电气安全教材- 第四章 双重绝缘、加强绝缘、安全电压和漏电保护

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布线系统的长度不应超过200m 。

2. 特殊要求

(1) 对单一电气设备隔离的补充要求。当实行电气隔离的为单一电气设备时,设备的

外露可导电部分严禁与系统或装置中的保护导体或其他回路的外露可导电部分连接,以防止从隔离回路以外引入故障电压。若设备的外露可导电部分易于与其他回路的外露可导电部分形成接触,则触电防护就不应再依赖于电气隔离,而必须采取电击防护措施,例如实行以外露可导电部分接地为条件的自动切断电源的防护。

(3) 对多台电气设备隔离的补充要求:

① 当实行电气隔离的为多台电气设备时,必须用绝缘和不接地的等电位联结导体相互连接,如图 4-4 所示。如果没有等电位联结线 ( 图中的虚线 ),当隔离回路中两台相距较近的设备发生不同相线的碰壳故障时,这两台设备的外壳将带有不同的对地电压。当有人同时触及这两台设备时,则承受的接触电压为线电压,具有相当大的危险性。还须注意,等电位联结导体严禁与其他回路的保护导体、外露可导电部分或任何可导电部分连接。

② 回路中所有插座必须带有供等电位联结用的专用插孔。

③ 除了为Ⅱ类设备供电的软电缆之外,所有软电缆都必须包含一根用于等电位联结的保护芯线;

④ 设置自动切断供电的保护装置,用于在隔离回路中两台设备发生不同相线的碰壳故

障时,按规定的时间自动切断故障回路的供电。

图 4-4 电气隔离的等电位联结

第四节 漏电保护

漏电保护是利用漏电保护装置来防止电气事故的一种安全技术措施。漏电保护装置又称为剩余电流保护装置(Residual Current Operated Protective Device, 缩写 RCD)。漏电保护装置是一种低压安全保护电器,主要用于单相电击保护,也用于防止由漏电引起的火灾,

还可用于检测和切断各种一相接地故障。漏电保护装置的功能是提供间接接触电击保护,而额定漏电动作电流不大于30mA 的漏电保护装置,在其他保护措施失效时,也可作为直接接触电击的补充保护,但不能作为基本的保护措施。

实践证明,漏电保护装置和其他电气安全技术措施配合使用,在防止电气事故方面有显著的作用。本节就漏电保护装置的原理及应用进行介绍。

一、漏电保护装置的原理

电气设备漏电时,将呈现出异常的电流和电压信号。漏电保护装置通过检测此异常电流或异常电压信号, 经信号处理,促使执行机构动作,藉助开关设备迅速切断电源。根据故障电流动作的漏电保护装置是电流型漏电保护装置,根据故障电压动作的是电压型漏电保护装置。早期的漏电保护装置为电压型漏电保护装置,因其存在结构复杂、受外界干扰动作特性稳定性差、制造成本高等缺点,已逐步被淘汰,取而代之的是电流型漏电保护装置。电流

型漏电保护装置得到了迅速的发展,并占据了主导地位。目前,国内外漏电保护装置的研制生产及有关技术标准均以电流型漏电保护装置为对象。下面主要对电流型漏电保护装置(即 RCD)进行介绍。

1. 漏电保护装置的组成 图 4-5 是漏电保护装置的组成方框图。其构成主要有三个基本环

节,即检测元件、中间环节(包括放大元件和比较元件)和执行机构。其次,还具有辅助电源和试验装置。

(1) 检测元件。它是一个零序电流互感器,如图 4-6 所示。图中,被保护主电路的相线和中性线穿过环行铁心构成了互感器的一次线圈N1,均匀缠绕在环行铁心上的绕组构成了互感器的二次线圈 N2。检测元件的作用是将漏电电流信号转换为电压或功率信号输出给中间环节。

(2) 中间环节。该环节对来自零序电流互感器的漏电信号进行处理。中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器(或继电器)等,不同型式的漏电保护装置在中间环节的具体构成上型式各异。

(3) 执行机构。该机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。执行机构多为带有分励脱扣器的自动开关或交流接触器。

(4) 辅助电源。当中间环节为电子式时,辅助电源的作用是提供电子电路工作所需的

低压电源。

(5) 试验装置。这是对运行中的漏电保护装置进行定期检查时所使用的装置。通常是

用一只限流电阻和检查按钮相串联的支路来模拟漏电的路径,以检验装置能否正常动作。

2. 漏电保护装置的工作原理

图 4-7 是某三相四线制供电系统的漏电保护电气原理图。现通过此图,对漏电保护装置的原理进行说明。图中 TA 为零序电流互感器,GF 为主开关,TL为主开关GF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 一次侧电流的相量和等于零。这使得 TA 铁心中磁通的相量和也为零。TA二次侧不产生感应电动势。漏电保护装置不 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 一次侧各相负荷电流的相量和不再等于零,即产生了剩余电流。这就导致了 TA 铁心中磁通的相量和也不再为零即在铁心中出现了交变磁通。在此交变磁通作用下,TA 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,迅速切断被保护电路的供电电源,从而实现保护。

二、漏电保护装置的分类

1. 按漏电保护装置中间环节的结构特点分类

(1) 电磁式漏电保护装置。其中间环节为电磁元件,有电磁脱扣器和灵敏继电器两种型

式。电磁式漏电保护装置因全部采用电磁元件,使得其耐过电流和过电压冲击的能力较强,因而无需辅助电源,当主电路缺相时仍能起漏电保护作用。但其灵敏度不易提高,且制造工艺复杂,价格较高。

(2) 电子式漏电保护装置。其中间环节使用了由电子元件构成的电子电路,有的是分立元件电路,也有的是集成电路。中间环节的电子电路用来对漏电信号进行放大、处理和比较。其特点是灵敏度高、动作电流和动作时间调整方便、使用耐久。但电子式漏电保护装置对使用条件要求严格,抗电磁干扰性能差,当主电路缺相时,可能会失去辅助电源而丧失保护功能。

2. 按结构特征分类

(1) 开关型漏电保护装置。它是一种将零序电流互感器、中间环节和主开关组合安装在同一机壳内的开关电器,通常称为漏电开关或漏电断路器。其特点是:当检测到触电、漏电后,保护器本身即可直接切断被保护主电路的供电电源。这种保护器有的还兼有短路保护及过载保护功能。

(2) 组合型漏电保护装置。它是一种由漏电继电器和主开关通过电气连接组合而成的漏电保护装置。当发生触电、漏电故障时,由漏电继电器进行信号检测、处理和比较,通过其脱扣器或继电器动作,发出报警信号;也可通过控制触点去操作主开关切断供电电源。漏电继电器本身不具备直接断开主电路的功能。

3. 按安装方式分类

(1) 固定位置安装、固定接线方式的漏电保护装置; (2) 带有电缆的可移动使用的漏电保护装置。 4. 按极数和线数分类

按照主开关的极数和穿过零序电流互感器的线数可将漏电保护装置分为:单极二线漏电保护装置、二极漏电保护装置、二极三线漏电保护装置、三极漏电保护装置、三极四线漏电保护装置和四极漏电保护装置。其中单极二线漏电保护装置、二极三线漏电保护装置、三 极四线漏电保护装置均有一根直接穿过零序电流互感器而不能被主开关断开的中性线。 5. 按运行方式分类

(1) 不需要辅助电源的漏电保护装置;

(2) 需要辅助电源的漏电保护装置。此类中又分为辅助电源中断时可自动切断的漏电保护装置和辅助电源中断时不可自动切断的漏电保护装置。 6. 按动作时间分类

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