(g)为二极和三极 RCD 供单相负载和二相负载的接线。工作零线 N 接在二极 RCD 电源侧的 N 上,负载零线接在二极 RCD 负载侧的 N 上。二极 RCD 的相线端接在三极 RCD 电源侧的 Ll 相上,单相负载和二相负载的保护零线 PE 或重复接地接主保护零线 PE 上。该接线的二极 RCD 供单相负载 ,三极 RCD 供三相平衡负载。6、同一系统中做接地保护的设备都应装 RCD如图所示,在同一供配电系统中,需要做接地保护的设备都应装设漏电开关 RCD。设备 1、设备 2 都是需要做接地保护的设备,如设备1 装设
14、了漏电开关 RCD,设备 2 没装,当设备 2 发生单相接地故障时,若断路器 QF 拒绝动作,此时, PE 线上就有故障电流 L 流过,导致设备 1、2 的外壳均带有故障电压,而此时设备1 不会动作,导致设备 1 虽已装漏电开关 RCD,但其外壳仍然可能长时间带电。安全的做法是:同一接地装置上的每一出线回路均应装漏电开关ReD。如果设备 2 是不需要做接地保护的设备,当 d 点发生接地故障时,如 QF 拒动 ,则 PE 线上就不会有故障电压。7、普通开关的 N 线不应与 RCD 的 N 线共用1、在 TN-S（TN-C、TN-C-S 或 TT）供配电系统中, 通过漏电开关 RCD 的工作零线
15、N 不能与其他未经该漏电开关 RCD 保护的设备或线路的工作零线 N 共用,更不允许与 PE 线、设备金属外壳、导线钢管、电缆金属桥架、金属线槽,以及其他与大地有联系的金属部分相连。就是说,经过漏电开关 RCD 的 N 线要与地绝缘,以保证流过N 线的电流不会分流到其他线路中去,其他线路 N 线中的电流也不会流到 RCD 的 N 线中来,否则将使 RCD 误动作。下图中 N1N2 虚线段就是不应连接的部分。否则,当合上 RCD 时,照明 EL 点亮,但当插座 XS 时, RCD 跳闸,使得照明 EL 停电。合 RCD,但合不上,只有断开插座 XS 时 ,才能合上 RCD。也就是说：当系统设有
16、RCD 保护时，N 线和 PE 线应在 RCD 的零序电流互感器 TAN 的电源一侧分开，严禁在 RCD 的零序电流互感器 TAN 以后相连。这与重复接地的原理是一样的。 2、经过漏电开关 RCD 的 N 线必须对地绝缘。另外在摇测 N 线对地(PE 线) 的绝缘时,应把 RCD 断开摇测,否则将摇不出来合格值,如图所示。图 RCD 的 N 线不应与未通过 RCD 的 N 线相连 。RCD 一剩余电流动作保护器； TAN 一零序电流互感器；EL 一照明灯； XL 一插座注：RCD 负载侧接 XL 一插座与接 EL 一照明灯分析道理是一样的。8、三相不平衡负载应选用四极 RCD 在 TN-C、T
17、N-S、TN-C-S 供配电系统中 ,如果既有三相负荷,又有单相负荷,必须装设四极漏电开关 RCD,才能起到漏电保护作用,如图所示。如果三相电动机选用三极四线漏电开关 RCD,工作零线 N通过 RCD 的零序电流互感器 TAN,但没有通过漏电开关 RCD 的触头,而又有单相负载照明 EL,当 d 点对电动机 M 外壳漏电时,人触及带电设备的外壳时,虽然 RCD 动作, 在 0.1s 内将电源切断,但被电击者并没得到保护。原因是电动机 M 瞬间断电后,铁心中的剩磁在定子绕组中感应电势,使旋转着的电动机作发电状态运行,将部分剩余的机械能变为电能反馈到低压回路。反馈电流经事故点的外壳人体大地PEN
18、线N灯泡U 相,形成闭合回路。若选用四极 RCD, PEN 线通过 RCD 的主触头 ,在 RCD 动作后 ,将上述回路断开,电动机M 中的剩余残压就不会在人体中产生电流。所以,用于三相不平衡电路或单相电路的漏电开关 RCD 宜选用四极或两极的。9、RCD 的输出 N 线不应再和 PE 线接在一起 RCD 后面的 N 线与 PE 线再合用会引起误动作。在 TN-C 供配电系统中,装设漏电开关 RCD,保护地线 PE 和重复接地 E 只能接在漏电开关 RCD 的电源侧 ,不能接在负载侧,而且漏电开关 RCD 的上一级不应再有 RCD。 TN-C 供配电系统中的 PEN 重复接地线穿过漏电开关 R
19、CD 的零序电流互感器后,只能作 N 线使用,不能兼作 PE 保护线使用。因为,动力设备不可能与大地完全绝缘,若漏电开关 RCD 负载侧的 N 线仍兼作保护线用,则照明线路的部分电流会通过设备外壳流入大地与供配电变压器中性点构成回路,使漏电开关 RCD 误动作跳闸,如图所示。如果将 12 两点连接在一起,则 RCD 将误动作跳闸。10、RCD 在 TN-C 系统中的应用(1) TN-C 供配电系统装设 RCD 后,其负载侧可按 TT 系统要求设PE 保护线 ,如图 1 所示。在安装使用中,根据需要,设备的金属外壳、金属构件等需要作接地保护的部分,可以不与漏电开关 RCD 电源侧的 PEN 线相
20、连,只需将它接到一个接地电阻值与漏电开关 RCD 额定动作电流 In 相对应的接地装置 E 便可。但这时漏电开关 RCD 后面的系统不再是 TN-C 系统,而是 TT 系统。(2)在 TN-C 供配电系统中漏电开关 RCD 的接线。如图 2(a)所示,漏电开关 RCD 为主极, PEN 线为工作零线和保护零线合一的。设备金属外壳需要的保护线直接取自 PEN 线。该接线方式适用于三相动力平衡负荷的漏电保护。不允许接单相负载,否则 RCD 将合不上闸。图 2(b)所示 ,漏电开关 RCD 为四极。设备的保护线 PE 取自漏电开关电源侧的 PEN 上。RCD 的电源侧为 TN-C 系统; RCD 的负载侧为TN-S 系统。因此从 RCD 的电源侧的 PEN 线上分为工作零线 N 和保护零线 PE。 RCD 负载侧的任何设备的金属外壳都不允许接 N,只能接 PE,否则 RCD 将合不上闸,但该接线可以用于三相不平衡负载和单相负载。
