淺談剩余電流動作保護(hù)裝置在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

程瑜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【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(bǔ)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)，卻不能徹底的被解除。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)

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀技術(shù)指標(biāo)

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，

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)作為唯一的保護(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(qiáng)安全管理，真正提升安全用電水平。

參考文獻(xiàn)：

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[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

審核編輯 黃宇