夏仕贞
浙江绿城六和建筑设计有限公司,杭州市
摘 要:根据《民用建筑电气设计标准》(GB 151348-2019)中第七章中低压系统的保护措施中提到剩余电流动作保护器(RCD)所起的作用进行探究;并对剩余电流动作保护器(RCD)在工程中起到的重要作用进行进一步说明。
关键字:剩余电流保护器;TN-C系统;TN-S系统;IT系统;TT系统;直接接触防护;接地故障防护;
0引言
在我国引进IEC标准后开始采用TN-S、TN-C-S、TT、IT系统这些系统都具有单独的PE线,RCD也随之大量的装用。由于电流互感器的接线方式,RCD的整定值只需躲开被保护回路的正常对地电流,其中三相不平衡电流和谐波电流在磁路内被抵消,其动作灵敏性得以大大提高。高敏感度的额定电流不超过30mA的RCD,还可用作直接接触电击防护的后备保护。
1规范对剩余电流保护器(RCD)在TN系统中要求
按照国家标准GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》7.7.7的规定,过电流保护电器和剩余电流保护器(RCD)可用作TN系统的故障防护,但剩余电流保护器(RCD)不能用于TN-C系统。在TN-C-S系统中采用RCD时,在RCD的负荷侧不得再出现保护接地中性导体。应在RCD的电源侧将中性导体与保护接地中性导体分别引出[1]。
2规范对剩余电流保护器(RCD)在TT系统中要求
按照国家标准GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》7.7.8的规定,采用剩余电流保护器(RCD)做故障防护时,用符合下列规定:
1)切断电源的时间应符合本标注7.7.6条的要求;
2)保护电气的动作特性应符合下列要求:
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式中:R
A——外露可导电部分的接地极和保护接地导体的电阻之和(Ω)。
I△n——RCD的额定剩余动作电流,(A);
3规范对剩余电流保护器(RCD)在IT系统中要求
按照国家标准GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》7.7.9的规定,IT系统可采用剩余电流保护(RCD)[1]。
4规范对剩余电流保护器(RCD)用做附加防护的要求
按照国家标准GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》7.7.10的规定,剩余电流保护器(RCD)作为附加防护时,应满足下列要求:
1)在交流系统中装设额定剩余电流不大于30mA的RCD,可用作基本保护失效和故障防护失效,以及用电不慎时的附加保护措施;
2)不能将装设RCD作为唯一的保护措施[1]。
5针对规范中对剩余电流保护器(RCD)做出相关规定的分析
对于GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》7.7.7的规定分析:TN-C系统不能装用RCD是因PEN线穿过RCD的零序电流互感器,通过相导体和PEN线的接地故障电流产生的磁场在互感器铁芯内互相抵消而使RCD拒动,所以在TN-C系统内不能装用RCD来放电击和接地电弧火灾。在TN-C-S系统中当防直接接触电击的措施因故失效时可用RCD作为后备保护,当发生直接接触时如人体同时触及的是同一回路两个不同电位的带电导体,例如触及一回路内的相线和中性线,人体将遭受电击,但因故障电流Id在RCD电流互感器磁路内产生磁场方向相反相互抵消,RCD将无法动作,所以TN-C-S系统中应在电源侧将中性导体与保护接地中性导体分别引出。
对于GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》7.7.8的规定分析:TT系统内发生接地故障时,其故障回路内除部分是金属导体外,还串联有电源侧的系统接地电阻和电气装置外露导电部分的保护接地,其故障回路阻抗较TN系统的故障阻抗大,故障电流相对较小。就防电击而言,重要的是保护接地的接地电阻和自接地极引至电气装置外露导电部分一段PE线上的电压降,因为它是施加于人体预期接触电压,除特殊场所外(如浴室,泳池等潮湿场所),此电压降超过限制50V时,防护电气必须及时切断电源以防止电击事故的发生 。对于GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》7.7.9的规定分析:IT系统内RCD的电源侧和负载侧若先后各自发生同相的接地故障,导线电流将通过两个接地故障点被分流,形成对RCD的剩余电流。当分流超过RCD的IRCD值时,RCD将切断回路,从而使供电中断。
对于GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》7.7.10的规定分析:(1) RCD对接地故障的防范有很高的动作灵敏度,能在数十毫秒的时间内切断小电流。但它只能在所保护的回路内发生故障时起动作,不能防止从别处沿PE线及装置外导电部分传来的故障电压引起的电击事故。(2) 有些电气设备如消防电气设备不允许装设RCD不能因为救火时发生接地故障而停止救火,医院的电气手术医疗器件也不允许装设RCD,特别是胸腔手术器件,其正常泄露电流仅允许0.01mA发生接地故障时的故障电流仅允许0.05mA,RCD的动作灵敏度远不能满足这一要求。相反它可能发生的误动作却能招致供电中断引发危险。(3) RCD分电子式和电磁式两类,电磁式靠接地故障电流本身的力量使RCD动作;而电子式则借RCD所在回路的故障残压提供的能量来使RCD动作,如果残压能量不足,RCD就可能拒动。又比如在浴室泳池等潮湿场所人体的阻抗大大下降,大于12V的接触电压即可发生事故,URCD不小于50V才能动作的电子式RCD显然不满足要求。
6RCD与其他防接地故障措施配合应用
RCD以其高灵敏度切断电源的动作性能,既能做间接接触电击防护,又能做直接接触电击防护的后备保护,如当人手抓握绝缘破损的相线时,它能迅速切断电源,使人免因直接接触电击致死。但是这只是用作当电线绝缘因安装或使用不当破损失效后防直接接触电击的后备措施,而不是正规的防直接接触电击措施。不能由此误认为安装了RCD电气设备就可以不接地或者不做等电位联结。人体电击致死的危险程度取决于两个因素:一是通过人体的电流的大小或人体接触电压的高低;另一个是人体通电时间的长短。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。两者兼备,相辅相成才可以做到最好的防电击效果。并且RCD并非绝对保证有效的保护电器,可能因为各种原因拒动。如果做了接地,特别是做了等电位联结,由于接触电压的降低,受电击的人可能免于死亡。如果设备绝缘损坏,外壳带危险电压,设备接地可为故障电流提供低阻抗的返回电源的通路,使RCD可在人体接触故障设备以前就切断电源,从而使人体免受电击痛苦,而不做接地,RCD就不能动作,RCD不能防范自别处沿PE线传导来的故障电压导致的电击事故,这种事故只能靠等电位来消除。因此安装RCD的同时仍需辅以接地或等电位联结措施,并需要定期检查接地和等电位联结的导通性。
7结语
根据分析得RCD在低压配电系统中起着很重要的作用。
参考文献:
[1]中国建筑工业出版社.GB 151348-2019民用建筑电气设计标准.[S].中国建筑工业出版社.
[2]中国航空工业规划设计院.王厚余.低压电气装置的设计安装和检验[S].北京:中国电力出版社.