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触 / 漏电断路器1. 漏电断路器的用途1.1 常见电气事故1.1.1 电击事故发生电击主要有 2 种形式一是人体直接接触一定电压的带电体，既所谓的直接接触电击，也称为正常电击；二是人体触及绝缘层老化，破损或通电物体进了隔离带的一般原非带电体的带电体，即所谓的间接接触电击，也称为故障状态电击。电击伤害的实质是电流流过人体时，对人体造成的伤害的结果。1.1.2 电磁场人体效应事故当人体处在一定量的电磁场中，可能产生直接的肌体的热效应，化学效应，甚至机械效应等。如人体处在超过一定量的微波辐射中，会促使肌体的热效应。除了直接的肌体效应以外，目前科学界已经证实电磁辐射能造成人体身理功能改变，如高频电磁场可引起中枢神经系统失调，并对心血管，性机能等有影响。电磁场造成人体身理功能改变称之为人体间接效应。 “直接”和“间接”造成的人体伤害总称为电磁场人体效应事故1.1.3 雷电事故雷电事故是一种自然伤害。它一般分为直击雷，感应雷，球雷三种。它们都可能造成电力设施，建筑等的伤害，伤及人，畜等，还可能引起火灾和爆炸。因此防止雷电灾害也是十分重要的。1.1.4 静电事故静电事故是由宏观范围内相对静止的正，负电荷形式的能量造成的事故。其静电是随着某些物料和物件之间的相对运动，快速接触与分离等过程中积累起来的寄生正，负电荷形式。静电放电引起的现场爆炸是最严重的静电事故，在化工，石油，橡胶等行业易发生此类事故。高压静电还会给人造成一定伤害，静电还会防碍生产1.1.5 电路事故电路故障是由电能的传递，转换，分配失去控制或电气元件损失造成的。断线，短路，掉地，漏电，误合 /掉闸，电气设备损失等都属于电路故障。不少电气故障可直接或间接造成人身伤害。在上述的 5 类事故中，触电事故虽然不是最严重的电气事故，但对生产 /生活中的人身安全来说，它是最常见，最易发生，也可以说是对人身安全最危险的一种电气事故1.2 触 / 漏电保护电器的分类1.2.1 按工作原理电压动作型触 /漏电保护电器、剩余电流动作型保护电器、自动空载安全电压型触 / 漏电保护电器1.2.1.1 电压动作型触 /漏电保护电器我们知道，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。电压动作型触 / 漏电保护电器检测的信号是对地电压的大小，因其存在难以克服的缺点，目前在电网上已基本不使用，只在某些用电设备上还有一定的应用价值1.2.1.2 剩余电流动作型保护电器1.2.1.2.1 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。漏电保护器图 3 1.2.1.2.2 工作原理1、由图可以看到，当电路工作正常时，由电流定理知道从网络一端流进和流出的电流为 0，所以在漏电保护器右侧的电流总和应为 0，即 I1I2I3IN0 ；因此漏电保护器不会工作。注意，电流的实际方向依实际电路而定，在本例中， IN 的方向与I1 ， I2 ， I3 相反。2、当设备外壳漏电并有人接触时，这时就会有一部分电流 IK 经过人体流入地下，从而使漏电保护器右侧的电流总和为不 0，也就是说 I1I2I3IN ≠ 0，当漏电电流达到漏电保护器的动作电流时，漏电保护器就会动作，从而关闭电源，从而达到漏电保护的目的。注意以下两点 ①经过漏电保护器的中性线不得作为保护线，由上图可知，当产生漏电电流时，漏电电流 IK1 经设备外壳又流回了漏电保护器，这时漏电保护器右侧的电流总和仍为0，因此漏电保护器不会动作，因此达不到漏电保护的目的。② 经过漏电保护器的工作零线不得重复接地，由上图可知，若重复接地，则由于大地会分走一部分电流，这样会使漏电保护器右侧的电流总和不为 0，从而使漏电保护器关闭，因而会无法使用其他电器设备。3、说明本示例图只是为了讲解漏电保护器的工作原理，实际漏电保护器怎么连接，应根据系统使用的接零保护系统来决定。1.2.1.2.3 按动作结构分，可分为直接动作式和间接动作式。直接动作式是动作信号输出直接作用于脱扣器使掉闸断电。间接动作式是对输出信号经放大、蓄能等环节处理后使脱扣器动作掉闸。一般直接动作式均为电磁型保护器，电子型保护器均为间接动作式。项目电磁型电子型灵敏度以 30mA 为限， 100A 以上的大容量产品提高灵敏度有困难灵敏度高，可制成超高灵敏度， 6mA 及以下电源电压对特性的影响无有（有稳压电源可减少影响）环境温度对特性的影响很小有（有温度补偿可减少影响）绝缘耐压能力可满足 2000V 或 2500V／1min 的耐压试验只能按电子元件试验要求进行试验耐雷电冲击能力强弱（有过电压吸收器可以提高耐雷电能力）延时和反时限特性比较困难容易耐机械冲击和震动能力一般较差较强外界磁场干扰小强（电子电路采取防干扰措施后可减少影响）结构简单复杂制造要求精密简单接线要求可进出线倒接不可倒接价格较贵， 100A 也是很贵较便宜， 100A 以上比电磁型便宜很多1.2.1.3 自动空载安全电压型触 /漏电保护电器1.2.2 按应用领域分为工农业用触 / 漏电保护电器、家用触 /漏电保护电器1.3 低压触 /漏电保护的理论和一般方法直接和间接触 / 漏电可以包含所有的触 / 漏电。根据这二大类触 / 漏电途径，我们可以采取①疏，即接地保护法 ; ②堵，即双重绝缘保护法③分隔，即隔离变压器法；④自动检测 / 自动电器分断保护法。这些保护方法由于侧重不同，取得的效果也有所不同。如果要选择某种保护法，首先应当考虑是否到位1,接地 / 接零保护法 2 双重绝缘保护法 3 隔离变压器保护法 4 触 / 漏电分断保护法1.4 什么是正序、零序和负序1.4.1 当前世界上的交流电力系统一般都是 ABC三相的，而电力系统的正序，负序，零序分量便是根据 ABC三相的顺序来定的。正序 A 相领先 B 相 120 度， B 相领先 C 相 120 度， C相领先 A 相 120 度。负序 A 相落后 B 相 120 度， B 相落后 C 相 120 度， C相落后 A 相 120 度。零序 ABC三相相位相同，哪一相也不领先，也不落后。对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。1.4.2 正常电流（理想情况）只有正序电流单相接地短路故障相正序、负序、零序电流相等两相短路故障点零序电流为零，正序和负序电流互为相反数两相短路接地故障点正序、负序、零序电流均有三相对称短路只有正序三相对称接地短路只有正序三相不对称短路有正序和负序三相不对称接地短路有正序负序和零序一相断线断口电流有正序、负序和零序两相断线断口上各序电流相等1.4.3 零序 A0 B0A0 C0A0 正序 A1 B1a2A1 C1aA1 负序 A2 B2aA2 C2a2A2 相量 A,B 和 C 及其序分量之间关系为AA0A1A2 BA0a2A1aA2 1 4 CA0aA1a2A2 由（ 1 4）可以解出 A0， A1 和 A2 的表达式A01／ 3ABC A11／ 3（ AaBa2C） 1 5 A21／ 3Aa2BaC 1.4.4 对称分量法基本概念和简单计算正常运行的电力系统，三相电压、三相电流均应基本为正相序，根据负荷情况（感性或容性），电压超前或滞后电流 1 个角度（ Φ ），如图 1。图 1正常运行的电力系统电压电流矢量图对称分量法是分析电力系统三相不平衡的有效方法，其基本思想是把三相不平衡的电流、电压分解成三组对称的正序相量、负序相量和零序相量，这样就可把电力系统不平衡的问题转化成平衡问题进行处理。在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为 3 组三相对称的分量。图 2正序相量、负序相量和零序相量（以电流为例）当选择 A 相作为基准相时，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为IAIa1Ia2Ia0 ○ 1 IBIb1Ib2Ib0 α 2 Ia1 α Ia2 Ia0 ○ 2 ICIc1Ic2Ic0 α Ia1 α 2 Ia2Ia0 ○ 3 对于正序分量 Ib1 α 2 Ia1 ， Ic1 α Ia1对于负序分量 Ib2 α Ia2 ， Ic2 α 2Ia2对于零序分量 Ia0 Ib0 Ic0 式中， α 为运算子， α 1∠ 120° , 有 α2 ＝ 1∠ 240° , α3＝ 1, α α 210由各相电流求电流序分量I1Ia1 1/3IA α IB α 2 ICI2Ia2 1/3IA α 2 IB α ICI0Ia0 1/3IA IB IC 以上 3 个等式可以通过代数方法或物理意义（方法）求解。以求解正序电流为例，对物理意义简单说明，以便于记忆求解正序电流，应过滤负序分量和零序分量。参考图 2，将 IB 逆时针旋转 120° 、 IC逆时针旋转 240° 后， 3 相电流相加后得到 3 倍正序电流，同时，负序电流、零序电流被过滤，均为 0。故 Ia1 1/3IA α IB α 2 IC对应代数方法 ○ 1 式 α ○ 2 式 α 2 ○ 3 式易得 Ia1 1/3IA α IB α 2 IC。实例说明例 1、对某微机型保护装置仅施加 A 相电压 60V∠ 0° ，则装置应显示的电压序分量为U1U2U01/3UA20V∠ 0°例 2、对该装置施加正常电压， UA＝ 60V∠ 0° ， UB＝ 60V∠ 240° ， UC＝ 60V∠ 120° ，当C相断线时， U1 U2 U0解 U1Ua1 1/3UA α UB α 2UC1/360V∠ 0° 1∠ 120° *60V ∠ 240° 40∠ 0° ；（当 C相断线时，接入装置的 UC0。）U2Ua2 1/3UA α 2 UB α UC1/360V∠ 0° 1∠ 240° *60V ∠ 240° 20∠ 60° ；U0Ua0 1/3UA UB UC1/360V∠ 0° 60V∠ 240° 20∠ 300° 。2. 漏电断路器的分类2.1 按极数和电流回路数分类①单极两线触 / 漏电断路器②二极触 /漏电断路器③三极触 /漏电断路器④三极四线触 / 漏电断路器⑤四极触 /漏电断路器2.2 按运行方式分类①不用辅助电源的触 / 漏电断路器（一般称电磁式）②用辅助电源的触 / 漏电断路器（一般称电子式）2.3 按保护功能分类①只有漏电保护功能的触 /漏电断路器②带过载保护的触 / 漏电断路器③带过载和短路保护的触 /漏电断路器④带过电压保护和触 / 漏电断路器2.4 按漏电电流是否含有直流分量分类①对突然施加或缓慢上升的交流正弦波漏电电流能可靠脱扣的 AC型触 / 漏电断路器。②对突然施加或缓慢上升的交流正弦波漏电电流，脉动直流漏电电流和脉动直流漏电电流叠加 0.006A 平滑直流均能可靠脱扣的 A 型触 /漏电断路器。3. 漏电断路器的保护原理工作原理当正常工作时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流相量之和等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电保护器工作于闭合状态。如果发生漏电或触电事故，三相电流之和便不再等于零，而等于某一电流值 Is。 Is 会通过人体、大地、变压器中性点形成回路，这样零序电流互感器二次侧产生与 Is 对应的感应电动势，加到脱扣器上，当 Is 达到一定值时，脱扣器动作，推动主开关的锁扣，分断主电路。随着近年来电子技术的迅猛发展，使电流型保护器可以增加脉冲型，鉴相／鉴幅，电流分离型等许多提升故障信号识辨和可靠性的保护电器。另外，随着触 / 漏电保护电器的重点由保护设备的安全（漏电）转移到保护人生安全（触电）方面上来，只有电流型触 /漏电保护电器是直接检测触 / 漏电电流，电压型除中性点不接地系统以外，其他早已被电流型所取代。4. 漏电断路器的结构漏电断路器实质上是加装检测漏电元件的塑壳式断路器，主要由塑料外壳，操作机构，触头系统，灭弧室，脱扣器，零序电流互感器及试验制置等组成。漏电断路器有电磁式电流动作，晶体管（集成电路）电流动作两种电磁式电流动作型漏电断路器原理见图 1。正常运行时，各相电流的相量和为零，零序电流互感器二次侧无输出，漏电脱扣器的消磁线圈中没有电流流过。此时的衔铁在永久磁铁的作用下，被吸在轭铁上。当出现漏电或人身触电时，则在零序电流互感器二次线圈感应出零序电流。消磁线圈中就有电流流过。它所产生的交变磁通有半个周波的方向和永久磁铁所建立的直流磁通方向相反，因此在这半波内永久磁铁所产生的吸力被抵消，衔铁在反作用弹簧作用下释放，从而推动漏电断路器的锁扣。使其断开，其脱扣结构原理如图 2 所示。电磁式漏电断路器是直接动作型，晶体管或集成电路式漏电断路器是间接动作。即在零序电流互感器和漏电脱扣器之间增加了一个电子放大电路，因而使零序电流互感器的体积大大缩小，也就缩小了漏电保护断路器的体积。图 1图 2