12.3.2.1 剩余电流动作断路器
剩余电流动作断路器(简称为剩余电流断路器)是能检测剩余电流,将剩余电流值与基准值相比较,当剩余电流值超过基准值时使主电路触头断开的机械开关电器。剩余电流断路器可带有过载和短路保护,有的剩余电流断路器还可带有欠电压保护、过电压保护等其他派生功能。根据使用场合和操作人员的不同,剩余电流断路器可以分为配电装置用剩余电流断路器(或称专职人员使用的剩余电流断路器)和家用和类似用途的剩余电流断路器(或称非专职人员使用的剩余电流断路器)
1.配电装置用剩余电流断路器(专业人员使用的剩余电流断路器)
一般额定电流比较大,作为配电装置中主干线或分支线的保护开关,发生故障时,影响范围比较大,对可靠性和安全性要求较高,因此要求由专业人员来安装、使用和维护。符合标准:GB 14048.2—2008《低压开关设备和控制设备 低压断路器》(附录B:具有剩余电流保护的断路器(CBR))。
这类剩余电流断路器一般由塑料外壳式断路器增加剩余电流保护元件派生而成,目前国内主要生产和销售的产品型号有:CM1L、FTM2L、SBL、HSL1、NSXVigi、TmaxRC220、IsomaxSRC212、NM1LE、CDM1L、RMM1L、DZ15L,DZL25和DZ20L等系列产品,基本上都是电子式剩余电流断路器。这类产品额定电流较大,除了剩余电流保护外,还具有过载和短路保护,可作为工厂、高层建筑、农村等配电装置主干线、分支线路的漏电、过载和短路保护电器。
专职人员使用的剩余电流断路器有整体式和拼装式两种型式。整体式的断路器部分和剩余电流元件位于一个外壳内(剩余电流元件内置),结构较为紧凑。拼装式的则由断路器和剩余电流附件拼装而成,制造厂商将剩余电流附件作为断路器的外部附件提供给用户,由用户根据需要选购和拼装。剩余电流附件有垂直安装(装在断路器底部)和水平安装(装在断路器底侧面)两种形式,安装方便灵活,便于用户选用和改装,但体积较大。
早期的整体式剩余电流断路器是在断路器的基础上增大外壳尺寸,内置剩余电流元件派生而成,体积较大,代表性产品有DZ15L,DZL25和DZ20L等系列剩余电流断路器。随着电子技术和断路器技术的发展,近年来新开发了孪生式剩余电流断路器,剩余电流元件直接置在断路器内部。孪生式剩余电流断路器的外形尺寸和安装尺寸与同样壳架电流等级的塑料外壳式断路器完全一样,不仅大大缩小了剩余电流断路器的体积,而且便于配电柜标准化设计,安装维修更换方便。孪生式剩余电流断路器达到了小体积和高性能的要求,技术经济指标较高,在工农业配电装置中具有广阔的应用前景。代表性产品有FTM2L、SL、CM1L系列剩余电流断路器等。
拼装式剩余电流断路器近年来发展较快,尤其是新一代塑料外壳式断路器派生的剩余电流断路器有向拼装式结构发展的趋势。剩余电流模块作为塑料外壳式断路器的外部附件供货,在设计、生产、使用和维护等方面可能更为方便。代表性的产品有NSX Vigi、Isomax S RS212系列剩余电流断路器等。
2.家用和类似用途的剩余电流断路器(或称非专职人员使用的剩余电流断路器,简称为家用剩余电流断路器)
家用剩余电流断路器主要用于商场、办公楼及城乡居民住宅等建筑物中,作为线路设施的触电、漏电等接地故障保护用。一般额定电流小于或等于125A,作为终端电气线路的漏电保护电器,适合于非专职人员使用。家用剩余电流断路器可分为带过电流保护和不带过电流保护两种。不带过电流保护的家用剩余电流断路器符合GB 16916.1《家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCCB)第1部分:一般规则》标准,仅具有剩余电流保护功能。带过电流保护剩余电流断路器符合GB 16917.1《家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO) 第1部分:一般规则》标准,除了具有剩余电流保护功能外,还具有过载和短路保护功能。
RCCB均为整体式产品,目前国内主要生产和销售产品的型号有F200、N1L-63、FIN-40、NFIN、TSM5L-40AJR(G)、5SM3、CDL7-63、F7、AB62、AB63等系列RCCB。按脱扣形式,RCCB有电磁式和电子式两种型式,电磁式RC-CB的代表产品有N1L-63;F200、FIN-40、NFIN、5SM3、AB62等,电子式的代表产品有AJR(G)等。RCCB按极数可分为2极和4极两种,近几年开发的同一系列的RCCB,除了宽度尺寸分别为36mm和72mm外,其余尺寸均相同。RCCB因为不带过电流保护,结构紧凑、体积较小,相对成本较低。RCCB在使用时,电路中需要另外安装过电流保护装置,适用于电路中已有过电流保护,仅需增加剩余电流保护时使用。例如住宅配电的总进线开关采用RCCB,分支线路采用小型断路器进行过电流保护,或总进线开关采用小型断路器,在需要剩余电流保护的分支回路(例如插座)中采用RCCB保护。
RCBO目前国内主要生产产品的型号有C65Vigi、DPN Vigi、D(G)S250S、D(G)260S、FTB3LE、NBH8LE、NB1L(E)、CDB1LE、CDL1、NDB1L、NDB2L、RMC1L、DZL118、DZ126L、DZ47L系列等。RCBO按脱扣形式也有电磁式和电子式两种型式,电磁式RCBO的代表性产品有C65 Vigi ELM、D260S、NB1L等,电子式RCBO的代表产品有C65 Vigi ELE、GS250S、FTB3LE、NB1LE、NDB1L、NDB2L、CDB1LE等。RCBO按结构型式也有整体式和拼装式两种型式。整体式RCBO的机械开关部分和剩余电流元件内置在同一壳体中,结构较为紧凑,体积较小,代表性产品有DPN Vigi、DZL118等。拼装式RCBO由小型断路器与剩余电流附件横向拼装而成,分别用2极、3极和4极小型断路器与不同的剩余电流保护附件拼装成相应极数的RCBO。拼装式RCBO分断能力高,外形美观,宽度尺寸模数化,可以根据需要灵活地与小型断路器组合安装在终端配电箱中。RCBO的拼装可在制造厂装配完成,也可由用户在现场拼装,现场拼装的RCBO在结构和标志等方面必须符合GB 16917.1标准对剩余电流附件规定的安全要求,以便非专职人员正确地拼装,确保产品安全使用。
由于相线极和N极组合在一个壳体内的双极小型断路器(宽度为18mm)在终端分支电路中大量使用,由双极小型断路器派生或拼装的相线极+N极的RCBO在终端电路中已得到普及。这类RCBO的额定电流为32A(或40A),两极,尺寸为4个模数(36mm),具有过载和短路保护及一定的短路分断能力,非常适合于在住宅分支线路中作为过载、短路和剩余电流保护,代表性产品有:DPN Vigi、NBH8LE、NDB1L等。
12.3.2.2 剩余电流动作继电器
剩余电流动作继电器简称为剩余电流继电器,是能检测剩余电流,将剩余电流值与基准值相比较,当剩余电流值超过基准值时,发出一个机械触头开闭信号的剩余电流保护装置。剩余电流继电器可与其他机械开关电器或报警装置组合,通过机械触头接通操作线圈,使机械开关电器脱扣或使声光报警装置报警。
剩余电流继电器主要使用在石油化工、钢铁企业、消防、煤矿等需要连续供电场所的电气线路中,作为漏电报警或绝缘监视之用,发生漏电等接地故障时,不断开主电路而发出一个报警信号通知值班人员检修。剩余电流继电器常和交流接触器或低压断路器组成组合式剩余电流保护电器,用于在发生接地故障时切断主电路。这种形式的剩余电流切断装置组装比较灵活,主要用在额定电流较大的线路保护中。目前我国农村低压电网的接地故障保护中,常采用剩余电流继电器与接触器的组合装置作为变压器的总保护断路器或分支线路保护断路器。
国内主要生产的产品型号有:JD6、JD42、EA3、JLM、LJM、SDLB-9、AST20等。主要是电子式剩余电流继电器,控制部分可由主电源供电,也可由另外的辅助电源供电。剩余电流继电器的额定电流可以从几十安至几千安,符合GB/T 22387—2008《剩余电流动作继电器》标准。剩余电流继电器结构形式也有整体式和分体式两种。整体式的检测电流用互感器内置,与主体控制部分构成一个整体,体积较小,但安装时主电路必须通过剩余电流继电器本体,适用于额定电流较小的剩余电流继电器。分体式的检测电流用互感器外置,与主体控制部分分别为两个元件,安装时两者可分开安装,互感器可安装在被保护线路的任何合适位置,输出信号通过导线与控制部分连接。对不同额定电流的线路,只需更换不同贯穿孔径的互感器,安装方便灵活,适用于额定电流较大的配电线路中使用的剩余电流继电器。
12.3.2.3 剩余电流监视器(www.xing528.com)
剩余电流监视器是能检测剩余电流,将剩余电流值与剩余动作电流值相比较,以及当剩余电流超过剩余动作电流值时,提供一个规定的报警信号的装置。主要用来监视设备中的剩余电流,并在带电部件与外露的导电部件或地之间的剩余电流超过预定值时发出报警信号。
剩余电流监视器在功能上相当于剩余电流继电器与报警装置的组合,但剩余电流监视器指示故障的报警装置是内置的,并对报警装置的形式、性能有严格要求,以确保报警的可靠性。例如,剩余电流监视器主要的指示装置应是可视的,并且与装置本身构成一个整体部分,当剩余电流监视器按正常使用安装时,应易于从前面加以识别,当故障存在时,应不可能取消可视报警。剩余电流监视器的互感器可内置,也可外接,或既有内置互感器,也有外接互感器。
剩余电流监视器适用于供电连续性要求较高或不能立即断开电源的线路中,用于持续监视线路中的剩余电流,发生接地故障时不断开电路而发出报警信号,通知操作人员及时排除故障。剩余电流监视器也可用在IT系统中,监视电路中的接地故障电流,避免二次接地故障的接地电弧引起火灾或爆炸危险。
随着用电和住宅建筑的发展,对低压配电线路的剩余电流保护及漏电电气火灾保护的要求越来越高,有关用电规程规定在停电会造成重大经济损失及不良社会影响的电气装置或场所,应安装报警式剩余电流保护装置,例如公共场所的应急电源、通道照明;确保公共场所安全的设备;消防设备的电源,如消防电梯、消防水泵、消防通道照明、防盗报警的电源等场所,使剩余电流监视器产品有了较大的发展。剩余电流监视器符合GB 19214—2008《电气附件 家用和类似用途剩余电流监视器》标准。
剩余电流监视器与IT系统中常用的绝缘监视器有区别,剩余电流监视器的监视功能是无源的,并只能响应被监视装置的不平衡故障电流,例如对三相线路有同样的接地故障电流时,剩余电流监视器是不能检测的。而绝缘监视器的监视和测量功能是有源的,工作时需要对被监视回路施加一个电压。绝缘监视器不仅能测量设备中平衡的绝缘电阻,也能测量不平衡的绝缘电阻。
12.3.2.4 移动式剩余电流保护电器
移动式剩余电流保护电器由一个插头、一个剩余电流装置和一个或几个插座或接线元件组成,不带过电流保护的剩余电流保护电器(PRCD),其动作功能也有与电源电压有关或与电源电压无关(即电子式和电磁式)两种型式,主要用来对其下端的电路中的移动电器提供直接接触电击危险保护。移动式剩余电流保护电器适用于交流额定电压为250V及以下、额定电流不超过16A的终端电气线路,其额定剩余动作电流应不超过0.03A。移动式剩余电流保护电器主要包括剩余电流保护插头、剩余电流保护过渡转换器、移动式剩余电流保护插座和在线式移动式剩余电流保护电器等,移动式剩余电流保护电器符合GB 20044—2013《电气附件 家用和类似用途的不带过电流保护的移动式剩余电流装置(PRCD)》标准。
目前,国内主要生产的产品有剩余电流保护插头和移动式剩余电流保护插座等,主要用作电热水器、电吹风机、手持式电动工具等移动电气器具的电源插头,或家用电器及办公电气器具的电源插座,以防止使用时发生人身触电事故。主要生产产品有LBX,KPPR、KP、LBC、LBY,P10、CL1-10、NLB5-16型剩余电流保护插头和LDC139V移动式剩余电流保护插座等。剩余电流保护插头外壳采用高强度的工程塑料制成,外形轻巧美观,体积较小。有的剩余电流保护插头,除了具有剩余电流保护外还具有保护接地回路保护,当保护接地回路有故障电流时可同时将带电回路和保护接地回路断开,防止接地回路电流产生事故。有的剩余电流保护插头还可带有过热保护传感器,对电热器具进行过热保护。
近年来,为适应电动汽车电气安全保护的需要,出现了一种专门与具有Ⅰ类绝缘和电池充电装置的电动车辆一起使用的移动式剩余电流保护电器。这种型式的移动式剩余电流装置由一个插头、一个剩余电流装置和一个移动式插座组成,并具有一个可开闭保护接地(简称为SPE-PRCD)。其特征是除了具有一般PRCD的剩余电流保护功能外,SPE-PRCD还能检测误接线引起的PE线带电、电源故障(如PE线断线、相线断线或N线断线等)等危险状况,并使相线、N线以及PE线中的触头同时断开,避免产生电击危险。
具有电池充电装置的电动车或由外部电源供电的房车等车辆,因带有绝缘的轮胎不能自行直接接地,只能通过电源线的PE线接地。这种情况下,当发生PE线危险带电时,如果只有与相线和中性线相连的极断开,则与带电PE接触的人仍连接在电路中,将得不到保护。SPE-PRCD中的PE开闭功能使得带电的PE能自动断开,确保不会因PE带电而发生电击事故。
随着电动汽车及相应的充电站和充电桩的推广和普及,SPE-PRCD将会得到快速的发展,国际电工委员会已制定了IEC 62335标准,我国也已制定了相应的国家标准GB 29303—2012,用以指导SPE-PRCD产品的发展。
12.3.2.5 固定式剩余电流保护插座(插座式剩余电流电器)
固定式剩余电流保护插座(插座式剩余电流电器,SRCD)是由固定式插座和剩余电流装置组成的保护电器,用以对其出线端的移动电器设备提供电击危险保护。SRCD可以具有直接馈电端子,通过直接馈电端子与普通固定插座连接,可为普通插座提供剩余电流保护。与PRCD相同,SRCD的最大额定剩余电流也不超过0.03A。对于额定电压不超过交流250V的SRCD,其最大额定电流为16A,对于额定电压不超过交流130V的SRCD,其最大额定电流为20A。国际电工委员会已制订IEC 62640《家用和类似用途的带或不带过电流保护的插座式剩余电流电器》,相应的国家标准为GB 28527—2012。
由于历史的原因和使用习惯,固定式剩余电流保护插座在北美,例如美国和加拿大等国家使用较多[在美国称为接地故障断路器(GFCI),符合美国的UL943标准]。GFCI均为电子式剩余电流保护电器,不带过电流保护,主要是安装在厨房、浴室、酒店客房等场所的插座回路中,对插入插座回路中的用电设备提供直接接触电击危险保护,也能对接地故障电流引起的火灾危险提供保护。美国UL标准规定的GFCI还具有负载侧中性线重复接地故障保护,当负载侧中性线发生重复接地时,还能提供电击保护。国内制造厂商前几年生产的固定式剩余电流保护插座主要是出口北美市场,按美国的UL标准及北美的插头插座系统生产。随着国家标准的制定及国内市场需求的增加,我国一些生产GFCI出口北美市场的制造厂商,也开始按相应的国内标准和扁插头插座系统生产固定式剩余电流保护插座,主要产品型号有GPRRO-10A、NEL7等。产品符合GB 28527—2012《家用和类似用途的带或不带过电流保护的插座式剩余电流电器》、GB 2099.1—2008《家用和类似用途插头插座 第1部分:通用要求》、GB 1002—2008《家用和类似用途单相插头插座 型式、基本参数和尺寸》等标准的要求。
12.3.2.6 剩余电流火灾报警装置
剩余电流火灾报警装置又称为剩余电流式电气火灾监控探测器,它的动作功能类似于剩余电流继电器和剩余电流监视器,主要用于监视电气线路中的剩余电流,当检测到的剩余电流超过设定值可能引起电气火灾时,发出一个报警信号,或通过通信网络将信号传送至远程的电气火灾监控装置,由值班人员及时处理,防止电气火灾发生。剩余电流火灾报警装置也是一种剩余电流保护装置,产品性能符合GB 14287.2—2005《电气火灾监控系统 第2部分:剩余电流式电气火灾监控探测器》标准的要求。
剩余电流式电气火灾监控探测器主要用于交流50Hz、额定工作电压400V及以下的配电系统中,其主要功能是监视线路中的剩余电流,有些装置也可以用于监视电气线路中的短路、过载、欠电压、过电压、断相可能引起电气火灾的电气故障,实时测量线路中的各种电参数,例如,剩余电流、三相电流、三相电压、有功功率、无功功率等,可实时监视线路的运行状态。具有通信功能的剩余电流式电气火灾监控探测器可以与电气火灾监视装置组成电气火灾监视系统。通过分布在各个现场的监控探测器,可监视系统内各个现场设备的剩余电流等电气故障的状况,有效地避免电气火灾的发生。它可广泛地使用在家居小区、办公楼、大型商场、公众文化娱乐场所、餐厅旅游、集体宿舍、学校等场所的电气火灾防护。
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