漏电保护器的结构、原理及选用

漏电保护器RCD即漏电保护开关，是一种电气安全装置。将漏电保护器安装在低压电路中，当发生漏电和触电，且达到保护器所限定的动作电流值时，就立即在限定的时间内动作，自动断开电源进行保护。

一、漏电保护器的结构

漏电保护器主要由三部分组成：检测元件、中间放大环节、操作执行机构。

1、检测元件

由零序电流互感器组成，零序电流互感器的结构与变压器类似，是由两个互相绝缘的线圈绕在同一铁芯上。当一次线圈有剩余电流时，二次线圈就会感应出电流。检测元件检测到漏电电流，发出信号。

2、放大环节

将微弱的漏电信号放大，按装置不同(放大部件可采用机械装置或电子装置)，构成电磁式保护器和电子式保护器。

3、执行机构

收到信号后，主开关由闭合位置转换到断开位置，从而切断电源，是被保护电路脱离电网的跳闸部件。

二、漏电保护器的原理

1、基本原理

电气设备发生漏电时，一般会出现两种异常现象：一是电气设备正常时不带电的外露导电部分出现对地电压;二是三相电流的平衡遭到破坏，出现零序电流。漏电保护器通过检测机构得到这种异常信号，经过中间环节的转换和传递(信号很微弱时经过中间放大环节放大)，由判断机构驱动主回路的执行机构，通过开关装置切断电源或发出报警信号。

2、工作原理

1)将漏电保护器安装在线路中，一次线圈与电网的线路相连接，二次线圈与漏电保护器中的脱扣器连接。

2)当用电设备正常运行时，线路中电流呈平衡状态，互感器中电流矢量和为零。由于一次线圈中没有剩余电流，所以不会感应二次线圈，漏电保护器的开关装置处于闭合状态运行。

3)当线路、用电设备、人等被保护对象发生漏电、触电或其他接地故障时，由漏电或触电引起的接地故障所产生的接地电流，通过大地返回变压器中性点(并未经电流互感器)，致使互感器中流入、流出的电流出现了不平衡(电流矢量和不为零)，一次线圈中产生的剩余电流流过环形铁芯产生磁通感应二次线圈，当这个电流值达到该漏电保护器限定的动作电流值时，通过判断机构的漏电脱扣器驱动主回路中的执行机构切断电源，从而达到防止漏电和触电的目的。

3、电流动作型漏电保护器工作过程

电流动作型漏电保护器有电磁式和电子式两种。

1)电磁式

电磁式电流动作型漏电保护装置的漏电脱扣器，是以极化电磁铁为中间环节，由穿过环形零序电流互感器的电源线为互感器原边，与极化电磁铁连接的线圈为互感器的副边。

(1)如上图(a)所示在单相电路中，电路处于正常工作状态时，穿过零序电流互感器的电流I₁和I₂大小相等，方向相反，I₁和I₂在互感器环形铁芯中所产生的磁通量相互抵消，因而互感器的副边线圈不产生感应电动势，漏电保护装置处于正常供电状态。

(2)当负载侧有漏电故障或触电故障时，I₁和I₂不相等，互感器铁芯中就有磁通量，副边线圈就产生感应电动势，脱扣线圈中就有交流电流，由衔铁和铁芯组成的磁路中就出现交变磁通，当衔铁内交变磁通的方向和永久磁铁所产生的直流磁通的方向相反，且铁芯对衔铁的吸力小于弹簧对衔铁的应力时，衔铁立即动作使主开关断开，从而切除故障电路。

(3)如上图(b)(c)所示三相电路中，线路处于正常工作状态时，穿过零序电流互感器的电流I₁、I₂、I₃的向量和为零，这时互感器环形铁芯中无磁通，副边线圈中无感应电动势。当负载侧有漏电故障时，I₁、I₂、I₃的向量和不再为零，环形铁芯中就有磁通，副边线圈中就产生感应电动势。

2)电子式

如上图所示，当发生漏电或触电时，零序电流互感器将漏电或触电信号传给电子放大器，经放大后再给漏电脱扣器，驱使主开关切断故障电流。

三、漏电保护器的选用

1、按供电方式选用

1)首先考虑电源是交流还是直流，如是交流电路，还应考虑是接地还是不接地系统。选用的漏电保护器必须符合供电方式的要求，否则发生漏电和触电事故时因功能损坏拒动。

2)漏电保护器的极数是指内部开关触头能断开导线的根数，如三极保护器，是指开关触头可以断开三根导线。而单极二线、二极三线、三极四线的保护器，均有一根直接穿过漏电检测元件而不断开的中性线，在保护器外壳接线端子标有“N”字符号，表示连接工作零线，此端子严禁与PE线连接。

3)不能将三极漏电保护器用于单相二线(或单相三线)的用电设备。也不能将四极漏电保护器用于三相三线的用电设备。更不允许用三相三极漏电保护器代替三相四极漏电保护器。

4)单相220V电源供电的电气设备，应选用二极二线或单极二线式漏电保护器。

5)三相三线式380V电源供电的电气设备，应选用三极式漏电保护器。

6)三相四线式380V电源供电的电气设备或单相设备与三相设备共用的电路，应选用三极四线或四极四线式漏电保护器。

2、按额定电压选用

选用漏电保护器应考虑额定按电压的要求，否则会因线路电压过高可能误动甚至烧坏，或因电压过低可能造成拒动。

3、按负载性质选用

1)装设于工厂、大楼之类的电灯、插座线路，选用漏电保护器额定漏电动作电流时要注意负载设备数量和容量增加的可能性，线路长度以及大量采用荧光灯、放电管等使大地充电电流增加等因素。

2)在计算机电源线路中，为避免干扰信号的侵入，在其入口处往往装设电容器，而这一技术措施会引起漏电流增加，容易发生误动作。在这种情况下，计算机电源侧不宜装设漏电断路器，而应用漏电继电器。

4、按保护目的选用

1)以防止人身触电为目的，安装在线路末端，选用额定动作电流不超过30mA，动作时间不大于0.2s的高灵敏度快速型漏电保护器。

2)以防止触电为目的，与设备接地并用的分支线路，选用中灵敏度快速型漏电保护器。

3)以防止由漏电引起的火灾和保护线路、设备为目的的干线，应选用中灵敏度延时型漏电保护器。

5、按安装场所和使用环境选用

1)在无腐蚀性、爆炸性气体，无冲击和振动，无显著尘埃和雨雪漫袭，相对湿度不大于90%，温度-5℃～40℃的环境中可选择普通型漏电保护器。

2)在易燃易爆和不能停电的工矿企业、医院手术室等一些场所，宜安装漏电报警装置。

6、按线路的协调配合选用

不论照明线路还是动力线路，均应采用分级保护方式，但必须注意干线和分支线路之间的协调配合。选用漏电保护器的额定漏电动作电流和分断时间时要有一定的选择性。