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淺談安科瑞剩余電流動(dòng)作保護裝置在住宅電氣設計中的應用

 更新日期:2024-06-26 點(diǎn)擊量:39

【摘要】剩余電流保護裝置(RCD)在應用中要使其額定漏電不動(dòng)作電流不小于電氣線(xiàn)路和設備的正常泄漏電流的大值的2倍。RCD的設置位置要考慮到泄漏電流和工程造價(jià)因素。作者提出將GB50096-19996.5.2.7條改為:“每幢住宅的總電源進(jìn)線(xiàn)或相關(guān)處的斷路器應具有漏電保護功能",不僅增加規范的可執45-性,也增強了規范的嚴謹性。文章后列出了住宅用配電箱系統的兩個(gè)例子,以及與之配合的防火災RCD設置的舉例。

【關(guān)鍵詞】工廠(chǎng)與建筑;安全性;漏電保護器;設計

0前言

剩余電流保護裝置(也稱(chēng)漏電保護電器,本文簡(jiǎn)稱(chēng)RCD)作為防電擊的重要措施之一,在生活、工作中得到了廣泛的應用。RCD在切斷供電回路保護措施中,與過(guò)電流保護電器相比,對接地故障引起的電擊事故的防范具有很高的動(dòng)作靈敏度。因此,在因經(jīng)常挪動(dòng)而易發(fā)生接地故障的手持或移動(dòng)式設備的配電回路中得到了廣泛應用,以確保人身安全。

1RCD的參數選擇

I、la.o及t是RCD極為重要的參數。,為該電器的額定漏電動(dòng)作電流,,是額定漏電不動(dòng)作電流,t為RCD的動(dòng)作時(shí)間。通常,及,的關(guān)系是:I=1/21或者說(shuō)額定漏電不動(dòng)作電流la.o小值為0.51△。正常運行時(shí),由于電氣設備及線(xiàn)路對地電阻和電容形成的阻抗不可能無(wú)窮大,因此電氣設備及線(xiàn)路對地是有泄漏電流的。這種泄漏不會(huì )引起對人身

的傷害乃至火災危險,但會(huì )引起RCD誤動(dòng)作。國標GB13955-1992((漏電保護器安裝和運行》5.3.1條對此作了規定:“選擇漏電保護器的額定漏電動(dòng)作電流值時(shí),應充分考慮到被保護線(xiàn)路和設備可能發(fā)出的正常泄漏電流,必要時(shí)可通過(guò)實(shí)際測量取得被保護線(xiàn)路或設備的泄漏電流值"。5.3.2條還規定:“選用的漏電保護器的額定漏電不動(dòng)作電流,應不小于電氣線(xiàn)路和設備的正常泄漏電流的大值的2倍"。如果用,表示住宅用電設備的大正常泄漏電流,其與I…la.o之間的關(guān)系為:

21△∞=I

I≤0.5IA∞=0.25I△

國標GB4706.1《家用和類(lèi)似用途電器安全通用要求》列出有關(guān)家用電器正常泄漏電流見(jiàn)表1及表2。用電設備的泄漏電流是隨多種因素而變化的,

有人在天津7月~8月期間對住宅家用電器及BV導線(xiàn)穿PVC管暗設時(shí)的正常泄漏電流進(jìn)行測試,見(jiàn)表3。額定動(dòng)作電流為30mA的RCD能充分保證人身安全,所以在防電擊的保護措施中,I△n =30mA的RCD得到廣泛應用。

2RCD的設置位置

一直以來(lái),不少人對GB50096-1999《住宅設計規范》6.5.2條關(guān)于RCD設置位置有異議。筆者認為,規范的要求是一個(gè)低標準,它要求手握式或移動(dòng)式供電回路一定要設RCD。對住宅電源進(jìn)戶(hù)處是否安裝RCD并未規定。關(guān)鍵是設計人員要注意正常泄漏電流,與RC之,之間的協(xié)調關(guān)系,避免RCD誤動(dòng)作。

對于前述被測住宅而言,其正常泄漏電流之和達11.19mA。若在住戶(hù)用配電箱進(jìn)線(xiàn)處設,An:30mA的RCD,則無(wú)法滿(mǎn)足I≤0.25I的要求,電源進(jìn)線(xiàn)處設置的RCD有誤動(dòng)作的可能。

注:1)落地燈可按熒光燈計算泄漏電流。

2)空調器為室內機,落地式或墻掛式。

3)熒光燈裝于鋼筋混凝土頂板上,附電感式整流器。

如要在手握式或移動(dòng)式設備的供電回路上裝設I=30mA的RCD,在電源進(jìn)線(xiàn)處設置,△≥100mA的RCD那當然好,問(wèn)題是工程造價(jià)許可與否。據悉。因經(jīng)濟上的原因房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商是不同意此種設計方案的。同樣,在空調供電回路及照明回路是否需裝設RCD亦應由工程造價(jià)決定。

空調設備因體大量重屬固定設備,發(fā)生接地故障時(shí),對人體的危害遠不如手握式(或移動(dòng)式)設備。這是因為手握式設備接地故障時(shí),人的手掌肌肉對電流的反應是不受大腦指令的,會(huì )對帶電導體緊握不放,無(wú)法迅速脫離帶電體,因此要求快速切斷電源回路就極為重要。所以,規范要求對供電給手握式和移動(dòng)式電氣設備的末端配電線(xiàn)路切斷電源大時(shí)間為0.4s(GB50054-1995之4.4.7條)。對于供電給固定式設備的末端線(xiàn)路,由于固定設備體大量重,不易被手抓住,發(fā)生故障時(shí),人體易于掙脫。綜合考慮各類(lèi)技術(shù)及經(jīng)濟因素,規范將此類(lèi)固定設備的切斷時(shí)間定為“不宜大于5s"。固定的照明器常是高高掛起(不含臺燈、落地燈等插座供電照明器),其照明線(xiàn)路多暗設于樓板或墻體內,發(fā)生接地故障時(shí),其造成的危害也遠不如手握式或移動(dòng)式設備。

當然??照{設備、照明設備(不含臺燈、落地燈、床頭燈等由插座供電的照明設備)供電回路不裝設RCD,并不等于說(shuō)這些設備或線(xiàn)路不會(huì )發(fā)生接地故障。發(fā)生故障時(shí),由于PE線(xiàn)貫通整個(gè)裝置,故障引起的危險對地電壓通過(guò)PE線(xiàn)蔓延至所有的手握式和移動(dòng)式設備的金屬外殼,對于空調等固定設備,其切斷故障電路的允許時(shí)間達5s,必然給正在使用手握或移動(dòng)式設備的人帶來(lái)危險。為此,可遵循規范GB50o54—19954.4.9條之二:使配電箱至總等電位回路之間的一段PE線(xiàn)的阻抗不大于Zs(UL為安全電壓,50V;Uo為相線(xiàn)對地電壓;Z為故障回路阻抗)。

另一措施是實(shí)施局部等電位聯(lián)結,以消除或降低可導電部分的電位,這一措施在設計中利用土建工程已有的鋼筋加以聯(lián)結便可實(shí)施,是一個(gè)經(jīng)濟且實(shí)用的方法。

至于在空調回路設置RCD,令其故障時(shí)切斷電源時(shí)間小于0.4s亦是可以的,仍是那句話(huà):工程造價(jià)允許方可實(shí)施。

RCD不僅能對人身提供安全保護,而且也能對漏電引起的火災進(jìn)行防范??茖W(xué)家的研究告訴我們,500mA(0.5A)是引起火災的小點(diǎn)燃電流,也就是說(shuō)500mA以下的電弧能量是不足以引燃起火的。當然僅有500mA的點(diǎn)燃電流并不見(jiàn)得會(huì )引起火災,因為火災的形成不僅要有火源(此處為點(diǎn)燃電流),還要有可燃物及火災蔓延的可能。這就是說(shuō),當泄漏電流達到500mA時(shí),有發(fā)生火災的可能,但不一定會(huì )發(fā)生火災。

隨著(zhù)人們生活水平提高,全國各地都在開(kāi)發(fā)不同類(lèi)型的住宅小區,盡管住宅小區所處位置不同,其面積大小各異,豪華程度參差不齊,然而對安全的要求都是相同的。GB50096

-19996.5.2之7條要求“每幢住宅的總電流進(jìn)線(xiàn)斷路器,應具有漏電保護功能"。在電氣火災日趨增多的今天,編制該條文是有現實(shí)意義的,對于多層及低層住宅而言,上述條文是合理的,給設計工作提供了依據。

一般的多、低層住宅,按一梯兩戶(hù)計,每門(mén)棟的住戶(hù)不會(huì )超12戶(hù)或6戶(hù),按6.5.2之7條規定,在總電流進(jìn)線(xiàn)斷路器設漏電保護功能,一旦發(fā)生漏電,查詢(xún)范圍小,受停電影響的戶(hù)數較少。

如果住宅樓為高層,例如24層,若按一梯7戶(hù)計,則為168戶(hù)。每戶(hù)安裝容量為6kW,用電量則達1008kW。有人用一路電源供電,總開(kāi)關(guān)容量應在700A以上,設計者將框架式斷路器(ACB)的接地故障保護作為防電氣火災的措施。通常ACB接地故障整定電流為其額定電流的20%,ACB的額定電流,若為800A,接地故障動(dòng)作電流為800×0.2=160A,這么大的動(dòng)作電流對防電擊和電氣火災幾無(wú)功效,它的作用在于發(fā)生接地故障時(shí),提高保護線(xiàn)路絕緣的過(guò)電流防護靈敏度。

出于技術(shù)、經(jīng)濟方面的原因,我國規范也允許采用分離式零序電流互感器加繼電器作用于斷路器或令其報警(IEC標準中已不予考慮)。但這種零序電流互感器的窗口直徑無(wú)法做得很大,也難以滿(mǎn)足大容量回路的防火要求。即使能在實(shí)際中實(shí)施,由于戶(hù)數過(guò)多,查找故障需花費時(shí)日,影響面實(shí)在太大。

于是有人采用兩回電源或三回電源進(jìn)線(xiàn),每回線(xiàn)需負擔84戶(hù)或56戶(hù)用電,按6.5.2之7條規定,在上述電源總進(jìn)線(xiàn)裝設RCD,一旦發(fā)生危及火災的漏電時(shí),電源進(jìn)線(xiàn)跳閘或報警,故障面影響之大亦是不言而喻的,再加上查找漏電故障有一定難度,會(huì )給住戶(hù)帶來(lái)不便。

高層住宅往往采用母線(xiàn)槽或預分支電纜,或電纜分支箱等作為供電介質(zhì)。如果能令每?jì)蓪踊蛉龑庸灿玫牟褰酉浠蚍种涮幍臄嗦菲骶哂新╇姳Wo功能,也可以滿(mǎn)足6.5.2之條要求。這樣,就可較大限度地縮減故障面。

如果將6.5.2之7條改為“每幢住宅的總電源進(jìn)線(xiàn)或及其相關(guān)處的斷路器,應具有漏電保護功能",不僅增加規范的可執行性,也增強了規范的嚴謹性。

3工程實(shí)例

圖1及圖2列出了住宅用配電箱系統的兩個(gè)方案,而圖3及圖4分別為與圖1、圖2配合的防火災RCD設置的方案。經(jīng)濟條件允許的話(huà),三級RCD的設計方案(圖4)當然較優(yōu),但在工程設計中。采用的仍是圖3方案。圖4中-=A"RCD的作用均不相同,插座處設置。In=30mA的RCD,在間接接觸防護中保護人身安全,且又是直接接觸保護的后備保護。In=100mA的RCD是作為防電氣火災而設置的,由于其動(dòng)作時(shí)間要求小于0.2s,因而又可作為間接接觸防護的后備保護。In=0.3~1A的RCD的作用純粹是為防電氣火災而設置。這種三級設置大優(yōu)點(diǎn)是大限度減小故障面,對于上述所述的一幢高層約要增加十余萬(wàn)元的投資,不知投資商能否接受。

4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

4.1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。

4.2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)

4.3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

4.4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)。

參考文獻:

【1】凌智敏.剩余電流動(dòng)作保護裝置在住宅電氣設計中的應用.

【2】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.06版