漏电断路器是一种防漏电的安全保护装置,一般主要作用是当我们发生触电情况的时候,漏电断路器能够迅速切断电源,保障我们的人身安全,防止触电事故。
除此之外,有些漏电断路器还有防止线路过载或是短路的保护功能,能够保护我们的家电。
二、漏电断路器工作原理
漏电断路器工作原理是基于电路的,一般来说,当线路正常工作的时候,我们的通过零序电流互感器主电路的三相电流相量之和等于零,漏电保护器工作于闭合状态。
而当发生漏电或是触电事故的时候,三相电流之和便不再等于零,而等于某一电流值Is。Is会通过人体、大地、变压器中性点形成回路,这样零序电流互感器二次侧产生与Is对应的感应电动势,加到脱扣器上,当Is达到一定值时,脱扣器动作,推动主开关的锁扣,分断主电路,这样就能够起到断电的作用,保证我们的人身安全。
漏电保护断路器结构解剖
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。断路器部分主要包括以下部件。
1)过电流脱扣器(双金、电磁系统);
2)灭弧装置(灭弧系统);
3)触头系统;
4)外壳和接线端子;
5)操作机构(手柄、锁扣、跳扣、杠杆)。
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,这就是过载保护的原理。
断路器的短路保护功能是由瞬时脱扣器(电磁系统)来实现的,电磁力与电流和匝数之积成正比,由于瞬时脱扣器线圈匝数少(一般只有10匝以下),虽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(脱扣器)部分主要包括以下部件。
1)电子组件板(控制线路板);
2)零序电流互感器;
3)漏电脱扣器(由牵引线圈、铁芯、弹簧等组成);
4)漏电指示部分及试验按扭等组成。
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,脱扣器线圈一般为几十欧姆(30-60欧姆左右),脱扣器线圈与可控硅等效于串联状态。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,断路器处于正常合闸状态。当零序电流互感器感应出的电压能触发可控硅G极时,此时A与K两端完全导通,电阻几乎为0,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。
漏电断路器与漏电保护器(脱扣器)二部分拼装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功能而实现的。
漏电断路器选用及使用注意事项
漏电断路器在选用上与一般塑壳断路器和小型断路器在选用上有许多相同之处,比如额定电压应大于或等于线路的额定电压;过电流脱扣器额定电流必须和线路或实际负载的电流和特性相适应;按线路负载电流选用额定电流;漏电断路器的极限通断能力应大于或等于线路最大短路电流等。
剩余漏电断路器的选用,主要考虑按保护对象及按负载特点选用漏电断路器。第一种按保护对象来选用漏电断路器,主要分保护人身安全和预防火灾两种对象。
人或家畜常因触电造成不应有的伤亡。为了保护人身避免有致命危险的触电事故,应使用漏电电流动作保护器进行保护。人体触电的安全电流值与触电时间有关。触电的方式有两类。其一是人体直接接触了带电的外露导电部分,若人立于地面,电流就从人体与导电体接触处,经过人体并通过心脏再流经脚底后流入地内。心脏受电的刺激而出现颤动,当达到一定极限时,人就会因触电而死亡。例如,人们常使用的厨房、浴室等家用电器,这类电器一般没有可靠而安全的接地措施,人体触电的危险性是很大的。其二为间接式触电,例如安装在地面上的工业电动机,电机的外壳都与接地线相连。当电动机内部绕组与外壳间绝缘损坏而漏电时,其漏电电流由外壳经接地线注入地下,再流回电源中性点。当人体接触到电动机外壳时,只有部分漏电电流经人体注入地面,所以这两种漏电电流保护方式,漏电保护开关的漏电动作值应是不同的。 多数国家选择30mA作为安全极限,即对用于直接接触保护方式的开关,选用漏电动作电流值在30mA及以下(潮湿场所取低值),而用于间接接触保护方式的开关,选用的漏电动作电流值就较大。
当线路漏电电流超过一定值时,可能引起电气火灾时,漏电断路器应能自动切断电路。在实际应用中,一般选用100-500mA等级的漏电断路器。为了避免不必要的动作,较少采用100mA等级以下的品种。对于通风不良,容易起火的建筑以及放有易燃品的地方,漏电断路器的动作电流要选得小些,如100mA等级。
第二种按负载特点选用漏电断路器,负载特性主要分为电动机、一般照明、电热设备三种。
以电动机为负载的电路应选电动机保护用的(D型)漏电断路器。根据电动机负载的种类确定其形式和规格选择时,应注意电动机起动电流,热特性和漏电断路器之间的协调,必须使其过电流保护特性适应电动机的起动特性。按电动机的种类确定工作电流,选取额定电压、额定电流和极数与此相适应的漏电断路器。例如,额定电压为380V,功率为10千瓦的三相电动机,应选用额定电压为380V、额定电流为20安的三极漏电断路器。单相电动机则应选用额定的电流为50安的二极漏电断路器。
以照明电器为负载的电路,应选用配电保护用(C型)漏电断路器。通常分支电路选用三相四极漏电断路器;终端电路选用单相二极漏电断路器,并且按工作电流的大小选择相应规格的漏电断路器。根据线路的泄漏电流情况,确定漏电断路器的额定漏电动作电流。一般情况下,干线支路的漏电电流要比分支路的大,分支电路和漏电电流要比终端电路的大。因此,前级的漏电动作电流值应尽可能靠近后级各支路上漏电断路的漏电动作电流值之和。
电炉、电熨头号、电热器、电热水器、电磁灶等均属电热设备。这类负载的特点是工作电流随温度升高而降低,但漏电电流则随温度长高而增大。如电炉在冷态时的绝缘电阻可大于100M,但加热至300℃时,只有2-3M。因此,对电热负载应按冷态时电流选择断路器壳架电流,热态时的漏电状态选择额定漏电动作电流值。
漏电断路器使用注意事项
1.漏电断路器在出现漏电时,其保护是通过动作机构来使开关断开的,而动作机构的信号来源从电路电源取得,所以用户应按说明书的要求接好电源,不得出现接触或漏接的现象。
2.漏电断路器的保护功能发挥作用是有一定条件的,过载、短路、漏电保护均有一定的量指标要求,也就是说达不到规定的电流值或剩余动作电流值开关是不会动作的,这些项目在制造厂中是采用专用设备进行调试和检测的。有些用户直接将电源端短路或是将电源线接于潮湿的地面来检测产品是否合格,是错误的检测方法,一是这种作法本身有很大的危险性,容易出事故,二是试验电流无法确定。如果用户选用的是正规品牌,且已通过国家强制认证(如CCEE认证、CCC认证等)的产品质量是可以得到保障的,如没有专用设备,一般不用使用一些不规范方法去测试,通过试验按扭既可判断产品是否正常。
3.现在市场上流通的产品大部分为电子式结构的产品,按照国家有关标准的规定,产品在闭合状态进行工频耐压或绝缘电阻测试时,应将电子部件(线路板)断开,否则会因高压而损坏产品的漏电保护功能,典型的现象为进线端加上电源后,断路器不能合闸。
4.漏电断路器进线方向有严格的要求,用户必须按照说明书的要求安装、接线,任何情况下不得采用下进线,否则当线路出现故障时会损坏开关,甚至会造成人、财产损失。电子式漏电断路器的电源侧和负载侧反接,会造成漏电动作后电子元器件持续通电,以致烧毁。纯电磁式漏电断路器虽没有上述问题,但若四极漏电断路器反接时没将零线接零相,试验电阻有可能烧毁。
5.漏电断路器对同时接触被保护电路两线引起的触电危险不能进行安全保护。用户在选型和使用时特别注意一点。
6.电子式漏电断路器的电子放大部分和电源部分设计时都有一定标准,若工作电压接错,很有可能会击穿或烧毁元器件。纯电磁式漏电断路器的试验按钮回路的工作电压不可接错,否则,试验按钮回路有可能失效,或试验电阻有可能烧毁。