淺談剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置在住宅電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】剩余電流保護(hù)裝置(RCD)在應(yīng)用中要使其額定漏電不動(dòng)作電流不小于電氣線(xiàn)路和設(shè)備的正常泄漏電流的大值的2倍。RCD的設(shè)置位置要考慮到泄漏電流和工程造價(jià)因素。作者提出將GB50096-19996．5．2．7條改為：“每幢住宅的總電源進(jìn)線(xiàn)或相關(guān)處的斷路器應(yīng)具有漏電保護(hù)功能”，不僅增加規(guī)范的可執(zhí)45-性，也增強(qiáng)了規(guī)范的嚴(yán)謹(jǐn)性。文章后列出了住宅用配電箱系統(tǒng)的兩個(gè)例子，以及與之配合的防火災(zāi)RCD設(shè)置的舉例。

【關(guān)鍵詞】工廠與建筑；安全性；漏電保護(hù)器；設(shè)計(jì)

0前言

剩余電流保護(hù)裝置(也稱(chēng)漏電保護(hù)電器，本文簡(jiǎn)稱(chēng)RCD)作為防電擊的重要措施之一，在生活、工作中得到了廣泛的應(yīng)用。RCD在切斷供電回路保護(hù)措施中，與過(guò)電流保護(hù)電器相比，對(duì)接地故障引起的電擊事故的防范具有很高的動(dòng)作靈敏度。因此，在因經(jīng)常挪動(dòng)而易發(fā)生接地故障的手持或移動(dòng)式設(shè)備的配電回路中得到了廣泛應(yīng)用，以確保人身安全。

1RCD的參數(shù)選擇

I、la．o及t是RCD極為重要的參數(shù)。，為該電器的額定漏電動(dòng)作電流，，是額定漏電不動(dòng)作電流，t為RCD的動(dòng)作時(shí)間。通常，及，的關(guān)系是：I=1／21或者說(shuō)額定漏電不動(dòng)作電流la．o小值為0．51△。正常運(yùn)行時(shí)，由于電氣設(shè)備及線(xiàn)路對(duì)地電阻和電容形成的阻抗不可能無(wú)窮大，因此電氣設(shè)備及線(xiàn)路對(duì)地是有泄漏電流的。這種泄漏不會(huì)引起對(duì)人身

的傷害乃至火災(zāi)危險(xiǎn)，但會(huì)引起RCD誤動(dòng)作。國(guó)標(biāo)GB13955-1992((漏電保護(hù)器安裝和運(yùn)行》5．3．1條對(duì)此作了規(guī)定：“選擇漏電保護(hù)器的額定漏電動(dòng)作電流值時(shí)，應(yīng)充分考慮到被保護(hù)線(xiàn)路和設(shè)備可能發(fā)出的正常泄漏電流，必要時(shí)可通過(guò)實(shí)際測(cè)量取得被保護(hù)線(xiàn)路或設(shè)備的泄漏電流值”。5．3．2條還規(guī)定：“選用的漏電保護(hù)器的額定漏電不動(dòng)作電流，應(yīng)不小于電氣線(xiàn)路和設(shè)備的正常泄漏電流的大值的2倍”。如果用，表示住宅用電設(shè)備的大正常泄漏電流，其與I…la．o之間的關(guān)系為：

21△∞=I

即

I≤0．5IA∞=0．25I△

國(guó)標(biāo)GB4706．1《家用和類(lèi)似用途電器安全通用要求》列出有關(guān)家用電器正常泄漏電流見(jiàn)表1及表2。用電設(shè)備的泄漏電流是隨多種因素而變化的，

有人在天津7月～8月期間對(duì)住宅家用電器及BV導(dǎo)線(xiàn)穿PVC管暗設(shè)時(shí)的正常泄漏電流進(jìn)行測(cè)試，見(jiàn)表3。額定動(dòng)作電流為30mA的RCD能充分保證人身安全，所以在防電擊的保護(hù)措施中，I△n =30mA的RCD得到廣泛應(yīng)用。

2RCD的設(shè)置位置

一直以來(lái)，不少人對(duì)GB50096-1999《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》6．5．2條關(guān)于RCD設(shè)置位置有異議。筆者認(rèn)為，規(guī)范的要求是一個(gè)低標(biāo)準(zhǔn)，它要求手握式或移動(dòng)式供電回路一定要設(shè)RCD。對(duì)住宅電源進(jìn)戶(hù)處是否安裝RCD并未規(guī)定。關(guān)鍵是設(shè)計(jì)人員要注意正常泄漏電流，與RC之，之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，避免RCD誤動(dòng)作。

對(duì)于前述被測(cè)住宅而言，其正常泄漏電流之和達(dá)11．19mA。若在住戶(hù)用配電箱進(jìn)線(xiàn)處設(shè)，An：30mA的RCD，則無(wú)法滿(mǎn)足I≤0．25I的要求，電源進(jìn)線(xiàn)處設(shè)置的RCD有誤動(dòng)作的可能。

注：1)落地?zé)艨砂礋晒鉄粲?jì)算泄漏電流。

2)空調(diào)器為室內(nèi)機(jī)，落地式或墻掛式。

3)熒光燈裝于鋼筋混凝土頂板上，附電感式整流器。

如要在手握式或移動(dòng)式設(shè)備的供電回路上裝設(shè)I=30mA的RCD，在電源進(jìn)線(xiàn)處設(shè)置，△≥100mA的RCD那當(dāng)然好，問(wèn)題是工程造價(jià)許可與否。據(jù)悉。因經(jīng)濟(jì)上的原因房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商是不同意此種設(shè)計(jì)方案的。同樣，在空調(diào)供電回路及照明回路是否需裝設(shè)RCD亦應(yīng)由工程造價(jià)決定。

空調(diào)設(shè)備因體大量重屬固定設(shè)備，發(fā)生接地故障時(shí)，對(duì)人體的危害遠(yuǎn)不如手握式(或移動(dòng)式)設(shè)備。這是因?yàn)槭治帐皆O(shè)備接地故障時(shí)，人的手掌肌肉對(duì)電流的反應(yīng)是不受大腦指令的，會(huì)對(duì)帶電導(dǎo)體緊握不放，無(wú)法迅速脫離帶電體，因此要求快速切斷電源回路就極為重要。所以，規(guī)范要求對(duì)供電給手握式和移動(dòng)式電氣設(shè)備的末端配電線(xiàn)路切斷電源大時(shí)間為0．4s(GB50054-1995之4．4．7條)。對(duì)于供電給固定式設(shè)備的末端線(xiàn)路，由于固定設(shè)備體大量重，不易被手抓住，發(fā)生故障時(shí)，人體易于掙脫。綜合考慮各類(lèi)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)因素，規(guī)范將此類(lèi)固定設(shè)備的切斷時(shí)間定為“不宜大于5s”。固定的照明器常是高高掛起(不含臺(tái)燈、落地?zé)舻炔遄╇娬彰髌?，其照明線(xiàn)路多暗設(shè)于樓板或墻體內(nèi)，發(fā)生接地故障時(shí)，其造成的危害也遠(yuǎn)不如手握式或移動(dòng)式設(shè)備。

當(dāng)然?？照{(diào)設(shè)備、照明設(shè)備(不含臺(tái)燈、落地?zé)簟⒋差^燈等由插座供電的照明設(shè)備)供電回路不裝設(shè)RCD，并不等于說(shuō)這些設(shè)備或線(xiàn)路不會(huì)發(fā)生接地故障。發(fā)生故障時(shí)，由于PE線(xiàn)貫通整個(gè)裝置，故障引起的危險(xiǎn)對(duì)地電壓通過(guò)PE線(xiàn)蔓延至所有的手握式和移動(dòng)式設(shè)備的金屬外殼，對(duì)于空調(diào)等固定設(shè)備，其切斷故障電路的允許時(shí)間達(dá)5s，必然給正在使用手握或移動(dòng)式設(shè)備的人帶來(lái)危險(xiǎn)。為此，可遵循規(guī)范GB50o54—19954．4．9條之二：使配電箱至總等電位回路之間的一段PE線(xiàn)的阻抗不大于Zs（UL為安全電壓，50V；Uo為相線(xiàn)對(duì)地電壓；Z為故障回路阻抗)。

另一措施是實(shí)施局部等電位聯(lián)結(jié)，以消除或降低可導(dǎo)電部分的電位，這一措施在設(shè)計(jì)中利用土建工程已有的鋼筋加以聯(lián)結(jié)便可實(shí)施，是一個(gè)經(jīng)濟(jì)且實(shí)用的方法。

至于在空調(diào)回路設(shè)置RCD，令其故障時(shí)切斷電源時(shí)間小于0．4s亦是可以的，仍是那句話(huà)：工程造價(jià)允許方可實(shí)施。

RCD不僅能對(duì)人身提供安全保護(hù)，而且也能對(duì)漏電引起的火災(zāi)進(jìn)行防范?？茖W(xué)家的研究告訴我們，500mA(0．5A)是引起火災(zāi)的小點(diǎn)燃電流，也就是說(shuō)500mA以下的電弧能量是不足以引燃起火的。當(dāng)然僅有500mA的點(diǎn)燃電流并不見(jiàn)得會(huì)引起火災(zāi)，因?yàn)榛馂?zāi)的形成不僅要有火源(此處為點(diǎn)燃電流)，還要有可燃物及火災(zāi)蔓延的可能。這就是說(shuō)，當(dāng)泄漏電流達(dá)到500mA時(shí)，有發(fā)生火災(zāi)的可能，但不一定會(huì)發(fā)生火災(zāi)。

隨著人們生活水平提高，全國(guó)各地都在開(kāi)發(fā)不同類(lèi)型的住宅小區(qū)，盡管住宅小區(qū)所處位置不同，其面積大小各異，豪華程度參差不齊，然而對(duì)安全的要求都是相同的。GB50096

-19996．5．2之7條要求“每幢住宅的總電流進(jìn)線(xiàn)斷路器，應(yīng)具有漏電保護(hù)功能”。在電氣火災(zāi)日趨增多的今天，編制該條文是有現(xiàn)實(shí)意義的，對(duì)于多層及低層住宅而言，上述條文是合理的，給設(shè)計(jì)工作提供了依據(jù)。

一般的多、低層住宅，按一梯兩戶(hù)計(jì)，每門(mén)棟的住戶(hù)不會(huì)超12戶(hù)或6戶(hù)，按6．5．2之7條規(guī)定，在總電流進(jìn)線(xiàn)斷路器設(shè)漏電保護(hù)功能，一旦發(fā)生漏電，查詢(xún)范圍小，受停電影響的戶(hù)數(shù)較少。

如果住宅樓為高層，例如24層，若按一梯7戶(hù)計(jì)，則為168戶(hù)。每戶(hù)安裝容量為6kW，用電量則達(dá)1008kW。有人用一路電源供電，總開(kāi)關(guān)容量應(yīng)在700A以上，設(shè)計(jì)者將框架式斷路器(ACB)的接地故障保護(hù)作為防電氣火災(zāi)的措施。通常ACB接地故障整定電流為其額定電流的20％，ACB的額定電流，若為800A，接地故障動(dòng)作電流為800×0．2=160A，這么大的動(dòng)作電流對(duì)防電擊和電氣火災(zāi)幾無(wú)功效，它的作用在于發(fā)生接地故障時(shí)，提高保護(hù)線(xiàn)路絕緣的過(guò)電流防護(hù)靈敏度。

出于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面的原因，我國(guó)規(guī)范也允許采用分離式零序電流互感器加繼電器作用于斷路器或令其報(bào)警(IEC標(biāo)準(zhǔn)中已不予考慮)。但這種零序電流互感器的窗口直徑無(wú)法做得很大，也難以滿(mǎn)足大容量回路的防火要求。即使能在實(shí)際中實(shí)施，由于戶(hù)數(shù)過(guò)多，查找故障需花費(fèi)時(shí)日，影響面實(shí)在太大。

于是有人采用兩回電源或三回電源進(jìn)線(xiàn)，每回線(xiàn)需負(fù)擔(dān)84戶(hù)或56戶(hù)用電，按6．5．2之7條規(guī)定，在上述電源總進(jìn)線(xiàn)裝設(shè)RCD，一旦發(fā)生危及火災(zāi)的漏電時(shí)，電源進(jìn)線(xiàn)跳閘或報(bào)警，故障面影響之大亦是不言而喻的，再加上查找漏電故障有一定難度，會(huì)給住戶(hù)帶來(lái)不便。

高層住宅往往采用母線(xiàn)槽或預(yù)分支電纜，或電纜分支箱等作為供電介質(zhì)。如果能令每?jī)蓪踊蛉龑庸灿玫牟褰酉浠蚍种涮幍臄嗦菲骶哂新╇姳Ｗo(hù)功能，也可以滿(mǎn)足6．5．2之條要求。這樣，就可較大限度地縮減故障面。

如果將6．5．2之7條改為“每幢住宅的總電源進(jìn)線(xiàn)或及其相關(guān)處的斷路器，應(yīng)具有漏電保護(hù)功能”，不僅增加規(guī)范的可執(zhí)行性，也增強(qiáng)了規(guī)范的嚴(yán)謹(jǐn)性。

3工程實(shí)例

圖1及圖2列出了住宅用配電箱系統(tǒng)的兩個(gè)方案，而圖3及圖4分別為與圖1、圖2配合的防火災(zāi)RCD設(shè)置的方案。經(jīng)濟(jì)條件允許的話(huà)，三級(jí)RCD的設(shè)計(jì)方案(圖4)當(dāng)然較優(yōu)，但在工程設(shè)計(jì)中。采用的仍是圖3方案。圖4中-=A"RCD的作用均不相同，插座處設(shè)置。In=30mA的RCD，在間接接觸防護(hù)中保護(hù)人身安全，且又是直接接觸保護(hù)的后備保護(hù)。In=100mA的RCD是作為防電氣火災(zāi)而設(shè)置的，由于其動(dòng)作時(shí)間要求小于0．2s，因而又可作為間接接觸防護(hù)的后備保護(hù)。In=0．3～1A的RCD的作用純粹是為防電氣火災(zāi)而設(shè)置。這種三級(jí)設(shè)置大優(yōu)點(diǎn)是大限度減小故障面，對(duì)于上述所述的一幢高層約要增加十余萬(wàn)元的投資，不知投資商能否接受。

4安科瑞ASJ系列產(chǎn)品介紹

安科瑞ASJ系列剩余電流動(dòng)作繼電器和多回路剩余電流監(jiān)測(cè)儀可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式剩余電流保護(hù)裝置，主要適用于交流50Hz，額定電壓400V及以下的TT和TN系統(tǒng)配電線(xiàn)路，用來(lái)對(duì)電氣線(xiàn)路進(jìn)行接地故障保護(hù)，防止接地故障電流引起的設(shè)備損壞和電氣火災(zāi)事故，也可用來(lái)對(duì)人身觸電危險(xiǎn)提供間接接觸保護(hù)。

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀

4.1功能介紹

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器具有以下功能：A型或者AC型剩余電流測(cè)量，剩余電流越限報(bào)警指示，額定剩余動(dòng)作電流可設(shè)定，極限不驅(qū)動(dòng)時(shí)間可設(shè)定，兩組繼電器輸出，具有就地，遠(yuǎn)程“測(cè)試”、“復(fù)位”功能；

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀具有以下功能：16路剩余電流監(jiān)測(cè)，1路預(yù)警繼電器輸出，16路報(bào)警繼電器輸出，2路DI輸入，自動(dòng)重合閘功能，遠(yuǎn)程通訊功能，遠(yuǎn)程分合閘功能。

4.2技術(shù)指標(biāo)

ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器技術(shù)指標(biāo)

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀技術(shù)指標(biāo)

4.3選用說(shuō)明

剩余電流動(dòng)作繼電器在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意低壓系統(tǒng)的接線(xiàn)型式。

其余接線(xiàn)型式需要改造成以上兩種型式使用，防止出線(xiàn)誤動(dòng)作或者不動(dòng)作的情況。剩余電流互感器的選擇應(yīng)根據(jù)主回路的額定電流為參考選擇，

實(shí)際應(yīng)如圖所示，互感器安裝在主回路或者支路上，通過(guò)測(cè)量剩余電流判斷是否驅(qū)動(dòng)斷路器動(dòng)作。

ASJ10/20剩余電流繼電器典型應(yīng)用

ASJ60剩余電流監(jiān)測(cè)儀典型應(yīng)用

4.4注意事項(xiàng)

當(dāng)采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）作為電擊防護(hù)附加防護(hù)措施時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：

• 額定剩余電流動(dòng)作值不應(yīng)大于30mA；

• 額定電流不超過(guò)32A的下列回路應(yīng)裝設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）：

• 供一般人員使用的電源插座回路；

• 室內(nèi)移動(dòng)電氣設(shè)備；

• 人員可觸及的室外電氣設(shè)備。

• 剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）不應(yīng)作為唯yi的保護(hù)措施；

• 采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）時(shí)應(yīng)裝設(shè)保護(hù)接地導(dǎo)體（PE）。

參考文獻(xiàn)：

【1】凌智敏.剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置在住宅電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.

【2】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.06版

作者簡(jiǎn)介：任運(yùn)業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司。