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【摘要】介紹了剩余電流動作保護裝置的組成、類型及功能，并針對設計中存在的問題，提出了在工程應用中需要注意的事項，進而結合相應的規范、標準和應用實際，分析了剩余電流動作保護裝置在不同應用場所、不同電氣環境下應如何正確選型和使用等問題。
【關鍵詞】剩余電流動作保護裝置；功能；分類；應用
0前言
隨著人民生活水平的不斷提高，各種為滿足人們生活和工作舒適、方便的電氣設備越來越多地出現在現實生活和工作當中。同時，用電的安全隱患也伴隨而來。為了減少人身觸電和火災事故的發生，陸續出臺了一系列的規范和措施。其中，剩余電流動作保護裝置的應用就是一個非常有效可靠的技術手段。
1定義和組成
剩余電流動作保護裝置是指電路中帶電導體對地故障所產生的剩余電流超過規定值時，能夠自動切斷電源或報警的保護裝置。它主要由檢測元件(零序電流互感器)、中間環節(包括放大器、比較器、脫扣器等)、執行元件(主開關)以及試驗元件等幾個部分組成。
2保護裝置的功能
2．1對直接接觸電擊故障的保護
在直接接觸電擊事故的防護中，剩余電流動作保護裝置只作為直接接觸電擊事故基本防護措施的補充保護措施。因為直接接觸故障，主要靠主保護的過負荷和短路保護來實現。從剩余電流動作保護裝置的動作機理來看，剩余電流動作保護裝置不包括相與相、相與N線間形成的直接接觸電擊事故的保護。
2．2對間接接觸電擊事故的防護
間接接觸電擊事故防護的主要措施是采用自動切斷電源的保護方式，以防止由于電氣設備絕緣損壞發生接地故障時，電氣設備的外露可接近導體持續帶有危險電壓而產生電擊事故或電氣設備損壞事故。因為當電路發生絕緣損壞造成接地故障時，往往由于故障電流較小，不至于使過電流保護裝置動作，此時，應安裝剩余電流動作保護裝置。
2．3對電氣火災的防護
當電氣設備和線路因絕緣損壞而形成接地故障引起火災時，所裝設的剩余電流動作保護裝置當接地故障電流超過預定值時，應能發出報警信號或自動切斷電源。目前新修訂的《建筑設計防火規范》GB50016—2006中l1．2．7條和《高層民用建筑設計防火規范》GB50045．95(2005年版)中的9．5節均對此有相應的要求。按照要求，電氣火災監控系統的探測器不僅包括剩余電流式電氣火災監控探測器，而且還包括測溫式電氣火災監控探測器。
3保護裝置的分類
3．1按照動作方式分類
3．1．1電磁式剩余電流動作保護裝置零序電流互感器的二次回路輸出電壓不經任何放大直接激勵剩余電流脫扣器，其動作功能與線路電壓無關。
3．1．2電子式剩余電流動作保護裝置零序電流互感器的二次回路和脫扣器之間接入一個電子放大器，互感器二次回路的輸出電壓經過電子線路放大后再激勵剩余電流脫扣器，其動作功能與線路電壓有關。按照新的國標規定，電子式剩余電流動作保護裝置根據電子元器件有效工作壽命的要求，工作年限一般為6年。超過規定年限，應進行全面檢測。
3．2按照剩余電流產生的種類區別
3．2．1AC型剩余電流動作保護裝置對突然施加或緩慢上升的剩余正弦交流電流能確保脫扣的剩余電流保護裝置。
3．2．2A型剩余電流動作保護裝置對突然施加或緩慢上升的剩余正弦交流電流和剩余脈動直流電流能確保脫扣的剩余電流動作保護裝置。
4設計中存在的問題
4．1對接線方式的忽視
在很多工程中，剩余電流動作保護裝置發生誤動均與接線有關。其實，只要掌握一個原則即可，那就是：在正常情況下，流過剩余電流動作保護裝置主回路電流瞬時值的矢量和為零。對于TT系統、TN—S系統不太會出錯；對于TN—C—S系統，剩余電流動作保護裝置只允許使用在N線與PE線分開后的部分；對于TN—C系統，是不能直接使用剩余電流動作保護裝置的，將系統改造為TN—C—S系統或局部TT系統后才可以使用。剩余電流動作保護裝置負荷側的N線，只能作為中性線，不得與其他回路共用，且不能重復接地。TN—C系統的配電線路因運行需要，在N線有重復接地時，不應將剩余電流動作保護裝置作為線路電源端保護。
4．2對分級保護設置不當
在電氣火災監控系統中，通常是根據防火分區或設備供電的重要性來設置保護范圍的。配電系統為了縮小發生接地故障切斷電源時引起的停電范圍，要求剩余電流動作保護裝置采用分級保護，通常為二到三級。經常出現的問題是上下級在動作電流值和動作時間上不能相互協調配合。動作電流值的協調比較容易實現，而在時間配合上，應使上一級剩余電流動作保護裝置的極限不驅動時間大于下一級剩余電流動作保護裝置的動作時間，且上下級剩余
電流動作保護裝置的動作時間差不得小于0．2s。
4．3對正常泄漏電流值預估不足
工程中有時會發生在正常運行情況下剩余電流動作保護裝置突然跳閘的現象，而此時的線路和設備又沒有出現異常的情況。此時，就要考慮線路和設備在運行時固有的瀉放電流所帶來的影響。如果固有的瀉放電流值大于剩余電流動作保護裝置的設定值，就有可能出現誤動。還有一種情況是，設計人員已經考慮了正常的固有瀉放電流，且沒有大于剩余電流動作保護裝置的設定值，但還是發生了誤動。其實，這是對剩余電流動作保護裝置的額定剩余不
動作電流值設定的不了解。按照規定，選用的剩余電流保護裝置的額定不動作電流，應不小于被保護電氣線路和設備正常運行時泄漏電流大值的2倍。換句話來說，即：當被保護電氣線路和設備正常運行時泄漏電流大值大于剩余電流保護裝置的額定不動作電流的1／2時，就有可能導致剩余電流保護裝置的動作。
4．4對使用場所和電氣環境的認識不足
對于電源電壓偏差較大的場所和在高溫或特低溫環境使用時，應選用電磁式剩余電流動作保護裝置，不應選用受上述因素影響較大的電子型剩余電流動作保護裝置。對有可能產生直流脈動剩余電流的場所(如應用電子元器件較多的電氣設備)應選用A型剩余電流動作保護裝置，而不要選用通常的AC型剩余電流動作保護裝置，以免起不到保護的作用。
4．5對所保護對象的重要性認識不足
從對剩余電流動作保護裝置的定義來看，其作用是兩個：一是能夠自動切斷電源，二是能夠報警。對于因停電造成重大經濟損失及不良社會影響的電氣設備和場所，應設置報警式剩余電流動作保護裝置，不應簡單地直接切斷電源。
4．6對何種場所和設備裝設剩余電流動作保護裝置認識不足
目前，不論是相關的低壓配電規范還是防火規范，對安裝剩余電流動作保護裝置的設備和場所有了具體的規定，盡管規范之間的措辭不盡相同，但從近頒布的規范來看，要求安裝剩余電流動作保護裝置的使用范圍在逐步擴大。因為隨著人民生活水平的提高，對人民生命和財產的重視程度也提高；同時，隨著裝置成本的降低，多使用一些也是無可厚非的。但也不能濫用，例如，對于安全低電壓供電的電氣設備、一般環境下使用的Ⅱ類電氣設備、隔離變壓器二次側不接地系統供電的電氣設備及非導電場所的電氣設備，是不需要裝設剩余電流動作保護裝置的。
5安科瑞ASJ系列產品介紹
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備損壞和電氣火災事故，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定，極限不驅動時間可設定，兩組繼電器輸出，具有就地，遠程“測試"、“復位"功能；
ASJ60系列剩余電流監測儀具有以下功能：16路剩余電流監測，1路預警繼電器輸出，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技術指標
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器技術指標
項目 | 指標 | ||||
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、一組轉換 | 一組常閉或常開、一組轉換 | ||
觸點容量 | 5A250VAC 5A30VDC | AL1:8A250VAC;5A30VDC AL2:6A250VAC;5A30VDC | |||
復位方式 | 就地、遠程 | 就地、遠程、自動 | |||
環境 | 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系列剩余電流監測儀技術指標
項目 | 指標 | |
電源 | 電壓范圍 | AC/DC85V~265V |
大功耗 | ≤10VA | |
輸入 | 大測量支路數 | 16路 |
剩余電流測量范圍 | 1mA~30A | |
額定剩余動作電流I△n | 1mA~30A連續可調 | |
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 | |
開關量 | 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 | 0~99連續可設 |
間隔時間 | 0~999秒連續可設 | |
通訊 | 方式1 | RS485通訊，Modbus-RTU協議 |
方式2（可選） | 4G無線通訊 | |
環境要求 | 溫度 | 工作溫度：-10℃~55℃，存儲溫度：-30℃~70℃ |
濕度 | ≤95%，不結露 | |
海拔 | ≤2500m | |
平均工作時間 | ≥50000小時 | |
5.3選用說明
剩余電流動作繼電器在應用時應注意低壓系統的接線型式。
系統形式 | 系統接線 | 說明 |
TT系統 |
| 采用ASJ。因為當發生單相接地故障時，故障電流很小，且較難估計，達不到開關的動作電流，外殼上將出現危險電壓。 |
TN-S系統 |
| 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根據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動斷路器動作。
ASJ10/20剩余電流繼電器典型應用
ASJ60剩余電流監測儀典型應用
5.4注意事項
當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，應符合下列規定：
額定剩余電流動作值不應大于30mA；
額定電流不超過32A的下列回路應裝設剩余電流動作保護器（RCD）：
供一般人員使用的電源插座回路；
室內移動電氣設備；
人員可觸及的室外電氣設備。
采用剩余電流動作保護器（RCD）時應裝設保護接地導體（PE）。
6結語
綜上所述，只要我們認識了剩余電流動作保護裝置的動作原理，做到合理配置、正確選型，那么，相信這些措施的實施就會對保護人民生命安全和設備的安全運行起到積極的作用。
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