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安科瑞电气股份有限公司

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剩余电流动作继电器的原理及应用
发布时间:2021-09-10        浏览次数:95        返回列表
范曼曼
安科瑞电气股份有限公司  上海嘉定  201801
摘要:剩余电流动作继电器,作为主保护或者后备保护应用在低压配电系统中,主要对于消除对人体的伤害或火灾的隐患起着重要的作用,正确使用剩余电流动作继电器和对其原理的了解,对保障电气系统安全可靠运行具有重大意义。对于TT 系统,采用剩余电流动作继电器对接地故障进行保护;而在TN 系统中,速断和漏电保护已满足对接地故障保护的灵敏度要求。
 
关键词:剩余电流动作继电器;接地故障;触、漏电保护;用电安全
引言:
随着我国低压电气系统及经济建设规模的不断发展,人们对提高供电能力及安全也提出了更高的要求,尤其在一些用电使用场所中,存在监管薄弱、维护人员安全得不到保障。常常出现线路设备触、漏电事故和接地短路而引起火灾等安全隐患和经济损失。因此创新智能漏电保护装置已迫在眉睫。而剩余电流动作继电器用来防止以上事故是一种较好的保护装置,其主要作用是保护人身免受电击伤亡、防止电气设备或线路漏电大而引起的火灾。
一、剩余电流继电器的原理
剩余电流动作继电器的基本原理如图1 示,当电路处于正常运行时,利用电路学的电流定理, 网络一端流进和流出的电流大小等,方向相反即和为零。所以原理图中,在漏电保护器右侧的电流总和应为零,即IL1+IL2+IL3+IN=0;此时,触、漏电保护器处于静止工作状态,在本图中,零序电流互感器作为此装置检测元件。各相电流的矢量和等于零( 对零序电流保护假定不考虑不平衡电流),因此,零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出,操作执行机构无动作。
当发生接地故障时的各相电流的矢量和不等于零,零序电流互感器由于故障电流使的环形铁芯中产生磁通,零序电流互感器的二次侧感应电压使操作执行机
构做相应的动作,如带动##式断路器或塑壳断路器脱扣,达到接地故障保护的目的;当有人触电时,人作为导体,就会有部分电流IK 流经过人体导入地下,
从而使触、漏电保护器右侧的电流总和不为零, 即IL1+IL2+IL3+IN ≠ 0,当漏电电流达到动作电流时,触、漏电保护器的操作执行机构就会动作,这样使流过人体的电流很小,控制在30mA 以内,保护了触电者的人身安全,并且可以达到不断电的效果。假如现在又有人在同相触电的话,也能保护触电者的安全,因为通过操作执行机构的电抗R 控制流过触电者的电流在30mA 以内;如果是在异相发生二次触电,那么通过操作执行机构的处理环节带动##式断路器或塑壳断路器脱扣,达到保护触电者的人身安全;同时,触、漏电保护装置可以实时监测线路的漏电电流值,只要漏电电流大于危险值时,保护装置立即发出声音报警,并且及时自动通过GSM 通信网电话和短信通知提醒电工管理人员对有关线路和设备漏电情况进行排查,达到防患于未然。
 
二、剩余电流继电器的主要用途
2.1 间接接触电击保护
间接接触电击保护的措施是自动切断电源。GB 13955“对间接接触电击事故的防护”规定:“间接接触电击事故防护的主要措施是采用自动切断电源的保护方式,以防止由于电气设备绝缘损坏发生损坏事故。当电路发生绝缘损坏造成接地故障。其故障电流值小于过电流保护装置的动作电流值时,应安装剩余电流保护装置。”研究表明,人体接触电压的安全值为 50 V。为保证人身安全,电气装置的任何部分发生绝缘故障时,一旦接触电压超过 50 V 时,需要在规定的时间内自动切断故障部分电源。过电流保护装置受电气线路和设备及自身动作值限制,不能自动切断电源。剩余电流保护装置不受负荷电流影响,可与过电流保护装置配合使用,作间接接触电击保护。
2.2 接地故障保护
接地是带电导体和大地、接地的金属外壳或与地有联系的构件之间的接触,其故障可能导致人身电击伤亡和设备损坏,严重时可能引发电气火灾。接地故障保护过去通常采用过电流保护装置进行保护,当接地故障电流大于过电流保护装置定值时,由过电流保护装置切断故障电路。TT系统中额定电流较大、配电线路较长的线路,TN系统中带电导线落地接地故障、不安全的金属性接地故障、电弧性接地故障时,都有可能出现接地故障电流小于过电流保护动作整定电流,过电流保护装置不动作的情况。剩余电流保护装置,或带接地故障保护的断路器,能可靠地进行接地故障保护。
2.3 电气火灾保护
电气火灾通常由电气短路引起,电气短路包括金属性短路和电弧性短路。前者是带电导体间(如相与相之间、相与 N 线之间)短路,多以高温熔焊金属为通路,故障电流以千安计,高温易使绝缘氧化而自燃,火灾危险虽大,但可用带短路保护的断路器和熔断器保护,由断路器瞬时动作切断电源,避免火灾。后者是带电导体对地短路,多以电弧为通路,故障电流虽小,但一方面电弧长时间延续,局部温度高,很容易点燃周边可燃物质,引发火灾;另一方面,又不足以使一般断路器动作跳闸切断电源。所以电弧性短路引起火灾危险远大于金属性短路。带剩余电流动作保护功能的断路器可在过电流保护装置不动作的情况下切断保障电路,防止电弧性短路引发的电气火灾。
三、安科瑞ASJ系列剩余电流继电器介绍
3.1 型号和功能
注:①ASJ10L- LD1A额定剩余动作电流IΔn为10mA-30A连续可调;
②ASJ10L- LD1A极限不驱动时间Δn为0-10S连续可调。
四、 剩余电流继电器的其他应用场合举例
4.1 智能化住宅建筑及宾馆客房
的电熨斗、电吹风、电热水壶,使用频率高,容易发生导线破损、水溅到插座等情况,严重危害人身安全,需要监测漏电流并进行保护。智能化住宅建筑和宾馆客房中安装了剩余电流继电器,可以在发生漏电或触电的情况下切断电源,保护人身安全。
4.2 智能化建筑中的游泳池
现代运动场、宾馆多为带有游泳池的智能化建筑,为了保证游泳池清洁,一般的游泳池都设有循环水泵系统。游泳池是人群密集的场所,为了保证人员的安全,游泳池的循环水泵系统都要装设剩余电流继电器。保证在循环水泵系统出现漏电故障时能及时跳闸,切断电源,保护人身安全。
4.3 智能化建筑工地
智能化建筑施工工地常用到散装水泥和混凝土搅拌机、塔式起重机等各种建筑机械,手钻、切割机等各种移动式用电工具,需要向它们临时供电。一般建筑工地环境潮湿,人员繁多,结构复杂,用电设备多为移动式,且配电线路长而复杂,容易受到外力破坏,很容易造成漏电,危害人员的安全。因此,在建筑工地一般要设置额定剩余动作电流在30 mA左右的剩余电流继电器。
五、 注意事项 
5.1 剩余电流动作继电器外部所有接线必须正确,否则可能导致误动作和拒动作。
5.2  国际电工委员会标准 IEC4.79 确定,50Hz交流电流通过人体时,如果不超过30mA时,人体不会因发生心室纤维性颤动而死亡。因此,特殊场所剩余电流动作继电器对于漏电电流的设置要达到人性化。 
5.3 剩余电流式动作继电器不对相与相、相与零线之间的触电提供保护;被保护线路不得与未保护线路混用,中性保护线不得重复接地。
六、社会效益
剩余电流动作继电器,是针对由独立变压器供电的低压配电系统线路和设备绝缘的实时监控,起到提前对漏电事故的预警和漏电保护作用,在一定条件下提供触电后备保护,减少漏电开关因漏点突变引起的频繁跳闸带来的经济损失和造成的停电影响。
其特点是对系统线路和设备的绝缘和漏电情况提供持续实时监测和监控,用高科技手段提高安全管理水平,远程监控,漏电保护的同时不跳闸,提前预测, 预
警和预排查,有效减少安全事故的发生。
产品有很强的针对性,提供一种全新的漏电保护方式方法,对保护国家财产,保障人民生命财产安全和建设和谐社会具有重要的现实意义。
目前,我国在建和已建的建筑物,违规使用不符标准的电气线路及设备还时有发生,加上不文明和违章的电气安装施工,触电事故及电气火灾险还时有发生。
同时在我国许多旧的大中型公共建筑包括古建筑中由于电缆老化和施工的不规范造成线路和装置的绝缘性能下降,再加上原设计的载荷能力有限,而用电量逐年增加。剩余电流动作继电器是有效的保护装置。
七、小结
随着工业及民用低压电气系统的安全问题越来越受到关注及重视,负荷也越来越重要,显然杜绝或减少因电气绝缘等问题发生各类电气触电事故,剩余电流动作继电器将发挥积极作用。安科瑞电气的ASJ系列剩余电流继电器自推出以来,在工业、民用、地铁、智能建筑等多种场合应用,起到了较好的保护效果,值得推广使用。
参考文献 
[1] GB/T 22387—2008. 剩余电流动作继电器 [S]. 
[2] GB 13955—2005 . 剩余电流动作保护装置安装和运行 [S]. 
[3] 陈家斌 . 漏电保护技术手册 [M]. 河南科学技术出版社:1993. 
[4] 司徒兴汉 . 触电漏电保护电器及其应用 [M]. 广东科技出版社:1990.
[5] 安科瑞企业微电网设计与应用手册,2020.06版
作者简介:
范曼曼,女,本科  安科瑞电气股份有限公司,主要研究方向为智能电网供配电  
QQ:2880157876