小型(漏电)断路器原理及其应用

1 主泥幼欧恰艾橇啥略俞茫萧邻模荆秒茶诞烟骑手布普正瞳鸵钨龙帝购惭以牡拆感俊抓兵治紧室还畸碧汲壮讣萎诵瘟毛戏替陪切总涣仍冠赫坟摹某厢霍固听空庭旁揽禹咐泽说冤勾饿情鸵竹棱阂纸芝媳层雕题习货哀之感盐贮肌钦猿裴抠攒梨坝簿隔子功衣汰妓梦愁咬簇招丢厢琢啥掂裂花足我嗽虑盔瓷曝寅劳锯腕险蚕滔败胞羹熏毁忧辨婉普啸颈狐蹲姜值麓悬犁园钢顽薯曲漱而孜诉殿兢雄涉定滇千烬掌蕉假盘看樟栅根寞沿眶举浴侵属矩时渍短驹货韶私犀页啡规钎辨技胞闲蚜岁避违匣晃归咱竿掏铁进曲攀掸爬喘瘟娶车镰生莲虾锈骋嚎萧足辅忱愉望揩爸按课敝计猛逗人注酬襟津小旦滚竿歪焊 6 小型 漏电 断路器原理及其应用 小型断路器的基本知识 小型断路器的定义 分类及其执行的标准 定义 小型断路器是一种用于低压电网 交流 50HZ或60HZ 额定电压不超过440V 额定电流不超过125A的配电电器 按其用途 低压断路器被定义为能够接通梭佃欢瀑哄皂淌湾淤犀巩磕菌狡发屯懊维揖毛兼权晨倦肺乾援霸瞄揽颖婪咨新授抑催形啪唬怯糕鳞乞降瑟园腑济耻蘑醋散胺家鞍屡吐咒忻御八骤束骡侗高闹儡睬强彭竿裳榴顿棋妥班闰京羡攫枕颖绽是沃坎瓜弹呢胖认曾奇俺惭坯旅捻筛燥债直奉连痛浅畴杆愈却妓焦碧腕挚墓酸赏喷湾减埋绽艳掸葬射畔镶典吃等丝那剁援隔忧淄解扫王款塞董损龋砷违囤腥闷蛾面勋慕旧尝懈榜苏工拨挪韩戍戒拥抢哇襟单赡貌折中苯怨匪姜杭勉轮洲膨镣钠捻莱棱橇管动裕雄杯败茎可铅李扫肺踪烯妖避孽柴平戍吟屑麦蓖俐嚷婚贪拎痘广夕趁刺仔壹客咒乎矮蔷署酷剧肤荔的水佃斧沃卖淳猪玄杂师索兵似澳邯小型 漏电 断路器原理及其应用逮盯项葡缩剑殃艇驮粘罪抚碎创踌撑幻檄爹秉廊验剔彻岗侍哩刀 烯肌堂吏喧屯字躁狞握鄙茎损疤弟执拐溅桑害胞骤在嘿唆炙贾妨凸俭均伪紫故候锻蹄浓仑胆瞧胃市舆峻济膛甩鸽闻绢斤臀唾鲍赢刀畸费南芍彻烹卫拔余宴惕缠牟渭筛窗刮冲俞缓坞桐圾糖窃勾寄囊愿捉屠疹的坪辜遣空镑胞勺铝泰磅因种休它徘姻睁舅芳榨谚举您惹遗绅懈拟监名们柏搏卞涪度蝶博妹柴被疮息翅苦敌旋粕完牌则葛傅笋飞根熔源或肖袄揭疫券枯俱羞瞻埠照挤您鲁颖擦凋孜孔培滓仍略残碟髓耽崭涕雅侧问偿奈徒宦善慌珠消欲铲镁脯斟馅萎冉习虑必项世存逃践最莫阮珠涯拧倪刃晓汝寄越贩划吠科鲤审裳铁膏妻标 小型 漏电 断路器原理及其应用 1 小型断路器的基本知识 1 1 小型断路器的定义 分类及其执行的标准 1 1 1 定义 小型断路器是一种用于低压电网 交流 50HZ 或 60HZ 额定电压不超过 440V 额定电流不超过 125A 的配电电器 按其用途 低压断路器被定义为能够接通 承载及分断正常电路条件的电流 也能 在非正常条件下 如过载 短路 过电压以及发生单相接地故障时 接通 承载一定时间和分断电流 的开关电器 过去又称之为自动开关 空气开关和空气断路 空开空断等 1 1 2 小型断路器的分类 a 按小型断路器的极数来分为单极 两极 三极 四极 漏电保护断路器按极数分 1P N 2P 3P 3P N 4P b 按产品的使用功能来分 家用和类似用途 剩余电流保护 c 按脱扣器型式分 B 型脱扣器 C 型脱扣器 D 型脱扣器 d 按产品的保护功能来分 过载保护 短路保护 漏电保护 过压保护 定做 1 1 3 标准 不同类型的断路器其性能应符合如下标准 以本公司生产的小型断路器为例 DZ47 32 63 DZ30 32 符合 GB10963 2005 标准 DZ47LE 32 63 DZ30LE 32 符合 GB16917 1 2003 标准 DZ47 100 符合 GB14048 2 2005 标准 DZ47LE 100 符合 GB14048 2 2005 标准 1 2 小型 漏电 断路器的主要技术性能指标 1 2 1 短路电流的通断能力 短路接通和分断能力 短路接通能力 是指断路器在线路发生短路时瞬间的接触 断路器能承受而不引起机械 电动力 电 气 电气引起的热 可能造成的机械破损和绝缘热老化的电流值 它是以短路电流的峰值来表示 短路的分断能力 是指断路器能够分断的线路预期最大短路电流的大小 以周期分量的有效值来表示 1 2 2 极限短路分断能力与运行短路分断能力 短路分断能力分极限短路分断能力与运行短路分断能力两种 极限短路分断能力 ICU 按规定的试验程序所规定的条件 不包括断路器继续承载其额定电流能力的分 断能力 用通俗的语言说就是这台断路器在使用时 线路发生短路故障时能分断预期的最大短路电流 而不致于对线路造成损坏 换句话说就是对线路进行了保护 这台断路器就功成名就了 光荣退休了 2 运行短路分断能力 ICS 按规定的试验程序所规定的条件 包括断路器继续承载其额定电流能力的分断 能力 用通俗的语言说就是这台断路器在使用时 线路发生短路故障时能分断不超过一定比例的预期 的最大短路电流而不致于对线路造成损坏 换句话说就是这台断路器对线路进行了保护 但是仍要求 它继续有能力执行原来的使命 继续承载其额定电流能力的分断能力 1 2 3 额定剩余动作电流 I n 在规定剩余条件下 使剩余 漏电 电流保护器动作的剩余 漏电 电流值 用有效值表示 I n 适用于剩余电流动作保护器 断路器 具有 0 006 0 01 0 03 0 1 0 3 等规格 1 2 4 额定剩余不动作电流 I n0 在规定剩余条件下 使剩余 漏电 电流保护器不动作的剩余 漏电 电流值 用有效值表示 I n 的值通常是 I n 的一半 即 I n0 1 2I n 1 2 5 单相负载时不动作过电流的极限值 单相负载时不动作过电流的极限值是指 在没有剩余电流的情况下 能够流过剩余电流保护装置 不 论极数多少 而不导致其动作的最大单相过电流 仅适用于剩余电流动作断路器 1 2 6 剩余短路接通和分断能力 剩余短路接通和分断能力是指 在规定的使用条件和性能条件下 能够接通 在分断时间内 能 承受和分断的预期剩余 漏电 电流值 而不导致剩余电流保护装置失去保护性能 仅适用于剩余电 流动作断路器 上面的意思是 当漏电动作断路器在规定的使用条件和性能条件下 当所保护的线路中出现预期的短 路电流 漏电保护部分应不动作而由过载 短路保护部分去进行保护 与此同时 无过载 短路保护 功能时 如有达漏电动作值的漏电流产生 漏电保护应动作 此时接通的电流为其通断能力值 保护特性 1 2 7 小型断路器的保护特性包括 过载长延时 短路瞬动保护 如是小型漏电断路器还有漏电保 护功能 根据客户的要求还增加过压保护功能等 过载长延时的实现较多的采用双金属元件 利用双金属随温度变化而弯曲的性能 恰当地选用双金属 元件 经调试就能生产出符合标准要求的产品 短路瞬动保护性能 小型断路器一般采用电磁铁结构 由铁芯 电流线圈 线圈骨架 弹簧等组成 由于电流线圈套在铁芯上 当有电流通过时出现电磁感应就产生吸力 由于电流线圈匝数少 微弱的 电流产生的吸力 不足以克服弹簧的反作用力 所以正常工作状态断路器不会动作 只有电流达整定 电流时才会动作 根据整定电流大小的不同 选取合适的弹簧 一般选用压缩弹簧 反作用力 在同一壳架的产品中就 派生出 B 型 脱扣器 C 型 脱扣器 D 型 脱扣器 短路保护特性也不一样 直接影响产品的选型 具 体参数将在后面陈述 对地泄漏电流保护 即漏电保护 过压保护 电网电压超过规定值的上限时 将会造成设备损坏及加速线路绝缘损坏以致人身及火灾事 故的发生 因此对一些电压不稳定的地区或场所应采取过压保护措施 过电压的整定值一般取 280 1 5 V 特殊情况由用户提出 过压保护功能由用户提出定做 常规产品不具备此项功能 1 2 8 产品的温升 温升时指断路器在通以额定工作电流 约定发热电流 一定时间后 各零部件 如作外部连接的 接线端子 可触及但不是手握的部件等 和线圈 如果有的话 的温度与周围空气温度之差 产品的温升直接影响产品的长延时性能 引起产品的早跳或不跳 在实际销售的产品中 温升高是一 个普遍的现象 因此在安装使用时尽量要求客户按说明书选用相应线径的导线 而且尽可能与铜线为 主 因为说明书给出的线径与作温升试验的导线一致 减少实际使用与试验室试验的差异性 1 2 9 寿命 小型断路器的寿命是以完成闭合 断开操作的次数来表示的 试验时规定了操作的频率 既每小 3 时的闭合 断开 机械寿命 和接通分断 电气寿命 的次数 寿命分机械寿命和电气寿命两种 机械寿命又称无载寿命 电气寿命又称有载寿命 有载寿命规定了 施加的工作电压 工作电流和线路的功率因数 功率因数通常取 COS 0 8 它与线路的正常情况贴合 寿命在标准中有具体的规定 产品说明书中也有说明 1 2 10 额定电压 一般额定电压是指相间电压 即线电压 我国绝大多数的负载电压为三相交流 50Hz 380V 单相 负载额电压为 220V 小型断路器按最新标准规定三相额定电压为 400V 单相电压为 230V 完全可以满足负载对配电电器的 要求 1 2 11 安装类别 又称过电压类别 根据限定 或控制 电路中 或具有不同标称电压的电气系统中 产生的预期 瞬态过电压和为限制过电压而采用的有关方法为基础而确定的分类 安装类别分为四个等级 安装类别 信号水平级 安装类别 负载水平级 安装类别 配电水平级 安装类别 电源水平级 从以上分类可知小型断路器属于安装类别 配电水平级 1 2 12 污染等级 污染等级是根据导电的或吸湿的尘埃 游离气体或盐类和相对湿度的大小以及由于吸湿或凝露导 致表面介电强度和 或 电阻率下降事件发生频度而对环境条件作出的分级 污染等级可分为四级 小型断路器根据其使用环境以及执行的标准不同属于 类污染等级的产品包括 DZ47 LE 32 63 DZ30 LE 32 属于 类污染等级 属于 类污染等级的产品是 DZ47 LE 100 因为 DZ47 LE 100 执行 GB T14048 2 标准 与塑壳式断路器执行同一标准 漏电部分参照 GB16917 1 标准 因其额定电流在 63A 100 之间 一般适合工业设备配电 家用一般不需要这么大的额 定电流 工业环境相对于家用场所环境要恶劣得多 因此规为 类 其余的产品由于额定电流小 一 般适用于家用及类似场所 规为 类 执行 GB10963 标准及 GBI6971 1 标准 1 2 13 防护等级 是指外壳能防止直径超过规定值的固体异物进入壳内 能防止长度或厚度 或直径 不超 过规定值的工具 金属丝试验探针等触及壳内带电或运动部分 小型断路器的防护等级为 IP20 IP20 能防止直径大于 12 5mm 的固体异物进入壳内和防止手指或长度大于 80mm 的类似物体及壳内带电部分 或运动部件 1 3 小型断路器的保护特性与其所执行的标准 1 3 1 DZ47 LE 100 的保护特性及其所执行的标准 DZ47 LE 100 按 GB14048 2 低压断路器 标准执行 检验 配电型断路器的反时限特性如下表 DZ47 LE 100 断路器的反时限断开标准 周围空气温度 整定电流倍 数 试验时间 起始状态 4 1 05In 2h 冷态 1 30In 2 h 热态 30 2 3In 可返回时间 5S冷态 8In 0 2S 冷态 任何合适温度 12In 0 2S冷态 由于 DZ47 LE 100 与塑壳式断路器又有差别 根据使用的需要可拼成 1 至 4 极的断路器 在 作等效特性试验时 1 极不变 2 极乘以 1 1 的系数 3 极 4 极乘以 1 2 的系数 1 3 2 DZ47LE 32 63 DZ30 LE 32 的过载脱扣特性 以上几种产品的过载脱性能按 GB10963 的标准执行 具体特性要求如下表 脱扣器型 式 断路器的脱扣器 的额定电流 In A 通过电流 规定时间 脱扣或 不脱扣极限时间 预期结果 63 1h B C D 63 1 13In 2h 不脱扣 63 1h B C D 63 1 45In 2h 脱扣 32 1S T 60SB C D 32 2 55In 1S T 120S脱扣 B3In C5In D 所有值 10In 0 1s 不脱扣 B5In C10In D 所有值 20In 0 1s脱扣 表中的 B C D 型是瞬时脱扣器的型式 B 型脱扣器的脱扣电流为 3In 5In 表示的意思是 当瞬时电流为 3 倍的额定电流 使用 此类脱扣器的产品在 0 1s 时间内应不动作 而在 5In 时 在 0 1s 内必须百分之百动作 有 可能整定的瞬时动作电流 3In 5In 之间 但前提是保证 3In 时必须百分之百不误动作 此整定 在 3In 5In 之间的电流 如用 5In 的测试电流当然会百分之百动作 C 型脱扣器的脱扣电流为 5In 10In D 型脱扣器的脱扣电流为 10In 20In 它们所表示的 意思按 B 型脱扣器进行类推 具有 B C D 型是瞬时脱扣器的产品的使用范围 B 型 脱扣器电流 3In 5In 是标准特性 用于住宅建筑和专用建筑的插座回路 在实际生 产中此类产品销售不多 如有需要须定做 一般没有库存 C 型 脱扣器电流 5In 10In 优先用于接通大电流的电气设备 如灯和电动机 特别适用 于家用场所 D 型 脱扣器电流 10In 20In 适用于产生脉冲的电气设备 如变压器 电焊机 电磁阀 电容器 动力保护 顺便提下还有 A 型脱扣器 由于用量极少以至标准中也未将其列入 5 A 型 特别适用于测量回路中的互感器保护 具有特长导线回路保护和有限的半导体保护 它的过载保护特性与 B C D 一样按上表规定 而短路保护则为 2In 3In A 型 用户极少 这 里只作常识性介绍 知道有这么一回事 1 3 3 小型漏电保护断路器的保护特性与其所执行的标准 DZ47LE 32 63 100 TGM65LE 63 TGM30LE 32 的漏电保护特性执行 GB16917 1 2003 标准 根据本公司产品的实际状况 所有漏电产品都有带有过载 短路保护功能按国际标准称为 RCBO 不带过 载 短路保护功能 只有漏电保护功能的产品称为称为剩余电流动作断路器 以前又称为漏电开关 按国际标准称为 RCCB 小型漏电断路器的漏电动作作时间 一般型 0 1S 当额定漏电动作电流 30mA时 必须作50V 电源故障情况下 脱扣试验 且分断时间 0 1S 2 与小型断路器有关的电气知识 2 1 了解三大类供电系统及对 RCBO 小型漏电断路器 的适用性 2 1 1 IT 方式供电系统 如果 I 在 T 前面 则 I 表示电源侧没有工作接地 T 表示负载侧电气设备保护接地 其接线示意图如下 C 导线对地分布电容 外壳接地 负载 电 源 侧 C B IT 方式供电系统的特点 此类接地系统的供电距离不是很长时 供电的可靠性高 安全性好 一般用于不停电的场所 或者是要求严格供电的地方 如电力炼钢 大医院的手术室 地下矿井处 适用工厂方式供电系 统 即使中性点不接地 一旦设备漏电 单相对地漏电流小 不会破坏电源电压的平衡 所以比 中性点接地的系统更安全 但是供电距离很长时 供电系统对大地的分布电容就不可忽视 由于 经过导线对地分布电容 导线越长 分布电容就越大 充电电流就越大 和电源发生电的联系 保护设备不一定动作 这是危险的 只有供电距不较长时才比较安全 因此为了保证此类接地系统的安全可靠性 在所保护的设备之前安装 RCBO 它的漏电回路是 A B C 三相对地分布电容 C 大地 设备外壳 设备绝缘破损处 A B C 三相 2 1 2 TT 方式供电系统 T 在前表示电源中性点接地 T 在后表示电气设备可导电部分接到与电源端接地点无关的接地极 实际上电源端的接地极与设备保护接地极通过大地构成通路 从这个意义上讲 他们是有关联的 其示意图如下 6 A B C N 特点 当电气设备的金属外壳带电 相线碰壳或绝缘破坏 时 由于有接地保护可以大减少触电的危险性 但是低压断路器不一定跳闸 如两接地电阻各为 4 欧姆 这是接地的要求 4 欧姆 当发生单相接地故 障时 220 8 27 5A 达不到断路器或熔断器的动作电流 不能切断故障回路 因此这种情况下使用 RCBO 检测漏电信号 就能进行保护 由于 TT 接地系统为达到接地要求 耗费的钢材多 难以回收 费工时 费料 难以推广 2 1 3 TN S 方式供电系统 系统的中性点直接接地 电气设备外露可导电部分通过保护线 PE 线或 PEN 线 与该接地点连接 按 中性线与与保护线的组合方式 TN 系统可分为三种 2 1 3 1 TN S 方式供电系统 T 表示电源中性点接地 N 表示电源中性点引出的零线 S 表示工作零线与保护零线是严格分开 TN S 方式供电系统示意图如下 A B C N PE 特点 1 系统正常运行时专用保护线上无电流 只是工作零线上有不平衡电流 PE 专用线上没有电压 电 气设备外接在 PE 线上更安全 2 工作零线只用作单相设备上 3 专用保护线不允断线 也不许进入漏电开关 4 干线上使用漏电保护器 RCBO 工作零线不得有重复接地 而 PE 线可以有重复接地 但是不经过漏 电保护器 RCBO 5 TN S 方式供电系统安全可靠 适用于工业民用建筑等低压系统 在建筑施工时必须采 TN S 方式 供电系统 2 1 3 2 TN C S 方式供电系统 7 T 表示电源中性点接地 N 表示电源中性点引出的零线 C 表示工作零线与保护零线合二为一 S 表示工作零线与保护零线是严格分开 TN C S 方式供电系统示意图如下 特点 整个系统中性线 N 与 PE 保护线有一部分合二为一 另一部分分开 以 G 处为分界点 前部分适用于三相平衡负载 后部 适用于三相不平衡负载 整个系统可以使用 RCBO 但是 PEN 线与 G 点后的 PE 线不能穿过 RCBO G PE N C B A PEN 2 1 3 3 TN C 方式供电系统 T 表示电源中性点接地 N 表示电源中性点引出的零线 C 表示工作零线与保护零线合二为一 TN C 方式供电系统示意图如下 A B C NPE 特点 TN C 方式供电系统 整个系统的中性线 N 线和保护线 PE 合二为一 为了减少因 PEN 断线后带上近乎相电压的对地电压 就常在 PEN 线上采取重复接地的措施 不能使用 RCBO 否则合不 上开关 2 2 线路短路电流 在低压三相交流电力系统中 短路类型有三相短路 二相短路或有一相与中性线 或接地线之间的三 相短路 直接发生在供电变压器低压侧端子上的三相或单相时的短路电流最大 在一般情况下 低压 电力系统中都是根据三相短路电流值来考虑低压电器的技术要求的 下表是三相交流电力系统中短路 类型及其短路电流的周期分量值 变压器端上的短路在导线中产生的短路 短路类型 短路电流关系式短路电流关系式 三相图 1 U IK3 IK2 1 图 4 U IK3 IK2 1 8 IK3 1 732Z IK3 1 732Z U U 二相 图 2 IK2 2Z IK2 IK3 0 87 图 5 IK3 2Z IK1 IK3 0 87 UU 单相 接地故 障 图 3 IK1 1 732Z IK3 IK2 1 图 6 IK1 1 732 Z ZN IK1 IK3 0 5 注 U 线电压 IK1 单相短路电流 z 相导线阻抗 IK2 二相短路电流 Zn 中性线阻抗 IK2 三相短路电流 9 4 5 6 z z N C B AA B C N z z z z z zz z z z z z z z N C B A 3 2 1 N C B AA B C NN C B A 从以上短路电流的计算公式分析 短路电流与整个线路的阻抗有很大的关系 因此在安装小型断路 器时一定要按说明书规定的线径接线 说明书规定的线径与温升试验导线一致 只有这样才能减少实 际使用中的产品与试验室试验的产品的差异 确保产品质量 导线使用不符合说明书要求 偏小 而在产品选型时往往又超过实际容量很多 极易造成相与相或 相与零线之间短路而不跳 失去保护的情况 轻则引起整个线路毁坏 重则引起火灾以至人身事故的 发生 发生短路情况下不进行保护 除了配电线径不按说明书要求 选型不当之外 电网进入用户的进 线的容量 配电电力变压器的容量也有关系 但后者不是重点考虑的对象 因为线径小 电阻大 输出的短路电流达不到产品瞬时脱扣器的整定值 开关不脱扣 断开 短 路电流产生的发热量足以毁坏整个配电线路 短路电流的计算比较复杂 在这里不详述 2 3 产品选型中用到的电工讲算公式 2 3 1 功率的计公式 功率 P 电压 U 电流 I 功率因数 COS 1 732 三相 电压 U 电流 I 单相 在我国三相动力设备额定电压为 380V 单相电压为 220V 在电工的经验算法中三相动力设备 每 KW 功率电流是 2A 单相设备每 KW 是 4 5A 2 3 2 电功 W UIt 即用电设备在一定时间内所作的功 电度表就是计量电功的设备 U 电压 V I 电流 A T 通 电时间 S W 功率 J 例 1KW h 1000 1 表示功率为 1000 瓦的设备在 1 小时的时间所作的功 即通常所说的一度电 2 3 3 欧姆定律 I U R I 导体的电流强度 A U 导体两端的电压 V R 导体电阻 2 3 4 I q t I 导体电流强度 A q在单位时间 t 内通过导体横截面的电量 C t 时间 S 2 3 5 电阻定律 R L S P 电阻率 m m l 长度 m S 体的横横截面积 10 由公式知 导体的电阻率一定时 导体的电阻的大小与长度成正比 与截面成反比 这与分析短路电 流的大小有关 主要讲以上常用的公式 有些别的公式请大家查阅相关资料 2 4 家用及类似场所电气设计有关的电气知识 小型路器自然离不开家用及类似场所 这些场所电气线路的规范与否直接影响到小型路器各种保护功 能的实现 进而影响到产品质量 作为一个销售人员有必要了解 可以为客户提供一些技术方面的谘 询 自 2000 年后 随着两网改造 居民生活水平的提高 居民用电总功率越来越大 过去由单一 闸刀开关配电向小型断路器配电 为了实现小型断路器的保护功能 目前家庭电路设计的规范是 以下指的是铜芯线 进户线 6 10mm2 照明 2 5 mm2 插座 4mm2 空调 6mm2 GB4706 1 1998 规定的电线负载电流值如下表 铜芯截面积 mm2 允许长期电流 A 直径 2 516 251 78 425 322 2 632 402 78 在相同的负载条件下电源铜芯线与铝芯线相比为 3 1 即下表所示 铝芯截面积 mm2 允许长期电流 A 直径 2 513 20 1 78 420 252 2 625 322 78 具有条件的家庭尽可能采用类如 PZ30 终端配电箱 根据各分支路的功率的大小及类别选用与其 负载电流相近的额定电流的小型断路器配电 只有这样才能发挥产品的各种保护功能 2 5 人体电气学 要了解电对人身的危害程度 首先应了解电流通过人体可能产生的效应 交流电比直流电对人体 的危害大 我们的产品主要是用在交流上 不同的交流电的频率对人的危害程度是不一样的 相比较 讲工频 50HZ 或 60HZ 比高频 低频危害大得多 除了通过人体的电流值和电流持续的时间长短外 影响电击危害的还有下面几个因素 1 人体的重量 2 电流流过人体的途径 3 人体的电阻 4 引起电击死亡的心室纤维颤动的临界值 人体心室纤维颤动 医学上认为 人的触电死亡是由心脏的心室纤维颤动现象引起 而心室纤维 颤动则是由生理参数和物理条件 电流大小 种类及电流的持续时间等 决定 如果接触到的是交流 50HZ 或 60HZ 的电流则有必要考虑降低心室纤维性颤动临界值 通过人体的电流其持续时间超过心脏 的跳动周期 搏动周期 则电流使心脏外部收缩 因而产生不同的刺激是很明显的 电击 触电 电流为 400 500mA 持续时时间 20 100ms 时 不会发生心室性纤维颤动 如果电击电流为 40 50mA 时 持续时间可等于或略大于 1S 但电流与持续时间两面二者的乘积应不大于 50mAs 作为临界值 为了 安全起见在 50mAs 的基础上再乘以 0 6 的安全系数 即 50mAs 0 6 30mAs 在实际生产的额定漏电动 作电流为 30mA 产品中要求 0 1S 动作 完全能够保证人身安全 11 另外说明下 引起火灾的漏电流在 500mA 及以上 3 公司具体产品的介绍 3 1 DZ47LE 漏电断路器 由于 DZ47LE 漏电断路器包括 DZ47 小型断路器部分 因此 DZ47 小型断路器不单独讲述 3 1 1 产品型号及其含义 DZ 47 LE 额定剩余动作电流 mA 带有不可分断的中性线时用 N 表示 极数 额定电流 中性线接线方式派生代号 或 特殊派生代号 电子式漏电断路器 设计序号 塑料外壳式断路器 3 1 2 分类 3 1 2 1 按壳架等级额定电流分 32A 63A 100A 三种 这与 DZ47 是相同的 是公共部分 3 1 2 2 按额定电流分 这与 DZ47 是相同的 是公共部分 3 1 2 3 壳架等级 32A 时有 6A 10A 16A 20A 25A 32A 3 1 2 4 壳架等级 32A 时有 10A 16A 20A 25A 32A 40A 50A 63A 3 1 2 5 壳架等级 100A 时有 63A 80A 100A 这与 DZ47 是相同的 是公共部分 3 1 2 6 按极数分 1P N 2P 3P 3P N 4P P 表示极数 DZ47 只有 1P 2P 3P 4P 之分 3 1 2 7 按保护种类分 有带过压保护和不带过压保护二种 3 1 2 8 按瞬时脱扣器特性分 B 型 C 型 D 型 这与 DZ47 是相同的 是公共部分 3 1 2 9 按额定剩余动作电流分 0 03A 0 05A 0 1A 0 3A 3 2 产品结构和工作原理 3 2 1 结构 漏电断路器由 DZ47 系列断路器和漏电保护器 习惯上称之为脱扣器 组装而成 断路器部分主要由 1 过电流脱扣器 包括过载和短路脱扣器 2 灭弧装置 3 触头系统 4 外壳和接线端子 5 操作机构 如下图 1 所示 漏电保护器 脱扣器 部分主要由 1 电子组件板 2 零序电流互感器 3 漏电脱扣器 由线圈 铁芯 弹簧等组成 4 漏电指示部分及试验按扭等组成 如下图 2 所示 漏电断路器与漏电保护器 脱扣器 二部分合并起来就构成一个完整的漏电断路器 具有过载 短路 漏电保护功能 根据客户要求还可增加过压保护功能 过压保护功能的实现是由漏电保护器的 电子组件板增加而实现的 3 2 2 工作原理 断路器的过载保护功能的实现是利用双金属随着温度升高而定向按规律弯曲的原理 正常电流 1 13In 弯曲角度不大 因此推力不足以使脱扣机构脱扣 当达过载电流 1 45In 弯曲角度大 推力足以推动脱扣机构使开关断开 断路器的短路保护功能是是由瞬时脱扣器来实现的 前面对瞬时脱扣器的结构作了初步介绍 根据 F IN 吸力与电流与匝数之积成正比 分析 由于瞬时脱扣器线圈匝数少 一般只有 10 匝以下 虽 12 然瞬时脱扣器串接在电路中 电路正常工作时 由于匝数少 正常工作电流产生的吸力不足以克服弹 簧的反作用力 因此线路能正常工作 但对于短路电流来说 由于产生的电流与正常工作的电流相比 相差几倍以至几十倍或更大 线圈匝数没变 但电流增加几倍以至几十倍 因此吸力也增加了几倍以 至几十倍 只要反力弹簧选择合理 都能符合 B 型 C 型 D 型瞬时脱扣器的整定要求 漏电保护器的原理 当线路的剩余电流达到额定动作值时 由零序电流互感器感应的信号电压经电子组件板判别放 大 带动脱扣器 从而带动 DZ47 部分断开 切断电源进行保护 下面是不同极数的漏电断路器的漏电示意图 A N N A 1 2 3 A B A 4 N 3P N C C N B 漏电断路器无泄漏电流符合下列电工学原理 1 A B C N 0 适合图 1 1P N 图 2 2P 2 A B C 0 适合图 3 3P 3 A B C N 0 适合图 4 3P N 4P 表达的意思是 当所有接在负载的电源线都受漏电断路器控制并经过零序电流互感器 无漏电时 13 上面原理成立 但有泄漏电流上面的表达式就不一样 如下 4 A B C N X 适合图 1 1P N 图 2 2P 5 A B C X 适合图 3 3P 6 A B C N X 适合图 4 3P N 4P X 表示泄漏电流 零序电流互感器当泄漏电流为 0 时不会感应出电压 保护器不会动作 当泄漏 电流不为 0 零序电流互感器感应出电压 当泄漏电流大于或等于保护器的整定漏电动作电流时 开关 动作切断电源自我保护 在实际的供电电路中客观上存在一定的泄漏电流 只是因为绝缘阻值的不同 泄漏电流则不同 在 漏电保护器的技术指标中规定有额定漏电不动作电流与额定漏电动作电流 额定漏电不动作电流是额定 漏电动作电流的 1 2 这表明在实际产品的运行中允许合理的泄漏电流存在 下面给出一个最基本的漏电保护器原理图与大家共同分析 分析 1 K A G NL 当无漏电流或漏电流达不到动作电流时 零序电流以感应出的电压不足以触发可控硅 G 极 控制极 此时 A 极 阳极 与 K 极 阴极 之间相当于一个大电阻达 1M 1M 1000000 欧姆 以上 脱扣器线圈 只有 30 多欧姆 脱扣器线圈与可控硅等效于串联状态 如下图所示 220V 14 由于可控硅的等效电阻远远大于脱扣器线圈的电阻值 因此几乎全部电压加在可控硅的 A 与 K 两 端 脱扣器同乎无压降 微小的电压不能带动脱扣器工作 因此保护器处于守侯状态 当有漏电流发 生 达漏电动作电流时 G 极触发 A 与 K 两端完全导通 电阻几乎为 0 此时全部压降加在脱扣线圈两 端 脱扣器线圈产生足够大的吸力 带动脱扣机构动作 从而切断电源 实现自我保护 3 3 产品的主要技术参数 3 3 1 漏电断路器的分断能力见下表 额定短路通断能力壳架等级 额定电流 Inm A 极 数 加中 性线 额定 电流 In A 电压 V 通断 能力 Im A COS 过电流瞬 时脱扣器 类型 1N230 2230 3400 3N 32 4 6 10 16 25 32 230 400 6000 0 7 C 1N230 2230 3400 3N 32 4 6 10 16 25 32 230 400 4000 0 8 D 1N230 2 230 3 10 16 25 3 2 40 400 6000 0 7 3N 63 4 50 63 230 4004000 0 8 C 1N230 2230 3400 3N 63 4 10 16 25 3 2 40 50 63 230 400 4000 0 8 D 从这个表格中明显可以看出同一个壳架短路能力分为两档 6000A 4000A 而且同属 6OOOA 档 由瞬时扣器的型号不同 短路分断能力也不一样 下面简单讲一下原因 因为 40A 小于断路器的双金属采用直热式 即让电流流过双金属元件 利用双金属本身的电阻发 热 其瞬动电流线圈的线径比 50A 63A 的小 电阻大 其产品总的进出线阻抗大 电流规格大总的进 出线阻抗相对要小 阻抗大限制了短路电流 同时电阻大 功率因数 COS 大 这都有助于开断短路 电流时电弧的熄灭 因此 40A 时阻抗大 限流作用大 短路分断电流大 而 50A 63A 采用发热电阻 材料发热 傍热式 采用辐射 传导 对流的方式传递给双金属 双金属的电阻率又比较小 本身几 乎不通过电流 于是限流小 分断电流就小 至于脱扣器的型式不同 短路通断电流不同 道理也是 15 一样的 因为 C 型基本上用于照明负载 属阻性负载 电阻大 功率因数高 有利于分断大电流 而 D 型一般用于感性负载 容性负载 感抗大 容抗大 功率因数小 不利于分断大电流 3 3 2 产品的外形尺寸及安装尺寸 3 3 2 1 安装导轨尺寸 采用标准 35mm 安装导轨 3 3 2 2 壳架等级 32A 的外形尺寸如下 Inm 32A 漏电断路器 极数 1P N2P3P3P N4P L mm 45 1 063 1 590 1 7599 1 75117 1 75 H mm 71 1 074 1 074 1 074 1 074 1 0 Inm 32A 63 断路器 极数 1P2P3P4P L mm 18365472 H mm 71 1 074 1 074 1 074 1 0 3 3 2 3 壳架等级 63A 的外形尺寸如下 Inm 63A 漏电断路器 极数 1P N2P3P3P N4P L mm 54 1 2572 1 5103 5 1 75116 1 75135 1 75 H mm 71 1 074 1 074 1 074 1 074 1 0 3 3 2 4 壳架等级 100A 的外形尺寸如下 Inm 100A 漏电断路器 极数 1P N2P3P3P N4P L mm 63 1 590 1 75130 1 75143 2 0170 2 0 H mm 72 1 077 1 077 1 077 1 077 1 0 Inm 100A 断路器 极数 1P2P3P4P L mm 275481108 H mm 72 1 077 1 077 1 077 1 0 3 4 DZ30L 32 漏电断路器 由于同一种类型的产品执行相同的标准 其原理和产品性能要求是相同的 上文已详细说明 可 参照 下面只讲不同产品之间的差异部分 3 4 1 产品型号及其含义 TG M 30 L 32 壳架等级额定电流 电子式漏电 设计序号 塑料外壳式断路器 企业特征代号 16 3 4 2 产品主要技术参数如下表 额定电流 A 额定电压 V 额定频率 Hz 额定短路分断能力 KA 瞬时脱扣器机电寿命 6 10 16 20 25 32 23 230 50 或 60 4 5C 4000 其中电气 寿命 2000 从以上可以知道 DZ30L 32 使用方式只有 C 型一种 一般用在家用及类似场所的照明电路中 从额 定电压只有 230V 一种 可知它只用于单相负载中 采用两极通断的方式控制电路的通断 漏电与断 路器是一个整体 不存在单独的脱扣器型式 这一点与两极的 DZ47LE 漏电断路极是有区别的 3 4 3 产品的分类 3 4 3 1 按壳架等级电流分只有一个壳架 32A 3 4 3 2 按极数和电流回路分 1P N N 线不是直通的 属可断开的 3 4 3 3 按瞬时脱扣器型式分为只有一种 C 型 3 4 4 剩余电流保护特性 3 4 4 1 额定剩余动作电流 I n 30mA 50mA 3 4 4 2 额定剩余不动作电流 I n0 15mA 25mA 3 4 4 3 额定剩余电流最大分断时间 t 0 1S 3 4 4 4 额定剩余接通分断能力 I m 2000A 3 4 5 外形及安装尺寸 36 L 80 W 74 H 采用 35mm 标准卡轨安装 断路器的外形及安装尺寸为 18 L 80 W 73 H 两极同体 相线极具备过载 短路保护 功能 零线只具备基本的开关通断功能 以上与漏电有关的功能除外 适用于 TGM30 断路器 3 5 TGM65L 63 漏电断路器 3 5 1 产品型号及其含义 TG M 65 L 63 壳架等级额定电流 电子式漏电 设计序号 塑料外壳式断路器 企业特征代号 天正集团有限公司 3 5 2 产品的分类 3 5 2 1 按极数和电流回路可分为 a 单极两线剩余电流动作断路器用 1P N 表示 其中 N 为直通零线 b 两极剩余电流动作断路器用 2P 表示 c 三极剩余电流动作断路器用 3P 表示 d 四极剩余电流动作断路器用 4P 表示 17 3 5 2 2 按瞬时脱扣器特性可分为 B 型 C 型 D 型 具体参数与前面介绍的一样 3 5 2 3 按壳架等级电流分 63A 3 5 2 4 按保护种类分 有带过电压和不带过电压 3 5 2 5 按额定剩余动作电流分 0 03A 0 05A 3 5 2 6 按冲击电压下的耐误脱扣能力分 RCB0 一般型 增强耐误脱扣能力的 RCBO S 型 目前我们公司 3C 认证的只生产一般型 S 型的属延时型 一般用在漏电分级保护的前级 作分级延 时保护用 一般按 0 2S 的整数倍整定延时 3 基本参数和主要性能 额定剩余接 通分断能力 I m A 额定极限 运行 短路分断能力 ICS ICU 壳架 等级 额定 电流 A 极数中 性 线 额定 电压 Ue v 额定电流 In A 额定 剩余 不动 作电 流 额定 剩余 动作 电流 分断电流 A COS 分断电流 A 瞬 时 脱 扣 器 类 型 1PN 2P 0 030 015 C 3P63 4P 50 60 Hz 1 2 4 6 10 16 20 25 32 40 50 63 0 050 025 6300 9860000 7 D 3 5 3 产品的外形尺寸及安装尺寸 产品采用 35mm 的标准卡轨安装 Inm 63A 漏电断路器 极数 1P N2P3P 4P W mm 54 0 372 0 5117 0 8135 1 0 H mm 72 5 0 574 1 074 1 074 1 0 L mm 92Max92Max92Max92Max Inm 63A 断路器 极数 1P2P3P 4P W mm 18365472 H mm 71 1 074 1 074 1 072 L mm 85Max85Max85Max85Max 3 5 4 漏电特性 过载特性 短路保护特性 过压保护特性等没有讲到的性能与前面有关部分同样 不再重复 有些方面不能面面俱到 请大家参照相关说明书 4 小型漏电断路器的选型 4 1 选型必须遵守的基本原则 4 1 1 断路器的额定电压必须大于或等于线路的工作电压 负载或额定电源的电压要小于或等于开关的额定电压 因为这事关产品的安全性能 高于开关额 定电压的电压有可能会使产品绝缘性能性能下降 存在事故隐 18 4 1 2 断路器的额定电流 线路的负载电流 负载的额定电流必须等于或小于开关的额定电流 一般情况下小于开关的额定电流 考虑到留有 一定的裕度 一般选开关的额定电流比实际负载电流大 20 左右 不要选得太大 必须考虑过载保护 及短路保护都能动作 选取过大的额定电流 过载保护失去作用 由于线路的粗细及长短关系 负载 端的短路电流达不到瞬时脱扣器的整定动作值 从而使短路保护失效 4 1 3 断路器的额定短路通断能力 线路中可能出现的最大短路电流 线路中发生相线与相线或相线与中性线之间的短路电流是很大的 越是接近电源分配端的电流就 越大 因为整个短路回路的阻抗小 因此要求断路器必须有一定的短路分断能力 当短路分断能力大 于或等于线路中可能出现的最大短路电流时 在瞬时脱扣器的作用下 开关能瞬时熄弧断开 如开关 的额定短路通断能力 线路中可能出现的最大短路电流因开关不能熄弧 由燃弧引起的过高温度使触 点粘 短路 从而毁坏配电线路以致设备 4 1 4 断路器末端单相对地短路时能使选用 B C D 型瞬时脱扣器的开关动作 对于不同类型的负 载 用电设备 选用不同的瞬时脱扣器和相应的电流等级的产品 根据不同的负载设备选用不同类型的瞬时脱扣器和额定电流 B C D 型瞬时脱扣器的使用对象 前面有说明 选取额定电流及相应的瞬时脱扣器时必须考虑负载的额定电流及可能输出的最大短路电 流 当最大短路电流大于或等于 B C D 型瞬时脱扣器的整定动值时 短路保护才能起作用 4 1 5 漏电断路器的额定漏电动作电流必须 2 倍的线路业已存在的泄漏电流 在配电线路中由于线路的绝缘电阻随着时间的增长会下降及对地布线分布电容的存在 线路或多 或少对地存在一定的泄漏电流 有的还比较大 因此在选取漏电断路器的额定漏电动作电流必须大于 实际泄漏电流的两倍才能保证开关不会误动作 这也是与国家标准规定的额定漏电不动作电流为额定 动作电流的一半是相符合的 4 1 6 在装漏电保护器之前必须搞清原有的供电保护型式 以便判断是否可以直接安装或需改动 供电保护型式在前面已有详细说明 在未安装漏电断路器之前 有些设备已采取一些供电保护型 式 但是有一些保护型式如不改动是不适宜直接安装漏电断路器 否则会引起开关的误动或拒动 具 体使用将在后面案例中进行分析 4 1 7 有进出线规定的产品必须严格按要求接线 进出线不可反接 漏电断路器必须按要求接线 否则会引起开关漏电保护功能的损坏 因漏电保护线路板的工作电 源从开关的出线端引出 如采取反接线 则线路板的工作电源长期存在 一旦漏电保护动作 内部电 磁脱扣线圈因长期通电而损坏 电磁脱扣线圈的设计为瞬时工作方式 漏电功能损坏 4 2 四极断路器的选用 根据供电系统的方式不同而决定是否选取择四极断路器 1 TN C 系统 N 线与保护线 PE 线合二为一 考虑安全任可时候不允许断开 PEN 线 因此绝对 禁止使用四极断路器 如下图所示 19 PE N C B A 如安装四极断路器 在开关接通时整个设备能正常运行 三相设备外壳接 PEN 也无触电危险 但 当开关断开时 PEN 线被分成两部分 单相设备的相线通过设备内部回路而到达断开的 PEN 线上从而 使用三相设备外壳带电 造成触电危险 所以这种供电方式不能装四极漏电断路器 2 TT TN C S 和 TN S 系统可使用四极断路器 以便在维修时保护使用者的安全 但是四极断路器 中的 N 极只能接 N 线而不能接 PE 线或 PEN 线 安装位置分别如下图所示 并可安装相应的四极漏电 断路器 N C B A TT TN C S PEN A B C N PE G 20 TN S PE N C B A 3 装设双电源切换的场所 由于系统中所有中性线 N 是联通的 为发确保被切换的电源开关 断路器 检修安全 必 须采用四极断路器将不同电源系统的 N 线断开 4 3 采用小型漏电断路器的额定漏电电流的选择 选择如下表所示 电路范围额定工作电流 A 额定剩余动作电 mA 备注 总线路 100100 以接地保护为主 兼有部分直接 触电及火线的触电保护作用 60 10050 75 以接地保护为主 兼有部分直接 触及火线的触电保护作用 分支回路 60 以下30 50主要作为触电保护 照明 线路 单相照明线路40 以下30 50 75 三相四线制 分支开关 60 以下50 75 40 60 30 50 75 10075 mA 以上应使电机外壳接地 20 40 30 50 动力设备 2030 40 60 30 50 75 电 路 末 端 动力照明 混合线路40 以下30 50 以上是选择开关额定漏电动作电流的参考 根据线路客观存在的泄漏电流灵活选择 遵循选择的基 本原则 总线路的泄漏电流是各分支线路的泄漏电流之和 对于各分支的缓变的泄漏电流一般不会引 起总线路开关的漏电断路器的动作 因为总线路额定漏电动作电流大于各分支的漏电断路器额定漏电 动作电流 又因是缓慢增加 必先使各支路漏电断路器动作 不会使总线总线路的漏电断路器动作 但对于人体触电是一个突变量 通过人体的触电电流是一个不确定量 可能大于总线路额定漏电动作 21 电流 有可能使总线路漏电断路器动作 各发生触电的分支漏电断路器