漏电保护装置
漏电保护装置
漏电保护装置（有称漏电开关、漏电继电器、触电保护器）的作用是为了防止由漏电引起的触电事故、火灾事故以及监视或切除一相接地故障。此外，有的漏电保护装置还能切除三相电动机单相运行的故障。对1000伏以下的低压系统，凡有可能触及带电部件或在潮湿场所装有电气设备时，都应装设漏电保护装置，以保护人身安全。
一、漏电保护装置原理
1、漏电保护器的工作原理
漏电保护器是由零序电流互感器、漏电脱扣器、脱扣机构、主开关、实验按钮等五部分组成。倘若发生被保护设备的接地故障电流作用于漏电保护器的漏电脱扣器上的情况，其电流超过预定值时，则会立即出现开关跳闸，从而切断了故障电路。如图4.1所示。一般来说在正常情况下，各相电流的相量和等于零。由此，各相电流在零序电流互感器铁芯中感应的磁通量之和也等于零。这时，由于零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出，主开关仍处于闭合状态，电源继续向负载方向供电。 PE
实验按钮
主开关
L
N
电气设备电
子
放
大
器
脱扣机构脱扣线圈
图5.1 漏电保护器的组成
当发生接地故障，或设备绝缘损坏、漏电，或人触及带电体时，主回路中各相电流的相量和不再为零。则会出现故障电流在零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，从而导致二次侧感应电压迫使脱扣线圈励磁，强令主开关跳闸，切断供电回路。
由上可知，电流型漏电保护器是基于基尔霍夫第一定律：流入电路中任一节点的复电流代数和等于零，即∑I = 0。
当设备漏电时，会出现两种现象：
（1）三相电流的平衡遭到破坏，出现零序电流，即
iaibici0
（2）金属外壳出现对地电压ud，即
udi0Rd
式中Rd为接地装置的接地电阻（Ω）。
漏电保护装置就是通过检测机构取得的以上两个不正常量的。i0和ud经过中间机构的转换和传递，使保护装置动作，并通过开关切除电源。
漏电保护装置常用类型：电压型，电流型（零序电流型、泄漏电流型），中性点型。
电气设备漏电时，将呈现异常的电流或电压信号，漏电保护装置通过检测、处理此异常电流或电压信号，促使执行机构动作。我们把根据故障电流动作的漏电保护装置叫电流型漏电保护器，根据故障电压动作的漏电保护装置叫电压型漏电保护器。由于电压型漏电保护器结构复杂，受外界干扰动作特性稳定性差，制造成本高，现已基本淘汰。目前国内外漏电保护器的研究和应用均以电流型漏电保护器为主导地位。
漏电保护装置在反应触电和漏电保护方面具有高灵敏性和动作快速性，这是其他保护电器，如熔断器、自动开关等无法比拟的。自动开关和熔断器正常时要通过负荷电流，他们的动作保护值要避越正常负荷电流来整定，因此他们的主要作用是用来切断系统的相间短路故障（有的自动开关还具有过载保护功能）。而漏电保护装置是利用系统的剩余电流反应和动作，正常运行时系统的剩余电流几乎为零，故它的动作整定值可以整定得很小（一般为mA级），当系统发生人身触电或设备外壳带电时，出现较大的剩余电流，漏电保护装置则通过检测和处理这个剩余电流后可靠地动作，切断电源。
2、漏电保护器的作用及使用范围
漏电保护器具有动作灵敏，切断时间迅速的性能。 在建筑电气设计施工中
只要合理选用和正确安装，对保护人身安全和防止设备损坏，以及预防火焰将会有明显的作用。
（1）当人体直接触及220V带电体时，漏电保护器迅速以0.1秒的时间快速切断电路。 这时流过人体（一般人体电阻为1000Ω左右）的触电电流为220/1000=220（mA），其电击能量为：220（mA）×0.1（S）=22mA·S
（2）在TN-C-S或TN-S系统中，未装漏电保护器时，如果发生接地故障情况，设备外壳会产生对人身有危险的接触电压；当装有漏电保护器之后，即使发生了接地故障，接触电压在还没有达到危及人身生命时，漏电保护器就会立即切断电源回路。其理由是：在住宅建筑电气设计时，设计者已为用户所安装的漏电保护器选择了额定动作电流小于或等于30mA，动作时间为0.1秒。当发生接地故障时，只要有漏电电流产生，就会在漏电电流小于或等于30mA时，漏电保护器就立刻动作，切断了电源回路。同时，30mA的电流在0.1秒时间内作用于人体不会危及生命安全。
（3）安装漏电保护器对配电线路的绝缘水平起到监察作用。如果设备出现碰壳故障或绝缘损坏，就会有漏电电流产生。当漏电电流达到漏电保护器的额定动作电流时，将立即动作切断电源回路。也就是说，在人尚未触及故障设备危险的接触电压之前，就已经将故障线路切断了。从而提前避免了触电死亡及火灾事故的发生。
（4）一旦出现发生接地故障时，由于切断故障线路因素不是依靠过电流保护，而是依靠漏电保护。再则，漏电保护的额定动作电流数值很小，与过电流相比，相差1000倍～10000倍。
因此，出现在设备外壳的接触电压也很低，一般小于50V，大大提高了安全性。
3、漏电保护器使用时应注意事项
（1）漏电保护器适用于电源中性点直接接地或经过电阻、电抗接地的低压配电系统。 对于电源中性点不接地的系统，则不宜采用漏电保护器。因为后者
不能构成泄漏电气回路，即使发生了接地故障，产生了大于或等于漏电保护器的额定动作电流，该保护器也不能及时动作切断电源回路；或者依靠人体接能故障点去构成泄漏电气回路，促使漏电保护器动作，切断电源回路。但是，这对人体仍不安全。显而易见，必须具备接地装置的条件，电气设备发生漏电时，且漏电电流达到动作电流时，就能在0.1秒内立即跳闸，切断了电源主回路。
（2）漏电保护器保护线路的工作中性线N要通过零序电流互感器。否则，在接通后，就会有一个不平衡电流使漏电保护器产生误动作。
（3）接零保护线（PE）不准通过零序电流互感器。因为保护线路（PE）通过零序电流互感器时，漏电电流经PE保护线又回穿过零序电流互感器，导致电流抵消，而互感器上检测不出漏电电流值。在出现故障时，造成漏电保护器不动作，起不到保护作用。
（4）控制回路的工作中性线不能进行重复接地。一方面，重复接地时，在正常工作情况下，工作电流的一部分经由重复接地回到电源中性点，在电流互感器中会出现不平衡电流。当不平衡电流达到一定值时，漏电保护器便产生误动作；另一方面，因故障漏电时，保护线上的漏电电流也可能穿过电流互感器的个性线回到电源中性点，抵消了互感器的漏电电流，而使保护器拒绝动作。
（5）漏电保护器后面的工作中性线N与保护线（PE）不能合并为一体。 如果二者合并为一体时，当出现漏电故障或人体触电时，漏电电流经由电流互感器回流，结果又雷同于情况（3），造成漏电保护器拒绝动作。
（6）被保护的用电设备与漏电保护器之间的各线互相不能碰接。如果出现线间相碰或零线间相交接，会立刻破坏了零序平衡电流值，而引起漏电保护器误动作；另外，被保护的用电设备只能并联安装在漏电保护器之后，接线保证正确，也不许将用电设备接在实验按钮的接线处。
二、电压型漏电保护装置
电压型漏电保护装置适用于接地或不接地系统设备的漏电保护；可单独使用，也可与保护接地、保护接零同时使用。漏电保护装置中继电器的接地体应与设备的接地体和接地线分开。
SA2SA1KA
KMKM
SA3KM
KA
图5.2 电压型漏电保护装置
三、电流型漏电保护装置 电流型漏电保护装置分为：
1、零序电流型，分电磁式、电子式两类。适用于接地或不接地系统设备或线路漏电保护。 3
Y
N
RX
TA
SBYAS
M
图5.3 电磁脱扣型漏电保护装置
2、泄漏电流型，灵敏度高，既能反映零序电流，也能反映泄漏电流。只能用于不接地系统。
3、电流型漏电保护原理和功能。
L1L2L3
QF
RY0TA
FL
TA
i1i2i3SB
R—限流电阻 SB—试验按扭 QF—断路器 Φ—铁心磁
通
0TA—零序电流互感器 FL—漏电脱扣线圈 RP—人体
电阻
图5.4 电流型漏电保护装置
电流型漏电保护装置通过检测触电电流或漏电电流，经转换后通过开关切断电源，能够起到防止触电、漏电火灾的功能。
四、中性点型漏电保护装置
中性点型漏电保护装置只适用于不接地系统。
KM
KARXSA2SA1KM
F
3KMKA
R0
图5.5 中性点型漏电保护装置
1、漏电保护开关安装运行管理
（1）按产品说明书进行安装
根据实践经验，强调两点：
①应安装在干燥、清洁的地方。不能装在露天和潮湿地方，不能装在灰尘多、受烟薰的地方。因为雨水、潮气或灰尘、烟雾侵入漏电开关，能使金属件生锈动作不灵、绝缘降低，或使电子元件受到腐蚀，致使整机过早损坏。
②漏电开关的进、出线不可接反。因为进线接电源，当漏电开关跳闸后，其辅助电源亦断开，其内晶闸管瞬间导通不会损坏；若出线接电源，跳闸后辅助电源不能断开，晶闸管有一特性，就是导通后即使触发信号消失，仍旧保持导通状态，则晶闸管因较长时间导通而烧毁，整机因而损坏。
（2）应由电工动手安装
因电工有一定的电气知识和电力工作经验，能选择恰当位置、安装正确、走线美观、出现问题可当即处理。
（3）安装中可能出现的问题及处理方法
①按“试跳按钮”不会动作。检查电源和接线，若均无问题，则是漏电开关故障，应换新的。
②安上后合上开关即动作，送不上电。先检查电源电压，看是否过压引起漏电开关动作；若电压正常，退掉负载线，若一开仍跳，系漏电开关故障，应换新
的，若不跳，系被保护的线路泄漏过大，超过漏电开关的额定漏电动作电流。
线路泄漏过大，先查有无明显接地故障点，如家中是否装有小水泵，有无电线敷设在潮湿的墙面上，有无一线一地照明，有无装置带电麻人等，一般能迅速确定。若无明显故障点，可用“中点断开法”查找隐蔽故障，把全部线路的中点断开，确定漏电在前段还是在后段，然后把故障段中点断开，看何处漏电。依此类推，一般能较快查出。
（4）在农网改造村普遍安装效果好
有的地方在推广末端保护工作中，县供电局把家用单相漏电开关平均分到各乡，乡电管所再给各用电村都分一点，村电工指定部分照明户安装。此种方法不妥：一是容易被用电农户误解，因而推诿抗拒，勉强装上也不用心维护；二是因末端未全部保护，总保护仍着重于直接保护，不能将其动作电流放大和动作时间延迟，因而仍动作频繁。末端保护动作总保护也动作，使人们看不到安装末端保护的效果。
应结合农网改造，在改造村一次性完成末端保护：所有照明户都安装家用单相漏电开关，动力户都安装三相三线或三相四线漏电开关。这样既减少了群众间、群众和电工、村干部间的矛盾，减少了推广末端保护的阻力，又便于公开宣传、制定制度、加强管理。且可报县局将总保护的动作电流放大、动作时间延迟，总保护主要进行间接接触保护，一般很少动作，这样既提高了漏电保护的灵敏度，又提高了供电可靠性。必将受到干群的普遍欢迎。
（5）数家共用一台单相漏电开关弊病较多
在供数家用电的末端分支上安装一台单相漏电开关，有减少群众开支的优点，但缺点较多：
①因不是自家的，故管理维护的热情不高，尤其是损坏后都不管。
②一家接地，漏电开关跳闸，影响别家供电，且由于家庭多、漏电大，跳闸几率高。
③某家接地，查找故障点不易，几家互相抱怨，有的为供电甚至人为使开关跳不了闸，造成漏电开关损坏，或干脆将漏电开关退出。
④一般单相漏电开关的容量较小，而几家的负荷电流加起来就较大，容易烧坏开关触头。
因此，应提倡一家安装一台单相漏电开关，虽在当时多花钱，但用后效果较好。
（6）过压型漏电开关的使用问题
照明电路的电压按规定应保持在198～235V（-10%～+7%），但在某种情况下会异常升高，如把220V电压误接成380V电压线，因中性线断开造成三相电压不对称致使照明电路的高压升至300V左右等。电压异常升高对家用电器的危害非常严重，特别是随着家用电器日益普及，高档家用电器大量进入家庭，人们渴望在电压异常升高到足以危害家用电器的情况下受到保护，故附有过电压保护功能的漏电开关将日益受到欢迎。
当然家用漏电开关的过压动作值低些保护效果好，但由于一般农村用电的峰谷差要比城市大得多，故也不能太低影响供电。综合考虑：在有较大的连续负荷、电压变化不大地方，推荐使用过压动作值260V的过压型漏电开关。电压变化大地方，则应选用过压动作值较高的产品，如280V。
（7）漏电开关与熔丝的关系
①装上漏电开关后熔丝仍然必要
有的农村推广末端保护后，不再重视熔丝，电线直通或把熔丝装得很粗，这是十分错误的。根据漏电保护原理，家用电器中流过的电流是系统电流，它不能引起漏电保护器动作。一般家用单相漏电开关内部不设过流保护，即使家庭线路中的电流超过了漏电开关的额定电流，只会烧毁漏电开关（烧坏主开关触点、烧断电源线等），因漏电（即漏出系统的剩余电流）没有达到额定漏电动作电流值，漏电开关就不动作，不予保护。
因此，电线直通或把熔丝装得很粗，就无过流保护或减弱保护能力，这样当线路中发生过载和短路故障时，电流过大，就有可能烧坏家用电器、线路、漏电开关和电能表等，造成较严重的后果。某乡电管所曾对辖区村庄家用单相漏电开关损坏情况及其原因进行调查分析，发现二、三年内烧坏的占安装总数的31.2%，不能正常运行而被退出的占27.6%，产品质量问题仅占1.3%；在烧坏的漏电开关中，因短路烧坏的较多，因长时间过载运行而烧坏的次之，这应引起各级电业部门和电工的注意。
漏电保护器和熔丝各有分工、各司其职、共保安全，缺一不可，所以，装上
漏电开关的家庭，仍要重视熔丝的作用，按规定装好熔丝。
②漏电开关应装在熔丝之前
漏电开关应装在熔丝之前还是熔丝之后，一般来说应装在熔丝之后，这样漏电开关本身的短路可以由前面的熔丝来保护。但对需要辅助电源的漏电开关来讲，由于目前绝大多数家庭中，相线和中性线都装有熔丝，这就会带来一种潜在的危险：若发生短路故障只烧断了中性线上的熔丝，而未烧断相线上的熔丝，这时家庭内的单相电气设备虽然都不能工作了，但电线对地仍有220V的高电位（不但相线上有，只要接有负载，中性线上也有），这时人触及任何一根线都会触电的，而这时单相漏电开关由于辅助电源供不上电不能工作，起不了应用的保护作用。
若将漏电开关安装在熔丝之前，则可避免上述弊病。因此，权衡利弊，在家庭中安装需要辅助电源的漏电开关时，还是装在熔丝之前为好。若必须安装在熔丝之后，则应分清相线和中性线，相线上的熔丝直径小于中性线直径，或中性线直通不装熔丝。
③三相漏电开关
三相漏电开关就其构造原理而言，和家用单相漏电开关并无原则区别，只是主开关的极数比较多，且额定电流比较大，它也是由漏电检测元件、信号鉴别、放大、执行元件和主开关组合成一体的装置。型式有三相三线、三相四线等，额定电流有40、63、100、250A几个等级。目前三相漏电开关的主开关一般采用塑料外壳式空气开关，该开关本身具有过载、短路保护功能，将开关外壳加长，纳入漏电保护功能，所以三相漏电开关一般为多功能保护开关。空气开关是低压开关中性能较完善的开关，尤其是其主触头灭弧性很好，通断能力强，可靠耐用；漏电开关接线仍如空气开关，简洁明了，故三相漏电开关最适于做分路、分支保护和动力房保护。
2、误动作原因分析：
（1）低压电路开闭过电压引起的误动作：
由于操作引起的过电压，通过负载侧的对地电容形成对地电流。在零序电流互感器的感应脉冲电压并引起误动作。此外，过电压也可以从电源侧对保护器施加影响（如触发可控硅的控制极）而导致误动作。