龔永波
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
【摘要】鋼鐵廠為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳、安全運(yùn)行，在不斷升級改造現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備。針對鋼鐵廠改造中對剩余電流動作斷路器的設(shè)計(jì)應(yīng)用方案進(jìn)行探討，解析了剩余電流動作斷路器在電網(wǎng)供電系統(tǒng)中對設(shè)備和線路的漏／觸電保護(hù)應(yīng)用方案。該方案設(shè)計(jì)可為鋼鐵廠電網(wǎng)供電提供安全可靠的運(yùn)行保障。
【關(guān)鍵詞】剩余電流動作斷路器；漏／觸電保護(hù)；鋼鐵廠；電網(wǎng)供電
0引言
某鋼鐵廠的電網(wǎng)供電系統(tǒng)始建于２０世紀(jì)６０年代，經(jīng)歷了不同年代的建設(shè)改造。由于鋼鐵廠存在各種不同用電場合的供電需求，目前有不同年代建設(shè)的電網(wǎng)供電系統(tǒng)在運(yùn)行。受當(dāng)時不同年代經(jīng)濟(jì)條件和電器設(shè)備技術(shù)發(fā)展的制約，在電網(wǎng)供電系統(tǒng)中部分沒有設(shè)計(jì)安裝剩余電流動作斷路器（ＣＢＲ），即使后續(xù)在部分電網(wǎng)供電系統(tǒng)中改造安裝了剩余電流動作斷路器，但由于ＣＢＲ類型和電網(wǎng)供電系統(tǒng)不匹配，ＣＢＲ的設(shè)計(jì)安裝接線不合理，導(dǎo)致ＣＢＲ拒動和誤動作情況時有發(fā)生。電網(wǎng)供電系統(tǒng)沒有安裝ＣＢＲ時，若設(shè)備電線絕緣老化，會引起電氣火災(zāi)事故，人為誤接線操作也經(jīng)常會導(dǎo)致漏／觸電傷人，嚴(yán)重影響生命安全。因此，該鋼鐵廠提出了全面對老舊電網(wǎng)供電系統(tǒng)進(jìn)行改造、安裝漏電保護(hù)裝置的需求，線路重新布局，線路中增加剩余電流動作斷路器。根據(jù)鋼鐵廠的改進(jìn)技術(shù)要求，本文針對鋼鐵廠的不同供電系統(tǒng)，提出了設(shè)計(jì)改造安裝ＣＢＲ的解決方案，并對存在錯誤設(shè)計(jì)的接線圖進(jìn)行分析說明。歷經(jīng)６個月的設(shè)計(jì)改造，解決了該鋼鐵廠老舊電網(wǎng)系統(tǒng)中線路和設(shè)備的漏電保護(hù)安全問題。改造加裝的ＣＢＲ經(jīng)過１年多的運(yùn)行，現(xiàn)場漏電事故事件明顯減少，有效地防止了漏／觸電事故的發(fā)生，預(yù)防了漏電引起的電氣火災(zāi)，保障了線路和設(shè)備的用電安全，確保了人身安全。
1ＣＢＲ在電網(wǎng)供電線路中的作用
剩余電流動作斷路器俗稱漏電斷路器，其不但對用電設(shè)備和線路進(jìn)行過電流故障保護(hù)，同時可對用電設(shè)備和線路中出現(xiàn)的漏電流故障進(jìn)行保護(hù)，在低壓電網(wǎng)供電系統(tǒng)中起到非常重要的保護(hù)作用。線路中安裝ＣＢＲ后，可確保人身安全，避免漏／觸電造成的致命事故。當(dāng)線路中存在漏電電流時，可能會引起線路電氣火災(zāi)，ＣＢＲ也可預(yù)防因漏電引起的火災(zāi)事故?？梢姡茫拢铱梢韵娋W(wǎng)供電系統(tǒng)線路中的各種不安全因素，成為提高電網(wǎng)供電系統(tǒng)線路中安全用電的有效預(yù)防措施及必不可少的保護(hù)元器件。
在低壓電網(wǎng)供電系統(tǒng)中，按照漏／觸電保護(hù)線路級別可分為三級漏電保護(hù)。配電負(fù)載側(cè)作為配電系統(tǒng)中的一級總保護(hù)，安裝在低壓配電總電源側(cè)，一般漏電保護(hù)值為５００ｍＡ以上，并設(shè)置一定的延時動作時間，以防三級或二級線路發(fā)生漏／觸電故障時，造成一級線路停電。主干分支線路側(cè)為二級保護(hù)，實(shí)現(xiàn)分支線路到終端側(cè)之間線路的漏／觸電保護(hù)，同時作為終端漏／觸電保護(hù)的后備保護(hù)，一般漏電保護(hù)值為１００～５００ｍＡ，總漏電電流小于一級漏電保護(hù)值，大于三級終端側(cè)漏電保護(hù)值，既可保護(hù)漏／觸電故障，又可防止漏電火災(zāi)的發(fā)生。用戶終端側(cè)為三級保護(hù)，終端三級漏／觸電保護(hù)系統(tǒng)中，人觸電事故絕大部分都發(fā)生在該終端的用電設(shè)備和線路上，對一些存在危險的設(shè)備需加ＣＢＲ，如移動式用電設(shè)備、焊接設(shè)備等，作為用電系統(tǒng)線路的末端保護(hù)，靈敏度高，響應(yīng)快速，漏電動作值不能大于３０ｍＡ，且無動作延時時間，如在水池、浴池等潮濕易漏電的場合，則漏電電流保護(hù)值為１５ｍＡ以下。三級保護(hù)*大的好處是縮小停電范圍，防止發(fā)生大面積停電。以上三級保護(hù)線路中任何一級發(fā)生漏／觸電故障時，都會給人們的生命財產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失，所以電網(wǎng)供電系統(tǒng)線路中安裝ＣＢＲ的重要性是不言而喻的。
2ＣＢＲ的保護(hù)工作原理
觸電方式有直接觸電和間接觸電兩種。直接觸電為人體直接接觸帶電的裸露導(dǎo)電部位，漏電電流從接觸處經(jīng)過人體心臟、再經(jīng)腳底流入大地，當(dāng)漏電電流超過人體所能承受的一定值時，對人體造成傷害，嚴(yán)重時會造成人觸電死亡。間接觸電為人體接觸到因設(shè)備內(nèi)部的絕緣損壞而產(chǎn)生漏電的設(shè)備金屬外殼造成的觸電。例如電機(jī)設(shè)備的金屬外殼與接地線連接，當(dāng)電機(jī)內(nèi)部繞組的絕緣損壞產(chǎn)生漏電時，漏電流會經(jīng)過設(shè)備金屬外殼接地線流入大地，流回電源中性點(diǎn)。當(dāng)人體觸摸到電機(jī)金屬外殼時，漏電流會經(jīng)人體流回電源中性點(diǎn)，對人體造成傷害。ＣＢＲ的基本保護(hù)工作原理如圖１所示。圖１線路中在設(shè)備和人員無漏／觸電的情況下，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｎ相電流的矢量和為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩΔ＝０，這時在零序電流互感器ＴＡ的鐵芯中所感應(yīng)的磁通的矢量和Φ為零，即Φ＝ΦＡ＋ΦＢ＋ΦＣ＋ΦＮ＝０，磁通的矢量和在零序電流互感器ＴＡ的二次繞組感應(yīng)的電動勢Ｅ２為零。當(dāng)有漏／觸電發(fā)生時，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｎ相電流的矢量和不為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩΔ≠０，這時在零序電流互感器ＴＡ的鐵芯中所感應(yīng)的磁通的矢量和Φ不為零，即Φ＝ΦＡ＋ΦＢ＋ΦＣ＋ΦＮ≠０，磁通的矢量和在零序電流互感器ＴＡ二次繞組感應(yīng)的電動勢Ｅ２不為零，電動勢Ｅ２經(jīng)過控制單元Ａ的運(yùn)算控制，當(dāng)漏電流ＩΔ達(dá)到一定的值后，控制單元Ａ驅(qū)動脫扣器ＴＲ動作，脫扣器ＴＲ驅(qū)動斷路器ＱＦ跳閘快速切斷電源，實(shí)現(xiàn)漏／觸電保護(hù)的功能。
3改造前的電網(wǎng)供電系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析
為了解決該鋼鐵廠供電系統(tǒng)中存在的各種漏／觸電不安全因素，供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝ＣＢＲ已成為*有效的保護(hù)措施。當(dāng)發(fā)生漏／觸電接地故障時，ＣＢＲ能夠快速切斷電源，保護(hù)設(shè)備和人身安全。該鋼鐵廠生產(chǎn)設(shè)備較多，站用電源變壓器多，電源變壓器建設(shè)年代不同，有不同的低壓電網(wǎng)供電系統(tǒng)，既有ＩＴ電網(wǎng)供電系統(tǒng)，又有ＴＴ電網(wǎng)供電系統(tǒng)和ＴＮ電網(wǎng)供電系統(tǒng)。
ＩＴ電網(wǎng)供電系統(tǒng)主要應(yīng)用在該鋼鐵廠的礦井等場合，該供電系統(tǒng)為電源變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地，電氣設(shè)備的金屬外殼接地。該系統(tǒng)中電源變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地是其保護(hù)性能的核心，其保護(hù)機(jī)制為盡量加大漏／觸電回路的阻抗，避免漏／觸電電流達(dá)到危害值。ＩＴ供電系統(tǒng)一般采用設(shè)備外殼接地保護(hù)法，用特殊的檢漏繼電器進(jìn)行漏電保護(hù)。因?yàn)椋桑怨┫到y(tǒng)電源變壓器中性點(diǎn)不接地，所以當(dāng)設(shè)備發(fā)生漏／觸電故障事故時，漏電流和電源變壓器二次側(cè)無法構(gòu)成回路電流，其漏電流僅為非故障相對地構(gòu)成的電容電流的相量和，流經(jīng)人體的漏電流很小，相對是安全的。人體單相觸電時，所處環(huán)境容抗大，流向大地的泄漏電流很小，電源變壓器二次側(cè)電壓平衡基本不會破壞，泄漏電流不會影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。由于漏阻抗較大，人體單相觸電時流經(jīng)人體的電流很小，漏電流小于１ｍＡ，因此不會造成人體傷害。因此，ＩＴ供電系統(tǒng)相對來說是一種比較安全的供電方式，其可靠性高，安全性好。但其缺點(diǎn)是該供電系統(tǒng)線路不宜過長，只能應(yīng)用在一些特殊用電的小范圍的場合，使用范圍受到一定的限制。常規(guī)型的ＣＢＲ為電流動作式，需要故障點(diǎn)與電源變壓器二次側(cè)接地中性點(diǎn)構(gòu)成漏電流回路，工作原理如圖１所示。在ＩＴ電網(wǎng)供電系統(tǒng)中電源變壓器二次側(cè)沒有中性點(diǎn)接地，因此該系統(tǒng)不能適應(yīng)電流型的剩余電流動作斷路器。對于該鋼鐵廠早些年代建造的ＴＴ供電系統(tǒng)和ＴＮ供電系統(tǒng)，由于受當(dāng)時經(jīng)濟(jì)條件和電器
設(shè)備技術(shù)發(fā)展的制約，低壓電網(wǎng)供電系統(tǒng)中部分設(shè)備仍然采用單一的接地接零保護(hù)方式，這種單一的接地接零保護(hù)方式已不能滿足安全保護(hù)要求。在電網(wǎng)系統(tǒng)中大部分沒有設(shè)計(jì)安裝ＣＢＲ，即使后續(xù)在一些電網(wǎng)系統(tǒng)改造中增加了ＣＢＲ，但由于ＣＢＲ類型和電網(wǎng)系統(tǒng)不匹配、ＣＢＲ的接線不合理、上級和下級漏電的保護(hù)參數(shù)設(shè)置不合理，導(dǎo)致剩余電流動作斷路器拒動和誤動作情況時有發(fā)生，沒有達(dá)到漏電保護(hù)的功能，反而造成了線路跳閘停電停工現(xiàn)象，給用電安全帶來一隱患。因此以下針對ＴＴ和ＴＮ供電系統(tǒng)中ＣＢＲ的正確設(shè)計(jì)、接線方案進(jìn)行分析說明。
4應(yīng)用方案分析
4.1ＴＴ系統(tǒng)保護(hù)方案
該鋼鐵廠部分用電設(shè)備供電距離較遠(yuǎn)，負(fù)荷布局相對分散，因此部分電網(wǎng)供電系統(tǒng)線路采用了ＴＴ供電系統(tǒng)。ＴＴ供電系統(tǒng)中電源變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)直接接地，設(shè)備外殼直接接地，采用三相三線制接線方式。三相三線制系統(tǒng)電源只引出三根相線，該電網(wǎng)供電系統(tǒng)中，沒有單獨(dú)引出中性線Ｎ，系統(tǒng)的負(fù)載側(cè)中性線Ｎ也全部直接接入大地，大地相當(dāng)于Ｎ線，ＰＥ線也是直接接入大地。ＴＴ供電系統(tǒng)原理如圖２所示。
在ＴＴ供電系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接接地，電器設(shè)備的金屬部分直接接線漏／觸電保護(hù)，這個接地與電力系統(tǒng)中的中性點(diǎn)的接地沒有關(guān)系。當(dāng)該供電系統(tǒng)線路中既有ＡＣ３８０Ｖ三相負(fù)載，又有ＡＣ２２０Ｖ單相負(fù)載時，混合負(fù)載導(dǎo)致ＣＢＲ負(fù)載端中性線Ｎ需要重復(fù)接地，當(dāng)負(fù)載不平衡時，中性線Ｎ上的電流通過接地線流入大地，引起ＣＢＲ誤動作。該系統(tǒng)使用ＣＢＲ時，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)或安裝不合理，很容易造成ＣＢＲ誤動作跳閘故障。
ＴＴ供電系統(tǒng)中，三極ＣＢＲ和四極ＣＢＲ要根據(jù)實(shí)際線路負(fù)載情況進(jìn)行設(shè)計(jì)接線，如存在單相ＡＣ２２０Ｖ負(fù)載，則選用二極漏電斷路器，如存在ＡＣ３８０Ｖ和單相ＡＣ２２０Ｖ混合負(fù)載，則選用四極ＣＢＲ。單相ＡＣ２２０Ｖ負(fù)載中性線Ｎ不能直接接入大地，否則ＣＢＲ頻繁跳閘無法合閘，中性線Ｎ接地從斷路器的進(jìn)線端Ｎ極接入大地，不能從出線端接入大地。三極ＣＢＲ正確的接線設(shè)計(jì)方案如圖３所示。電網(wǎng)為三線制ＴＴ系統(tǒng)，設(shè)備為ＡＣ３８０Ｖ的單一負(fù)載，ＣＢＲ設(shè)計(jì)為三極ＣＢＲ，設(shè)備外殼接大地，當(dāng)出現(xiàn)漏／觸電時，線路中出現(xiàn)電流矢量和ＩΔ不為零，即ＩΔ＝ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ≠０電源變壓器側(cè)中性點(diǎn)和安全接地線ＰＥ形成漏電回路，剩余電流（漏電流）為ＩΔ，三極ＣＢＲ可以起到漏／觸電保護(hù)的作用。
混合負(fù)載中三極ＣＢＲ錯誤的接線設(shè)計(jì)方案如圖４所示。電網(wǎng)為三線制ＴＴ系統(tǒng)，設(shè)備為ＡＣ３８０Ｖ和ＡＣ２２０Ｖ的混合負(fù)載，選用三極ＣＢＲ，中性線Ｎ接大地。線路中的問題就是中性線Ｎ錯誤地接入大地，錯誤地選用了三極ＣＢＲ，在無漏／觸電情況下，線路中出現(xiàn)了沒有經(jīng)過三極ＣＢＲ的旁路電流，線路中出現(xiàn)的剩余電流矢量和ＩΔ不為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩΔ≠０，負(fù)載端接地、安全線ＰＥ和電源變壓器中性點(diǎn)接地構(gòu)成了剩余電流ＩΔ的回路電路，因此三極ＣＢＲ跳閘無法正常運(yùn)行?；旌县?fù)載改正設(shè)計(jì)后正確的接線設(shè)計(jì)方案如圖５所示。該線路中三極ＣＢＲ跳閘設(shè)計(jì)更改為四極ＣＢＲ，在無漏／觸電情況下，系統(tǒng)線路中電流矢量和ＩΔ始終為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩΔ＝０，當(dāng)有漏／觸電故障發(fā)生時，線路中出現(xiàn)的電流矢量和ＩΔ不為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩΔ≠０，負(fù)載端接地、安全線ＰＥ和電源變壓器中性點(diǎn)接地構(gòu)成了剩余電流ＩΔ的回路電路，四極ＣＢＲ快速跳閘斷開線路電源，起到漏／觸電保護(hù)作用。
四極ＣＢＲ進(jìn)出端錯誤接地的設(shè)計(jì)接線方案
如圖６所示，電網(wǎng)為三線制ＴＴ系統(tǒng)，設(shè)計(jì)為四極ＣＢＲ，負(fù)載為ＡＣ３８０Ｖ和ＡＣ２２０Ｖ的混合負(fù)載。線路中出現(xiàn)了單相ＡＣ２２０Ｖ負(fù)載的中性線Ｎ多點(diǎn)接地的錯誤設(shè)計(jì)，在無漏／觸電情況下，線路中的中性線Ｎ電流ＩＮ從旁路流入大地，負(fù)載端接地和電源變壓器中性點(diǎn)接地構(gòu)成了剩余電流ＩΔ的回路電路，導(dǎo)致線路中出現(xiàn)電流矢量和ＩΔ不為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩΔ≠０，因此四極ＣＢＲ會出現(xiàn)跳閘誤動作情況。更改正確的設(shè)計(jì)方案是將四極ＣＢＲ的出線端Ｎ線不接地，只保留四極ＣＢＲ的進(jìn)線端Ｎ線接地，正確接地的設(shè)計(jì)接線方案如圖５所示。
中性線Ｎ錯誤接地的接線設(shè)計(jì)方案如圖７所示。電網(wǎng)為三線制ＴＴ系統(tǒng)，通過ＣＢＲ對線路進(jìn)行分級保護(hù)，一級漏電保護(hù)采用三極ＣＢＲ、二級漏電保護(hù)采用三極ＣＢＲ和二極ＣＢＲ，設(shè)備為ＡＣ３８０Ｖ和ＡＣ２２０Ｖ的混合負(fù)載，線路中的單相ＡＣ２２０Ｖ負(fù)載的中性線Ｎ接入大地。在無漏電情況下，當(dāng)單相ＡＣ２２０Ｖ負(fù)載工作時，單相ＡＣ２２０Ｖ負(fù)載中性線Ｎ相電流ＩＮ２從一級漏電保護(hù)端的三極ＣＢＲ旁路流入大地，ＩＮ２流回到電源變壓器的中性點(diǎn)，形成了漏電電流，導(dǎo)致線路中出現(xiàn)電流矢量和ＩΔ不為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＝ＩΔ≠０，因此一級線路保護(hù)端的三極ＣＢＲ會出現(xiàn)頻繁跳閘故障，造成線路無法正常工作供電。
混合負(fù)載中多點(diǎn)接地的錯誤設(shè)計(jì)方案如圖８所示。設(shè)備為ＡＣ３８０Ｖ和ＡＣ２２０Ｖ的混合負(fù)載，ＣＢＲ對線路進(jìn)行分級保護(hù)，一級采用三極ＣＢＲ、末端采用三極ＣＢＲ和二極ＣＢＲ，線路中的中性線Ｎ錯誤地進(jìn)行多點(diǎn)接地，在無漏／觸電情況下，當(dāng)ＡＣ２２０Ｖ負(fù)載工作時，四極ＣＢＲ和二極ＣＢＲ會出現(xiàn)對地的旁路電流ＩΔ１和ＩΔ２，負(fù)載端大地和電源變壓器中性點(diǎn)大地之間形成了漏電電流，在負(fù)載無漏／觸電情況下，線路中形成的電流矢量和ＩΔ不為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ≠０、ＩＣ２＋ＩＮ２≠０，因此四極ＣＢＲ和二極ＣＢＲ會出現(xiàn)頻繁跳閘，出現(xiàn)線路無法正常供電故障。
混合負(fù)載正確的接線計(jì)方案如圖９所示。圖７和圖８可按圖９改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。圖９中將四極ＣＢＲ的進(jìn)線端中性線Ｎ接大地，其出線端中性線Ｎ不允許接入大地，并要求一級線路中的ＣＢＲ的漏電動作值要大于二級線路中ＣＢＲ的漏電動作值，否則將造成越級跳閘故障。在無漏／觸電正常情況下，線路中電流ＩＮ始終從四極ＣＢＲ和三極ＣＢＲ的中性線Ｎ中流入和流出，ＣＢＲ無旁路電流產(chǎn)生，四極ＣＢＲ線路中的電流矢量和ＩΔ為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩΔ＝０；三極ＣＢＲ線路中的電流矢量和ＩΔ為零，即ＩＡ１＋ＩＢ１＋ＩＣ１＝ＩΔ＝０；二極ＣＢＲ線路中的電流矢量和ＩΔ為零，即ＩＣ２＋ＩＮ２＝ＩΔ＝０。當(dāng)三極ＣＢＲ保護(hù)的支路發(fā)生漏／觸電時，線路中出現(xiàn)電流矢量和ＩΔ不為零，即ＩＡ１＋ＩＢ１＋ＩＣ１＝ＩΔ≠０，三極ＣＢＲ跳閘保護(hù)；當(dāng)二極ＣＢＲ保護(hù)的支路發(fā)生漏／觸電時，線路中出現(xiàn)電流矢量和ＩΔ不為零，即ＩＣ＋ＩＮ２＝ＩΔ≠０，二極ＣＢＲ迅速跳閘斷開線路，起到漏電保護(hù)的作用。當(dāng)一級保護(hù)和二級末端支路之間發(fā)生漏／觸電時，線路中出現(xiàn)電流矢量和ＩΔ不為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩΔ≠０，四極ＣＢＲ跳閘動作。
4.2ＴＮ系統(tǒng)防護(hù)方案
該電網(wǎng)供電系統(tǒng)的中性線接地，電氣裝備的金屬外殼通過ＰＥ保護(hù)線與該接地中性點(diǎn)連接。該系統(tǒng)有工作零線Ｎ和保護(hù)零線ＰＥ，工作零線Ｎ和保護(hù)零線ＰＥ可以合并使用，可分離使用，ＴＮ?Ｃ系統(tǒng)，保護(hù)零線ＰＥ和工作零線Ｎ合并為一起；ＴＮ?Ｓ系統(tǒng)中工作零線Ｎ和保護(hù)零線ＰＥ嚴(yán)格分離；ＴＮ?Ｃ?Ｓ系統(tǒng)中部分線路工作零線Ｎ和保護(hù)零線ＰＥ合并為一，部分線路的工作零線Ｎ和保護(hù)零線ＰＥ分離。ＴＮ?Ｃ系統(tǒng)中不正確接線設(shè)計(jì)方案如圖１０所示。電網(wǎng)為三相四線制ＴＮ?Ｃ系統(tǒng)，設(shè)備為ＡＣ３８０Ｖ和ＡＣ２２０Ｖ混合負(fù)載，系統(tǒng)線路中將保護(hù)線ＮＰＥ接到四極ＣＢＲ的出線端，當(dāng)線路設(shè)備發(fā)生漏電時，漏電流ＩΔ經(jīng)過保護(hù)線ＮＰＥ和四極ＣＢＲ的Ｎ極流入電源變壓器的中性線端，四極ＣＢＲ中線路中的電流矢量和ＩΔ始終為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩΔ＝０，造成四極ＣＢＲ拒動跳閘，失去漏電保護(hù)作用，會造成安全事故。對圖１０的方案進(jìn)行更改后，ＴＮ?Ｃ系統(tǒng)中正確接線設(shè)計(jì)方案如圖１１所示。
當(dāng)線路中設(shè)備發(fā)生漏電時，漏電流ＩΔ經(jīng)過安全線ＮＰＥ經(jīng)四極ＣＢＲ旁路流回到電源變壓器的中性端，四極ＣＢＲ線路中電流矢量和ＩΔ不為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩΔ≠０，當(dāng)漏電電流達(dá)到動作值時，四極ＣＢＲ跳閘斷開線路電源，起到漏電保護(hù)作用。
ＴＮ?Ｓ系統(tǒng)中正確的接線設(shè)計(jì)方案如圖１２所示。電網(wǎng)為三相五線制ＴＮ?Ｓ系統(tǒng)，設(shè)備為ＡＣ３８０Ｖ和ＡＣ２２０Ｖ混合負(fù)載，設(shè)備金屬外殼通過保護(hù)線ＰＥ連接到電源變壓器中性端線路，當(dāng)線路設(shè)備發(fā)生漏電時，四極ＣＢＲ線路中的電流矢量和ＩΔ不為零，即ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩΔ≠０，四極ＣＢＲ跳閘斷開電源，起到漏電保護(hù)作用。
5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
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(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。
5.2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)
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項(xiàng)目 |
指標(biāo) |
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AC型 |
A型 |
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輔助電源 |
電壓 |
AC110/220V（±10%） |
AC/DC85~270V |
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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 |
|||
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動作特性 |
AC正弦交流電流 |
AC正弦交流電流、 脈動直流電流 |
|||
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頻率 |
50Hz±5Hz |
50Hz±5Hz |
|||
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動作誤差 |
-20%~-10%I△n |
-20%~-10%I△n |
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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(diǎn)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(yùn)行溫度：-20℃~+55℃，存儲溫度：-30℃~+70℃ |
|||
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工作濕度 |
≤95%RH，不結(jié)露，無腐蝕性氣體場所 |
||||
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海拔高度 |
≤2000m |
||||
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污染等級 |
3級 |
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安裝類別 |
Ⅲ類 |
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ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀技術(shù)指標(biāo)
|
項(xiàng)目 |
指標(biāo) |
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電源 |
電壓范圍 |
AC/DC85V~265V |
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*大功耗 |
≤10VA |
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輸入 |
*大測量支路數(shù) |
16路 |
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剩余電流測量范圍 |
1mA~30A |
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額定剩余動作電流I△n |
1mA~30A連續(xù)可調(diào) |
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動作特性 |
AC正弦交流電流及脈動直流電流 |
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頻率 |
50Hz±5Hz |
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動作延時 |
0~10s可設(shè) |
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開關(guān)量 |
2路無源干接點(diǎn)輸入 |
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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） |
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觸點(diǎn)容量 |
AC250V/3ADC30V/3A |
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重合閘 |
次數(shù) |
0~99連續(xù)可設(shè) |
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間隔時間 |
0~999秒連續(xù)可設(shè) |
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通訊 |
方式1 |
RS485通訊，Modbus-RTU協(xié)議 |
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方式2（可選） |
4G無線通訊 |
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環(huán)境要求 |
溫度 |
工作溫度：-10℃~55℃，存儲溫度：-30℃~70℃ |
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濕度 |
≤95%，不結(jié)露 |
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海拔 |
≤2500m |
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平均無故障工作時間 |
≥50000小時 |
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5.3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。
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系統(tǒng)形式 |
系統(tǒng)接線 |
說明 |
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TT系統(tǒng) |
|
采用ASJ。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生單相接地故障時，故障電流很小，且較難估計(jì)，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 |
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AKH-0.66L45 |
45mm |
80A |
1A:1mA |
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AKH-0.66L80 |
80mm |
250A |
1A:1mA |
|
AKH-0.66L100 |
100mm |
400A |
1A:1mA |
|
AKH-0.66L150 |
150mm |
630A |
1A:1mA |
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AKH-0.66L200 |
200mm |
1000A |
1A:1mA |
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AKH-0.66L-260*100II |
265*104mm |
1000A |
1A:1mA |
實(shí)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
5.4注意事項(xiàng)
?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）。
6結(jié)語
一個國家或地區(qū)的漏／觸電發(fā)生率是衡量其安全用電的重要標(biāo)志。我國的漏／觸電事故基本發(fā)生在ＡＣ３８０Ｖ以下的低壓電網(wǎng)側(cè)線路，由于我國的低壓電網(wǎng)絕大部分采用變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)直接接地方式，一旦發(fā)生漏／觸電事故其后果十分嚴(yán)重。因此在電網(wǎng)供電系統(tǒng)中設(shè)計(jì)安裝ＣＢＲ是預(yù)防發(fā)生漏／觸電事故的重要技術(shù)措施，同時剩余電流動作斷路器也可預(yù)防因漏電引起的火災(zāi)事故，可見剩余電流動作斷路器可以消除電網(wǎng)系統(tǒng)線路中的各種不安全因素。在ＴＮ和ＴＴ供電系統(tǒng)中，如果設(shè)計(jì)安裝剩余電流動作斷路器與其電網(wǎng)供電系統(tǒng)不相匹配，剩余電流動作斷路器將起不到漏電保護(hù)功能，也會影響正常的供電?？茖W(xué)合理地設(shè)計(jì)應(yīng)用剩余電流動作斷路器是提高電網(wǎng)供電系統(tǒng)中安全用電必不可少的有效預(yù)防措施，該設(shè)計(jì)方案可以作為鋼鐵廠等工礦企業(yè)對電網(wǎng)線路改造和設(shè)計(jì)的理論實(shí)踐參考依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
［1］艾精文，謝智敏，趙宇明，等．剩余電流動作保護(hù)器研究綜述［Ｊ］．電器與能效管理技術(shù)
［2］楊東，張應(yīng)龍，林叢，等．觸／漏電保護(hù)器［Ｍ］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008
［3］何建文，馬鐵峰.剩余電流動作斷路器在鋼鐵廠改造中的應(yīng)用.
［4］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.06版
作者簡介：
龔永波，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電，Email: 28801392115@qq.com手機(jī)：18702101301 QQ:2881392115
