住宅電氣安全升級：揭秘剩余電流保護裝置的應用

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】剩余電流保護裝置(RCD)在應用中要使其額定漏電不動作電流不小于電氣線路和設備的正常泄漏電流的大值的2倍。RCD的設置位置要考慮到泄漏電流和工程造價因素。作者提出將GB50096-19996．5．2．7條改為：“每幢住宅的總電源進線或相關處的斷路器應具有漏電保護功能"，不僅增加規(guī)范的可執(zhí)45-性，也增強了規(guī)范的嚴謹性。文章后列出了住宅用配電箱系統(tǒng)的兩個例子，以及與之配合的防火災RCD設置的舉例。

【關鍵詞】工廠與建筑；安全性；漏電保護器；設計

0前言

在住宅電氣系統(tǒng)設計中，剩余電流動作保護裝置的應用是至關重要的。這種裝置能夠有效預防電氣火災和人身安全事故的發(fā)生。我們需要理解什么是剩余電流。在理想情況下，電流從電源出發(fā)，經過用電設備后，應全部返回電源。然而，在實際使用過程中，由于絕緣損壞、線路老化等原因，部分電流可能沒有按預定路徑流動，這就是所謂的“剩余電流"。剩余電流雖然數值較小，但其潛在危害極大。一旦人體接觸到帶有剩余電流的設備或線路，就可能發(fā)生觸電事故。同時，剩余電流還可能引發(fā)電氣火災。因此，對剩余電流的監(jiān)控和保護就顯得尤為重要。

 在住宅電氣設計中，剩余電流動作保護裝置，就是一種有效的防護手段。當檢測到剩余電流超過設定值時，RCD會自動切斷電源，從而避免觸電和火災事故的發(fā)生。RCD還能提供過載保護和短路保護功能。這意味著，無論是電器設備自身的問題，還是外部因素導致的異常情況，RCD都能及時作出反應，確保住宅電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。剩余電流動作保護裝置在住宅電氣設計中的應用不僅能有效預防觸電和火災事故，還能提供全面的電氣保護。因此，我們強烈建議在住宅設計中廣泛采用此類裝置。

剩余電流保護裝置(也稱漏電保護電器，本文簡稱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用。RCD在切斷供電回路保護措施中，與過電流保護電器相比，對接地故障引起的電擊事故的防范具有很高的動作靈敏度。因此，在因經常挪動而易發(fā)生接地故障的手持或移動式設備的配電回路中得到了廣泛應用，以確保人身安全。

1RCD的參數選擇

I、la．o及t是RCD極為重要的參數。，為該電器的額定漏電動作電流，，是額定漏電不動作電流，t為RCD的動作時間。通常，及，的關系是：I=1／21或者說額定漏電不動作電流la．o小值為0．51△。正常運行時，由于電氣設備及線路對地電阻和電容形成的阻抗不可能無窮大，因此電氣設備及線路對地是有泄漏電流的。這種泄漏不會引起對人身

的傷害乃至火災危險，但會引起RCD誤動作。國標GB13955-1992((漏電保護器安裝和運行》5．3．1條對此作了規(guī)定：“選擇漏電保護器的額定漏電動作電流值時，應充分考慮到被保護線路和設備可能發(fā)出的正常泄漏電流，必要時可通過實際測量取得被保護線路或設備的泄漏電流值"。5．3．2條還規(guī)定：“選用的漏電保護器的額定漏電不動作電流，應不小于電氣線路和設備的正常泄漏電流的大值的2倍"。如果用，表示住宅用電設備的大正常泄漏電流，其與I…la．o之間的關系為：

21△∞=I

即

I≤0．5IA∞=0．25I△

國標GB4706．1《家用和類似用途電器安全通用要求》列出有關家用電器正常泄漏電流見表1及表2。用電設備的泄漏電流是隨多種因素而變化的，

有人在天津7月～8月期間對住宅家用電器及BV導線穿PVC管暗設時的正常泄漏電流進行測試，見表3。額定動作電流為30mA的RCD能充分保證人身安全，所以在防電擊的保護措施中，I△n =30mA的RCD得到廣泛應用。

2RCD的設置位置

一直以來，不少人對GB50096-1999《住宅設計規(guī)范》6．5．2條關于RCD設置位置有異議。筆者認為，規(guī)范的要求是一個低標準，它要求手握式或移動式供電回路一定要設RCD。對住宅電源進戶處是否安裝RCD并未規(guī)定。關鍵是設計人員要注意正常泄漏電流，與RC之，之間的協(xié)調關系，避免RCD誤動作。

對于前述被測住宅而言，其正常泄漏電流之和達11．19mA。若在住戶用配電箱進線處設，An：30mA的RCD，則無法滿足I≤0．25I的要求，電源進線處設置的RCD有誤動作的可能。

注：1)落地燈可按熒光燈計算泄漏電流。

2)空調器為室內機，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式設備的供電回路上裝設I=30mA的RCD，在電源進線處設置，△≥100mA的RCD那當然好，問題是工程造價許可與否。據悉。因經濟上的原因房地產開發(fā)商是不同意此種設計方案的。同樣，在空調供電回路及照明回路是否需裝設RCD亦應由工程造價決定。

空調設備因體大量重屬固定設備，發(fā)生接地故障時，對人體的危害遠不如手握式(或移動式)設備。這是因為手握式設備接地故障時，人的手掌肌肉對電流的反應是不受大腦指令的，會對帶電導體緊握不放，無法迅速脫離帶電體，因此要求快速切斷電源回路就極為重要。所以，規(guī)范要求對供電給手握式和移動式電氣設備的末端配電線路切斷電源大時間為0．4s(GB50054-1995之4．4．7條)。對于供電給固定式設備的末端線路，由于固定設備體大量重，不易被手抓住，發(fā)生故障時，人體易于掙脫。綜合考慮各類技術及經濟因素，規(guī)范將此類固定設備的切斷時間定為“不宜大于5s"。固定的照明器常是高高掛起(不含臺燈、落地燈等插座供電照明器)，其照明線路多暗設于樓板或墻體內，發(fā)生接地故障時，其造成的危害也遠不如手握式或移動式設備。

當然。空調設備、照明設備(不含臺燈、落地燈、床頭燈等由插座供電的照明設備)供電回路不裝設RCD，并不等于說這些設備或線路不會發(fā)生接地故障。發(fā)生故障時，由于PE線貫通整個裝置，故障引起的危險對地電壓通過PE線蔓延至所有的手握式和移動式設備的金屬外殼，對于空調等固定設備，其切斷故障電路的允許時間達5s，必然給正在使用手握或移動式設備的人帶來危險。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線的阻抗不大于Zs（UL為安全電壓，50V；Uo為相線對地電壓；Z為故障回路阻抗)。

另一措施是實施局部等電位聯結，以消除或降低可導電部分的電位，這一措施在設計中利用土建工程已有的鋼筋加以聯結便可實施，是一個經濟且實用的方法。

至于在空調回路設置RCD，令其故障時切斷電源時間小于0．4s亦是可以的，仍是那句話：工程造價允許方可實施。

RCD不僅能對人身提供安全保護，而且也能對漏電引起的火災進行防范?？茖W家的研究告訴我們，500mA(0．5A)是引起火災的小點燃電流，也就是說500mA以下的電弧能量是不足以引燃起火的。當然僅有500mA的點燃電流并不見得會引起火災，因為火災的形成不僅要有火源(此處為點燃電流)，還要有可燃物及火災蔓延的可能。這就是說，當泄漏電流達到500mA時，有發(fā)生火災的可能，但不一定會發(fā)生火災。

隨著人們生活水平提高，全國各地都在開發(fā)不同類型的住宅小區(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線斷路器，應具有漏電保護功能"。在電氣火災日趨增多的今天，編制該條文是有現實意義的，對于多層及低層住宅而言，上述條文是合理的，給設計工作提供了依據。

一般的多、低層住宅，按一梯兩戶計，每門棟的住戶不會超12戶或6戶，按6．5．2之7條規(guī)定，在總電流進線斷路器設漏電保護功能，一旦發(fā)生漏電，查詢范圍小，受停電影響的戶數較少。

如果住宅樓為高層，例如24層，若按一梯7戶計，則為168戶。每戶安裝容量為6kW，用電量則達1008kW。有人用一路電源供電，總開關容量應在700A以上，設計者將框架式斷路器(ACB)的接地故障保護作為防電氣火災的措施。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，接地故障動作電流為800×0．2=160A，這么大的動作電流對防電擊和電氣火災幾無功效，它的作用在于發(fā)生接地故障時，提高保護線路絕緣的過電流防護靈敏度。

出于技術、經濟方面的原因，我國規(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警(IEC標準中已不予考慮)。但這種零序電流互感器的窗口直徑無法做得很大，也難以滿足大容量回路的防火要求。即使能在實際中實施，由于戶數過多，查找故障需花費時日，影響面實在太大。

于是有人采用兩回電源或三回電源進線，每回線需負擔84戶或56戶用電，按6．5．2之7條規(guī)定，在上述電源總進線裝設RCD，一旦發(fā)生危及火災的漏電時，電源進線跳閘或報警，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，會給住戶帶來不便。

高層住宅往往采用母線槽或預分支電纜，或電纜分支箱等作為供電介質。如果能令每兩層或三層共用的插接箱或分支箱處的斷路器具有漏電保護功能，也可以滿足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線或及其相關處的斷路器，應具有漏電保護功能"，不僅增加規(guī)范的可執(zhí)行性，也增強了規(guī)范的嚴謹性。

3工程實例

圖1及圖2列出了住宅用配電箱系統(tǒng)的兩個方案，而圖3及圖4分別為與圖1、圖2配合的防火災RCD設置的方案。經濟條件允許的話，三級RCD的設計方案(圖4)當然較優(yōu)，但在工程設計中。采用的仍是圖3方案。圖4中-=A"RCD的作用均不相同，插座處設置。In=30mA的RCD，在間接接觸防護中保護人身安全，且又是直接接觸保護的后備保護。In=100mA的RCD是作為防電氣火災而設置的，由于其動作時間要求小于0．2s，因而又可作為間接接觸防護的后備保護。In=0．3～1A的RCD的作用純粹是為防電氣火災而設置。這種三級設置大優(yōu)點是大限度減小故障面，對于上述所述的一幢高層約要增加十余萬元的投資，不知投資商能否接受。

4安科瑞ASJ系列產品介紹

安科瑞ASJ系列剩余電流動作繼電器和多回路剩余電流監(jiān)測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)配電線路，用來對電氣線路進行接地故障保護，防止接地故障電流引起的設備損壞和電氣火災事故，也可用來對人身觸電危險提供間接接觸保護。

ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀

4.1功能介紹

ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器具有以下功能：A型或者AC型剩余電流測量，剩余電流越限報警指示，額定剩余動作電流可設定，極限不驅動時間可設定，兩組繼電器輸出，具有就地，遠程“測試"、“復位"功能；

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀具有以下功能：16路剩余電流監(jiān)測，1路預警繼電器輸出，16路報警繼電器輸出，2路DI輸入，自動重合閘功能，遠程通訊功能，遠程分合閘功能。

4.2技術指標

ASJ10/20系列剩余電流動作繼電器技術指標

ASJ60系列剩余電流監(jiān)測儀技術指標

4.3選用說明

剩余電流動作繼電器在應用時應注意低壓系統(tǒng)的接線型式。

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

實際應如圖所示，互感器安裝在主回路或者支路上，通過測量剩余電流判斷是否驅動斷路器動作。

ASJ10/20剩余電流繼電器典型應用

ASJ60剩余電流監(jiān)測儀典型應用

4.4注意事項

當采用剩余電流動作保護器（RCD）作為電擊防護附加防護措施時，應符合下列規(guī)定：

• 額定剩余電流動作值不應大于30mA；

• 額定電流不超過32A的下列回路應裝設剩余電流動作保護器（RCD）：

• 供一般人員使用的電源插座回路；

• 室內移動電氣設備；

• 人員可觸及的室外電氣設備。

• 剩余電流動作保護器（RCD）不應作為的保護措施；

• 采用剩余電流動作保護器（RCD）時應裝設保護接地導體（PE）。

• 剩余電流動作保護裝置是住宅電氣系統(tǒng)中的安全設備。它可以有效地監(jiān)控電路中的剩余電流，并在發(fā)現異常情況時迅速切斷電源。這種保護裝置的設計原理基于電流平衡原則，當電流流入和流出電路的量不匹配時，RCD會檢測到剩余電流的存在并觸發(fā)保護動作。在住宅電氣設計中，使用RCD可以顯著提高電氣系統(tǒng)的安全性。它可以預防因電器設備故障、接地故障或絕緣老化等原因導致的電擊事故。此外，RCD還可以減少電氣火災的風險，因為當電路發(fā)生短路或過載時，它會迅速切斷電源，避免電線過熱引發(fā)火災。
  

參考文獻：

【1】凌智敏.剩余電流動作保護裝置在住宅電氣設計中的應用.

【2】安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.06版

作者簡介：劉細鳳，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事剩余電流動作保護器的研發(fā)與應用