Ｇ娥 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－９４９２．２０１２．０７．０７２ 剩余电流保护器动作特性分析 王三元 （广州泰得电子科技有限公司，广东广州 ５１０６３０） 摘要：影响剩余电流保护器准确动作的因素是多方面的。根据剩余电流保护器工作原理，详细分析了剩余电流保护器的动作特 性。通过实际案例探讨了剩余电流保护器在工程应用中出现的拒动和误动的原因，并提出了有效的解决方法。 关键词：剩余电流；漏电电流；动作死区；拒动；误动 中图分类号：ＴＭ７７４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—９４９２（２０１２）０７—０２３０—０３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ ＷＡＮＧ Ｓａｎ—ｙｕａｎ （Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｔｉｄｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６３０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ＲｅＤ（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）ｔｏ ｏｐｅｒａｔｅ ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ ａｒｅ ｉｎ ｍａｎｙ ａｓｐｅｃｔｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＲＣＤ ｉｎ ｄｅｔａｉｌｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｃｔｕａｌ ｃａｓｅｓ，ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ ｏｎ ｒｅｆｕｓｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ＲＣＤ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｅｒｒｏｎｅｏｕｓ ａｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｓｏｍｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒ￣：ｒｅｓｉｄｕａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ；ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ；ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｄｅａｄ ｚｏｎｅ；ｒｅｆｕｓｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ；ｅｒｒｏｎｅｏｕｓ ａｃｔｉｏｎ Ｏ引言 剩余电流保护器（Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ） 关、漏电检测部件、执行机构和试验装置组成， 三相四线制中性点直接接地供电系统中的剩余电 流保护装置的工作原理如图１所示。 简称ＲＣＤ，应用于低压电网及电气设备之中，是 防止电气设备绝缘损坏漏电、人身意外触电伤 亡、设备烧毁及火灾事故等最基本和最重要的措 施之一，近年来在工民建中已得到广泛的应用。 但是由于剩余电流保护器本身的技术局限性和使 用不当，时常出现拒动和误动。本文根据ＲＣＤ的 基本原理分析其动作特性，结合实际案例对ＲＣＤ 出现的拒动和误动问题做进一步的分析。 １剩余电流保护器基本原理和动作特性 １．１基本原理 剩余电流动作保护器按动作方式不同可分为 电磁式和电子式两种。电磁式剩余电流动作保护 器无须通过中间环节，而直接用剩余电流互感器 所产生的能量去推动纯电磁结构的脱扣器，使主 开关直接动作。电子式剩余电流动作保护器则是 用半导体放大器件作中间能量放大环节而间接动 图１ 剩余电流保护器工作原理图 作…。两者都属于基于剩余电流的漏电保护技术。 最基本的剩余电流保护器主要由主回路开 收稿日期：２０１２—０２—２３ 图ｌ中：Ｄｚ一主开关；ｃＴ＿零序电流互感 器；ＡＮ—试验元件；Ｔ卜分励脱扣器线圈；Ｒ＿ 匿 霾 限流电阻；，ＬＪ、 、 、 一分别为相线 与， 之间的相位差，纵坐标，Ｒｃ为剩余电流保护 Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３和中线Ｎ的电流； 一经地流人中性 器临界动作的触电电流。 点的泄漏电流。 相线和中性线穿过零序电流互感器，次级线 圈是绕在零序电流互感器上的绕组。在被保护电 路正常工作且没有发生漏电或触电的情况下，通 ，Ｍ 过ＣＴ一次侧的电流相量和等于零，即： ，Ｌ】＋，Ｌ２＋，『ｊ＋，Ｎ＝０。 ｌ 一ｌ 此时，ＣＴ中的磁通量（ ）矢量和也为零， 即： ０ ｌ １ ８０ ２ ３６０ Ｌ１＋ 位＋妒Ｌ３＋ Ⅳ＝０ 矿／。 因此，ＣＴ线圈的二次侧不产生感应电动势， 图３ 剩余电流保护器动作特性 也就没有零序电流产生，因而剩余电流保护装置 １．２剩余电流动作保护器动作特性 不动作。但是，任何配电线路，由于对地分布电 图３中的曲线上部为①区和②区，曲线下部 容和绝缘电阻的存在，对地都有泄漏电流，当三 为③区和④区。显然，①区和②区为剩余电流保 相线路绝缘阻抗不平衡时，线路就有不平衡泄漏 护器的故障漏电动作区，③区和④区为非动作 电流存在 ，同时低压配电网中各种电气设备的漏 区。虽然②区中的故障漏电电流小于额定动作电 电，使得剩余电流保护器零序电流互感器在正常 流整定值，但此时的剩余电流幅值大于额定动作 运行时即有一合成漏电电流 存在 。当电网发 电流整定值，Ｍ，所以漏电保护动作。而在故障漏 生非正常漏电或触电事故的电流为ｊ 时，零序电 电不动作区中，虽然③区中的故障漏电电流大于 流互感器一次绕组电流矢量和为： 额定动作电流整定值，但由于剩余电流幅值小于 Ｉ Ｌ：ｌ ｏ＋Ｉ Ｒ。 额定动作电流整定值，Ｍ，所以不动作，此为剩余 电流保护器动作死区即拒动区。 设ｊ。与ｊ 之间的相角差为咖＝ ＋卢，如图 从图３可看出故障漏电动作拒动区③随着电 ２所示。 网中已存在的正常剩余电流，０的变化而改变。当 ，０＝０时，故障漏电保护特性与剩余电流保护特性 是吻合的，即没有故障漏电动作拒动区；当Ｉｏ＝ ，Ｍ时，故障漏电动作拒动区最大；当，０与故障漏 电电流， 相位相反时，则需要的动作电流达到最 大值。 图２ 漏电电流矢量合成图 反之，由图３也可得到，即使电网中没有出现 由图２得到： 故障漏电电流或触电电流，只要电网总剩余电流幅 ，Ｌ＝ＩＲ ＣＯＳ ＋Ｉｏ ＣＯＳ （１） 值大于额定动作电流整定值，漏电保护器也会产生 因（ｂ＝ ＋ ，由（１）式可以得到： 保护动作，此即为剩余电流保护器的误动作。 ＩＬ：３Ｉ ＋Ｉ ＋２１ｏＩＲｃｏｓ 随着计算机技术和数学理论的发展，人们提 设剩余电流保护器的额定动作电流整定值为 出了很多漏电保护的新思路和新方法，如脉冲动 ，Ｍ，临界动作的触电电流为， ，则： 作型剩余电流保护器、鉴幅鉴相剩余电流保护器 等被广泛应用，保护正确率得到进一步的提高， ，Ｍ＝√ ＋ｊ ｃ＋２１０，Ｒｃ ｃｏｓ 但仍然无法从根本上完全消除动作死区，解决保 即：，Ｒｃ＝√ ＋ ｃ０ｓ 咖一 一，０ ｃｏｓ （２） 护器的拒动、误动问题 。因此需要在实际应用 由（２）式可得到如图３所示，横坐标咖是，。 中，总结经验加以克服。 Ｇ交流 ２ ＲＣＤ实际应用中的拒 动、误动分析 ２．１瞬时过电流引起的ＲＣＤ误 动作 ———————Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ ＾＾＾＾ ——Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ ＾＾＾＾ ——Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ Ｌ２ Ｌ３ Ｎ 有一３０ｋＷ电动机起动时 漏电电流为４．３６ ｍＡ，运行时 漏电电流为０．７３ ｍＡ，选用 ５０Ａ的ＲＣＤ作漏电保护，漏电 电流整定值为３００ ｍＡ。理论 上讲配置是可行的。实际上， 在电动机起动时，出现ＲＣＤ 跳闸。排除线路问题，其根本 原因是电动机起动瞬间产生的 闪流超过ＲＣＤ电流整定值，引起ＲＣＤ误动作。换 图４ ＲＣＤ负载侧中性点接地 ｌＩ ＲｃＤ ｌＩ 图５ ＴＮ—Ｓ系统误接线 方面，如果电网一旦出现三相不平衡时，ＲＣＤ又 会出现跳闸误动作 。因此，对于ＴＮ—Ｓ系统，应 成５０Ａ、３００ ｍＡ、延时０．３ｓ的延时ＲＣＤ，故障排 除。类似的，如经常碰到有雷电时，漏电保护器 跳闸，即是瞬时对地漏电电流太大引起的ＲＣＤ误 选用三相四线制漏电保护器，所有相线和零线都 要经过漏电保护器，保护线不能接人ＲＣＤ，电气 设备外壳导电部分接人保护线。 动作，为防止在此类情况ＲＣＤ误动作，可以用延 时型漏电保护器。 ２．２负载侧中性点接地引起ＲＣＤ误动作 ３结束语 目前的剩余电流保护器技术还不能从根本上 消除动作死区和误动作问题，了解掌握ＲＣＤ工作 原理及其动作特性有利于专业技术人员在实际工 程中正确应用ＲＣＤ，更好地消除因其拒动、误动 而给供配电系统带来的安全隐患。 参考文献： 漏电保护器负载侧接线如图４所示，在工作 时出现频繁跳闸。分析其原因，是因为漏电保护 器负载侧的中性点接地会使正常的工作电流经接 地点分流入地，使得穿过零序电流互感器的总电 流大于ＲＣＤ电流整定值，引起漏电保护器误动 作。解决方法是将漏电保护器负载侧的零线接到 漏电保护器电源侧的零线上。 ２．３多负载侧中性点重复接地引起ＲＣＤ拒动作 ［１］岳大为．新型漏电保护技术研究［Ｄ］．天津：河北工 业大学，２００９． ［２］陈淑芳．剩余电流动作保护装置安装和运行［Ｍ］．北 京：中国水利出版社，２００６． 如图４所示，如果漏电保护器负载侧有多个 负载中性点重复接地，当发生故障漏电或触电事 故时，有一部分触漏电电流会通过大地回流，这 样就会使得穿过零序电流互感器的总电流小于 ［３］滕松林．信号分离动作型全自动触电漏电保护器 ［Ｊ］．北京农业工程大学学报，１９９４，１４（３）： ７９—８３． ［４］周喜章．鉴相鉴幅型漏电保护的死区问题［Ｊ］．低压 电器．２００１（１）：１５—１６． ＲＣＤ电流整定值，引起漏电保护器拒动作。因 此，需要将ＲＣＤ负载侧零线接到电源侧的零线 上。 ［５］Ｒｏｂｅ￣Ｌ Ｌ．Ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ ｕｓｅ ｏｎ ａｐｐｌｉ— ａｎｃｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， １９９２。２８（１）：２３３—２３８． ２．４ ＴＮ—Ｓ系统中误接线引起ＲＣＤ拒动作 在图５中，中性线Ｎ与保护线ＰＥ自中性点分 开后不再相连。 ［６］杨东，张应龙，林丛，等．触＼漏电保护器［Ｍ］．北 京：化学工业出版社，２ｏｏ８． 在该ＴＮ—Ｓ系统中，零线Ｎ没有经过漏电保护 器，在发生故障漏电时，部分漏电电流经ＰＥ线接 地点分流，使得穿过零序电流互感器的总电流小 于ＲＣＤ电流整定值而导致漏电保护器拒动。另一 作者简介：王三元，男，１９６５年生，安徽人，硕士研究 生，工程师。研究领域：自动化控制，机电一体化。 （编辑：王智圣） ［二］ 丑Ｉ
