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淺談安科瑞剩余電流動(dòng)作保護裝置在低壓配電系統中的應用

更新時(shí)間:2024-06-27      瀏覽次數:109

【摘要】不同的配電系統對應的接地型式也存在較大的區別,這些區別體現在不同的使用范圍,和具體表現優(yōu)異性上。為了確保接地型式與剩余電流動(dòng)作保護裝置(RCD)能夠順利完成工作任務(wù),需要相關(guān)人員能夠對多種不同類(lèi)型的裝置特點(diǎn)有全面的掌握,并能夠根據現場(chǎng)實(shí)際情況,來(lái)準確判斷應使用哪種類(lèi)型的裝置。并且在相關(guān)規范制度的要求之下,正確完成相關(guān)裝置的安裝作業(yè),保證剩余電流動(dòng)作保護裝置,在不同的配電系統接地型式環(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;接地型式;剩余電流動(dòng)作保護裝置

0前言

根據之前的工作經(jīng)驗,從業(yè)人員已經(jīng)了解到,防護措施的終效果,實(shí)現程度與配電系統接地型式有很重要的聯(lián)系。在低壓配電系統中安裝剩余電流動(dòng)作保護裝置即所說(shuō)的漏電保護裝置,是防止直接和間接接觸導致觸電事故的有效措施之一,也是防止接地故障導致火災和電氣設備損壞事故的一種技術(shù)措施。低壓配電系統接地型式按照電力系統與大地間接地方式的不同,分為T(mén)N系統、TT系統和IT系統,它們對安裝RCD要求和接線(xiàn)方式都不同。在直接接觸電擊事故的防護中,剩余電流動(dòng)作保護裝置只作為事故中基本防護措施的補充保護措施;間接觸電事故防護的主要措施是采用自動(dòng)切斷電源的保護方式,安裝剩余電流動(dòng)作保護裝置用于該類(lèi)防護時(shí)應正確與電網(wǎng)系統接地型式相配合。

1TT系統

TT系統是電源中性點(diǎn)直接接地,引出中性線(xiàn)(N),屬三相四線(xiàn)制系統。該系統大的特點(diǎn)在于設備外露導電部分的PE線(xiàn)以直接接地的狀態(tài)進(jìn)行連接,并且連接時(shí)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(shí)和電源端接地點(diǎn)之間不存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。由于所有接入系統的設備外殼都是通過(guò)獨立的PE線(xiàn)分別直接接地的,在過(guò)程中就不會(huì )出現電磁聯(lián)系,信息傳遞過(guò)程不會(huì )受到影響,所以該系統特別適合在精密儀器設備的環(huán)境中投入使用。杜絕了危險故障電壓沿PE線(xiàn)傳到其它未發(fā)生故障處。這種供電系統的特點(diǎn)如下:①當電氣設備的金屬外殼帶電(相線(xiàn)碰殼或設備絕緣損壞而漏電)時(shí),由于有接地保護,可以大大減少觸電的危險性。但是,低壓斷路器(自動(dòng)開(kāi)關(guān))不一定能跳閘,造成漏電設備的外殼對地電

壓高于安全電壓,屬于危險電壓。②當漏電電流比較小時(shí),即使有熔斷器也不一定能熔斷,所以還需要RCD作為防觸電的保護措施,其特點(diǎn)是設備外殼就近接地。接線(xiàn)方式如圖1。

2IT系統

該系統是電源中性點(diǎn)與大地間不直接連接,通過(guò)電阻接地;電氣設備的外露可導電部分通過(guò)保護接地線(xiàn)與接地極連接。該系統的設備或線(xiàn)路可以針對外露的可接觸不同電位的導電部分保護性安裝RCD。

3TN系統

該系統是電源中性點(diǎn)直接接地,電氣設備的外露可導電部分通過(guò)保護線(xiàn)與該接地點(diǎn)相連接。按照中性線(xiàn)(N)和保護線(xiàn)(PE)的組合方式區別,又可以分為三種主要類(lèi)型,分別是TN-C系統,TN-S系統和TN-C-S系統。

3.1TN-C。TN-C系統的中性線(xiàn)和保護線(xiàn)為一體,為三相四線(xiàn)制,由于在使用過(guò)程中,三相負載分配不均衡,所以會(huì )導致在零線(xiàn)上存在不平衡的電流,電流存在會(huì )導致出現對地電壓,因此,保護線(xiàn)所連接的設備金屬外殼上,會(huì )附帶存在一部分的電壓。如果零線(xiàn)處于斷線(xiàn)狀態(tài)

,則可使保護接零漏電設備的外殼帶電;如果電源的相線(xiàn)接觸地面,設備外殼的電位就會(huì )隨之升高,此時(shí)在中性線(xiàn)上的危險電位就會(huì )進(jìn)一步的蔓延。TN-C系統,干線(xiàn)使用RCD時(shí),零線(xiàn)后面的所有重復接地,拆除,否則會(huì )導致漏電開(kāi)關(guān)無(wú)法正常開(kāi)合,而且在任何情況下都需要保證,工作零線(xiàn)不得處于斷線(xiàn)狀態(tài),為了達成以上目的就需要使用過(guò)程中,中性線(xiàn)按規定重復接地。后基于TN-C的供電系統特征,只適合在三相負載基本平衡的狀態(tài)下使用,當三相負荷處于不平衡狀態(tài)或者只有單相用電時(shí),PEN線(xiàn)的電位就會(huì )隨之升高,造成該區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(huì )維持在幾伏特或幾十伏之間,此時(shí)是遠遠低于安全電壓限額的,不會(huì )對系統的正常使用造成影響,安全風(fēng)險也較低。但如果PEN出現了斷線(xiàn)或者短路故障,此時(shí)電壓會(huì )驟升突破安全電壓限額,由于系統內所有的PEN線(xiàn)互相之間處于連通狀態(tài),所以,故障電壓會(huì )隨著(zhù)PEN線(xiàn)向其他區域進(jìn)行蔓延,會(huì )引起一系列電氣設備的連帶故障。而且由于系統是采用PEN線(xiàn)作為設備接地,由于上述安全隱患的存在,一旦出現安全事故。因此TN-C系統安裝RCD,應將設備可導電外殼獨立接地,形成局部的TT系統或者改造成TN-S、TN-C-S系統。

3.2TN-S系統。在該系統中,中性線(xiàn)與保護線(xiàn)之間是處于分開(kāi)狀態(tài)的,整體呈現三相五線(xiàn)狀態(tài),中性線(xiàn)與PE線(xiàn)只在變壓器中性點(diǎn)進(jìn)行共同接地,其它區域全部為分開(kāi)設置的,PE線(xiàn)連接的相關(guān)設備,所有的外殼構件,在處于正常工作狀態(tài)時(shí)都是不會(huì )出現帶電情況的。因此該系統也具備較好的使用安全性和系統穩定性。其內部在工作過(guò)程中,當系統處于正常工作狀態(tài)時(shí),在保護線(xiàn)區域不會(huì )出現電流存在的情況,只有在零線(xiàn)部分存在少許的不平衡電流,此時(shí)PE線(xiàn)不存在電壓,而所有與PE線(xiàn)相連的設備構件都處于安全狀態(tài)下,此時(shí)零線(xiàn)只是作為單相用電荷載回路,不承擔更多的電流輸送任務(wù)。保護線(xiàn)在設備使用過(guò)程中,不允許出現斷線(xiàn)情況,為保證系統正常運行,其漏電開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設定,確保在一般情況下能夠對抗相應的干擾,減少出現誤判情況,造成系統斷電。為使系統使用時(shí)安全系數處于更好的狀態(tài),在干線(xiàn)上需要使用漏電保護器,同時(shí),所有的零線(xiàn)不能重復接地,由于PE線(xiàn)在工作狀態(tài)中存在重復接地的狀態(tài),所以可以在其干線(xiàn)上安裝一定的漏電保護器,來(lái)減少干擾。由于在使用過(guò)程中具有較好的安全性和平穩性,所以該系統一般應用在民用建筑領(lǐng)域居多,在很多工業(yè)領(lǐng)域也涉及到相應系統或類(lèi)似系統的應用。由于保護線(xiàn)和工作零線(xiàn)之間是屬于分開(kāi)狀態(tài),各自完成相應的工作任務(wù),所以只要系統處于正常狀態(tài),就不會(huì )通過(guò)負荷電流,只有在一些區域發(fā)生接地故障時(shí),才有可能帶電位,因此在正常使用狀態(tài)下不會(huì )對保護線(xiàn)以及與其連接的其他設備產(chǎn)生不必要的電磁干擾,提高了系統的使用平穩性,并有助于延伸其他設備的使用壽命。

3.3TN-C-S系統。該系統整體呈三相四線(xiàn)制,進(jìn)戶(hù)后采用三相四線(xiàn)加PE線(xiàn),其工作特點(diǎn)為工作零線(xiàn)和保護線(xiàn)之間處于相互連接的狀態(tài),由此會(huì )產(chǎn)生較大的不平衡電流,所以需要對電氣設備進(jìn)行額外的接零保護,使其能夠免于零線(xiàn)電位的影響。如果保護線(xiàn)上沒(méi)有電流存在,該段導線(xiàn)就不會(huì )存在電壓,采用TN-C-S系統,可以有效降低電氣設備外殼對地的電壓,但是這種電壓只能處于降低和抑制狀態(tài),卻不能的被解除。其具體的大小則取決于負荷不平衡程度,以及線(xiàn)路自身的長(cháng)度,當電壓荷載越不平衡且線(xiàn)路長(cháng)度較長(cháng)時(shí),設備外殼的對地電壓偏離程度就會(huì )越發(fā)明顯。在系統中,RCD只允許使用在N線(xiàn)和PE線(xiàn)分開(kāi)部分,其接線(xiàn)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(dòng)作繼電器和多回路剩余電流監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裝置,主要適用于交流50Hz,額定電壓400V及以下的TT和TN系統配電線(xiàn)路,用來(lái)對電氣線(xiàn)路進(jìn)行接地故障保護,防止接地故障電流引起的設備損壞和電氣火災事故,也可用來(lái)對人身觸電危險提供間接接觸保護。

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器

ASJ60系列剩余電流監測儀

4.1功能介紹

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)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(dòng)作電流可設定,極限不驅動(dòng)時(shí)間可設定,兩組繼電器輸出,具有就地,遠程“測試"、“復位"功能;

ASJ60系列剩余電流監測儀具有以下功能:16路剩余電流監測,1路預警繼電器輸出,16路報警繼電器輸出,2路DI輸入,自動(dòng)重合閘功能,遠程通訊功能,遠程分合閘功能。

4.2技術(shù)指標

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器技術(shù)指標

項目

指標

AC型

A型

輔助電源

電壓

AC110/220V(±10%)

AC/DC85~270V


功耗

<5W

<5W


輸入

額定剩余動(dòng)作

電流In

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)


極限不驅動(dòng)時(shí)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(dòng)作

電流Ino

50%In

50%In

動(dòng)作特性

AC正弦交流電流

AC正弦交流電流、

脈動(dòng)直流電流

頻率

50Hz±5Hz

50Hz±5Hz

動(dòng)作誤差

-20%~-10%In

-20%~-10%In

輸出

輸出方式

一組常開(kāi)、一組轉換

一組常閉或常開(kāi)、一組轉換

觸點(diǎn)容量

5A250VAC

5A30VDC

AL1:8A250VAC;5A30VDC

AL2:6A250VAC;5A30VDC

復位方式

就地、遠程

就地、遠程、自動(dòng)

環(huán)境

工作溫度

運行溫度:-20℃~+55℃,存儲溫度:-30℃~+70℃

工作濕度

≤95%RH,不結露,無(wú)腐蝕性氣體場(chǎng)所

海拔高度

≤2000m

污染等級

3級

安裝類(lèi)別

Ⅲ類(lèi)

ASJ60系列剩余電流監測儀技術(shù)指標

項目

指標

電源

電壓范圍

AC/DC85V~265V

大功耗

≤10VA

輸入

大測量支路數

16路

剩余電流測量范圍

1mA~30A

額定剩余動(dòng)作電流I△n

1mA~30A連續可調

動(dòng)作特性

AC正弦交流電流及脈動(dòng)直流電流

頻率

50Hz±5Hz

動(dòng)作延時(shí)

0~10s可設

開(kāi)關(guān)量

2路無(wú)源干接點(diǎn)輸入

輸出

輸出方式

1路水浸報警繼電器(常開(kāi))

16路剩余電流報警繼電器(常開(kāi))

觸點(diǎn)容量

AC250V/3ADC30V/3A

重合閘

次數

0~99連續可設

間隔時(shí)間

0~999秒連續可設

通訊

方式1

RS485通訊,Modbus-RTU協(xié)議

方式2(可選)

4G無(wú)線(xiàn)通訊

環(huán)境要求

溫度

工作溫度:-10℃~55℃,存儲溫度:-30℃~70℃

濕度

≤95%,不結露

海拔

≤2500m

平均工作時(shí)間

≥50000小時(shí)

4.3選用說(shuō)明

剩余電流動(dòng)作繼電器在應用時(shí)應注意低壓系統的接線(xiàn)型式。

系統形式

系統接線(xiàn)

說(shuō)明

TT系統

采用ASJ。因為當發(fā)生單相接地故障時(shí),故障電流很小,且較難估計,達不到開(kāi)關(guān)的動(dòng)作電流,外殼上將出現危險電壓。

TN-S系統

可采用ASJ。更快速靈敏切斷故障,以提高安全可靠性,此時(shí)PE線(xiàn)不得穿過(guò)互感器,N線(xiàn)穿互感器,且不得重復接地。

其余接線(xiàn)型式需要改造成以上兩種型式使用,防止出線(xiàn)誤動(dòng)作或者不動(dòng)作的情況。剩余電流互感器的選擇應根據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

AKH-0.66L45

45mm

80A

1A:1mA

AKH-0.66L80

80mm

250A

1A:1mA

AKH-0.66L100

100mm

400A

1A:1mA

AKH-0.66L150

150mm

630A

1A:1mA

AKH-0.66L200

200mm

1000A

1A:1mA

AKH-0.66L-260*100II

265*104mm

1000A

1A:1mA

實(shí)際應如圖所示,互感器安裝在主回路或者支路上,通過(guò)測量剩余電流判斷是否驅動(dòng)斷路器動(dòng)作。

ASJ10/20剩余電流繼電器典型應用

ASJ60剩余電流監測儀典型應用

4.4注意事項

當采用剩余電流動(dòng)作保護器(RCD)作為電擊防護附加防護措施時(shí),應符合下列規定:

  • 額定剩余電流動(dòng)作值不應大于30mA;

  • 額定電流不超過(guò)32A的下列回路應裝設剩余電流動(dòng)作保護器(RCD):

  • 供一般人員使用的電源插座回路;

  • 室內移動(dòng)電氣設備;

  • 人員可觸及的室外電氣設備。

  • 剩余電流動(dòng)作保護器(RCD)不應作為的保護措施;

  • 采用剩余電流動(dòng)作保護器(RCD)時(shí)應裝設保護接地導體(PE)。

因此,在實(shí)際運用中應正確掌握保護技術(shù)及配電系統的特點(diǎn),避免出現在同一電源供電的電氣設備上,一部分設備采用保護接零,另一部分設備采用保護接地以及如RCD負荷側N線(xiàn)與其它回路共用、重復接地等錯誤,加強安全管理,真正提升安全用電水平。

參考文獻:

[1]鐘維花,李敬宗.配電網(wǎng)絡(luò )的接地型式及其保護在配電線(xiàn)路設計中的運用[J].電子測試,2015(12):218-219.

[2]GB/T13955-2017剩余電流動(dòng)作保護裝置安裝和運行.

[3]林雄文.低壓配電系統接地型式與剩余電流動(dòng)作保護裝置的應用.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.06版


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