漏電保護器的結構及原理

漏電保護器是從泄漏電流、人體觸電等非金屬性單相接地故障考慮，用來保護人身及設備安全的一種保護電器。

一、漏電保護器的結構

漏電保護器是由檢測元件、脫扣機構、放大器及主開關等元件組成。

1、檢測元件

漏電保護器的檢測元件是零序電流互感器，主要由冷軋硅鋼片和坡莫合金制成，一般制成圓形或方形。原邊通以各相電流，鐵芯上繞若干匝線圈作為二次繞組，由二次繞組輸出檢測信號。

2、脫扣機構

脫扣機構是漏電保護器的判斷元件，根據(jù)零序電流互感器的輸出信號或放大以后的信號，經(jīng)過分析處理后作出是否動作的判斷。當需要動作時，就推動主開關的操作機構，使主開關動作切斷電源。按其結構原理，可分為吸合式和釋放式兩種。

1）吸合式

吸合式脫扣器在正常工作狀態(tài)下，銜鐵處于打開位置，當線圈中有激磁電流通過并且達到整定值時，銜鐵被迅速吸合，同時帶動和銜鐵相連的打擊臂，利用打擊臂在銜鐵吸合時的機械沖擊力，使開關銷扣脫扣，該脫扣器的靈敏度較低，一般適用于電子式漏電保護器。

2）釋放式

釋放式脫扣器在正常工作狀態(tài)下，銜鐵在直流磁通的吸力作用下克服彈簧的反作用力，保持在與銜鐵接觸的吸合面。當漏電保護器所保護的電路中有觸電、漏電電流時，零序電流互感器的二次繞組就有感應電壓輸出，使脫口器線圈中有電流流過，其產(chǎn)生的交流磁通方向與直流磁通方向相反，從而抵消了部分銜鐵吸合面的吸力，當漏電電流足夠大時，銜鐵就在彈簧的反作用力下被釋放，從而迅速打擊開關的銷扣，使主開關跳閘。該脫扣器的靈敏度較高，適用于電磁式漏電保護器。

3、放大元件

1）零序電流互感器二次繞組的輸出信號很小，一般都在1mVA以下，當漏電保護器電流容量較大時，由零序電流互感器的二次輸出信號直接通過脫扣器來驅動脫扣的方式，往往不能滿足要求。因此，有些漏電保護器就增加了一個放大元件，這種漏電保護器叫電子式漏電保護器。電子式漏電保護器的工作過程是利用放大信號去推動中間繼電器，再由中間繼電器接通控制電源，使吸合式脫扣器動作切斷電源。

2）在零序電流互感器二次繞組與脫扣器之間沒有放大元件，這種漏電保護器叫電磁式漏電保護器。電磁式漏電保護器的工作過程是零序電流互感器二次繞阻和斷路器中的脫扣線圈相連，當穿過零序電流互感器環(huán)形鐵芯的線路上有觸電、漏電電流流過并達到整定值時，使主開關動作跳閘。電磁型漏電保護器在氣候干燥、土壤電阻率較大的地區(qū)會降低動作靈敏度。

二、漏電保護器的工作原理1、單相漏電保護器的工作原理

如上圖所示，當電氣設備絕緣完好、正常工作時，流入用電設備的電流和從用電設備流出的電流相等，這樣在檢測元件電流互感器環(huán)形鐵芯中所感應的磁通量等于零，此時電流互感器的二次線圈沒有感應電壓輸出，漏電保護器不動作。

當用電設備絕緣損壞發(fā)生漏電時，漏電電流將通過PE線、接地線或通過通過人體流回電源中性點，這樣電源的兩根導線的電流將不同，來的電流大，回去的電流小，這個電流差將在檢測元件電流互感器的環(huán)形鐵芯中感應磁通，在二次線圈上感應電壓，這個電壓將加在漏電保護器的脫扣線圈上，當漏電電流達到規(guī)定動作值時，脫扣線圈推動脫扣器使漏電保護開關動作，迅速斷開電源，從而達到保護目的。為了使漏電電流有足夠的脫扣驅動力，可在互感器二次線圈輸入端加一級電子放大器。

2、三相三極漏電保護器工作原理如上圖所示，三相三極漏電保護器用于支線上保護三相用電設備。當電氣設備絕緣完好，電路正常工作時，無論三相負載是否平衡，各相電流的相量和等于零，各相工作電流在檢測元件電流互感器環(huán)形鐵芯中所感應的磁通相量和也等于零。此時電流互感器的二次線圈沒有感應電壓輸出，漏電保護器不動作。

當被保護支路電氣設備損壞或有其他接地漏電故障時，將有一部分電流經(jīng)PE線、接地線或通過人體流回中性點，這樣三相電流的相量和不等于零，互感器環(huán)形鐵芯中所感應的磁通相量和也不等于零。此時在檢測元件電流互感器的二次線圈上感應電動勢經(jīng)放大器放大后，加在漏電保護器的脫扣線圈上，當漏電電流達到額定漏電動作電流時，推動脫扣器動作，使主開關迅速切斷電源。

3、三相四極漏電保護器工作原理如上圖所示，三相四極漏電保護器用于保護干線和保護整個供電系統(tǒng)，漏電保護器用于TN系統(tǒng)中，從安裝漏電保護裝置的地點起，TN-C系統(tǒng)改為TN-S系統(tǒng)，即保護零線PE必須工作零線N嚴格分開，使供電系統(tǒng)成為TN-C-S系統(tǒng)。安裝時應注意將相線和工作零線N穿過漏電保護裝置的互感器，但不可將保護零線PE穿過電流互感器。在電氣設備絕緣完好、正常工作時，無論負載三相是否平衡，穿過電流互感器的電流相量和為零。此時工作電流在電流互感器環(huán)形鐵芯中所感應的磁通相量和也等于零。互感器的二次線圈上沒有感應電壓輸出，漏電保護器不動作。

當被保護的電氣設備，無論是三相設備還是單相設備絕緣損壞發(fā)生漏電時，將有一部分電流經(jīng)PE線或通過人體流回中性點，使穿過互感器中的電流相量和不等于零，互感器環(huán)形鐵芯中所感應的磁通相量和也不等于零。此時在電流互感器的二次線圈上將產(chǎn)生感應電壓，經(jīng)放大后加在漏電保護器的脫扣線圈上。當漏電電流達到額定動作電流值時，推動脫扣器動作，使主開關迅速切斷電源。