剩余电流保护装置 RCD 是运用最多的一种电器元件。在规定条件下,当被保护电路中剩余电流超过设定值时,能自动断开电路或发出报警信号的继电保护装置。剩余电流动作保护装置采用自动切断电源的保护原理。在直接接触防护中作为防止电击危险的基本保护措施的附加保护;在间接接触防护中作为防止因接地故障使电气设备外露导电部分带有危险电压而引发电击危害或电气火灾危险的有限保护。本文就来全面系统地讲一讲怎么选用它,以及应该把它们放在配电系统中的哪些地方?给你实实在在的干货。
准确来说,RCD 的用途主要有两大类,又分为四种。两大类分别针对了人身安全和财产安全,其中人身安全是针对直接接触和间接接触电击来说的,财产安全是针对建筑物电气火灾和电气设备损坏来说的。
◆ 用于防止直接接触和间接接触电击事故,它是基本保护和故障保护失效,或用电不慎时的附加防护。而其中用于防直接接触电击时,额定剩余电流动作值不应超过 30mA。
◆ 用于防止电气线路或电气设备接地故障引起电气火灾和电气设备损坏事故,此种情况下额定剩余电流动作值不应超过 300 mA。
设计选型前,我们必须要搞清楚所有的 RCD 产品类型,这里要用大篇幅详细介绍,可按以下进行分类。
◆ 电磁式 RCD 的动作与电源电压或外部辅助电源无关,内部没有电子放大部件,靠接地故障电流本身的能量使其分断。因为要求很小的能量就能驱动,对检测元件和脱扣机构的灵敏性和稳定性都提出了相当高的要求,其内部部件需采用价格高昂的高导磁材料(薄膜合金)制造,工艺复杂,且精密,所以电磁式 RCD 价格高。
◆ 电子式 RCD 动作与电源电压或外部辅助电源有关,鉴于检测部件输出的功率很小,而漏电脱扣器却又希望有较大的能量输入,为解决此问题故增加了电子放大部件,米乐M6 米乐其名也由此而来。由于放大部件的作用,脱扣机构的设计形式就简便化了,互感器和磁导体材料采用普通磁性材料即可,所以电子式 RCD 价格相对较低。
◆ 既然电子式 RCD 需借用外部辅助电源(往往由所在回路处的故障残压提供),且其内部增加了电子集成放大部件,也就降低了它的可靠性。比如辅助电源因故失压、故障残压过低能量不足、抗干扰能力弱等,都将会导致 RCD 误动或拒动。
◆ 正因为电磁式 RCD 价格贵,规范才仅要求其“应”被用于电子信息设备、医疗电气设备的保护,而只建议“宜”用于其它设备线路的保护。不过欧美国家往往电磁式 RCD 用的多,而国内相关产品样本中却较少发现有电磁式,或者电磁式可选用的规格种类并不多。
2)《低压配电设计规范》GB50054-2011 第 6.4.3 条:为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的剩余电流监测或保护电器,其动作电流不应大于300mA;当动作于切断电源时,应断开回路的所有带电导体。
规范是倾向于在 RCD 动作时应将中性导体一并切断,其中《低压配电设计规范》指出在确保 TN-S 系统的中性线为可靠地电位时,即
,才可以不切断 N 线。所以,我们可以看到适用于家用场合的 RCD(1P+N) 产品中,有不切断 N 线的。
但建筑物内的等电位联结究竟在施工中有没有严格落实,还是有待确认的问题,所以工程设计中,还应建议采用能切除所有带电导体的 RCD。
设计师们,如果图纸中有用到1P+N 的 RCD,需注意单线系统图是无法明确 N 线是否断开的,这时还需要增加相关设计说明以作为图纸的补充。
脉动直流剩余电流(可允许叠加有 ≤ 6mA 的平滑直流电流)均能正确动作。使用在电子设备较多的电路中,如家用电器、办公电器、计算机等场所,一般由一个 RCD 保护的回路中计算机不应超过 5 台,也是出于这个方面的考虑。
平滑直流剩余电流均能正确动作。如变频器、整流器、逆变器、UPS、特殊医疗设备(X射线机、CT、核磁共振)等。
对于 RCD 动作特性的要求,《剩余电流动作保护装置安装和运行》GB13955-2017 第 5.8 条中也有上述类似要求。
TN系统中,被 RCD 保护的线路和设备的接地型式也可处理成局部 TT 系统
配电系统中,为了缩小事故停电范围,往往要求上下级保护应具有选择性动作,即下级先动作,上级后动作。在 RCD 的选用时,也应注意采用分级保护。
根据用电负荷性质和线路具体情况,RCD 的分级保护方式有:总保护、中级保护、末端保护三级。总保护设置在总电源端;中级保护设置在分支线首端;末端保护则用于直接对末端用电设备的设置。
上下级RCD动作电流比值应不低于3:1,上下级动作时间差应不低于0.1s,且时间差应尽量小。
2)下图所示的分级保护模式适用于农村中型配电变压器(160 kVA以上)供电的配电网,其主要负荷为农业机械、排灌、小型乡镇工业企业及居民生活用电,可在各条配电出线设第一级保护的分级保护方式。
3)下图所示的分级保护模式适用于用电密度大、负荷类型相对比较复杂的城镇配电网,在用电单位内采用的分级保护方式。
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