淺談剩余電流動作繼電器的在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用
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王曉昭
安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801
【摘要】剩余電流動作繼電器，作為主保護或者后備保護應(yīng)用在低壓配電系統(tǒng)中，主要對于消除對人體的傷害或火災(zāi)的隱患起著重要的作用，正確使用剩余電流動作繼電器和對其原理的了解，對保障電氣系統(tǒng)安全可靠運行具有重大意義。對于TT系統(tǒng)，采用剩余電流動作繼電器對接地故障進行保護；而在TN系統(tǒng)中，速斷和漏電保護已滿足對接地故障保護的靈
敏度要求。
【關(guān)鍵詞】剩余電流；接地故障；觸、漏電保護；用電安全
0引言
隨著我國低壓電氣系統(tǒng)及經(jīng)濟建設(shè)規(guī)模的不斷發(fā)展，人們對提高供電能力及安全也提出了更高的要求，尤其在一些由專門獨立變壓器提供的供電系統(tǒng)中,存在監(jiān)管薄弱、維護人員安全得不到保障。常常出現(xiàn)線路設(shè)備觸、漏電事故和接地短路而引起火災(zāi)等安全隱患和經(jīng)濟損失。因此創(chuàng)新智能漏電保護裝置已迫在眉睫。而剩余電流動作繼電器用來防止以上事故是一種較好的保護裝置，其主要作用是保護人身免受電擊傷亡、防止電氣設(shè)備或線路漏電大而引起的火災(zāi)。
1工作原理
剩余電流動作繼電器的基本原理如圖1示，當(dāng)電路處于正常運行時，利用電路學(xué)的電流定理,網(wǎng)絡(luò)一端流進和流出的電流大小等，方向相反即和為零。所以原理圖中，在漏電保護器右側(cè)的電流總和應(yīng)為零，即IL1+IL2+IL3+IN=0；此時，觸、漏電保護器處于靜止工作狀態(tài)，在本圖中，零序電流互感器作為此裝置檢測元件。各相電流的矢量和等于零(對零序電流保護假定不考慮不平衡電流)，因此，零序電流互感器的二次側(cè)繞組無信號輸出，操作執(zhí)行機構(gòu)無動作。當(dāng)發(fā)生接地故障時的各相電流的矢量和不等于零，零序電流互感器由于故障電流使的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，零序電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)電壓使操作執(zhí)行機構(gòu)做相應(yīng)的動作，如帶動萬能式斷路器或塑殼斷路器脫扣，達到接地故障保護的目的；當(dāng)有人觸電時，人作為導(dǎo)體，就會有部分電流IK流經(jīng)過人體導(dǎo)入地下，從而使觸、漏電保護器右側(cè)的電流總和不為零，即IL1+IL2+IL3+IN≠0，當(dāng)漏電電流達到動作電流時，觸、漏電保護器的操作執(zhí)行機構(gòu)就會動作，這樣使流過人體的電流很小，控制在30mA以內(nèi)，保護了觸電者的人身
安全，并且可以達到不斷電的效果。假如現(xiàn)在又有人在同相觸電的話，也能保護觸電者的安全，因為通過操作執(zhí)行機構(gòu)的電抗R控制流過觸電者的電流在30mA以內(nèi)；如果是在異相發(fā)生二次觸電，那么通過操作執(zhí)行機構(gòu)的處理環(huán)節(jié)帶動萬能式斷路器或塑殼斷路器脫扣，達
到保護觸電者的人身安全；同時，觸、漏電保護裝置可以實時監(jiān)測線路的漏電電流值，只要漏電電流大于危險值時，保護裝置立即發(fā)出聲音報警，并且及時自動通過GSM通信網(wǎng)電話和****通知提醒電工管理人員對有關(guān)線路和設(shè)備漏電情況進行排查，達到防患于未然。
2?特點及作用
第一，24小時不間斷實時監(jiān)測線路的老化情況。
第二，用高科技手段提高安全管理水平。
第三，通過手機網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)督。
第四，漏電保護的同時不跳閘。
第五，提前預(yù)測、預(yù)警和預(yù)排，預(yù)防安全隱患。
第六，為避免低壓電氣系統(tǒng)的觸電和電氣火災(zāi)安
全事故的發(fā)生提供了保障。
3?注意事項
第一，剩余電流動作繼電器外部所有接線正確，否則可能導(dǎo)致誤動作和拒動作。
第二，國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC4.79確定，50Hz交流電流通過人體時，如果不超過30mA時，人體不會因發(fā)生心室纖維性顫動而死亡。因此，而剩余電流動作繼電器對于漏電電流的設(shè)置達到人性化。
第三，剩余電流式動作繼電器不對相與相、相與零線之間的觸電提供保護；被保護線路不得與未保護線路混用，中性保護線不得重復(fù)接地。
4?社會效益
剩余電流動作繼電器，是針對由獨立變壓器供電的低壓配電系統(tǒng)線路和設(shè)備絕緣的實時監(jiān)控，起到提前對漏電事故的預(yù)警和漏電保護作用，在一定條件下提供觸電后備保護，減少漏電開關(guān)因漏點突變引起的頻繁跳閘帶來的經(jīng)濟損失和造成的停電影響。
其特點是對系統(tǒng)線路和設(shè)備的絕緣和漏電情況提供持續(xù)實時監(jiān)測和監(jiān)控，用高科技手段提高安全管理水平，遠程監(jiān)控，漏電保護的同時不跳閘，提前預(yù)測,預(yù)警和預(yù)排查，有效減少安全事故的發(fā)生。
產(chǎn)品有很強的針對性，提供一種全新的漏電保護方式方法，對保護國家財產(chǎn)，保障人民生命財產(chǎn)安全和建設(shè)和諧社會具有重要的現(xiàn)實意義。
目前，我國在建和已建的建筑物，違規(guī)使用不符標(biāo)準(zhǔn)的電氣線路及設(shè)備還時有發(fā)生，加上不文明和違章的電氣安裝施工，觸電事故及電氣火災(zāi)險還時有發(fā)生。同時在我國許多舊的大中型公共建筑包括古建筑中由于電纜老化和施工的不規(guī)范造成線路和裝置的絕緣性能下
降，再加上原設(shè)計的載荷能力有限，而用電量逐年增加。剩余電流動作繼電器是有效的保護裝置。
河鋼宣鋼的在電源系統(tǒng)的單臺變壓器且不重復(fù)接地的系統(tǒng)安裝了此裝置，安裝后，可采集到系統(tǒng)的漏電電流，為職工的安全作業(yè)及定期檢修提供了基本依據(jù)。
5安科瑞ASJ系列產(chǎn)品介紹
安科瑞ASJ系列剩余電流動作繼電器和多回路剩余電流監(jiān)測儀可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式剩余電流保護裝置，主要適用于交流50Hz，額定電壓400V及以下的TT和TN系統(tǒng)配電線路，用來對電氣線路進行接地故障保護，防止接地故障電流引起的設(shè)備損壞和電氣火災(zāi)事故，也可用來對人身觸電危險提供間接接觸保護。
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀
5.1功能介紹
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器具有以下功能：A型或者AC型剩余電流測量，剩余電流越限報警指示，額定剩余動作電流可設(shè)定，極限不驅(qū)動時間可設(shè)定，兩組繼電器輸出，具有就地，遠程“測試”、“復(fù)位”功能；
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀具有以下功能：16路剩余電流監(jiān)測，1路預(yù)警繼電器輸出，16路報警繼電器輸出，2路DI輸入，自動重合閘功能，遠程通訊功能，遠程分合閘功能。
5.2技術(shù)指標(biāo)
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器技術(shù)指標(biāo)
項目 | 指標(biāo) | ||||
AC型 | A型 | ||||
輔助電源 | 電壓 | AC110/220V（±10%） | AC/DC85~270V | ||
功耗 | <5W | <5W | |||
輸入 | 額定剩余動作 電流I△n | 0.03、0.1、0.3、0.5(A) | 0.03、0.05、0.1、0.3、0.5、1、3、5、10、30(A) | ||
極限不驅(qū)動時間△t | 0.1、0.5(s) | 0、0.06、0.1、0.2、0.3、0.5、0.8、1、4、10(s) | |||
額定剩余不動作 電流I△no | 50%I△n | 50%I△n | |||
動作特性 | AC正弦交流電流 | AC正弦交流電流、 脈動直流電流 | |||
頻率 | 50Hz±5Hz | 50Hz±5Hz | |||
動作誤差 | -20%~-10%I△n | -20%~-10%I△n | |||
輸出 | 輸出方式 | 一組常開、一組轉(zhuǎn)換 | 一組常閉或常開、一組轉(zhuǎn)換 | ||
觸點容量 | 5A250VAC 5A30VDC | AL1:8A250VAC;5A30VDC AL2:6A250VAC;5A30VDC | |||
復(fù)位方式 | 就地、遠程 | 就地、遠程、自動 | |||
環(huán)境 | 工作溫度 | 運行溫度：-20℃~+55℃，存儲溫度：-30℃~+70℃ | |||
工作濕度 | ≤95%RH，不結(jié)露，無腐蝕性氣體場所 | ||||
海拔高度 | ≤2000m | ||||
污染等級 | 3級 | ||||
安裝類別 | Ⅲ類 | ||||
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀技術(shù)指標(biāo)
項目 | 指標(biāo) | |
電源 | 電壓范圍 | AC/DC85V~265V |
*大功耗 | ≤10VA | |
輸入 | *大測量支路數(shù) | 16路 |
剩余電流測量范圍 | 1mA~30A | |
額定剩余動作電流I△n | 1mA~30A連續(xù)可調(diào) | |
動作特性 | AC正弦交流電流及脈動直流電流 | |
頻率 | 50Hz±5Hz | |
動作延時 | 0~10s可設(shè) | |
開關(guān)量 | 2路無源干接點輸入 | |
輸出 | 輸出方式 | 1路水浸報警繼電器（常開） 16路剩余電流報警繼電器（常開） |
觸點容量 | AC250V/3ADC30V/3A | |
重合閘 | 次數(shù) | 0~99連續(xù)可設(shè) |
間隔時間 | 0~999秒連續(xù)可設(shè) | |
通訊 | 方式1 | RS485通訊，Modbus-RTU協(xié)議 |
方式2（可選） | 4G無線通訊 | |
環(huán)境要求 | 溫度 | 工作溫度：-10℃~55℃，存儲溫度：-30℃~70℃ |
濕度 | ≤95%，不結(jié)露 | |
海拔 | ≤2500m | |
平均無故障工作時間 | ≥50000小時 | |
5.3選用說明
剩余電流動作繼電器在應(yīng)用時應(yīng)注意低壓系統(tǒng)的接線型式。
系統(tǒng)形式 | 系統(tǒng)接線 | 說明 |
TT系統(tǒng) |
| 采用ASJ。因為當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，故障電流很小，且較難估計，達不到開關(guān)的動作電流，外殼上將出現(xiàn)危險電壓。 |
TN-S系統(tǒng) |
| 可采用ASJ。更快速靈敏切斷故障，以提高安全可靠性，此時PE線不得穿過互感器，N線穿互感器，且不得重復(fù)接地。 |
其余接線型式需要改造成以上兩種型式使用，防止出線誤動作或者不動作的情況。剩余電流互感器的選擇應(yīng)根據(jù)主回路的額定電流為參考選擇，
型號 | 孔徑 | 主回路額定電流 | 變比 |
AKH-0.66L45 | 45mm | 80A | 1A:1mA |
AKH-0.66L80 | 80mm | 250A | 1A:1mA |
AKH-0.66L100 | 100mm | 400A | 1A:1mA |
AKH-0.66L150 | 150mm | 630A | 1A:1mA |
AKH-0.66L200 | 200mm | 1000A | 1A:1mA |
AKH-0.66L-260*100II | 265*104mm | 1000A | 1A:1mA |
實際應(yīng)如圖所示，互感器安裝在主回路或者支路上，通過測量剩余電流判斷是否驅(qū)動斷路器動作。
ASJ10/20剩余電流繼電器典型應(yīng)用
ASJ60剩余電流監(jiān)測儀典型應(yīng)用
5.4注意事項
當(dāng)采用剩余電流動作保護器（RCD）作為電擊防護附加防護措施時，應(yīng)符合下列規(guī)定：
額定剩余電流動作值不應(yīng)大于30mA；
額定電流不超過32A的下列回路應(yīng)裝設(shè)剩余電流動作保護器（RCD）：
供一般人員使用的電源插座回路；
室內(nèi)移動電氣設(shè)備；
人員可觸及的室外電氣設(shè)備。
剩余電流動作保護器（RCD）不應(yīng)作為保護措施；
采用剩余電流動作保護器（RCD）時應(yīng)裝設(shè)保護接地導(dǎo)體（PE）。
6?結(jié)語
隨著工業(yè)及民用低壓電氣系統(tǒng)的安全問題越來越受到關(guān)注及重視，負荷也越來越重要，顯然杜絕或減少因電氣絕緣等問題發(fā)生各類電氣觸電事故，剩余電流動作繼電器將發(fā)揮積極作用。
參考文獻：
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[2]GB13955—2005.剩余電流動作保護裝置安裝和運行[S].
[3]陳家斌.漏電保護技術(shù)手冊[M].河南科學(xué)技術(shù)出版社：1993.
[4]張帥.淺談剩余電流動作繼電器的原理及應(yīng)用.
[11]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.06版
作者簡介：
王曉昭，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，工程師， 技術(shù)交流：021-69156559
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