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劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
在這個充滿創(chuàng)新與科技的時代,電力安全顯得尤為重要。尤其是對于施工工地、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水產(chǎn)品加工等領(lǐng)域的電氣設(shè)備而言,確保用電安全不僅關(guān)乎生產(chǎn)效率,更關(guān)系到每一位工作者的生命安全。那么,如何有效預(yù)防電氣設(shè)備的漏電事故,保障低壓配電系統(tǒng)的安全運行呢?今天,就讓我們來聊聊一種高效、可靠的解決方案——剩余電流動作保護(hù)裝置(RCD)。 讓我們聚焦于RCD的核心能力。在眾多需要電力驅(qū)動的設(shè)備中,無論是施工工地的機械、臨時用電設(shè)備,還是服務(wù)于農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)品加工的機械,正確使用剩余電流動作保護(hù)裝置都能大幅降低電氣火災(zāi)和人員觸電的風(fēng)險。[1]這是因為RCD能在第一時間內(nèi)檢測到漏電電流,并迅速切斷電源,從根本上避免可能的安全隱患。 接下來,我們深入了解一下RCD的種類及其應(yīng)用。RCD根據(jù)不同的檢測原理、中間元件類型及用途被分為多種類型,如電壓型、電流型、脈沖型等;既有適用于家庭的單相家用剩余電流動作保護(hù)器,也有適用于三相系統(tǒng)的保護(hù)器。這種多樣化的設(shè)計使得RCD能夠滿足不同場合、不同設(shè)備的保護(hù)需求。 僅僅選擇了合適的RCD并不足夠,正確的接線方式同樣關(guān)鍵。在實際的應(yīng)用過程中,由于接線錯誤導(dǎo)致的保護(hù)器誤動作或拒動作時有發(fā)生,這不僅影響設(shè)備的正常運行,更有可能帶來安全隱患。因此,掌握正確的接線知識,對于發(fā)揮RCD的最大效用至關(guān)重要。例如,在中性點直接接地的TN系統(tǒng)中采用TN-C方式保護(hù)時,中性線必須穿過保護(hù)器的零序TA,而保護(hù)線則不能。[1]這些細(xì)節(jié)決定了RCD能否在關(guān)鍵時刻起到應(yīng)有的保護(hù)作用。
【摘要】不同的配電系統(tǒng)對應(yīng)的接地型式也存在較大的區(qū)別,這些區(qū)別體現(xiàn)在不同的使用范圍,和具體表現(xiàn)優(yōu)異性上。為了確保接地型式與剩余電流動作保護(hù)裝置(RCD)能夠順利完成工作任務(wù),需要相關(guān)人員能夠?qū)Χ喾N不同類型的裝置特點有全面的掌握,并能夠根據(jù)現(xiàn)場實際情況,來準(zhǔn)確判斷應(yīng)使用哪種類型的裝置。并且在相關(guān)規(guī)范制度的要求之下,正確完成相關(guān)裝置的安裝作業(yè),保證剩余電流動作保護(hù)裝置,在不同的配電系統(tǒng)接地型式環(huán)境下都能夠順利工作,并保證處于正常的使用狀態(tài)。
【關(guān)鍵詞】低壓配電系統(tǒng);接地型式;剩余電流動作保護(hù)裝置
0前言
根據(jù)之前的工作經(jīng)驗,從業(yè)人員已經(jīng)了解到,防護(hù)措施的終效果,實現(xiàn)程度與配電系統(tǒng)接地型式有很重要的聯(lián)系。在低壓配電系統(tǒng)中安裝剩余電流動作保護(hù)裝置即所說的漏電保護(hù)裝置,是防止直接和間接接觸導(dǎo)致觸電事故的有效措施之一,也是防止接地故障導(dǎo)致火災(zāi)和電氣設(shè)備損壞事故的一種技術(shù)措施。低壓配電系統(tǒng)接地型式按照電力系統(tǒng)與大地間接地方式的不同,分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng),它們對安裝RCD要求和接線方式都不同。在直接接觸電擊事故的防護(hù)中,剩余電流動作保護(hù)裝置只作為事故中基本防護(hù)措施的補充保護(hù)措施;間接觸電事故防護(hù)的主要措施是采用自動切斷電源的保護(hù)方式,安裝剩余電流動作保護(hù)裝置用于該類防護(hù)時應(yīng)正確與電網(wǎng)系統(tǒng)接地型式相配合。
1TT系統(tǒng)
TT系統(tǒng)是電源中性點直接接地,引出中性線(N),屬三相四線制系統(tǒng)。該系統(tǒng)大的特點在于設(shè)備外露導(dǎo)電部分的PE線以直接接地的狀態(tài)進(jìn)行連接,并且連接時采取分別連接的方式,所以各部分之間的工作狀態(tài)互不干擾,同時和電源端接地點之間不存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。由于所有接入系統(tǒng)的設(shè)備外殼都是通過獨立的PE線分別直接接地的,在過程中就不會出現(xiàn)電磁聯(lián)系,信息傳遞過程不會受到影響,所以該系統(tǒng)特別適合在精密儀器設(shè)備的環(huán)境中投入使用。杜絕了危險故障電壓沿PE線傳到其它未發(fā)生故障處。這種供電系統(tǒng)的特點如下:①當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電(相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電)時,由于有接地保護(hù),可以大大減少觸電的危險性。但是,低壓斷路器(自動開關(guān))不一定能跳閘,造成漏電設(shè)備的外殼對地電
壓高于安全電壓,屬于危險電壓。②當(dāng)漏電電流比較小時,即使有熔斷器也不一定能熔斷,所以還需要RCD作為防觸電的保護(hù)措施,其特點是設(shè)備外殼就近接地。接線方式如圖1。
2IT系統(tǒng)
該系統(tǒng)是電源中性點與大地間不直接連接,通過電阻接地;電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)接地線與接地極連接。該系統(tǒng)的設(shè)備或線路可以針對外露的可接觸不同電位的導(dǎo)電部分保護(hù)性安裝RCD。
3TN系統(tǒng)
該系統(tǒng)是電源中性點直接接地,電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線與該接地點相連接。按照中性線(N)和保護(hù)線(PE)的組合方式區(qū)別,又可以分為三種主要類型,分別是TN-C系統(tǒng),TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)。
3.1TN-C。TN-C系統(tǒng)的中性線和保護(hù)線為一體,為三相四線制,由于在使用過程中,三相負(fù)載分配不均衡,所以會導(dǎo)致在零線上存在不平衡的電流,電流存在會導(dǎo)致出現(xiàn)對地電壓,因此,保護(hù)線所連接的設(shè)備金屬外殼上,會附帶存在一部分的電壓。如果零線處于斷線狀態(tài)
,則可使保護(hù)接零漏電設(shè)備的外殼帶電;如果電源的相線接觸地面,設(shè)備外殼的電位就會隨之升高,此時在中性線上的危險電位就會進(jìn)一步的蔓延。TN-C系統(tǒng),干線使用RCD時,零線后面的所有重復(fù)接地,拆除,否則會導(dǎo)致漏電開關(guān)無法正常開合,而且在任何情況下都需要保證,工作零線不得處于斷線狀態(tài),為了達(dá)成以上目的就需要使用過程中,中性線按規(guī)定重復(fù)接地。后基于TN-C的供電系統(tǒng)特征,只適合在三相負(fù)載基本平衡的狀態(tài)下使用,當(dāng)三相負(fù)荷處于不平衡狀態(tài)或者只有單相用電時,PEN線的電位就會隨之升高,造成該區(qū)域的電壓要高于安全額度電壓,使得觸電風(fēng)險增加。
在正常的工作狀態(tài)下,這種電壓只會維持在幾伏特或幾十伏之間,此時是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于安全電壓限額的,不會對系統(tǒng)的正常使用造成影響,安全風(fēng)險也較低。但如果PEN出現(xiàn)了斷線或者短路故障,此時電壓會驟升突破安全電壓限額,由于系統(tǒng)內(nèi)所有的PEN線互相之間處于連通狀態(tài),所以,故障電壓會隨著PEN線向其他區(qū)域進(jìn)行蔓延,會引起一系列電氣設(shè)備的連帶故障。而且由于系統(tǒng)是采用PEN線作為設(shè)備接地,由于上述安全隱患的存在,一旦出現(xiàn)安全事故。因此TN-C系統(tǒng)安裝RCD,應(yīng)將設(shè)備可導(dǎo)電外殼獨立接地,形成局部的TT系統(tǒng)或者改造成TN-S、TN-C-S系統(tǒng)。
3.2TN-S系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,中性線與保護(hù)線之間是處于分開狀態(tài)的,整體呈現(xiàn)三相五線狀態(tài),中性線與PE線只在變壓器中性點進(jìn)行共同接地,其它區(qū)域全部為分開設(shè)置的,PE線連接的相關(guān)設(shè)備,所有的外殼構(gòu)件,在處于正常工作狀態(tài)時都是不會出現(xiàn)帶電情況的。因此該系統(tǒng)也具備較好的使用安全性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。其內(nèi)部在工作過程中,當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時,在保護(hù)線區(qū)域不會出現(xiàn)電流存在的情況,只有在零線部分存在少許的不平衡電流,此時PE線不存在電壓,而所有與PE線相連的設(shè)備構(gòu)件都處于安全狀態(tài)下,此時零線只是作為單相用電荷載回路,不承擔(dān)更多的電流輸送任務(wù)。保護(hù)線在設(shè)備使用過程中,不允許出現(xiàn)斷線情況,為保證系統(tǒng)正常運行,其漏電開關(guān)經(jīng)過專門設(shè)定,確保在一般情況下能夠?qū)瓜鄳?yīng)的干擾,減少出現(xiàn)誤判情況,造成系統(tǒng)斷電。為使系統(tǒng)使用時安全系數(shù)處于更好的狀態(tài),在干線上需要使用漏電保護(hù)器,同時,所有的零線不能重復(fù)接地,由于PE線在工作狀態(tài)中存在重復(fù)接地的狀態(tài),所以可以在其干線上安裝一定的漏電保護(hù)器,來減少干擾。由于在使用過程中具有較好的安全性和平穩(wěn)性,所以該系統(tǒng)一般應(yīng)用在民用建筑領(lǐng)域居多,在很多工業(yè)領(lǐng)域也涉及到相應(yīng)系統(tǒng)或類似系統(tǒng)的應(yīng)用。由于保護(hù)線和工作零線之間是屬于分開狀態(tài),各自完成相應(yīng)的工作任務(wù),所以只要系統(tǒng)處于正常狀態(tài),就不會通過負(fù)荷電流,只有在一些區(qū)域發(fā)生接地故障時,才有可能帶電位,因此在正常使用狀態(tài)下不會對保護(hù)線以及與其連接的其他設(shè)備產(chǎn)生不必要的電磁干擾,提高了系統(tǒng)的使用平穩(wěn)性,并有助于延伸其他設(shè)備的使用壽命。
3.3TN-C-S系統(tǒng)。該系統(tǒng)整體呈三相四線制,進(jìn)戶后采用三相四線加PE線,其工作特點為工作零線和保護(hù)線之間處于相互連接的狀態(tài),由此會產(chǎn)生較大的不平衡電流,所以需要對電氣設(shè)備進(jìn)行額外的接零保護(hù),使其能夠免于零線電位的影響。如果保護(hù)線上沒有電流存在,該段導(dǎo)線就不會存在電壓,采用TN-C-S系統(tǒng),可以有效降低電氣設(shè)備外殼對地的電壓,但是這種電壓只能處于降低和抑制狀態(tài),卻不能的被解除。其具體的大小則取決于負(fù)荷不平衡程度,以及線路自身的長度,當(dāng)電壓荷載越不平衡且線路長度較長時,設(shè)備外殼的對地電壓偏離程度就會越發(fā)明顯。在系統(tǒng)中,RCD只允許使用在N線和PE線分開部分,其接線方式如圖2。
4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(hù)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(jìn)行接地故障保護(hù),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(hù)。
ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀
4.1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(yuǎn)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(yuǎn)程通訊功能,遠(yuǎn)程分合閘功能。
4.2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(yuǎn)程 | 就地、遠(yuǎn)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 | |
平均工作時間 | ≥50000小時 |
4.3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(dá)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
4.4注意事項
當(dāng)采用剩余電流動作保護(hù)器(RCD)作為電擊防護(hù)附加防護(hù)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(hù)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(hù)器(RCD)不應(yīng)作為的保護(hù)措施;
采用剩余電流動作保護(hù)器(RCD)時應(yīng)裝設(shè)保護(hù)接地導(dǎo)體(PE)。
因此,在實際運用中應(yīng)正確掌握保護(hù)技術(shù)及配電系統(tǒng)的特點,避免出現(xiàn)在同一電源供電的電氣設(shè)備上,一部分設(shè)備采用保護(hù)接零,另一部分設(shè)備采用保護(hù)接地以及如RCD負(fù)荷側(cè)N線與其它回路共用、重復(fù)接地等錯誤,加強安全管理,真正提升安全用電水平。
參考文獻(xiàn):
[1]鐘維花,李敬宗.配電網(wǎng)絡(luò)的接地型式及其保護(hù)在配電線路設(shè)計中的運用[J].電子測試,2015(12):218-219.
[2]GB/T13955-2017剩余電流動作保護(hù)裝置安裝和運行.
[3]林雄文.低壓配電系統(tǒng)接地型式與剩余電流動作保護(hù)裝置的應(yīng)用.
[4]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:劉細(xì)鳳,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事剩余電流動作保護(hù)器的研發(fā)與應(yīng)用
在低壓配電系統(tǒng)中,電氣安全始終是人們關(guān)注的焦點。隨著技術(shù)的發(fā)展,剩余電流動作保護(hù)裝置(RCD)成為了保障用電安全的重要設(shè)備。它不僅能有效避免電氣火災(zāi)、設(shè)備損壞,更是守護(hù)人身安全的第一道防線。 想象一下,在繁忙的施工現(xiàn)場,各種機械設(shè)備運轉(zhuǎn)不息,臨時用電需求頻繁;或者在廣袤的農(nóng)田和水產(chǎn)品加工廠,電氣設(shè)備日夜不停;甚至是我們?nèi)粘I畹淖≌⑥k公建筑里,每一處電源插座背后,都有著RCD默默的保護(hù)。這些場合下,一旦發(fā)生漏電,后果不堪設(shè)想。而RCD的存在,就如同一位警覺的守護(hù)者,時刻監(jiān)測著電流的動向,一旦發(fā)現(xiàn)異常,立即切斷電源,防止事故的發(fā)生。