0 引言
八十年代以前,我國仍沿用前蘇聯(lián)模式一以零序保護(hù)作為接地故障保護(hù)。這種方式所檢測的電流為零序電流,其可以用于包括TN-C系統(tǒng)在內(nèi)的所有系統(tǒng),但保護(hù)整定值必須大于N 線和PEN線中流過的三相不平衡電流、諧波電流以及正常泄漏電流之和,其值約數(shù)十至數(shù)百安。這么大的整定值只能保護(hù)線路絕緣,而不能有效地防人身電擊或接地電弧引起的電氣火災(zāi)。八十年代后,采用了漏電保護(hù)器(以下簡稱RCD),它所檢測的是剩余電流,即被保護(hù)回路內(nèi)相線和中性線電流瞬時(shí)值的代數(shù)和(其中包括中性線中的三相不平衡電流和諧波電流),此電流即為正常的泄漏電流和故障時(shí)的接地故障電流。為此,RCD的整定值,即其額定動(dòng)作電流In,只需躲開正常泄漏電流值即可,此值以毫安計(jì),所以RCD能十分靈敏地切斷保護(hù)回路的接地故障,還可用作防直接接觸電擊的后備保護(hù)。這在我國多年對RCD的實(shí)際使用中已得到了證明。然而,在對RCD的進(jìn)一步使用中,應(yīng)注意到它所存在的不足之處。
1 RCD作用的局限性
1.1 RCD不能防止從別處傳導(dǎo)來的故障電壓引起的電擊事故
RCD對接地故障電流有很高的靈敏度,能在數(shù)十毫秒的時(shí)間內(nèi)切斷以毫安計(jì)的故障電流,即使接觸電壓高達(dá)220V,高靈敏度的RCD也能快速切斷使人免遭電擊的危險(xiǎn),這是眾所周知的。但RCD只能對其保護(hù)范圍內(nèi)的接地故障起作用,而不能防止從別處傳導(dǎo)來的故障電壓引起的電擊事故,見圖1。
圖1中乙戶安裝了RCD,,而相鄰的甲戶卻是安裝了熔斷器(RD)來作為保護(hù),在使用的過程中,若甲戶隨意將熔絲截面加大,并且使用電器不經(jīng)心而導(dǎo)致電氣設(shè)備絕緣損壞,由于故障電流不能使熔絲及時(shí)熔斷而切斷故障,此時(shí)故障電壓通過PE線傳導(dǎo)至乙戶的用電設(shè)備上,由于RCD不動(dòng)作,致使乙戶存在了引起電擊事故的不安全隱患。這種例子在當(dāng)前的城市用電設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下是不存在的。然而,在我國的鄉(xiāng)鎮(zhèn),尤其是農(nóng)村,筆者在調(diào)查中看到,因經(jīng)濟(jì)條件相差較大,加之用電設(shè)計(jì)不規(guī)范,此種現(xiàn)象則普遍存在,應(yīng)當(dāng)引起我們的高度重視。
1.2 有些場所和設(shè)備是不宜裝設(shè)RCD
在某些供給數(shù)據(jù)處理設(shè)備的線路,其電源線路上常裝的抗干擾的大容量濾電容器,見圖2 所示。
圖2中電容器的一端是通過設(shè)備外殼和PE線接地的,其對地電容電流為:
按上兩式計(jì)算,當(dāng)C大于0.22µF時(shí),正常工作的電容電流將超過15同mA, 額定動(dòng)作電流In為30mA的RCD可能誤動(dòng),因其額定不動(dòng)作電流Ino=(1/2)In=15mA。實(shí)際上電容器的初始充電電流遠(yuǎn)大于此,即若安裝RCD為使它不誤動(dòng),濾波電容的容量必須遠(yuǎn)小于0.22µF,這顯然是不現(xiàn)實(shí)的,因此數(shù)據(jù)處理設(shè)備的防電擊不能采用RCD。國際電工委員會在IEC364-4-707中為數(shù)據(jù)處理設(shè)備的電氣安全制訂了專門的標(biāo)準(zhǔn)。
1.3 有些場所是不允許裝設(shè)RCD
如醫(yī)院的胸腔手術(shù)臺,是不允許裝設(shè)RCD的。因?yàn)樾滦偷氖中g(shù)臺是一種用電的醫(yī)療電氣設(shè)備,其正常泄憤電流只允許為0.01mA,發(fā)生接地故障時(shí)泄漏電流僅允許為0.05mA,而RCD的靈敏度遠(yuǎn)不能滿足這一要求,相反,它可能發(fā)生的誤動(dòng)卻能引起供電中斷而發(fā)生醫(yī)療事故。還有一些用電設(shè)備及場所不宜裝設(shè)RCD,在這里就不再一一敘述了。
2 RCD的選用和安裝
2.1 RCD的選用
雖RCD的作用具有一定的局限性,但它的功能優(yōu)勢卻不能抹殺。為了防止接地故障引起電擊和火災(zāi)事故,除斷電將引起更嚴(yán)重后果的設(shè)備和線路外,全部電器裝置都應(yīng)按要求置于接地故障保護(hù)之下。末端插座回路不可避免地要接用一些移動(dòng)式、手握式電氣設(shè)備,這些最易發(fā)生接地故障,發(fā)生電擊的危險(xiǎn)也最大,為保證用電安全,不論那種接地系統(tǒng),末端插座回路上都應(yīng)裝設(shè)RCD,并且它應(yīng)為高靈敏度的普通型RCD,其額定動(dòng)作電流In不大于30mA,. 5倍In電流時(shí)的動(dòng)用時(shí)間不大于0.04s。它既能防止電擊(包括直接接觸電擊),也能防止電弧性接地故障火災(zāi)。對固定式設(shè)備的過流保護(hù)若不能滿足在5s內(nèi)切斷接地故障的要求也應(yīng)裝設(shè)此種RCD。而當(dāng)建筑物電源總進(jìn)線上的過流保護(hù)若不能在5s內(nèi)切斷接地故障時(shí),應(yīng)裝設(shè)帶少許延時(shí)的S(選擇)型RCD,以保證與下級RCD的選擇性,其In宜為100~500mA;且5倍In電流時(shí)的動(dòng)作時(shí)間不大于0.15s。此S型RCD用以保護(hù)全部電氣裝置,但主要用于防接地故障引起的火災(zāi),同時(shí)也作為插座回路RCD的后備。
2.2 RCD的安裝
對S型和普通型兩級RCD的安裝位置見圖3所示。
圖3中為某一住宅樓,每戶配電箱的插座回路裝一普通型的RCD,用于防火的S型RCD只在全樓電源總進(jìn)線上安裝。對大型電氣裝置可再加一級RCD,其In值和切斷時(shí)間可以視具體情況確定。
對TT系統(tǒng)因接地故障電流小,必須裝設(shè)RCD來防止接地故障引起的電氣事故。IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定TT系統(tǒng)電氣裝置若只裝一個(gè)RCD,則此RCD必須裝設(shè)在電源總進(jìn)線上,以確保整個(gè)電氣裝置都在其保護(hù)之下。而對TN系統(tǒng)電氣裝置電源總進(jìn)線上的過流保護(hù)電器若能在5s內(nèi)切斷裝置內(nèi)發(fā)生的接地故障,可不在電源總進(jìn)線上裝設(shè)RCD。
3 結(jié)論
RCD以其高靈敏的動(dòng)作性能,能作為直接接觸電擊保護(hù)的后備措施。例如當(dāng)人體不慎觸及破損的燈頭或插頭的帶220V的相線端子時(shí),它也能迅速切斷電源,使人免遭電擊的危險(xiǎn)。但這只是在絕緣外殼破損時(shí)的后備措施而不是正規(guī)的保護(hù)措施,不能由此誤認(rèn)為安裝RCD后電氣設(shè)備可以不接地,也可不作總等電位聯(lián)結(jié)。綜上所述可知,RCD尚非盡善盡美,它可能因?yàn)榉N種原因而拒動(dòng),和其他保護(hù)電器一樣,并不完全可靠,如果作了接地,尤其是作了等電位聯(lián)結(jié),其作用在于降低接觸電壓,則可使受電擊的人往往免于致死。另外,如果絕緣損壞,使電氣設(shè)備金屬外殼帶電壓,設(shè)備接地可以為故障電流提供通路,RCD可在人體接觸帶電外殼前切斷故障,從而使人體免遭一次電擊危險(xiǎn),可見,不作接地和等電位聯(lián)結(jié)是很危險(xiǎn)的,兩者應(yīng)結(jié)合應(yīng)用,相輔相成,從而獲得最好的保護(hù)效果。
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