1、剩余電流保護(hù)器的主要功能和作用是什么？剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器（英文名稱：ResidualCurrentoperatedprotectiveDevice,縮寫(xiě)為RCD）簡(jiǎn)稱剩余電流保護(hù)電器，是一種漏電保護(hù)裝置，被廣泛地應(yīng)用在低壓配電系統(tǒng)中，是低壓電網(wǎng)防止電擊事故、電氣設(shè)備漏電損壞和電氣火災(zāi)的有效防護(hù)措施。低壓配電系統(tǒng)的漏電保護(hù)裝置是20世紀(jì)40年代從歐洲開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的，在發(fā)展初期有兩種型式：電壓動(dòng)作型漏電保護(hù)裝置和電流動(dòng)作型漏電保護(hù)裝置。剩余電流保護(hù)電器屬于電流動(dòng)作型漏電保護(hù)裝置。電壓動(dòng)作型漏電保護(hù)裝置是通過(guò)電壓線圈檢測(cè)設(shè)備外露金屬外殼與大地之間的故障電壓，當(dāng)檢測(cè)到的故障電壓超過(guò)預(yù)定的危險(xiǎn)極限值時(shí)

2、，推動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)使主開(kāi)關(guān)觸頭斷開(kāi)，切除故障電壓進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)其工作原理，電壓動(dòng)作型漏電保護(hù)裝置只能用于單臺(tái)用電設(shè)備漏電保護(hù)；不能應(yīng)用于整個(gè)配電系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)選擇性的分級(jí)保護(hù)；遇到感應(yīng)雷擊或較大的操作過(guò)電壓時(shí)，電壓線圈易燒毀損壞；只能用于間接接觸保護(hù)，不能用于直接接觸保護(hù)。由于電壓動(dòng)作型漏電保護(hù)裝置這些固有的缺點(diǎn)，從20世紀(jì)60年代以后逐漸被剩余電流保護(hù)電器（即電流動(dòng)作型漏電保護(hù)裝置）取代。當(dāng)前世界各國(guó)在低壓配電系統(tǒng)中使用的漏電保護(hù)裝置基本上都是剩余電流保護(hù)電器。剩余電流保護(hù)電器的主要功能1間接接觸保護(hù)間接接觸保護(hù)又稱為故障保護(hù)，剩余電流保護(hù)電器的主要功能是間接接觸電擊保護(hù)。在GB13955-200

3、5剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行中，對(duì)間接接觸電擊事故防護(hù)的規(guī)定：“間接接觸電擊事故防護(hù)的主要措施是采用自動(dòng)切斷電源的保護(hù)方式，以防止由于電氣設(shè)備絕緣損壞發(fā)生接地故障時(shí)，電氣設(shè)備的外露可接近導(dǎo)體持續(xù)帶有危險(xiǎn)電壓而產(chǎn)生電擊事故或電氣設(shè)備損壞事故。當(dāng)電路發(fā)生絕緣損壞造成接地故障，其故障電流值小于過(guò)電流保護(hù)電器的動(dòng)作電流值時(shí)，應(yīng)安裝剩余電流保護(hù)電器。”該規(guī)定明確了間接接觸電擊保護(hù)的含義和保護(hù)方式。在很多場(chǎng)合下，接地故障電流遠(yuǎn)小于過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作值，過(guò)電流保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作。在這種情況下，采用剩余電流保護(hù)電器自動(dòng)切斷電源是一種非常有效的間接接觸電擊保護(hù)方式。剩余電流保護(hù)電器用于間接接觸保護(hù)的示意圖如圖1所

4、示，電氣設(shè)備上出現(xiàn)絕緣故障時(shí)，外殼出現(xiàn)故障電壓，通過(guò)PE保護(hù)導(dǎo)線（TN系統(tǒng),圖1a）或設(shè)備的接地極（TT系統(tǒng)，圖1b）產(chǎn)生一個(gè)故障電流，剩余電流保護(hù)電器在人還未觸及帶電的金屬外殼前已將故障切斷，防止人體觸及危險(xiǎn)的接觸電壓。如出現(xiàn)故障時(shí)正好有人觸及因故障而帶電的設(shè)備外殼，則觸電者的接地回路與設(shè)備故障的接地回路相并聯(lián)。根據(jù)保護(hù)導(dǎo)線（或接地回路）和人體的電阻比例（正常情況下，人體電阻要比保護(hù)導(dǎo)線或接地回路的電阻大得多），大部分的電流流經(jīng)保護(hù)導(dǎo)線或接地回路，剩余電流保護(hù)電器立即切斷電源，對(duì)人體也不會(huì)造成致命危險(xiǎn)。0)NVIb)a)TN浜bTT系統(tǒng)圖1氯余電流保護(hù)器月二互至接觸電擊保產(chǎn)示意圖剩余電流保護(hù)

5、電器用于間接接觸電擊事故防護(hù)時(shí)，應(yīng)正確地與電網(wǎng)的系統(tǒng)接地型式相配合。1）TN系統(tǒng)剩余電流保護(hù)電器用于TN系統(tǒng)時(shí)，剩余電流保護(hù)電器負(fù)載側(cè)中性線（N線）和保護(hù)導(dǎo)線（PE線）不能共用。因此，在TN-C系統(tǒng)使用剩余電流保護(hù)電器時(shí)，應(yīng)根據(jù)電擊防護(hù)措施具體情況，將電氣設(shè)備外露可接近導(dǎo)體獨(dú)立接地，形成局部TT系統(tǒng)?；?qū)N-C系統(tǒng)改造為T(mén)NC-S或TNS系統(tǒng)后，才可安裝使用剩余電流保護(hù)電器。在TN-C-S系統(tǒng)中，剩余電流保護(hù)電器只能使用在N線與PE線分開(kāi)部分。根據(jù)GB16895.21-2004建筑物電氣裝置第441部分：安全防護(hù)電擊防護(hù)的規(guī)定，間接接觸保護(hù)時(shí)，TN系統(tǒng)的最大分?jǐn)鄷r(shí)間應(yīng)符合表1的規(guī)定。里設(shè)的超

6、大分倒句Uo/V1200.8|2»(220)0.427704400(380)0.2,400P0.1表1系統(tǒng)的霸大分新時(shí)司并應(yīng)符合式中:Zs包括電源、電源到故障點(diǎn)之間的帶電導(dǎo)體、以及故障點(diǎn)到電源之間的保護(hù)導(dǎo)體的阻抗在內(nèi)的阻抗（Q）;U0一對(duì)地標(biāo)稱交流電壓有效值（V）;Ia一保證保護(hù)電器在表1規(guī)定的相應(yīng)時(shí)間內(nèi)自動(dòng)斷開(kāi)電流（對(duì)剩余電流保護(hù)電器即為ln（A）。因此，當(dāng)剩余電流保護(hù)電器用于間接接觸保護(hù)時(shí)，動(dòng)作電流與故障回路或接地極和保護(hù)導(dǎo)線的阻抗有關(guān)。在TN系統(tǒng)中，因?yàn)楣收匣芈返淖杩馆^小，即使在線路較長(zhǎng)且截面積較小的配電線路中，選用幾百毫安至幾十安的剩余電流保護(hù)電器均能滿足式ZsIa<U

7、0要求。在TN系統(tǒng)中，分?jǐn)鄷r(shí)間必須符合表1的要求，如相對(duì)地電壓為230V時(shí)，則分?jǐn)鄷r(shí)間不應(yīng)大于0.4s。2）TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)的電氣線路或電氣設(shè)備應(yīng)裝設(shè)剩余電流保護(hù)電器作為防電擊事故的保護(hù)措施。按GB16895.21-2004規(guī)定，對(duì)TT系統(tǒng)的間接接觸保護(hù)應(yīng)滿足條件：式中：R一接地極和外露可導(dǎo)電部分的保護(hù)導(dǎo)體電阻之和（Q）;la使保護(hù)電器自動(dòng)斷開(kāi)電流（對(duì)剩余電流保護(hù)電器即為l4n）（A）；50V一在一般干燥的情況下，允許的接觸電壓極限值。在TT系統(tǒng)中，接地極的阻抗按規(guī)程的要求應(yīng)小于4Q，但實(shí)際上很難做到?？紤]到較為惡劣的使用條件，接地電阻要保持在幾十歐至幾百歐以下是沒(méi)有困難的，因此要滿足式5OX

8、Z的要求，可以選用l訥100500mA的剩余電流保護(hù)電器。在TT系統(tǒng)中，為了滿足選擇性保護(hù)的要求，允許分?jǐn)鄷r(shí)間不超過(guò)1s。2直接接觸電擊保護(hù)直接接觸電擊保護(hù)又稱為基本保護(hù)。直接接觸電擊保護(hù)的基本措施應(yīng)是絕緣、隔離距離、設(shè)置護(hù)欄等，例如帶電導(dǎo)線外面應(yīng)有絕緣層保護(hù)，用電設(shè)備應(yīng)有適當(dāng)?shù)慕^緣外殼，防止人觸及帶電部件發(fā)生電擊事故。當(dāng)基本電擊保護(hù)措施失效時(shí)，例如絕緣損壞，或因疏忽而觸及帶電部分發(fā)生電擊事故時(shí)，額定剩余動(dòng)作電流小于等于30mA的剩余電流保護(hù)電器也可以作為直接接觸電擊的補(bǔ)充保護(hù)或后備保護(hù)措施。用于直接接觸電擊保護(hù)時(shí)應(yīng)選用一般型（無(wú)延時(shí)）的剩余電流動(dòng)作保護(hù)電器。但剩余電流保護(hù)電器不能對(duì)相線與相線

9、之間或相線與N線之間產(chǎn)生的電擊事故進(jìn)行保護(hù)。直接接觸電擊保護(hù)如圖2所示。在發(fā)生直接接觸電擊事故時(shí)，剩余電流流過(guò)人身，容易發(fā)生致命的觸電危險(xiǎn)。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC/TS604791:2005電流對(duì)人和家畜的效應(yīng)第1部分：通用部分的研究結(jié)果，電流路徑為左手到雙腳（該電流路徑電流對(duì)人體影響最為嚴(yán)重）的15100Hz交流電流對(duì)人體的效應(yīng)，可分為四個(gè)電流區(qū)域，如圖3所示。其中區(qū)域AC-1（0.5mA的曲線a的左側(cè)）：有感知的可能性，但通常人沒(méi)有被驚嚇的反應(yīng)；區(qū)域AC-2（曲線a至曲線b）:可能有感知和不自主地肌肉收縮，但通常沒(méi)有有害的電生理學(xué)效應(yīng)；區(qū)域AC-3（曲線b至曲線c1）:可強(qiáng)烈地不自主的收

10、縮，呼吸困難，可逆性的心臟功能障礙，可能出現(xiàn)活動(dòng)抑制，通常沒(méi)有預(yù)期的器官破壞；區(qū)域AC-4（曲線c1以上）：可能產(chǎn)生生病理-生理效應(yīng)，如心博停止、呼吸停止以及燒傷或其他細(xì)胞的破壞，心室纖維性顫動(dòng)的概率隨著電流的幅度和時(shí)間增加（AC4.1區(qū)域的心室纖維性顫動(dòng)的概率約為5%AC-4.2區(qū)域約為50%、AC-4.3區(qū)域超過(guò)50%）。該項(xiàng)區(qū)域的電流-時(shí)間值是最危險(xiǎn)的，因?yàn)檫@個(gè)區(qū)域會(huì)出現(xiàn)心室纖維性顫動(dòng)，心臟的搏動(dòng)節(jié)律受阻，影響大腦的血液流通而引發(fā)死亡。因此直接接觸電擊保護(hù)的目的是要防止電流對(duì)人體的作用和影響落入AC-4,為此必須選用ln030mA動(dòng)作時(shí)間為一般型（無(wú)延時(shí)）的剩余電流保護(hù)電器。人在直接觸及

11、帶電導(dǎo)體時(shí)，流過(guò)人體的電流值取決于人體內(nèi)部電阻和站立地點(diǎn)的接觸電阻。對(duì)觸電死亡事故的研究表明，可認(rèn)為最不利的情況時(shí)，站立點(diǎn)的接觸電阻接近于零，例如赤腳站在潮濕的地上。這時(shí)流過(guò)人體的電流僅取決于人體的電阻。試驗(yàn)研究表明，人體電阻主要是決定于接觸部位上的皮膚狀態(tài)與電流途徑。測(cè)量結(jié)果得出，例如在接觸電壓為200V時(shí)，電流途徑為左手至腳或左手至右手，在最惡劣條件下，人體總阻抗可大于1000?？紤]到對(duì)地故障電壓為220V,則此時(shí)的電流值可達(dá)22mA左右。這時(shí)如使用ln030mA一般型剩余電流保護(hù)電器，則在22mA時(shí)能在40ms內(nèi)動(dòng)作。由下圖可以看出，這時(shí)時(shí)間電流對(duì)應(yīng)的點(diǎn)A是落在區(qū)域AC-3,這區(qū)域一般不

12、會(huì)產(chǎn)生器官損傷，在短時(shí)間內(nèi)脫離電源也不會(huì)發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)，因此一般情況下，不會(huì)發(fā)生電擊傷亡事故。圖3中還畫(huà)出了額定剩余動(dòng)作電流10mA和30mA的股型（無(wú)延時(shí)）剩余電流保護(hù)電器的脫扣動(dòng)作時(shí)間電流特性曲線帶，從圖3可以看出，脫扣時(shí)間-電流特性曲線帶大部分位于區(qū)域AC-2,一小部分位于區(qū)域AC-3,因此不會(huì)發(fā)生致命的電擊危險(xiǎn)事故。而使用額定剩余動(dòng)作電流大于0mA的剩余電流保護(hù)電器，時(shí)間-電流特性曲線帶將要進(jìn)人區(qū)域AC-4,有可能產(chǎn)生電擊傷亡事故。WthARCD（詬雎時(shí)）WmARGA尢世時(shí)）的獴護(hù)住域的保護(hù)M域010205I2502050100200220W11000201MJiWO人體電疝/r加

13、A二二Z蕓紫=蛋71圖3電流途徑為左手到雙腳的交流電流（15100Hz）對(duì)人效應(yīng)的約定的時(shí)間/電流區(qū)域和30mA及以下的剩余電流保護(hù)電器的保護(hù)區(qū)域此外，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際的電擊事故表明，較大的電流流過(guò)人體時(shí)，電流途徑中的肌肉會(huì)發(fā)生痙攣，使觸電者握住帶電的導(dǎo)體而不能自行擺脫。IEC/TS60479-1的研究結(jié)果又表明，擺脫電流與頻率有關(guān)，在電網(wǎng)頻率60Hz及10mA電流時(shí)，成年男人有99%的被試人員能擺脫，成年女人有60%能擺脫,5mA的電流極大部分人（包括兒童）均能擺脫。因此，通常認(rèn)為在50/60HZ交流時(shí)，擺脫電流極限為10mA0由此可見(jiàn)，在直接接觸電擊保護(hù)中，如要考慮能自行擺脫帶電導(dǎo)體，應(yīng)

14、選用I!/、于等于10mA的剩余電流保護(hù)電器。如直接接觸電擊保護(hù)的對(duì)象主要是小孩、婦女或病人，擺脫電流的閾值較低，也容易發(fā)生心室顫動(dòng)，這時(shí)應(yīng)選用6mA的剩余電流保護(hù)電器。3電氣火災(zāi)的防護(hù)電氣火災(zāi)大部分是由于絕緣老化造成的電氣短路或接地故障引起的。對(duì)相與相之間或相與N線之間的短路，或較大的接地故障電流，可用過(guò)電流保護(hù)或短路保護(hù)裝置來(lái)保護(hù)。而當(dāng)接地故障回路具有較高的電阻或電弧性接地故障時(shí)，故障電流較小，過(guò)電流保護(hù)電氣（如熔斷器或斷路器等）就不能排出這類故障，在這種情況下，可采用剩余電流保護(hù)電器來(lái)防止電氣火災(zāi)。剩余電流保護(hù)電器對(duì)由于過(guò)電流保護(hù)電器不動(dòng)作而持續(xù)存在的接地故障電流引起的火災(zāi)危險(xiǎn)也能提供保

15、護(hù)。因?yàn)樵谶^(guò)電流保護(hù)電器不動(dòng)作的情況下，剩余電流保護(hù)電器能有效地切斷接地故障電流，防止火災(zāi)事故的發(fā)生。根據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)絕緣故障產(chǎn)生的泄漏電流的發(fā)熱功率達(dá)到60100W,并釋放在幾個(gè)平方毫米面積上，該能量所產(chǎn)生的溫度就會(huì)引燃絕緣，此時(shí)只要周?chē)锌扇疾牧暇蜁?huì)引起火災(zāi)。采用額定動(dòng)作電流不超過(guò)500mA的剩余電流保護(hù)電器，可以在出現(xiàn)引燃火災(zāi)所需的能量前，就分?jǐn)嚯娐放懦收稀D4所示的供電線路包含有火災(zāi)危險(xiǎn)的絕緣故障，用電設(shè)備通過(guò)故障回路的電阻R流過(guò)一個(gè)故障電流1,供電線路采用過(guò)電流保護(hù)電器（小型斷路器、熔斷器等）或剩余電流保護(hù)電器進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)應(yīng)用不同的保護(hù)電器時(shí)，可能出現(xiàn)的最大持續(xù)電流1,以及在額

16、定電壓下發(fā)熱功率P的比較見(jiàn)表2。過(guò)電一.保護(hù)裝一置成一RCDL一目應(yīng)用過(guò)電流保護(hù)電is死利余電說(shuō)保護(hù)電is防止火災(zāi)存神保護(hù)電器的持續(xù)中.保M發(fā)熱功率比較保護(hù)電黑最大可能的招詠電流LyA在上22OV時(shí)段熱功率P*/W熔物器IEON小型新路舞出.。特性剩余電流斷路薯LpFSOQmA剩余電泄折路器JaRBOOmA|JK余電潦斷路器LTOmA15180,5030.0333003960110666H表21注：引戢火災(zāi)所毒的犀低動(dòng)率P二B0700VV）從表2可以看出，采用額定剩余動(dòng)作電流小于等于所50maA的剩余電流斷路器,可以確保在接地故障電流的發(fā)熱功率達(dá)到60100W以前切斷電路（或發(fā)出報(bào)信號(hào)），有效

17、地防止電氣火災(zāi)的發(fā)生因此，應(yīng)用剩余電流保護(hù)電器來(lái)防止電氣火災(zāi)，必須正運(yùn)確選擇額定剩余動(dòng)作電流。在GB16895.2-2005建筑物電氣裝置第442部分：安全防護(hù)熱效應(yīng)保護(hù)中規(guī)定：“在有火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所，要防止故障電流引起火災(zāi)，必須在分線路中裝設(shè)額定剩余動(dòng)作電流不超過(guò)500mA的剩余電流保護(hù)電器，或裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置，在絕緣故障時(shí)發(fā)出警報(bào)?！痹贕B50096-2011住宅設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定：“每幢住宅的總電源進(jìn)線應(yīng)設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)或剩余電流動(dòng)作報(bào)荀攵“其功能主要就是作為電氣火災(zāi)監(jiān)控和接地故障保護(hù)。當(dāng)每幢住宅的戶數(shù)較多時(shí)，考慮到正常的泄漏電流，應(yīng)選用100300mA的剩余電流保護(hù)電器，可采用剩余電流切斷

18、方式或報(bào)警方式，采用切斷方式時(shí)，應(yīng)采用延時(shí)型剩余電流斷路器。前面所述的用于直接接觸和間接接觸保護(hù)剩余電流保護(hù)電器，只要符合這個(gè)要求，均具有防止電氣火災(zāi)的功能。4接地故障保護(hù)接地故障是帶電導(dǎo)體和大地、接地的金屬外殼或與地有聯(lián)系的構(gòu)件之間的接觸。例如，架空導(dǎo)線斷裂接地、電源線絕緣損壞碰金屬外殼等。如接地故障不及時(shí)排除，有人碰到落地的帶電導(dǎo)線或金屬外殼，或接地故障電流持續(xù)存在，有可能發(fā)生觸電傷亡和設(shè)備事故，或發(fā)生電氣火災(zāi)事故。接地故障保護(hù)過(guò)去經(jīng)常采用過(guò)電流保護(hù)電器（例如熔斷器或斷路器等）進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)接地故障電流大于過(guò)電流保護(hù)電器動(dòng)作電流整定值時(shí)，由過(guò)電流保護(hù)電器切斷電路。在TT系統(tǒng)中，對(duì)額定電流較大的線路，并且配電線路較長(zhǎng)時(shí)，發(fā)生接地故障的故障電流有可能小于保護(hù)電器的動(dòng)作整定電流，這時(shí)過(guò)電流保護(hù)電器就不會(huì)動(dòng)作。這種情況下，應(yīng)采用剩余電流保護(hù)電器（或帶接地故障彳護(hù)的斷路器）進(jìn)行接地故障保護(hù)。在TN系統(tǒng)中，發(fā)生帶電導(dǎo)線落地的接地故障或不完全的金屬性接地故障或電弧性接地故障時(shí)，情況與TT系統(tǒng)相似。TN系統(tǒng)即使發(fā)生金屬性對(duì)保護(hù)導(dǎo)線（PE線）短路，在線路較長(zhǎng)和額定電流較大時(shí)，過(guò)電流保護(hù)電器也有可能不動(dòng)作。此時(shí)也只有采用剩余電流保護(hù)電器或帶接地故障保護(hù)的斷路器，才能可靠地進(jìn)行接地故障保護(hù)。剩余電流保護(hù)電器僅用于接地故障保護(hù)時(shí)，根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的形式和容量大小，額定剩余動(dòng)作電流或接地