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閱讀 4307 次 住宅漏電保護(hù)

摘要：本文分析了住宅衛(wèi)生間漏電保護(hù)的工作原理，并針對(duì)衛(wèi)生間環(huán)境的特殊性介紹了RCD的選用以及RCD保護(hù)的局限性，最后說明了衛(wèi)生間中RCD應(yīng)用與等電位連接相結(jié)合作為安全用電的保證...

 
住宅漏電保護(hù)
 
李玉霞
陜西西部建筑抗震勘察設(shè)計(jì)研究院，710054
一、引言
    隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)居住環(huán)境的要求越來越高。住宅中的衛(wèi)生間已不再是功能單一的洗涮場(chǎng)所，而成為人們放松心情、緩解疲勞、享受生活的重要場(chǎng)所。新的家用電器大量涌入家庭，浴霸、電熱水器、整體浴室等成為浴室新寵，但這些電器在給人們帶來方便的同時(shí)，也增加了安全隱患。
 
    浴室也是電擊事故多發(fā)地點(diǎn)，特別是潮濕的場(chǎng)所。我國浴室內(nèi)電擊致死事故也時(shí)有發(fā)生。人體阻抗主要是電流通過人體時(shí)兩層表皮的阻抗。在一般干燥場(chǎng)所內(nèi)因表皮干燥，呈現(xiàn)的人體阻抗大；而在潮濕場(chǎng)所，人體表皮濕潤(rùn)，阻抗下降，導(dǎo)致心室纖顫致死的電壓就較低。當(dāng)人體表皮濕透時(shí)，如發(fā)生電擊事故，人體阻抗很低，而電擊電流通過人體的通路增大增多，電擊致死的危險(xiǎn)大大增加。因此，在配電回路中安裝漏電保護(hù)器能夠有效地防止這種事故的發(fā)生。
 
二、漏電保護(hù)器的原理和選擇
   漏電保護(hù)器，按國際電工委員會(huì)（IEC）的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)名稱是Residual Current Protective Device,簡(jiǎn)稱RCD,中文名稱叫剩余電流動(dòng)作保護(hù)器。漏電保護(hù)所檢測(cè)到的是剩余電流，即為被保護(hù)電路內(nèi)相線和中性線電流瞬時(shí)值的代數(shù)和（其中包括中性線的三相不平衡電流和諧波電流），此電流即為正常時(shí)的泄露電流和故障時(shí)的接地故障電流。故漏電保護(hù)器的整定值，也即其額定剩余動(dòng)作電流In，僅需躲過正常泄漏電流值即可。
 
    2.1   RCD的工作原理
   漏電保護(hù)器主要包括檢測(cè)元件（零序電流互感器）、中間環(huán)節(jié)（包括放大器、比較器、脫扣器等）、執(zhí)行元件（主開關(guān)）以及試驗(yàn)元件等幾個(gè)部分。三相四線制供電系統(tǒng)的漏電保護(hù)器工作原理示意圖見圖1.

 

    TA為零序電流互感器，CF為主開關(guān)，TL為主開關(guān)的分勵(lì)脫扣器線圈。在被保護(hù)電路工作正常、沒有發(fā)生漏電或觸電的情況下，由克希夫定律可知，通過TA一次側(cè)的電流相量和等于0，即：
    IL1+IL2-IL3+ILN=0
 
   這使得TA鐵芯中的磁通量的相量和也為0，即：
   ΦL1-ΦL2+ΦL3-ΦLN=0
   這樣TA的二次側(cè)不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。漏電保護(hù)器不動(dòng)作，系統(tǒng)保持正常供電。
 
   當(dāng)被保護(hù)電路發(fā)生漏電的存在系統(tǒng)TA一次側(cè)各項(xiàng)電流的相量和不再等于0，產(chǎn)生了漏電電流IK。
   IL1+IL2－IL3+ILN=IK
   這使得TA鐵芯中磁通量的相量和也不為0，即：
   ΦL1-ΦL2+ΦL3-ΦLN=ΦK
 
   在鐵芯中出現(xiàn)了交變磁通，在交變磁通的作用下，TL二次側(cè)線圈就由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，此漏電信號(hào)經(jīng)中間環(huán)節(jié)處理和比較，當(dāng)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，使主開關(guān)分離脫扣器線圈YL通電，驅(qū)動(dòng)主開關(guān)GF自動(dòng)跳閘，切斷故障電路，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
 
    2.2   RCD的選擇
   在住宅電氣設(shè)計(jì)中，漏電保護(hù)器已明確要求使用。按照JGJ/T16-92 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第14.3.10條第（3）款規(guī)定：“環(huán)境特別惡劣或潮濕場(chǎng)所（如鍋爐房、食堂、地下室即浴室）的電氣設(shè)備宜設(shè)置漏電電流動(dòng)作保護(hù)�！蓖瑫r(shí)，，GB50096-1999《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.5.2條第3、4款規(guī)定：“住宅衛(wèi)生間電源插座應(yīng)設(shè)置漏電保護(hù)裝置�！币虼耍�RCD的合理選擇成為電氣設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的問題。
 
   2.2.1  IΔn值的確定
   RCD的額定動(dòng)作電流為30mA的RCD能充分保證人體遭受間接接觸電擊時(shí)的安全，其額定不動(dòng)作電流IΔn0=0.5×IΔn=15（mA），它應(yīng)大于被保護(hù)回路的正常泄漏電流，并留有一定裕量。基于這些考慮，在設(shè)計(jì)安裝中應(yīng)限制RCD所保護(hù)回路的設(shè)備數(shù)量，是通過RCD的正常泄漏電流IΔ不超過0.4IΔn。在衛(wèi)生間這類特別潮濕的場(chǎng)所內(nèi)，雖然人體阻抗下降，但人體發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)的電流值仍為30mA而未變化，所以不論場(chǎng)所時(shí)干燥還是潮濕，IΔn=30mA的RCD都能有效地起到防電擊的作用。
 
   2.2.2   In值的確定
   RCD整定值In的確定除滿足不小于負(fù)荷電流的要求外，還需滿足避免RCD誤動(dòng)作的要求。由于相線和中性線在RCD零序電流互感器上的布置難以做到完全對(duì)稱，電流互感器的二次繞組內(nèi)多少會(huì)感應(yīng)一些電動(dòng)勢(shì)，其值不大，一般不足以使RCD動(dòng)作。如果被保護(hù)回路內(nèi)出現(xiàn)大幅度的過電流，當(dāng)其超過RCD整定值In的6倍時(shí)，這種因布置不對(duì)稱在電流互感器二次繞組內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)將增大，其值足以使RCD動(dòng)作，但這是RCD產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)允許的。在這種情況下，應(yīng)注意選用較大的In值的RCD，避免其誤動(dòng)作。
 
   2.2.3   RCD選擇的原則
   配電線路和設(shè)備泄漏電流值及分級(jí)安裝的漏電保護(hù)動(dòng)作特性的電流配合一般應(yīng)滿足下述要求：
   （1） 配電線路的漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流應(yīng)不小于正常運(yùn)行時(shí)泄漏電流實(shí)測(cè)值的4倍；
   （2）用于單臺(tái)用電設(shè)備保護(hù)時(shí)，漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流應(yīng)不小于正常運(yùn)行實(shí)測(cè)電流的4倍；
   （3）用于整個(gè)配電干線保護(hù)時(shí)，漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流應(yīng)不小于正常運(yùn)行實(shí)測(cè)電流的2倍。
 
三、衛(wèi)生間RCD的設(shè)置
    按照電擊危險(xiǎn)程度將衛(wèi)生間內(nèi)部劃分為四個(gè)區(qū)域：
    0區(qū)——浴盆或淋浴盆內(nèi)部；
    1區(qū)——圍繞浴盆或淋浴盆外緣的垂直面內(nèi)，或距淋浴噴嘴0.6m垂直面內(nèi)，其高度止于離地面2.25m處；
    2區(qū)——1區(qū)至離1區(qū)0.6m的平行垂直面內(nèi)，求高度止于離地面2.25m處；
    3區(qū)——2區(qū)至離2區(qū)2.4m的平行垂直面內(nèi)，其高度止于離地面2.25m處。
 
    需要說明的是，新版的IEC標(biāo)準(zhǔn)已取消3區(qū)，但我們國家標(biāo)準(zhǔn)GB16895.13-2002仍保留原規(guī)定未改。IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在0、1區(qū)和2區(qū)內(nèi)不得設(shè)置插座，但有些發(fā)達(dá)國家規(guī)范中規(guī)定除電動(dòng)剃須刀插座外，衛(wèi)生間內(nèi)不允許裝設(shè)其他電源插座。
 
    如果需在衛(wèi)生間內(nèi)安裝插座，在插座回路上必須裝設(shè)額定動(dòng)作電流IΔn不大于30mA的RCD，之所以沒有要求IΔn必須小于30mA，這是因?yàn)槿梭w發(fā)生心室纖顫致死的根本原因時(shí)通過人體的電流超過30mA且持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)。環(huán)境潮濕只能降低人體阻抗從而降低接觸電壓限值，不能改變心室纖顫闕值。IΔn為30mA的RCD的效果相同。
 
四、RCD作用的有限性
    4.1   RCD作用的有限性
    RCD的主要作用是防間接接觸電擊和接地電弧火災(zāi)。由觀點(diǎn)認(rèn)為在衛(wèi)生間裝用RCD后，在發(fā)生故障時(shí)，RCD能立即切斷電源，就不會(huì)發(fā)生人身電擊事故，其實(shí)并非如此，它的作用也是有限的：
  （1）RCD對(duì)接地故障危害的防范有很高的動(dòng)作靈敏度，能在數(shù)十毫秒的時(shí)間內(nèi)有效地切斷小至毫安計(jì)的故障電流。即使發(fā)生直接接觸電擊，接觸電壓高達(dá)220v高靈敏度的IΔn≤30mA的RCD也能在人體發(fā)生心室纖顫導(dǎo)致死亡以前快速切斷電源室受電擊人免于一死。但它只能在說保護(hù)的回路內(nèi)發(fā)生故障時(shí)起作用，不能防止從別處沿PE線或裝外導(dǎo)電部位傳導(dǎo)來的故障電壓引起的電擊事故。
 
  （2）RCD分為電子式和電磁式兩類。電磁式RCD故障電流本身的能量使RCD動(dòng)作；而電磁式RCD則借助其在回路處的故障殘壓提供的能量來使RCD動(dòng)作，如果殘壓過低能量不足，RCD則可能拒動(dòng)，所以電子式RCD不及電磁式的動(dòng)作可靠。
   在衛(wèi)生間特別潮濕的電擊危險(xiǎn)場(chǎng)所，由于人不的皮膚濕透，人體阻抗大大下降，大于12V的接觸電壓即可發(fā)生電擊事故，URCD不小于50V才能動(dòng)作的電子式RCD顯然就不能充分保證場(chǎng)所內(nèi)的人身安全。因此，衛(wèi)生間這類場(chǎng)所必須使用電磁式RCD。
 
   （3）由于我們可能在家中使用一些新型的家電設(shè)備，配電回路的電壓波形經(jīng)常不是純凈的正弦波形。有些電壓擾動(dòng)也能導(dǎo)致RCD的誤動(dòng)或拒動(dòng)，引起不良的后果，包括以下幾項(xiàng)影響：
    1﹞直流分量的影響
    2﹞高次諧波的影響
    3﹞瞬態(tài)雷電沖擊電壓的影響
 
    4.2 RCD與等電位聯(lián)結(jié)相結(jié)合
    如前所述，RCD以其高靈敏度切斷電源的動(dòng)作性能，既能做間接接觸電擊保護(hù)，又能做直接接觸電擊保護(hù)的后備防護(hù)，但RCD作用的有限性也是不容忽視的。因此，僅靠安裝RCD來切斷電源是不能滿足完善的防電擊要求的，必須輔以等電位聯(lián)結(jié)或接地等措施。
 
    人體電擊致死的危險(xiǎn)程度決定于兩個(gè)因素：一是通過人體電流的大小或人體接觸電壓的高低；另一是人體通電時(shí)間的長(zhǎng)短。接地和電位聯(lián)結(jié)用以降低接觸電壓，RCD用以縮短通電時(shí)間。當(dāng)RCD拒動(dòng)時(shí)，如果做了接地，特別是做了等電位聯(lián)結(jié)，由于接觸電壓的降低，受電擊的人就可能免于死亡。另外，如果設(shè)備絕緣損壞，外殼帶危險(xiǎn)電壓，設(shè)備接地可為故障電流提供低阻抗的返回電源的通路，是RCD可在人體接觸故障設(shè)備以前就切斷電源，從而保證了人身安全。而且，RCD不能防范自別處沿PE線傳來的故障電壓導(dǎo)致的電擊事故，而這種只能靠等電位聯(lián)結(jié)來消除。所以，RCD和接地或等電位聯(lián)結(jié)兩者兼用，相輔相成才能收到最好的防電擊效果。
 
五、結(jié)束語
    綜上所述，在住宅衛(wèi)生間這類特別潮濕的特殊環(huán)境中，電氣安全顯得尤為重要。漏電保護(hù)作為有效的保護(hù)措施也存在其有限性，在電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)該引起重視，因此，如何與接地或等電位聯(lián)結(jié)等其他防護(hù)措施，更好的結(jié)合成為一個(gè)值得深入探討的問題。
 
參考文獻(xiàn)：
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5. 馮文彬 金立新.  低壓供電系統(tǒng)快速漏電保護(hù)技術(shù). 低壓電氣，2005年第3期.
 
 
(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)
 
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