漏电断路器选型与原理


2020-06-01 人气: 分类: 电气字数:4323字15 min read
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断路器有1P,2P,2P,4P。请问极数是指什么,在选择断路器的时候怎么判断选几极的断路器?
极数就是指切断线路的导线根数。 1P就是切断一根导线;2P就是同时切断2根导线,以次类推。
极数指断线数。1P、2P用于单相,3P、4P用于三相。

当是保护接零时,只能用1P、3P;当是保护接地时,最好用2P、4P 1P+N:只在相线上装设保护器,动作时同时断开相线。
2P:相线和中性线都装设保护器,动作时同时断开相线和中性线。
漏电电流动作保护器简称漏电保护器,又叫漏电保护开关,主要是用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电进行保护。
漏电保护在电气安全领域尚属比较新的技术。近三十年来, 随着电子技术的发展,高灵敏度、快速动作型漏电保护装置获得了极大的发展。德国、法国、英国、美国、日本等国乃至国际电工委员会都先后建立和修订了漏电保护装置的产品标准及其关联标准和法规。在我国漏电保护装置生产厂家众多,产品品种繁多,国家制订了国家标准《漏电电流动作保护器》(GB6829-86),该标准对漏电保护器的特性、分类、工作条件和安装条件、结构与性能要求、试验方法、检验规则等方面作出了明确的规定。

一、漏电保护器的原理和构成
漏电保护器在反应触电和漏电保护方面具有高灵敏性和动作快速性,这是其他保护电器,如熔断器、自动开关等无法比拟的。自动开关和熔断器正常时要通过负荷电流,他们的动作保护值要避越正常负荷电流来整定,因此他们的主要作用是用来切断系统的相间短路故障(有的自动开关还具有过载保护功能)。而漏电保护器是利用系统的剩余电流反应和动作,正常运行时系统的剩余电流几乎为零,故它的动作整定值可以整定得很小(一般为mA级),当系统发生人身触电或设备外壳带电时,出现较大的剩余电流。漏电保护器则通过检测和处理这个剩余电流后可靠地动作,切断电源。

那么漏电保护器是如何起到保护作用呢?
我们知道,电气设备漏电时,将呈现异常的电流或电压信号,漏电保护器通过检测、处理此异常电流或电压信号, 促使执行机构动作。我们把根据故障电流动作的漏电保护器叫电流型漏电保护器,根据故障电压动作的漏电保护器叫电压型漏电保护器。由于电压型漏电保护器结构复杂,受外界干扰动作特性稳定性差,制造成本高,现已基本淘汰。目前国内外漏电保护器的研究和应用均以电流型漏电保护器为主导地位。

电流型漏电保护器是以电路中零序电流的一部分(通常称为残余电流)作为动作信号,且多以电子元件作为中间机构,灵敏度高,功能齐全,因此这种保护装置得到越来越广泛的应用。电流型漏电保护器的构成分四部分:

1、检测元件:检测元件可以说是一个零序电流互感器。被保护的相线、中性线穿过环形铁心,构成了互感器的一次线圈 N1,缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈N2,如果没有漏电发生,这时流过相线、中性线的电流向量和等于零,因此在N2上也不能产生相应的感应电动势。如果发生了漏电,相线、中性线的电流向量和不等于零,就使N2上产生感应电动势,这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理。

2、中间环节:中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器,当中间环节为电子式时,
中间环节还要辅助电源来提供电子电路工作所需的电源。中间环节的作用就是对来自零序互感器的漏电信号进行放大和处理,并输出到执行机构。

3、执行机构: 该结构用于接收中间环节的指令信号,实施动作,自动切断故障处的电
源。

4、试验装置:由于漏电保护器是一个保护装置,因此应定期检查其是否完好、可靠。试验装置就是通过试验按钮和限流电阻的串联,模拟漏电路径,以检查装置能否正常动作。

二、漏电保护器的分类

漏电保护器可以按其保护功能、结构特征、安装方式、运行方式、极数和线数、动作灵敏度。

1、漏电保护继电器是指具有对漏电流检测和判断的功能,而不具有切断和接通主回路功能的漏电保护装置。漏电保护继电器由零序互感器、脱扣器和输出信号的辅助接点组成。它可与大电流的自动开关配合,作为低压电网的总保护或主干路的漏电、接地或绝缘监视保护。当主回路有漏电流时,由于辅助接点和主回路开关的分离脱扣器串联成一回路。因此辅助接点接通分离脱扣器而断开空气开关、 交流接触器等,使其掉闸,切断主回路。辅助接点也可以接通声、光信号装置,发出漏电报警信号,反映线路的绝缘状况。

2、漏电保护开关是指不仅它与其它断路器一样可将主电路接通或断开,而且具有对漏电流
检测和判断的功能,当主回路中发生漏电或绝缘破坏时,漏电保护开关可根据判断结果将主电路接通或断开的开关元件。它与熔断器、热继电器配合可构成功能完善的低压开关元件。

目前这种形式的漏电保护装置应用最为广泛,市场上的漏电保护开关根据功能常用的有以下几种类别:

(1)只具有漏电保护断电功能,使用时必须与熔断器、热继电器、过流继电器等保护元件配合。
(2)同时具有过载保护功能。
(3)同时具有过载、短路保护功能。
(4)同时具有短路保护功能。
(5)同时具有短路、过负荷、漏电、过压、欠压功能。

3、漏电保护插座是指具有对漏电流检测和判断并能切漏电保护器的工作原理和应用。
国内外多年的运行经验表明,推广使用漏电保护器,对防止触电伤亡事故,避免因漏电而引起的火灾事故 ,具有明显的效果。本文就广泛使用的电流型漏电保护器(以下简称漏电保护器)的工作原理及应用作些介绍。

1 漏电保护器的工作原理
漏电保护器主要包括检测元件 (零序电流互感器)、中间环节(包括放大器、比较器、脱扣器等) 、执行元件( 主开关)以及试验元件等几个部分。三相四线制供电系统的漏电保护器工作原理,TA为零序电流互感器,GF为主开关,TL为主开关的分励脱扣器线圈。在被保护电路工作正常,没有发生漏电或触电的情况下,由克希荷夫定律可知,通过TA一次侧的电流相量和等于零,即:这样TA的二次侧不产生感应电动势,漏电保护器不动作,系统保持正常供电。
当被保护电路发生漏电或有人触电时,由于漏电电流的存在,通过TA一次侧各相电流的相量和不再等于零,产生了漏电电流Ik 。在铁心中出现了交变磁通。在交变磁通作用下,TL二次侧线圈就有感应电动势产生, 此漏电信号经中间环节进行处理和比较,当达到预定值时,使主开关分励脱扣器线圈TL通电,驱动主开关GF自动跳闸,切断故障电路,从而实现保护。
用于单相回路及三相三线制的漏电保护器的工作原理与此相同不再赘述。

2 装设漏电保护器的范围
1992年国家技术监督局发布的国标 GB13955292《漏电保护器安装和运行》,对全国城乡装设漏电保护器做出统一规定。
2.1 必须装漏电保护器(漏电开关)的设备和场所
(1) 属于I 类的移动式电气设备及手持式电动工具(I类电气产品,即产品的防电击保护不仅依靠设备的基本绝缘,而且还包含一个附加的安全预防措施,如产品外壳接地);
(2) 安装在潮湿、强腐蚀性等恶劣场所的电气设备;
(3) 建筑施工工地的电气施工机械设备;
(4) 暂设临时用电的电器设备;
(5) 宾馆、饭店及招待所的客房内插座回路;
(6) 机关、学校、企业、住宅等建筑物内的插座回路;
(7) 游泳池、喷水池、浴池的水中照明设备;
(8) 安装在水中的供电线路和设备 ;
(9) 医院中直接接触人体的电气医用设备;
(10)其它需要安装漏电保护器的场所。
2.2 报警式漏电保护器的应用
对一旦发生漏电切断电源时,会造成事故或重大经济损失的电气装置或场所,应安装报警式漏电保护器,如:
(1) 公共场所的通道照明、应急照明;
(2) 消防用电梯及确保公共场所安全的设备;
(3) 用于消防设备的电源,如火灾报警装置、消防水泵、消防通道照明等;
(4) 用于防盗报警的电源;
(5) 其它不允许停电的特殊设备和场所。

3 漏电保护器额定漏电动作电流的选择
正确合理地选择漏电保护器的额定漏电动作电流非常重要:一方面在发生触电或泄漏电流超过允许值时,漏电保护器可有选择地动作;另一方面,漏电保护器在正常泄漏电流作用下不应动作,防止供电中断而造成不必要的经济损失。
漏电保护器的额定漏电动作电流应满足以下三个条件:
(1) 为了保证人身安全,额定漏电动作电流应不大于人体安全电流值,国际上公认30MA为人体安全电流值;
(2) 为了保证电网可靠运行,额定漏电动作电流应躲过低电压电网正常漏电电流;
(3) 为了保证多级保护的选择性,下一级额定漏电动作电流应小于上一级额定漏电动作电流,各级额定漏电动作电流应有级差112~215倍。第一级漏电保护器安装在配电变压器低压侧出口处。
该级保护的线路长,漏电电流较大,其额定漏电动作电流在无完善的多级保护时,最大不得超过100mA; 具有完善多级保护时,漏电电流较小的电网,非阴雨季节为75mA,阴雨季节为200mA;漏电电流较大的电网,非阴雨季节为100mA,阴雨季节为300mA。
第二级漏电保护器安装于分支线路出口处,被保护线路较短,用电量不大,漏电电流较小。漏电保护器的额定漏电动作电流应介于上、下级保护器额定漏电动作电流之间,一般取30~75mA。第三级漏电保护器用于保护单个或多个用电设备,是直接防止人身触电的保护设
备。被保护线路和设备的用电量小,漏电电流小,一般不超过\10mA,宜选用额定动作电流为30mA动作时间小于0.1s的漏电保护器。

4 漏电保护器的正确接线方式
TN 系统是指配电网的低压中性点直接接地,电气设备的外露可导电部分通过保护线与该接地点相接。
TN 系统可分为:
TN-2S系统整个系统的中性线与保护线是分开的。

第 4。5。6条在TT或TN-S系统中,N线上不宜装设电器将N线断开,当需要断开N线时,应装设相线和N线一起切断的保护电器。当装设漏电电流动作的保护电器时,应能将其所保护的回路所有带电导线断开。在TN系统中,当能可靠地保持N线为地电位时,N线可不需关于TN-C系统中,PEN线严禁接入开关设备”的问题(GB50054-95 第2.2.12条)

该“条文”违规多发生在TN-C-S系统的电源进户处理上,由于有的设计者对TN-C-S系统的概念不清,在进户开关选用4极的情况下,PEN线重复接地点取在开关后,至使PEN线接入开关设备,造成违反“条文”。对于这个问题, 常还附带一个不符合相关专业规范
的问题,即在住宅进楼电源开关采用4极漏电开关时,多线画法表达为将PEN线当成零线,接入开关 N极并穿过漏电开关后,再重复接地,其结果不符合GB50054-95第4.4.17条规定
“PE 或 PEN线严禁穿过漏电动作保护器中电流互感器的磁回路”,造成漏电开关误动作,
正确的接法应将进线PEN线先接入PE接地端子(该端子与地网或MEB连接)完成重复接地后,PE与N线分开,N线再接入四级开关的N极。用单线表示法,也应用文字明确表达在开关前重复接地。

关于“装设漏电开关时,应能将其所保护的回路所有带电导线断开,(“条文”GB50054-95第4.5.6条)

单相插座回路装设的漏电断路器,应采用双极(2P或1P+N),住宅进楼总开关装设的防电气火灾漏电断路器,应采用4级(4P或3P+N),由于民用建筑中多为单相负荷,其三相负荷不可能完全平衡,N线属带电导线。在不能确保N线为地电位情况下,断路器就必须将其与相线同时断开,以策安全。配电系统图上应注明极数。

4P的断路器N极型式很多,有先断开,同时断开,后断开。总接通。串漏电线圈多种,你可根据具体工程应用范围选取。3P的多用于电机。在早的民用设计上一般作为电源总断路器使用断开。

什么情况用3P+N?什么情况下用4P的漏电开关?
在 TN-C-S系统中PEN线在漏电开关N极上口的何处分出 N线?
住宅总进线设置漏电断路器的方法
一、住宅总进线设置漏电断路器的漏电动作电流首选0.3A,次选值0.5A;漏电动作时间可以选0.2s或0.4s,以至1s。
二、住宅总进线设置漏电断路器的额定电流:在一般多层住宅中不宜大于160A ;
在高层住宅中最大不宜超过250A 。
三、为减少正常泄露电流导致漏电断路器误动作,住宅总进线应采用三相三极四线漏电断路器。
四、住宅配电系统接地方式的不同,其总进线漏电断路器的极数也应不同:当采
用TT或TN-S接地方式时,应选用四极四线漏电断路器;不采用TN-C-S接地方式时,应选用三极四线漏电断路器。为了减少中性0线断线故障,宜有条件的首选
TN-C-S接地方式,以便选用N极不断开的三极四线漏电断路器;漏电断路器用于防火用途的应首选四极。


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