詳解漏電保護(hù)器的工作原理
圖中L為電磁鐵線圈,漏電時(shí)可驅(qū)動(dòng)閘刀開關(guān)K1斷開,每個(gè)橋臂用兩只1N4007串聯(lián)可提高耐壓。R3、R4阻值很大,所以K1合上時(shí),流經(jīng)L的電流很小,不足以造成K1斷開。R3、R4為可控硅T1、T2的均壓電阻,可以降低對(duì)可控硅的耐壓要求。K2為試驗(yàn)按鈕,起模擬漏電的作用。按壓試驗(yàn)按鈕K2,K2接通,相當(dāng)于外線火線對(duì)地有漏電,這樣,穿過(guò)磁環(huán)的三相電源線和零線的電流的矢量和不為零,磁環(huán)上的檢測(cè)線圈的a、b兩端就有感應(yīng)電壓輸出,此電壓立即觸發(fā)T2導(dǎo)通。由于C2預(yù)先有一定電壓,T2導(dǎo)通后,C2便經(jīng)R6、R5、T2放電,使R5上產(chǎn)生電壓觸發(fā)T1導(dǎo)通。T1、T2導(dǎo)通后,流經(jīng)L的電流增大,使電磁鐵動(dòng)作,驅(qū)動(dòng)開關(guān)K1斷開,試驗(yàn)按鈕的作用是隨時(shí)可檢查本裝置功能是否完好。用電設(shè)備漏電引起電磁鐵動(dòng)作的原理與此相同。R1為壓敏電阻,起過(guò)壓保護(hù)作用。
該斷路器原理簡(jiǎn)單,零件少,維修方便,在更換零件時(shí)要注意零件的可靠性和參數(shù)應(yīng)符合要求。
1. 什么是漏電保護(hù)器?
答:漏電保護(hù)器(漏電保護(hù)開關(guān))是一種電氣安全裝置。將漏電保護(hù)器安裝在低壓電路中,當(dāng)發(fā)生漏電和觸電時(shí),且達(dá)到保護(hù)器所限定的動(dòng)作電流值時(shí),就立即在限定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作自動(dòng)斷開電源進(jìn)行保護(hù)。
2. 漏電保護(hù)器的結(jié)構(gòu)組成是什么?
答:漏電保護(hù)器主要由三部分組成:檢測(cè)元件、中間放大環(huán)節(jié)、操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 ①檢測(cè)元件。由零序互感器組成,檢測(cè)漏電電流,并發(fā)出信號(hào)。 ②放大環(huán)節(jié)。將微弱的漏電信號(hào)放大,按裝置不同(放大部件可采用機(jī)械裝置或電子裝置),構(gòu)成電磁式保護(hù)器相電子式保護(hù)器。 ③執(zhí)行機(jī)構(gòu)。收到信號(hào)后,主開關(guān)由閉合位置轉(zhuǎn)換到斷開位置,從而切斷電源,是被保護(hù)電路脫離電網(wǎng)的跳閘部件。
3. 漏電保護(hù)器的工作原理是什么?
答: ①當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生漏電時(shí),出現(xiàn)兩種異?,F(xiàn)象:
一是,三相電流的平衡遭到破壞,出現(xiàn)零序電流;
二是,正常時(shí)不帶電的金屬外殼出現(xiàn)對(duì)地電壓(正常時(shí),金屬外殼與大地均為零電位)。
②零序電流互感器的作用漏電保護(hù)器通過(guò)電流互感器檢測(cè)取得異常訊號(hào),經(jīng)過(guò)中間機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換傳遞,使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,通過(guò)開關(guān)裝置斷開電源。電流互感器的結(jié)構(gòu)與變壓器類似,是由兩個(gè)互相絕緣繞在同一鐵心上的線圈組成。當(dāng)一次線圈有剩余電流時(shí),二次線圈就會(huì)感應(yīng)出電流。
③漏電保護(hù)器工作原理將漏電保護(hù)器安裝在線路中,一次線圈與電網(wǎng)的線路相連接,二次線圈與漏電保護(hù)器中的脫扣器連接。當(dāng)用電設(shè)備正常運(yùn)行時(shí),線路中電流呈平衡狀態(tài),互感器中電流矢量之和為零(電流是有方向的矢量,如按流出的方向?yàn)?ldquo;+”,返回方向?yàn)?ldquo;-”,在互感器中往返的電流大小相等,方向相反,正負(fù)相互抵銷)。由于一次線圈中沒有剩余電流,所以不會(huì)感應(yīng)二次線圈,漏電保護(hù)器的開關(guān)裝置處于閉合狀態(tài)運(yùn)行。當(dāng)設(shè)備外殼發(fā)生漏電并有人觸及時(shí),則在故障點(diǎn)產(chǎn)生分流,此漏電電流經(jīng)人體?大地?工作接地,返回變壓器中性點(diǎn)(并未經(jīng)電流互感器),致使互感器申流入、流出的電流出現(xiàn)了不平衡(電流矢量之和不為零),一次線圈申產(chǎn)生剩余電流。因此,便會(huì)感應(yīng)二次線圈,當(dāng)這個(gè)電流值達(dá)到該漏電保護(hù)器限定的動(dòng)作電流值時(shí),自動(dòng)開關(guān)脫扣,切斷電源。
4. 漏電保護(hù)器的主要技術(shù)參數(shù)有哪些?
答:主要?jiǎng)幼餍阅軈?shù)有:額定漏電動(dòng)作電流、額定漏電動(dòng)作時(shí)間、額定漏電不動(dòng)作電流。其他參數(shù)還有:電源頻率、額定電壓、額定電流等。 ①額定漏電動(dòng)作電流 在規(guī)定的條件下,使漏電保護(hù)器動(dòng)作的電流值。例如30mA的保護(hù)器,當(dāng)通入電流值達(dá)到30mA時(shí),保護(hù)器即動(dòng)作斷開電源。 ②額定漏電動(dòng)作時(shí)間是指從突然施加額定漏電動(dòng)作電流起,到保護(hù)電路被切斷為止的時(shí)間。例如30mA×0.1s的保護(hù)器,從電流值達(dá)到30mA起,到主觸頭分離止的時(shí)間不超過(guò)0.1s。 ③額定漏電不動(dòng)作電流在規(guī)定的條件下,漏電保護(hù)器不動(dòng)作的電流值,一般應(yīng)選漏電動(dòng)作電流值的二分之一。例如漏電動(dòng)作電流30mA的漏電保護(hù)器,在電流值達(dá)到15mA以下時(shí),保護(hù)器不應(yīng)動(dòng)作,否則因靈敏度太高容易誤動(dòng)作,影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。 ④其他參數(shù)如:電源頻率、額定電壓、額定電流等,在選用漏電保護(hù)器時(shí),應(yīng)與所使用的線路和用電設(shè)備相適應(yīng)。漏電保護(hù)器的工作電壓要適應(yīng)電網(wǎng)正常波動(dòng)范圍額定電壓,若波動(dòng)太大,會(huì)影響保護(hù)器正常工作,尤其是電子產(chǎn)品,電源電壓低于保護(hù)器額定工作電壓時(shí)會(huì)拒動(dòng)作。漏電保護(hù)器的額定工作電流,也要和回路中的實(shí)際電流一致,若實(shí)際工作電流大于保護(hù)器的額定電流時(shí),造成過(guò)載和使保護(hù)器誤動(dòng)作。
5. 漏電保護(hù)器的主要保護(hù)作用是什么?
答:漏電保護(hù)器主要是提供間接接觸保護(hù),在一定條件下,也可用作直接接觸的補(bǔ)充保護(hù),對(duì)可能致命的觸電事故進(jìn)行保護(hù)。
6. 什么是直接接觸和間接接觸保護(hù)?
答:當(dāng)人體接觸帶電體有電流通過(guò)人體時(shí),就叫人體觸電。按照人體觸電的原因可分為直接觸電和間接觸電。直接觸電,是指人體直接觸及帶電體(如觸及相線),導(dǎo)致的觸電。間接觸電,是指人體觸及正常情況下不帶電,故障情況下帶電的金屬導(dǎo)體(如觸及漏電設(shè)備的外殼),導(dǎo)致的觸電。根據(jù)觸電的原因不同,對(duì)觸電所采取的防觸電措施也分為:直接接觸保護(hù)相間接接觸保護(hù)。直接接觸保護(hù)一般可采用絕緣、防護(hù)罩、圍欄、安全距離等措施;間接接觸保護(hù)一般可采用保護(hù)接地(接零)、保護(hù)切斷、漏電保護(hù)器等措施。
7. 人體觸電時(shí)的危險(xiǎn)是什么?
答:人體觸電時(shí),通入人體的電流越大相電流持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)就越危險(xiǎn)。其危險(xiǎn)程度大致可以劃分為三個(gè)階段:感知-擺脫-室顫。 ①感知階段。由于通入電流很小,人體能有感覺(一般大于0.5mA),此時(shí)對(duì)人不構(gòu)成危害; ②擺脫階段。指手握電極觸電時(shí),人能擺脫的最大電流值(一般大于10mA),此電流雖有一定危險(xiǎn),但可以自己擺脫,所以基本也構(gòu)不成致命的危險(xiǎn)。當(dāng)電流增大到一定程度,觸電者將因肌肉收縮,發(fā)生痙攣導(dǎo)致抓緊帶電體,不能自己擺脫。 ③室顫階段。隨電流加大和觸電時(shí)間延長(zhǎng)(一般大于50mA和ls),將導(dǎo)致發(fā)生心室顫動(dòng),如果不立即斷開電源,將會(huì)導(dǎo)致死亡。由此可以看出,心室顫動(dòng)是人體觸電致死的最主要原因。所以,對(duì)人的保護(hù),常用不引起心室顫動(dòng),作為確定電擊保護(hù)特性的依據(jù)。
8. “30mA·s”的安全性是什么?
答:通過(guò)大量的動(dòng)物試驗(yàn)和研究表明,引起心室顫動(dòng)不僅與通過(guò)人體的電流(I)有關(guān),而且與電流在人體中持續(xù)的時(shí)間(t)有關(guān),即由通過(guò)人體的安全電量Q=I×t來(lái)確定,一般為50mA·s。就是說(shuō)當(dāng)電流不大于50mA,電流持續(xù)時(shí)間在ls以內(nèi)時(shí),一般不會(huì)發(fā)生心室顫動(dòng)。但是,如果按照50mA·s控制,當(dāng)通電時(shí)間很短而通人電流較大時(shí)(例如500mA×0.1s),仍然會(huì)有引發(fā)心室顫動(dòng)的危險(xiǎn)。雖然低于50mA·s不會(huì)發(fā)生觸電致死的后果,但也會(huì)導(dǎo)致觸電者失去知覺或發(fā)生二次傷害事故。實(shí)踐證明,用30 mA·s作為電擊保護(hù)裝置的動(dòng)作特性,無(wú)論從使用的安全性還是制造方面來(lái)說(shuō)都比較合適,與50 mA·s相比較有1.67倍的安全率(K=50/30=1.67)。從“30mA·s”這個(gè)安全限值可以看出,即使電流達(dá)到100mA,只要漏電保護(hù)器在0.3s之內(nèi)動(dòng)作并切斷電源,人體尚不會(huì)引起致命的危險(xiǎn)。故30mA·s這個(gè)限值也成為漏電保護(hù)器產(chǎn)品的選用依據(jù)。
9. 哪些用電設(shè)備需安裝漏電保護(hù)器?
答:《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定,“施工現(xiàn)場(chǎng)所有用電設(shè)備,除作保護(hù)接零外,必須在設(shè)備負(fù)荷線的首端處設(shè)置漏電保護(hù)裝置。”以上規(guī)定講了三個(gè)方面: ①施工現(xiàn)場(chǎng)所有用電設(shè)備都要裝設(shè)漏電保護(hù)器。因?yàn)榻ㄖ┕ぢ短熳鳂I(yè)、潮濕環(huán)境、人員多變,再加上設(shè)備管理環(huán)節(jié)薄弱,所以用電危險(xiǎn)性大,要求所有用電設(shè)備包括動(dòng)力及照明設(shè)備、移動(dòng)式和固定式設(shè)備等。當(dāng)然不包括使用安全電壓供電和隔離變壓器供電的設(shè)備。 ②原有按規(guī)定進(jìn)行的保護(hù)接零(接地)措施仍按要求不變,這是安全用電的最基本的技術(shù)措施不能拆除。 ③漏電保護(hù)器安裝在用電設(shè)備負(fù)荷線的首端處。這樣做的目的,對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的同時(shí),也對(duì)其負(fù)荷線路進(jìn)行保護(hù),防止由于線路絕緣損壞造成的觸電事故。
10. 為什么進(jìn)行了保護(hù)接零(接地)后,還要加裝漏電保護(hù)器?
答:無(wú)論保護(hù)接零還是接地措施,其保護(hù)范圍都是伺限的。例如“保護(hù)接零”,就是把電氣設(shè)備的金屬外殼與電網(wǎng)的零線連接,并在電源側(cè)加裝熔斷器。當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生碰殼故障(某相與外殼碰觸)時(shí),則形成該相對(duì)零線的單相短路,由于短路電流很大,迅速將保險(xiǎn)熔斷,斷開電源進(jìn)行保護(hù)。其工作原理是把“碰殼故障”改變?yōu)?ldquo;單相短路故障”,從而獲取大的短路電流切斷保險(xiǎn)。然而,工地的電氣碰殼故障并不頻繁,經(jīng)常發(fā)生的是漏電故障,如設(shè)備受潮、負(fù)荷過(guò)大、線路過(guò)長(zhǎng)、絕緣老化等造成的漏電,這些漏電電流值較小,不能迅速切斷保險(xiǎn),因此,故障不會(huì)自動(dòng)消除而長(zhǎng)時(shí)間存在。但這種漏電電流對(duì)人身安全已構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。所以,還需要加裝靈敏度更高的漏電保護(hù)器進(jìn)行補(bǔ)充保護(hù)。
11. 漏電保護(hù)器的種類有哪些?
答:漏電保護(hù)器按不同方式分類來(lái)滿足使用的選型。如按動(dòng)作方式可分為電壓動(dòng)作型和電流動(dòng)作型;按動(dòng)作機(jī)構(gòu)分,有開關(guān)式和繼電器式;按極數(shù)和線數(shù)分,有單極二線、二極、二極三線等等。下面按動(dòng)作靈敏度和按動(dòng)作時(shí)間分類: ①按動(dòng)作靈敏度可分為: 高靈敏度:漏電動(dòng)作電流在30mA以下; 中靈敏度:30~1000mA; 低靈敏度:1000mA以上。 ②按動(dòng)作時(shí)間可分為: 快速型:漏電動(dòng)作時(shí)間小于0.ls;延時(shí)型:動(dòng)作時(shí)間大于0.1s,在0.1-2s之間;反時(shí)限型:隨漏電電流的增加,漏電動(dòng)作時(shí)間減小。當(dāng)額定漏電動(dòng)作電流時(shí),動(dòng)作時(shí)間為0.2~1s;1.4倍動(dòng)作電流時(shí)為0.1,0.5s;4.4倍動(dòng)作電流時(shí)為小于0.05s。
12. 電子式與電磁式漏電保護(hù)器有何不同?
答:漏電保護(hù)器按脫扣方式不同分為電子式與電磁式兩類: ①電磁脫扣型漏電保護(hù)器,以電磁脫扣器作為中間機(jī)構(gòu),當(dāng)發(fā)生漏電電流時(shí)使機(jī)構(gòu)脫扣斷開電源。這種保護(hù)器缺點(diǎn)是:成本高、制作工藝要求復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn)是:電磁元件抗干擾性強(qiáng)和抗沖擊(過(guò)電流和過(guò)電壓的沖擊)能力強(qiáng);不需要輔助電源;零電壓和斷相后的漏電特性不變。 ②電子式漏電保護(hù)器,以晶體管放大器作為中間機(jī)構(gòu),當(dāng)發(fā)生漏電時(shí)由放大器放大后傳給繼電器,由繼電器控制開關(guān)使其斷開電源。這種保護(hù)器優(yōu)點(diǎn)是:靈敏度高(可到5mA);整定誤差小,制作工藝簡(jiǎn)單、成本低。缺點(diǎn)是:晶體管承受沖擊能力較弱,抗環(huán)境干擾差;需要輔助工作電源(電子放大器一般需要十幾伏的直流電源),使漏電特性受工作電壓波動(dòng)的影響;當(dāng)主電路缺相時(shí),保護(hù)器會(huì)失去保護(hù)功能。
13. 漏電斷路器有哪些保護(hù)功能?
答:漏電保護(hù)器主要是當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生漏電故障時(shí)提供保護(hù)的裝置,安裝漏電保護(hù)器時(shí),應(yīng)另外安裝過(guò)流保護(hù)裝置。當(dāng)采用熔斷器作為短路保護(hù)時(shí),其規(guī)格的選用應(yīng)與漏電保護(hù)器的通斷能力相適應(yīng)。目前廣泛采用了將漏電保護(hù)裝置與電源開關(guān)(自動(dòng)空氣斷路器)組裝在一起的漏電斷路器,這種新型的電源開關(guān)具有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、漏電保護(hù)和欠壓保護(hù)的效能。安裝時(shí)簡(jiǎn)化了線路,縮小了電箱的體積和便于管理。漏電斷路器銘牌型號(hào)其含義如下:使用時(shí)應(yīng)注意,因?yàn)槁╇姅嗦菲骶哂卸嘀胤雷o(hù)性能,當(dāng)發(fā)生跳閘時(shí),應(yīng)具體分清故障原因:當(dāng)漏電斷路器因短路分?jǐn)鄷r(shí),須開蓋檢查觸頭是否有燒損嚴(yán)重或凹坑;當(dāng)因線路過(guò)載跳閘時(shí),不能立即重新閉合。由于斷路器裝有熱繼電器作為過(guò)載保護(hù),當(dāng)出現(xiàn)大于額定電流時(shí),雙金屬片彎曲使觸頭分開,必須待雙金屬片自然冷卻恢復(fù)原狀后,方可使觸頭重新閉合。當(dāng)因漏電故障造成的跳閘時(shí),必須查明原因排除故障后,方可重新合閘,嚴(yán)禁強(qiáng)行合閘。漏電斷路器發(fā)生分?jǐn)嗵l時(shí),L般手柄處于中間位置,當(dāng)重新閉合時(shí),需先將操作手柄向下扳動(dòng)(分?jǐn)辔恢?,使操作機(jī)構(gòu)重扣合,再向上進(jìn)行合閘。漏電斷路器可用于容量較大(大于4.5kw)的動(dòng)力線路不頻繁操作的開關(guān)電器。
14. 如何選用漏電保護(hù)器?
答:選擇漏電保護(hù)器應(yīng)按照使用目的和根據(jù)作業(yè)條件選用: 按保護(hù)目的選用: ①以防止人身觸電為目的。安裝在線路末端,選用高靈敏度,快速型漏電保護(hù)器。 ②以防止觸電為目的與設(shè)備接地并用的分支線路,選用中靈敏度、快速型漏電保護(hù)器。 ③用以防止由漏電引起的火災(zāi)和保護(hù)線路、設(shè)備為目的的干線,應(yīng)選用中靈敏度、延時(shí)型漏電保護(hù)器。 按供電方式選用: ①保護(hù)單相線路(設(shè)備)時(shí),選用單極二線或二極漏電保護(hù)器。 ②保護(hù)三相線路 (設(shè)備)時(shí),選用三極產(chǎn)品。 ③既有三相又有單相時(shí),選用三極四線或四極產(chǎn)品。在選定漏電保護(hù)器的極數(shù)時(shí),必須與被保護(hù)的線路的線數(shù)相適應(yīng)。保護(hù)器的極數(shù)是指內(nèi)部開關(guān)觸頭能斷開導(dǎo)線的根數(shù),如三極保護(hù)器,是指開關(guān)觸頭可以斷開三根導(dǎo)線。而單極二線、二極三線、三極四線的保護(hù)器,均有一根直接穿過(guò)漏電檢測(cè)元件而不斷開的中性線,在保護(hù)器外殼接線端子標(biāo)有N字符號(hào),表示連接工作零線,此端子嚴(yán)禁與PE線連接。應(yīng)當(dāng)注意:不宜將三極漏電保護(hù)器用于單相二線(或單相三線)的用電設(shè)備。也不宜將四極漏電保護(hù)器用于三相三線的用電設(shè)備。更不允許用三相三極漏電保護(hù)器代替三相四極漏電保護(hù)器。
15. 按照分級(jí)配電的要求,電箱應(yīng)該有幾種設(shè)置?
答:施工現(xiàn)場(chǎng)一般按三級(jí)配電,所以電箱也應(yīng)按分級(jí)設(shè)置,即在總配電箱下,設(shè)分配電箱,分配電箱以下設(shè)開關(guān)箱,開關(guān)箱以下就是用電設(shè)備。配電箱是配電系統(tǒng)中,電源與用電設(shè)備之間送電和配電的中樞環(huán)節(jié),是專門用作分配電力的電氣裝置,各級(jí)配電都是經(jīng)過(guò)配電箱進(jìn)行的??偱潆娤淇刂普麄€(gè)系統(tǒng)的配電,分配電箱控制每一支路的配電。開關(guān)箱是配電系統(tǒng)的最末端,再往下就是用電設(shè)備,每臺(tái)用電設(shè)備由自己專用的開關(guān)箱控制,實(shí)行一機(jī)一閘。不得幾臺(tái)設(shè)備合用一個(gè)開關(guān)箱,防止誤操作事故;也不要把動(dòng)力與照明控制合置在一個(gè)開關(guān)箱內(nèi),防止因動(dòng)力線路故障影響照明。開關(guān)箱上接電源下接用電設(shè)備,操作頻繁、危險(xiǎn)性大,必須引起重視。電箱內(nèi)各電器元件的選擇,必須與線路和用電設(shè)備相適應(yīng)。電箱安裝垂直、牢固,周圍留有操作空間,地面無(wú)積水、無(wú)雜物,附近無(wú)熱源、無(wú)振動(dòng),電箱應(yīng)防雨、防塵。開關(guān)箱距離被控制的固定設(shè)備不應(yīng)超過(guò)3m。
16. 為什么要采用分級(jí)保護(hù)?
答:因?yàn)榈蛪汗┡潆娨话愣疾捎梅旨?jí)配電。如果只在線路末端(開關(guān)箱內(nèi))安裝漏電保護(hù)器,雖然發(fā)生漏電時(shí),能斷開故障線路,但保護(hù)范圍小;同樣,若只在分支干線(分配箱內(nèi))或干線(總配電箱內(nèi))安裝漏電保護(hù)器,雖然保護(hù)范圍大,如果某一用電設(shè)備漏電跳閘時(shí),將造成整個(gè)系統(tǒng)全部停電,既影響無(wú)故障設(shè)備的正常運(yùn)行,又不便查找事故,顯然這些保護(hù)方式都有不足之處。因此,應(yīng)接線路和負(fù)載等不同要求,在低壓干線、分支線路和線路末端,分別安裝具有不同漏電動(dòng)作特性的保護(hù)器,形成分級(jí)漏電保護(hù)網(wǎng)。分級(jí)保護(hù)時(shí),各級(jí)選用保護(hù)范圍應(yīng)相互配合,保證在末端發(fā)生漏電故障或人身觸電事故時(shí),漏電保護(hù)器不越級(jí)動(dòng)作;同時(shí)要求,當(dāng)下級(jí)保護(hù)器發(fā)生故障時(shí),上級(jí)保護(hù)器動(dòng)作,補(bǔ)救下級(jí)失靈的意外情況。實(shí)行分級(jí)保護(hù),可使每臺(tái)用電設(shè)備均有兩級(jí)以上的漏電防護(hù)措施,不僅對(duì)低壓電網(wǎng)所有線路末端的用電設(shè)備創(chuàng)造了安全運(yùn)行條件和提供了人身安全的直接接觸與間接接觸的多重防護(hù),而且可以最大限度地縮小發(fā)生故障時(shí)停電的范圍,且容易發(fā)現(xiàn)和查找故障點(diǎn),對(duì)提高安全用電水平和降低觸電事故、保障作業(yè)安全有著積極的作用。
評(píng)論