三极与四极漏电保护器的简单分析34740.pdfVIP

三极与四极漏电保护器的简单分析 低压配电系统中装设漏电保护器是防止人身触电的有效措施 ，也可以防止因漏 电而引发的电气火灾及设备损坏事故。漏电保护器一般分为一极 、二极、三极 、 四极。其中一极 、二极漏电保护器的结构原理图如图1-a 、b 所示 ，它们的主要 区别在于当漏电事故发生时是否断开零线 。其工作原理均为通过检测相线 、零线 电流的相量和是否为零来判定是否有漏电事故发生。本文所讨论的重点是三极 、 四极漏电保护器的工作原理与应用场合的差异。 笔者查阅一些厂家提供的三 、四极漏电保护器结构原理图时发现一些问题 ， 图分列如图2-a 、b 与图3-a 、b 所示 ，其中图2-a 、b 源自某国产品牌开关制造商 产品资料 ，图3-a 、b 源自某进口品牌开关制造商产品资料 。我们发现二者的四 极漏电保护器的结构原理图并无区别 ，但三极漏电保护的结构原理图却存在重大 不同 ，并由此引发其使用也有重大区别 。 在分析之前 ，需要明确一个概念 ，即 “负载三相平衡” 。在三相交流电系统 中 ，负载三相平衡时 ，其三相电流相量和为零 。但笔者以为 ，所谓 “负载三相平 衡”是一个理论概念 ，在实际的产品制造中 ，由于生产工艺、使用条件及电源品 质等因素的制约 ，理想的三相完全平衡的负载不大可能存在 ，其三相电流ia 、ib 、 ic 的相量和不为零而且很容易达到漏电保护器的动作电流值例如30mA 。因此 ， “负载三相平衡”这个概念只具理论意义 。本文以下谈到三极 、四极漏电保护器 的应用时与此相关。 首先分析图2 ，图2-a 、b 中 ，二者的漏电动作原理相同。均是通过检测穿过 零序电流互感器的3 根相线和 1 根N 线的电流相量和是否达到漏电保护器的动 作电流值来决定其是否脱扣 。对于正常工作的三相四线配电系统 ，不论其所带负 载如何 ，均有ia+ib+ic+iN=0 ，漏电保护器不动作 。一旦发生接地故障时 ，故障相 有一部分电流经故障点流入大地 ，此时零序电流互感器内电流相量和不等于零 ， 即ia+ib+ic+iN≠0 ，漏电保护器动作 ，切断故障回路 ，从而保证人身安全 。图2-a 、 b 中不同之处仅在于漏电保护器动作时 ，在切断相线的同时是否切断零线 。因此 ， 笔者以为 ，图2-a 中所谓的三极漏电保护器是一种 “假三极”漏电保护器 ，其实 质与四极漏电保护器相同 。 应用时 ，正常情况下 ，若负载是Y 形接法 ，不论三相平衡与否 ，其中性点 与N 线相连 ，则穿过零序电流互感器的相线及N 线电流相量和为零 ，即 ia+ib+ic=-iN ，当然没有问题。但若负载是N 形接法 ，由于负载无中性点 ，则漏电 保护器的N 线被悬空 ，iN=0 。此时 ，只有负载三相平衡 ，即ia+ib+ic=0 ，才有 ia+ib+ic+iN=0 ，保证漏电保护器不动作 。但如前所述 ，“负载三相平衡”是一个 理论概念 ，不具多少实际意义 。因此图2-a 、b 类型的漏电保护器均应用于三相 四线配电系统中 ，而不论其负载是否平衡 。对无中性点的负载 ，则不可使用。 而图3 则大不相同 ，图3-a 中 ，穿过零序电流互感器的仅有3 根相线 ，因此 ， 它检测的仅是三相电流的相量和 。在正常的配电系统中 ，要使ia+ib+ic=0 ，只有 以下2 种情况 ： 1. 三相四线配电系统中 ，负载三相平衡 。此时 ，尽管系统的N 线未穿过漏 电保护器的零序电流互感器，但因ia+ib+ic=0 ，漏电保护器不动作 。但亦如前述 ， 这是一种理论状态 。 2. 配电系统本身是三相三线制 ，不论其负载是否三相平衡 ，也不论负载是 Y 形接法或 Δ形接法 ，均有ia+ib+ic=0 ，漏电保护器不动作 。图3-a 类型漏电保 护器接三相三线负载时 ， 负载Y 形接法及 Δ形接法的配电电路图如图4-a 、b 所示 。 因此 ，图3-a 类型的三极漏电保护器更具实际意义的使用场合是前述的第2 种情况 ，即应用于三相三线的配电系统，负载对N 线无要求。电动机便是此类 负载之一 ，不论该电动机的绕组是Y 形接法还是 Δ形接法 。 图3-b 中漏电保护器的工作原理及应用与图2-a 、b 相同 ，不再赘述 。 对民用建筑电气设计而言 ，三极或四极漏电保护器的应用是广泛的 。例如 ， 按规范 ，在住宅楼单元进线处要设300mA 的漏电保护器 ，此时因配电系统为三 相四线 （未考虑PE 线），我们只能选用图3-a 或图2-a