建筑低压配电中的剩余电流保护

摘要：根据剩余电流原理采用的配电保护措施，是保证供配电设计和系统安全运行的重要部分。本文对低压配电系统中剩余电流保护装置的设置进行论述。

关键词：建筑配电 剩余电流接地故障

中图分类号：TM421 文献标识码：A 文章编号：

前言

剩余电流，为低压配电线路中各相(含中性线)电流矢量和不为零的电流。监测剩余电流值，设置剩余电流动作保护装置，对于电气电力系统安全运行、保护人身安全及预防电气火灾来说必不可少。国家现行规范《低压配电设计规范》（50054-2011）和《民用建筑电气设计规范》（JGJT 16-2008）都对剩余电流保护的设置有明确规定。

1剩余电流保护原理

剩余电流值，是指在被测的三相导线路上与中性N上各装一个电流互感器，或让三相导线与N线一起穿过一个零序电流互感器，得到三相导线与中性线N的电流矢量和IA＋IB＋IC＋IN，当设有发生单相接地故障时，无论三相负荷平衡与否，则此矢量和为零（严格讲为线路与设备的正常泄漏电流）；当发生某一相接地故障时，故障电流会通过保护线PE及与地相关连的金属构件，即IA＋IB＋IC＋IN≠0，此时数值为接地故障电流Id加正常泄漏电流。当数值超过剩余电流动作保护器件的设定动作电流值时，保护器件发生动作作用于发出报警型号或者切断供电回路。当采用过流保护无法兼做接地故障保护时，采用剩余电流动作保护就非常必要了。

利用剩余电流原理，可以作为接地故障保护的保护措施。而接地故障引起的电气火灾监测和电击防护，是利用剩余电流原理应用保护的最重要的两个方面。

2剩余电流保护器在电气火灾监控中的应用

由于接地故障产生的电气火灾，在火灾总数中占有很大一部分比例。接地故障产生的接地电弧，是产生火灾的直接原因。不论是TN系统还是TT系统，接地故障电路的阻抗都大于带电导体短路电路的阻抗，接地故障的电路阻抗大，使它易以电弧短路的形式出现，短路电弧长时间延续，电弧局部温度可高达3000°～4000℃，容易烤燃附近可燃物质起火，由于高阻抗，接地故障引起的短路电流较小，不足以使断路器动作跳闸切断电源，只有在配电线路上加装剩余电流保护器件，才能检测剩余电流，达到及时发现接地故障的目的 。

2.1剩余电流动作报警器用于电气火灾监控的场所

住宅、公寓等居住建筑和火灾自动报警系统保护对象分级为二级的建筑物，应设置用于接地保护的独立的剩余电流动作报警器，报警器安装位置在建筑物的电源进线或配电干线分支处。火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物的配电线路，应设置由多个剩余电流监控模块和监控主机组成的防火剩余电流动作报警系统；另外除住宅外，火灾自动报警系统保护对象分级为一级的建筑物的配电线路，也宜设置。

2.2电气火灾监控剩余电流动作报警器动作电流值

此电流应躲过正常的线路泄露电流，不应过小，否则容易出现因泄露电流引起的频繁误动作；也不应过大，否则出现由故障产生的剩余电流时，剩余电流动作报警器也不动作，影响保护系统的灵敏度，甚至保护失效。剩余电流动作报警器的动作电流设置一般在300mA至500mA之间。当回路的自然漏电流较大，500mA不能满足测量要求时，宜采用门槛电平连续可调的剩余电流动作报警器或分段报警方式抵消自然泄漏电流的影响。

3剩余电流保护器在电击防护中的应用

当回路或设备发生带电导体与外露可导电部分或保护导体之间的故障时，防间接接触保护电器必须切断该回路或设备的供电，以防止人体同时触及的可导电部分的预期接触电压值。当接触电压超过交流50V，不能持续到对人体产生有害和危险的病理、生理反应的时间。

3.1防止电击应设置剩余电流保护器的设备

手持式及移动式用电设备、室外工作场所的用电设备、环境特别恶劣或潮湿场所的电气设备、家用电器回路或插座回路、由TT系统供电的用电设备、医疗电气设备急救和手术用电设备等需设置。

3.2电击防护对剩余电流动作保护装置的要求

首先，保护装置的动作电流，在用作直接接触防护的附加保护或间接接触防护时，剩余动作电流不应超过30mA，通常此保护器设置在末端用电回路和插座回路中，此电流值可以保证人身安全。其次，剩余电流保护器切断故障回路的时间也有明确的规定，通常状况下一般不大于5s，在某些回路中不大于0.4s。

4电气火灾监测与电击防护对剩余电流保护装置要求的异同

4.1电气布线系统中接地故障对剩余电流动作保护器的基本要求

电气火灾监测与电击防护都是发生接地故障利用监测剩余电流使动作保护器动作，它们本质都是剩余电流动作保护装置对接地故障的保护，所以二者基本保护原理是相同的，二者对接地故障保护的基本要求也是相同的。

（1）电气布线系统中接地故障电流的额定剩余电流动作值不应超过500mA。

（2）PE导体严禁穿过剩余电流动作保护器中电流互感器的磁回路。

（3）对于多级装设的剩余电流动作保护器，其时限和剩余电流动作值应有选择性配合。

（4）当装设剩余电流动作保护电器时，应能将其所保护的回路所有带电导体断开。即保护中性线也应该断开，三相系统中应使用4P开关装置，单相系统中应使用2P开关装置。

（5）剩余电流动作保护器的选择和回路划分，应做到在主要回路所接的负荷正常运行时，其预期可能出现的任何对地泄漏电蕊均不致引起保护电器的误动作。

4.2电气火灾监测与电击防护的要求不同

电气火灾监测与电击防护的最终防护目的不同，所以对剩余电流动作保护装置具体设置要求也有所不同。

（1）设置场所和位置不同。用于电气火灾检测的设置场所是按照建筑的使用性质和火灾危险等级来划分的，而电击防护是按照设备的性质和使用环境来规定是否需要设置保护器。电气火灾检测通常在建筑低压配电一二级配电的进线处设置剩余电流动作保护装置；而电击防护是根据设备划分的，设备通常处在配电末端，所以电击防护的剩余电流动作保护器常设置在末端分支回路中。

（2）动作电流不同。由电气火灾剩余电流保护器处在一二级配电处的进线处，动作电流的设置应避开配电系统正常的泄露电流，所以不应过小，通常为300mA至500mA。而电击防护是为了保证人身安全，且通常处于配电末端回路中，所以动作电流不大于30mA。

（3）动作时间不同。剩余电流动作保护器监控电气火灾，保护器件能发出报警或切断回路即可，在动作时间上没有严格的规定，可根据剩余电流动作保护器的上下级配合设置动作时间。用于电击防护的保护器件有严格的动作时间规定，以免造成人身伤害，如在TN系统的插座回路和IT系统中，要求动作时间不大于0.4s，其他情况的动作时间通常不大于5s。

（3）动作类型不同。用于火灾监控通常只要求发出报警信号，而电击防护需要切断故障回路。

5结语

对建筑电气设计和施工人员来说，只有在充分理解剩余电流保护原理的基础上，才能正确设置与安装剩余电流动作保护装置，保证配电系统的可靠性和安全性。

参考文献

[1]中国建筑东北设计院，主编。JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]中国机械工业联合会，主编。GB 50054-2011 低压配电设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.