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淺談安科瑞剩余電流動(dòng)作保護裝置的功能和應用

 更新日期:2024-06-26 點(diǎn)擊量:40

【摘要】介紹了剩余電流動(dòng)作保護裝置的組成、類(lèi)型及功能,并針對設計中存在的問(wèn)題,提出了在工程應用中需要注意的事項,進(jìn)而結合相應的規范、標準和應用實(shí)際,分析了剩余電流動(dòng)作保護裝置在不同應用場(chǎng)所、不同電氣環(huán)境下應如何正確選型和使用等問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】剩余電流動(dòng)作保護裝置;功能;分類(lèi);應用

0前言

隨著(zhù)人民生活水平的不斷提高,各種為滿(mǎn)足人們生活和工作舒適、方便的電氣設備越來(lái)越多地出現在現實(shí)生活和工作當中。同時(shí),用電的安全隱患也伴隨而來(lái)。為了減少人身觸電和火災事故的發(fā)生,陸續出臺了一系列的規范和措施。其中,剩余電流動(dòng)作保護裝置的應用就是一個(gè)非常有效可靠的技術(shù)手段。

1定義和組成

剩余電流動(dòng)作保護裝置是指電路中帶電導體對地故障所產(chǎn)生的剩余電流超過(guò)規定值時(shí),能夠自動(dòng)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(huán)節(包括放大器、比較器、脫扣器等)、執行元件(主開(kāi)關(guān))以及試驗元件等幾個(gè)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(dòng)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(guò)負荷和短路保護來(lái)實(shí)現。從剩余電流動(dòng)作保護裝置的動(dòng)作機理來(lái)看,剩余電流動(dòng)作保護裝置不包括相與相、相與N線(xiàn)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(dòng)切斷電源的保護方式,以防止由于電氣設備絕緣損壞發(fā)生接地故障時(shí),電氣設備的外露可接近導體持續帶有危險電壓而產(chǎn)生電擊事故或電氣設備損壞事故。因為當電路發(fā)生絕緣損壞造成接地故障時(shí),往往由于故障電流較小,不至于使過(guò)電流保護裝置動(dòng)作,此時(shí),應安裝剩余電流動(dòng)作保護裝置。

2.3對電氣火災的防護

當電氣設備和線(xiàn)路因絕緣損壞而形成接地故障引起火災時(shí),所裝設的剩余電流動(dòng)作保護裝置當接地故障電流超過(guò)預定值時(shí),應能發(fā)出報警信號或自動(dòng)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(lèi)

3.1按照動(dòng)作方式分類(lèi)

3.1.1電磁式剩余電流動(dòng)作保護裝置零序電流互感器的二次回路輸出電壓不經(jīng)任何放大直接激勵剩余電流脫扣器,其動(dòng)作功能與線(xiàn)路電壓無(wú)關(guān)。

3.1.2電子式剩余電流動(dòng)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(gè)電子放大器,互感器二次回路的輸出電壓經(jīng)過(guò)電子線(xiàn)路放大后再激勵剩余電流脫扣器,其動(dòng)作功能與線(xiàn)路電壓有關(guān)。按照新的國標規定,電子式剩余電流動(dòng)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(guò)規定年限,應進(jìn)行全面檢測。

3.2按照剩余電流產(chǎn)生的種類(lèi)區別

3.2.1AC型剩余電流動(dòng)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(dòng)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(dòng)直流電流能確保脫扣的剩余電流動(dòng)作保護裝置。

4設計中存在的問(wèn)題

4.1對接線(xiàn)方式的忽視

在很多工程中,剩余電流動(dòng)作保護裝置發(fā)生誤動(dòng)均與接線(xiàn)有關(guān)。其實(shí),只要掌握一個(gè)原則即可,那就是:在正常情況下,流過(guò)剩余電流動(dòng)作保護裝置主回路電流瞬時(shí)值的矢量和為零。對于TT系統、TN—S系統不太會(huì )出錯;對于TN—C—S系統,剩余電流動(dòng)作保護裝置只允許使用在N線(xiàn)與PE線(xiàn)分開(kāi)后的部分;對于TN—C系統,是不能直接使用剩余電流動(dòng)作保護裝置的,將系統改造為T(mén)N—C—S系統或局部TT系統后才可以使用。剩余電流動(dòng)作保護裝置負荷側的N線(xiàn),只能作為中性線(xiàn),不得與其他回路共用,且不能重復接地。TN—C系統的配電線(xiàn)路因運行需要,在N線(xiàn)有重復接地時(shí),不應將剩余電流動(dòng)作保護裝置作為線(xiàn)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(lái)設置保護范圍的。配電系統為了縮小發(fā)生接地故障切斷電源時(shí)引起的停電范圍,要求剩余電流動(dòng)作保護裝置采用分級保護,通常為二到三級。經(jīng)常出現的問(wèn)題是上下級在動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間上不能相互協(xié)調配合。動(dòng)作電流值的協(xié)調比較容易實(shí)現,而在時(shí)間配合上,應使上一級剩余電流動(dòng)作保護裝置的極限不驅動(dòng)時(shí)間大于下一級剩余電流動(dòng)作保護裝置的動(dòng)作時(shí)間,且上下級剩余

電流動(dòng)作保護裝置的動(dòng)作時(shí)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(shí)會(huì )發(fā)生在正常運行情況下剩余電流動(dòng)作保護裝置突然跳閘的現象,而此時(shí)的線(xiàn)路和設備又沒(méi)有出現異常的情況。此時(shí),就要考慮線(xiàn)路和設備在運行時(shí)固有的瀉放電流所帶來(lái)的影響。如果固有的瀉放電流值大于剩余電流動(dòng)作保護裝置的設定值,就有可能出現誤動(dòng)。還有一種情況是,設計人員已經(jīng)考慮了正常的固有瀉放電流,且沒(méi)有大于剩余電流動(dòng)作保護裝置的設定值,但還是發(fā)生了誤動(dòng)。其實(shí),這是對剩余電流動(dòng)作保護裝置的額定剩余不

動(dòng)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(dòng)作電流,應不小于被保護電氣線(xiàn)路和設備正常運行時(shí)泄漏電流大值的2倍。換句話(huà)來(lái)說(shuō),即:當被保護電氣線(xiàn)路和設備正常運行時(shí)泄漏電流大值大于剩余電流保護裝置的額定不動(dòng)作電流的1/2時(shí),就有可能導致剩余電流保護裝置的動(dòng)作。

4.4對使用場(chǎng)所和電氣環(huán)境的認識不足

對于電源電壓偏差較大的場(chǎng)所和在高溫或特低溫環(huán)境使用時(shí),應選用電磁式剩余電流動(dòng)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(dòng)作保護裝置。對有可能產(chǎn)生直流脈動(dòng)剩余電流的場(chǎng)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(dòng)作保護裝置,而不要選用通常的AC型剩余電流動(dòng)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(dòng)作保護裝置的定義來(lái)看,其作用是兩個(gè):一是能夠自動(dòng)切斷電源,二是能夠報警。對于因停電造成重大經(jīng)濟損失及不良社會(huì )影響的電氣設備和場(chǎng)所,應設置報警式剩余電流動(dòng)作保護裝置,不應簡(jiǎn)單地直接切斷電源。

4.6對何種場(chǎng)所和設備裝設剩余電流動(dòng)作保護裝置認識不足

目前,不論是相關(guān)的低壓配電規范還是防火規范,對安裝剩余電流動(dòng)作保護裝置的設備和場(chǎng)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(lái)看,要求安裝剩余電流動(dòng)作保護裝置的使用范圍在逐步擴大。因為隨著(zhù)人民生活水平的提高,對人民生命和財產(chǎn)的重視程度也提高;同時(shí),隨著(zhù)裝置成本的降低,多使用一些也是無(wú)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(huán)境下使用的Ⅱ類(lèi)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(chǎng)所的電氣設備,是不需要裝設剩余電流動(dòng)作保護裝置的。

5安科瑞ASJ系列產(chǎn)品介紹

安科瑞ASJ系列剩余電流動(dòng)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(xiàn)路,用來(lái)對電氣線(xiàn)路進(jìn)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(lái)對人身觸電危險提供間接接觸保護。

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)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(dòng)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(dòng)作電流可設定,極限不驅動(dòng)時(shí)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(dòng)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

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器技術(shù)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(dòng)作

電流In

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(dòng)時(shí)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(dòng)作

電流Ino

50%In

50%In

動(dòng)作特性

AC正弦交流電流

AC正弦交流電流、

脈動(dòng)直流電流

頻率

50Hz±5Hz

50Hz±5Hz

動(dòng)作誤差

-20%~-10%In

-20%~-10%In

輸出

輸出方式

一組常開(kāi)、一組轉換

一組常閉或常開(kāi)、一組轉換

觸點(diǎn)容量

5A250VAC

5A30VDC

AL1:8A250VAC;5A30VDC

AL2:6A250VAC;5A30VDC

復位方式

就地、遠程

就地、遠程、自動(dòng)

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,不結露,無(wú)腐蝕性氣體場(chǎng)所

海拔高度

≤2000m

污染等級

3級

安裝類(lèi)別

Ⅲ類(lèi)

ASJ60系列剩余電流監測儀技術(shù)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(dòng)作電流I△n

1mA~30A連續可調

動(dòng)作特性

AC正弦交流電流及脈動(dòng)直流電流

頻率

50Hz±5Hz

動(dòng)作延時(shí)

0~10s可設

開(kāi)關(guān)量

2路無(wú)源干接點(diǎn)輸入

輸出

輸出方式

1路水浸報警繼電器(常開(kāi))

16路剩余電流報警繼電器(常開(kāi))

觸點(diǎn)容量

AC250V/3ADC30V/3A

重合閘

次數

0~99連續可設

間隔時(shí)間

0~999秒連續可設

通訊

方式1

RS485通訊,Modbus-RTU協(xié)議

方式2(可選)

4G無(wú)線(xiàn)通訊

環(huán)境要求

溫度

工作溫度:-10℃~55℃,存儲溫度:-30℃~70℃

濕度

≤95%,不結露

海拔

≤2500m

平均工作時(shí)間

≥50000小時(shí)

5.3選用說(shuō)明

剩余電流動(dòng)作繼電器在應用時(shí)應注意低壓系統的接線(xiàn)型式。

系統形式

系統接線(xiàn)

說(shuō)明

TT系統

采用ASJ。因為當發(fā)生單相接地故障時(shí),故障電流很小,且較難估計,達不到開(kāi)關(guān)的動(dòng)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(shí)PE線(xiàn)不得穿過(guò)互感器,N線(xiàn)穿互感器,且不得重復接地。

其余接線(xiàn)型式需要改造成以上兩種型式使用,防止出線(xiàn)誤動(dòng)作或者不動(dòng)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(shí)際應如圖所示,互感器安裝在主回路或者支路上,通過(guò)測量剩余電流判斷是否驅動(dòng)斷路器動(dòng)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(dòng)作保護器(RCD)作為電擊防護附加防護措施時(shí),應符合下列規定:

  • 額定剩余電流動(dòng)作值不應大于30mA;

  • 額定電流不超過(guò)32A的下列回路應裝設剩余電流動(dòng)作保護器(RCD):

  • 供一般人員使用的電源插座回路;

  • 室內移動(dòng)電氣設備;

  • 人員可觸及的室外電氣設備。

  • 剩余電流動(dòng)作保護器(RCD)不應作為的保護措施;

  • 采用剩余電流動(dòng)作保護器(RCD)時(shí)應裝設保護接地導體(PE)。

6結語(yǔ)

綜上所述,只要我們認識了剩余電流動(dòng)作保護裝置的動(dòng)作原理,做到合理配置、正確選型,那么,相信這些措施的實(shí)施就會(huì )對保護人民生命安全和設備的安全運行起到積極的作用。

參考文獻:

[1]GB13955-2005,剩余電流動(dòng)作保護裝置安裝和運行[S]

[2]GB50016-2006,建筑設計防火規范[S].

[3]GB50045-95,高層民用建筑沒(méi)計防火規范[S].

[4]張新躍.剩余電流動(dòng)作保護裝置的功能和應用

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.06版