浅析剩余电流保护器的原理及应用

摘要：本文简单分析了剩余电流动作保护器的原理及作用，说明在建筑电气设计中不同用电场所如何正确的选择剩余电流保护器及采取与之相结合的等电位联结安全措施。

关键词：剩余电流动作保护器；原理；选择；等电位联结

一、剩余电流动作保护器（RCD）

许多建筑电气设计人员对RCD的了解仅仅是可以参照厂家的样本选型，反而对它本身的工作原理了解不甚太多，下面首先介绍一下RCD的工作原理及影响选型的一些因素的名词解释。

1、原理

RCD的主要特性详见图一。其铁芯包绕了一电气回路的全部载流导体，在磁芯内产生磁通在一瞬间都与这些导体电流的算术和有关；在一方向流过的电流假设为正（I1），则在相反方向流过的电流为负（I2）。在无故障的正常回路中I1+I2=0，在磁芯内没有磁通，线圈内的电动势为零。接地故障电流Id穿过磁芯流向故障点，但却经大地或TN系统的保护线返回电源。穿过磁芯的诸导体的电流因此平衡，电流差在磁芯内产生磁通。此电流被称为“剩余”电流，这一原理也被认作“剩余电流”原理。

在磁芯内产生的变磁通在绕组内感应出一电动势，这样就有电流I3流过使脱扣器动作的线圈。如果剩余电流大于能使脱扣器动作的电流值，不论是直接动作的还是经电子继电器动作的，断路器都要跳闸。

2、稳定的泄漏电流和故障泄漏电流

稳定的泄漏电流是指每一种低压电气装置都有其稳定的对地电流，它由设备本身的性质及单相和三相带电导体对地电容的不平衡度决定，与配电回路是否存在故障无关。

故障泄漏电流是指电气线路在非正常状态下，存在的故障电流。当故障电流较大时，一般由配电回路所设置的过电流保护器自动切断故障回路；当故障电流太小以至于过电流保护器不能满足切断电源时间的要求时，需装设剩余电流保护器作为配电回路的防护措施。

所以在设计中，我们要综合考虑设备的固有泄漏电流和故障泄露电流，选择合适的RCD。

二、RCD的分类及选择

遵上所述，一定程度上，RCD是作为配电回路的一种补充防护措施。下面简单介绍一下RCD按剩余电流产生时延时时间的分类及如何正确的选择RCD。

1、瞬动型（一般性）

当系统中出现大于动作值的剩余电流，为确保人身安，无故意延时并立即脱扣。简单理解即瞬动型RCD主要是从以人文本出发，对一切相对较长时间存在就会对人员产生重大危险的故障，瞬时切除，一般选择高灵敏度的RCD（≤30mA），一些标准及规范规定了某些场所必须装设RCD，本文将不再赘述。下面列举一些需设计人员慎重考虑的场所：

屋面露天设置的用电设备

在工厂的设计中，一些工艺排风机需设置在屋面上，从规范上考虑需设置RCD，但工艺上要求非消防状态下不能突然断电，突然断电对工艺设备损伤较大，且回复生产所需时间较长，对企业造成较大的经济损失。本人建议在此种情况下，RCD保护仅作用于信号，不动作，并将信号远传至中央监控室。

潮湿环境设置的消防用电设备

潮湿环境的消防用电设备是否选用RCD保护，在规范上均未有相关的规定；除去某些平时使用，火灾时兼用的设备外，一般情况下，消防设备在非消防状况下是不运转的；所谓“养兵千日，用兵一时”，若由于泄露电流的存在，火灾时，消防风机不能正常使用，造成的后果是无法估量的。所以本人建议在业主认可且在业主预算范围之内的情况下，安装防火剩余电流动作报警系统或消防巡检系统；若业主不愿增加成本，则本人建议在此种情况下不再装设RCD。

浴池和游泳池

在浴池和游泳池等特别的与日常生活联系较多的电击危险场所，由于人体的皮肤湿透，阻抗大大下降，大于12V的接触电压即可发生电击事故，故在类似此种特殊场合，可采用不同等级的特地安全电压。

2、选择型（S型）

设置一个给定的剩余电流值，能达到一个预定的极限不驱动时间，从而实现多个RCD串联使用时使上下级RCD之间有选择性动作，以减少故障停电的范围。

一般对终端配电箱来说电源总断路器处的RCD，可选用In≤300mA，时间可参考0.3s左右，此S型RCD用以保护全部电气装置，但主要用于防接地故障引起的火灾，同时也作为插座回路RCD的后备。

三、RCD与等电位联结的的结合

RCD以其高灵敏度切断电源的动作性能，既能作间接接触电击防护，又能作直接接触电击防护的后备保护；一般主要用于当电线绝缘因安装或使用不当破损失效后的后备措施，但不能由此误认为安装了RCD电气设备就可以不接地或不做等电位联结。接地和等电位联结用以降低接触电压，RCD用以缩短通电时间；两者兼用，相辅相成才可以收到最好的防电击效果。

四、结论

本文从RCD的原理、分类和等电位联结的结合等角度略作分析，当然关于RCD的应用及问题还有许多，如RCD的局限性、与各种接地形式的配合、各种RCD产品的性质等，本文将不再赘述，未尽之处，请给与指正。■

参考文献

［1］《剩余电流动作保护装置安装和运行》 GB13955-2005.

［2］王厚余，《建筑物防雷设计规范及低压电气装置的设计安装和检验》.

［3］《电气装置应用（设计）指南》，中国电力出版社.