剩余电流动作保护器专家组主题报告之四.docx

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剩余电流动作保护器专家组主题报告之四

剩余电流动作保护器专家组主题报告之四

　　摘要本文在分析、介绍国内外剩余电流保护器的分类、性能参数以及发展动态的的基础上，提出了目前我国剩余电流保护器发展的方向，特别是为适应城乡农网的改造的需要，在发展剩余电流保护器时应注意的问题。

　　关键词剩余电流动作保护器剩余电流断路器剩余电流继电器延时型性能参数发展趋势

　　1　概述

　　在低压电网中安装剩余电流动作保护器（以下称为剩余电流保护器）是防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。

世界各国和国际电工委员会通过制订相应的电气安装规程和用电规程在低压电网中大力推广使用剩余电流动作保护器。

　　我国的剩余电流保护器是从70年代中期开始发展，并首先在农村低压电网中推广应用的，经过80年代到90年代的不断完善和发展已形成一个品种完善、规格齐全，符合IEC国际标准的剩余电流保护器的产品系列。

在低压电网的安全保护中，尤其是农村低压电网的安全保护中发挥了重要的作用。

　　2　剩余电流保护器的分类

　　2.1　根据动作方式分

　　2.1.1　电磁式剩余电流保护器

　　零序电流互感器的二次回路输出电压不经任何放大，直接激励剩余电流脱扣器，称为电磁式剩余电流保护器，其动作功能与线路电压无关。

　　2.1.2　电子式剩余电流保护器

　　零序电流互感器的二次回路和脱扣器之间接入一个电子放大线路，互感器二次回路的输出电压经过电子线路放大后再激励剩余电流脱扣器，称为电子式剩余电流保护器，其动作功能与线路电压有关。

电磁式和电子式剩余电流保护器的性能比较如表1所示。

　　2.2　根据剩余电流保护器的功能分

　　2.2.1　剩余电流断路器

　　剩余电流断路器是检测剩余电流，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。

剩余电流断路器带有过载和短路保护,有的剩余电流断路器还可带有过电压保护。

　　2.2.2　剩余电流继电器

　　剩余电流继电器是检测剩余电流，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，发出一个机械开闭信号使机械开关电器脱扣或声光报警装置发出报警的电器。

剩余电流继电器常和交流接触器或低压断路器组成剩余电流保护器，作为农村低压电网的总保护开关或分支保护开关使用。

　　2.2.3　移动式剩余电流保护器

　　移动式剩余电流保护器是由插头、剩余电流保护装置和插座或接线装置组成的电器，它包括剩余电流保护插头、移动式剩余电流保护插座、剩余电流保护插头插座转换器等，用来对移动电器设备提供漏电保护。

　　2.2.4　固定安装的剩余电流保护插座

　　由固定式插座和剩余电流保护装置组成的电器，也可对移动电器设备提供漏电保护。

　　表1　电磁式和电子式剩余电流保护器性能比较

　　2.3　根据剩余电流保护器的使用场合分

　　2.3.1　专业人员使用的剩余电流保护器

　　这种剩余电流保护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用，发生故障影响范围比较大，要求由专业人员来安装、使用和维护。

剩余电流继电器和大电流剩余电流断路器属于这种形式的剩余电流保护器。

　　2.3.2　家用和类似用途的剩余电流保护器

　　用于商用、办公楼及城乡居民住宅等建筑物中的剩余电流保护器，一般额定电流比较小，作为终端电气线路的漏电保护装置，适合于非专业人员使用。

主要是家用剩余电流断路器和移动式剩余电流保护器。

　　2.4　根据剩余电流保护器的动作时间分

　　2.4.1　一般型剩余电流保护器

　　无故意延时的剩余电流保护器，主要作为分支线路和终端线路的漏电保护装置。

　　2.4.2　延时型剩余电流保护器

　　专门设计的对某一剩余动作电流值能达到一个预定的极限不动作时间的的剩余电流保护器。

延时型剩余电流保护器主要作为主干线或分支线的保护装置，可以与终端线路的保护装置配合，达到选择性保护的要求。

　　3　国内各种剩余电流保护器的性能及发展动向

　　我国剩余电流保护器的生产和应用起步较晚，但经过80年代和90年代的自行研制、开发，引进国外先进技术，取得了较大的进展，已经形成一定规模的生产能力。

据不完全的统计，1998年全国剩余电流动作保护器的年销售量（包括出口）已超过1200万台。

其中，剩余电流断路器占57％，剩余电流保护插头占25％，其余为剩余电流保护继电器、剩余电流保护插座等。

　　我国生产的剩余电流保护器绝大部分为电子式的，约占剩余电流保护器总产量的90％左右。

电磁式剩余电流保护器因制造成本高、价格贵，使用量较少，目前仅占10％左右。

主要种类有：

家用及类似用途剩余电流断路器、剩余电流断路器（主要由低压塑壳断路器派生而成）、移动式剩余电流保护器和剩余电流继电器等。

　　3.1　家用及类似用途剩余电流断路器

　　家用及类似用途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，适合于非专业人员使用。

主要使用在商店、办公楼、饭店及城乡居民住宅等建筑物中，对低压线路和用电设备进行保护。

　　3.1.1　带过电流保护的剩余电流动作断路器

　　国内主要生产的型号有：

C45Vigi、DPNVigi、DS250S、GS250S、FAZ-L、DZL118、DZ126L、DZ12L、DZ47L、KL、E4EB/M、E4CBEL、E4EL及BCL32系列等。

主要技术指标：

额定电压220V和380V，额定电流绝大部分为63A及以下，有些系列可达到125A，额定剩余动作电流多数为30mA及以下，分断时间不大于0.1s。

带过载和短路保护，短路分断能力为3kA/4kA/6kA/10kA。

有的产品还带有过电压保护，动作值一般为380V±10％。

极数有1P＋N、2P、3P和4P等。

其中C45Vigi、DS250S、DZ47L、FAZ-L、E4EB/M、E4CBEL、E4EL和KL等系列剩余电流断路器是近几年发展起来的，由小型断路器和剩余电流保护附件拼装而成的剩余电流动作断路器。

分断能力高，外形美观。

宽度尺寸模数化，模数为18mm。

剩余电流保护附件和小型断路器的拼装可以在工厂完成，也可以在现场拼装，可以根据需要灵活地与小型断路器组合安装在配电箱中，特别适合于在终端电器配电箱及城乡居民住宅配电箱中使用。

因此这几年发展迅速，其产量已占家用剩余电流断路器产量的20％以上。

　　3.1.2　不带过电流保护的剩余电流动作断路器

　　国内生产的主要型号有DZL43（FIN）、NFIN、AB62、AB63、DZL18、DZL29、DZL31、DZL33、DZL38、LK28、DLB和DBL等系列及类似的剩余电流断路器。

　　主要技术指标：

额定电压220V和380V，额定电流63A及以下，额定接通分断能力500A，额定剩余动作电流30mA，分断时间不大于0.1s。

部分产品可带过载保护或过电压保护。

其中绝大部分额定电压为220V、额定电流40A及以下的单相电路中使用的二极剩余电流断路器。

　　这其中有一部分是在80年代初期或中期开发的额定电流为10A的专门用于民用住宅的产品，例如，DLB和DBL等系列，随着居民用电量的增加，市场在逐步萎缩。

有些电子式家用剩余电流断路器，制造厂为降低成本，采用分立式的电子元件，把有关的抗干扰线路和保护线路省掉，采用低价元件和材料组装，成本降到10元左右或以下，使产品的可靠性、寿命及抗干扰性能极差，这种产品很难通过安全认证。

但因这种产品在有的时候通以剩余动作电流还能动作，容易对用户产生误导，在城乡电网改造中应引起重视。

随着我国用电规范的完善和用电水平的提高，这类产品必将淘汰。

　　随着这几年住宅建设的发展，一些地方的住宅建筑设计规范中除了强制规定住宅建筑必须安装剩余电流保护器外，还要求支路开关的相线和中线都应断开。

为适应规范的变化，施耐德公司在DPN双极断路器基础上，在中国市场首先推出了具有过载、短路和过压保护的DPNVigi二极剩余电流断路器，具有可开闭的中性线，额定电流20A，分断能力4.5kA，宽度尺寸只有36mm，可用于4kW的住宅低压线路中，适合我国目前大部分城乡居民住宅的配电容量，具有很大的发展潜力。

随着经济的发展，居民的用电量不断提高，经济发达地区的每户居民用电量已提高到10kW以上，因此额定电流50～63A以上的剩余电流断路器的需要量也在上升。

　　3.2　剩余电流断路器

　　由低压塑壳断路器派生的剩余电流断路器，适合于专业人员使用。

国内生产的主要型号有DZ15L、DZL25、DZ20L和SL系列及类似的产品。

基本上都是电子式的剩余电流断路器。

这类产品额定电流较大，除了漏电保护外，还具有过载和短路保护，可作为工厂车间、农村等配电装置主干线、分支线的漏电和过载短路保护装置。

　　产品技术指标：

额定电压为380V，额定电流最大为630A，极数为三极或四极，短路分断能力最大为30kA。

额定剩余动作电流有30、100mA和300mA，分断时间有一般型和延时型二种。

一般型分断时间不大于0.2s，延时型的延时时间有0.2、0.4、0.5s和1s，可进行分级保护，达到选择性保护的要求。

　　SL系列剩余电流断路器是国内新开发的孪生式剩余电流断路器，其外形尺寸和安装尺寸与同样电流等级的塑壳断路器完全一样，极数为3P或4P，额定电压为220V、380V两用型，额定电流从100～800A，额定短路分断能力最高为50kA。

由于其技术经济指标较高，在工农业配电装置中具有广阔的应用前景。

　　3.3　剩余电流继电器

　　3.3.1一般型剩余电流继电器

　　国内生产的主要型号有JD1、JD3、DBL等。

　　产品技术指标：

其中JD1是电磁式剩余电流继电器，额定电压380V，额定电流200A，额定剩余动作电流为30、100mA和300mA，分断时间不小于0.2s。

JD3为电子式剩余电流继电器，额定电压380V，额定电流100～800A，额定剩余动作电流从30mA～1A分级可调，分断时间分一般型和延时型两种。

一般型的分断时间不大于0.2s，延时型的延时时间有0.2、0.4、0.8s和1s等几种。

　　3.3.2　脉冲型剩余电流继电器

　　国内生产的主要型号有JD24、JD27、JD42、LJM、JLM、JMC、LMJ、MDJ、MDBL、HSCTJ、TBJ1等，均为电子式剩余电流继电器。

　　产品技术指标：

额定电压220V/380V，额定电流250A以下，额定缓变剩余动作电流为200mA/300mA，额定突变剩余动作电流40mA/50mA/75mA，分断时间不大于0.2s，具有重合闸功能。

剩余电流继电器对间隔5s内再次突然施加的额定缓变剩余动作电流，具有重合闸闭锁功能。

　　3.3.3　鉴相鉴幅型剩余电流继电器

　　国内生产的主要型号有JD6、JD9、JD19、JD26、JD31、JD41、CDJD2、HWDJ、GLJ、HSCTJ、LBM、LTS、QJC、QLK、LSXF、ZTBJ1等型。

　　产品技术指标：

额定电压220V/380V，额定电流150A/250A，额定缓变剩余动作电流为200mA/300mA，额定突变剩余动作电流40mA/50mA/75mA，分断时间不大于0.2s，具有重合闸功能。

剩余电流继电器对间隔5s内再次突然施加的额定缓变剩余动作电流，具有重合闸闭锁功能。

突变剩余动作电流值与突变剩余动作电流和缓变剩余动作电流之间的相位无关。

有的鉴相鉴幅型还带有节能功能。

　　3.3.4　智能剩余电流保护继电器

　　具有自动判别电网泄漏电流的功能，当电网泄漏电流增大时，继电器能把动作电流自动调到上档的动作值。

当电网泄漏电流减小时，又自动回复到下档动作值。

　　我国目前剩余电流继电器主要是在农村低压电网中使用，剩余电流继电器与交流接触器组合成剩余电流保护器作为主干线或分支线路的漏电保护装置。

尤其是脉冲型、鉴相鉴幅型剩余电流继电器专门适应我国农村低压电网泄漏电流比较大，把缓慢变化的动作电流值设定在200～300mA之间，避开电网正常泄漏电流的误动作；把突然变化的动作电流值设定在40mA左右，这在一定程度上提高了农村低压电网剩余电流保护器的投运率。

目前在农村电网中有一定的市场，但相应地带来误动作增多，影响了供电的连续性，降低了供电质量，因而在城市电网中至今未见使用。

　　工业生产中剩余电流继电器的使用主要是在石油化工、钢铁企业等需要连续供电的场所，作为漏电报警或绝缘监视用。

　　3.4　移动式剩余电流保护器

　　国内生产的主要型号有CL1-10、BLC、LBX、LBC、CL1-10、QLK、ATL、WLT-1及THD10型剩余电流保护器。

　　此类产品技术指标：

额定电压220V，额定电流10A/16A，额定剩余动作电流10mA/15mA，额定接通分断能力250～300A，分断时间不大于0.1s，均在单相电路中使用。

　　近两年来，由于家用电器配套需要量的增加，剩余电流保护器发展很快。

新开发的剩余电流保护器外壳采用高强度的工程塑料，外形轻巧美观，体积小，例如LBX型剩余电流保护器，外形尺寸为42mm×70mm×33mm（不包括插销部分），体积只有老产品的1/2。

有的剩余电流保护器还可带有过热保护传感器，对电热器具进行过热保护，防止其因过热或空烧发生损坏。

1998年剩余电流保护器全国销售量已接近300万件。

产品主要用于与电热水器、空调器、电吹风等家用电器及手持电动工具配套，其中有相当部分是与家用电器配套后出口到国外去的。

　　4　国外剩余电流保护器的发展动向

　　4.1　家用及类似用途剩余电流断路器

　　欧洲剩余电流保护器的发展以家用剩余电流断路器为主，基本上都是电磁式剩余电流断路器。

　　欧洲不带过电流保护的剩余电流断路器近几年的发展趋势是把二极和四极分成两个壳体，使二极剩余电流断路器的体积大为减小：

二极宽度为2个模数（36mm），四极宽度为4个模数（72mm）。

代表性的产品有SIEMENS公司的5SM1、5SZ3系列；ABB公司的F360、F370系列，F＆G公司的NFIN系列等，其最大额定电流为63A，采用标准导轨式安装方式，接线端子提供接线柱式接线和压板式接线两种方式，适用于安装在配电箱中，可直接用标准母线排与其他电器连接。

　　带过电流保护的剩余电流断路器近几年的发展趋势，由小型断路器（MCB）和剩余电流动作保护附件组装成剩余电流动作断路器，组装方便灵活，尺寸模数化，标准导轨安装方式，便于在配电箱内安装使用。

代表性产品有SIEMENS公司的5SU系列，ABB公司的DS250S，F＆G公司FL7系列，施耐德公司VigiC60，VigiNC100系列等。

　　动作时间除原有的一般型和S型（选择性型）外，还增加了10ms的短延时特性。

具有良好的抗误动作能力，可防止闭合泄漏电流较大的负载（例如电容性负载）时引起剩余电流断路器误动作。

SIEMENS公司把这种特性标志为K型，F&G公司标志为G型。

　　此外为适应产生平滑直流电流的工业电气设备日益增多，如频率变换器、X射线发生器或UPS系统等场合的需要，西门子公司在90年代中期推出对交流故障电流、脉动直流故障电流和平滑直流电流都能可靠动作的全电流敏感型剩余电流动作断路器。

其额定工作电压415V，额定电流63A，额定剩余动作电流为30、300mA，宽度为8个模数（144mm），这项技术已处于世界领先水平。

　　4.2　剩余电流断路器

　　由低压塑壳断路器派生的剩余电流断路器，日本发展较快，以富土电机公司和三菱电机公司为代表，均为电子式剩余电流断路器，其产品在世界上处于领先地位。

　　日本的富士电机公司和三菱电机公司在90年代推出了30～800A壳架电流等级的孪生式断路器。

其结构特点：

剩余电流断路器和塑壳式断路器外形尺寸和安装尺寸完全相同，比较老产品体积缩小了30％。

电压范围广，可以在100V-240V-440V交流电压范围内通用，能适合于在不同电压等级的低压网络中使用。

短路分断能力高，例如富士HG403B系列可达到AC415V，65kA；三菱NV400-REP系列可达到440V，125kA。

此外，三菱的HEP和SEP系列产品还具有预报警功能，当故障电流达到预定值的50％时，预报警指示灯开始闪烁进行报警，闪烁频率越高，表示事故越严重。

预警指示可以告诉监控人员及早采取措施，排除故障，保证供电的连续性。

　　ABB公司在S1～S3系列塑壳断路器上拼装RC211、RC212剩余电流脱扣器模块组装成剩余电流断路器。

剩余电流脱扣器模块宽度与断路器尺寸一样，可以装在塑壳断路器后面（垂直式）或侧面（水平式）。

最大额定短路分断能力为85kA。

剩余电流脱扣器结构为电磁式，不需要任何辅助电源，能在50～500V电压正常工作。

RC212型还有报警功能，当剩余电流达到预定值的50％时，预报警信号灯就会闪烁报警；闪烁频率随剩余电流增加而增加，直至电流达到预定值时自动切断电路。

　　5　结束语

　　从国内剩余电流保护器的发展来看，我国剩余电流保护器从数量上和品种上，基本能满足国民经济发展的需要，并在电网的安全保护中发挥了巨大的作用。

我国农村低压电网漏电保护现在主要采用一级总保护，随着农村电气化的实现和信息时代的到来，家用电器和家用电脑在城乡居民家庭日益普及，对供电的可靠性和连续性的要求会越来越高。

用脉冲型和鉴相鉴幅型剩余电流保护器作为一级总保护，其误动作相对较多，跳闸频繁，动作后停电面大，因而供电可靠性的矛盾将越来越突出。

借鉴国外漏电保护发展的历史和现状，随着农村经济的发展和居民住宅家用剩余电流断路器逐渐普及，农村低压电网的漏电保护形式应逐步由一级总保护向总保护、分支保护与终端保护组成的二级保护或三级保护过渡。

总保护和分支保护应推广采用具有过载、短路和漏电保护的剩余电流断路器，动作电流为100～300mA，动作时间采用延时型，总保护延时时间为0.2～0.3s左右，分支保护延时时间为0.2s左右。

终端保护应采用一般型的家用剩余电流断路器，可采用带过载和短路保护的剩余电流断路器，或采用不带过电流保护的剩余电流断路器，而另外用小型断路器来提供过载和短路保护，动作电流不大于30mA，动作时间不大于0.1s。

总保护、分支保护与终端保护在动作时间和动作电流上协调配合，可达到选择性保护的要求。

分级保护的实现将显著减少因保护装置误动作而造成的停电次数，把故障停电区域限制在最小范围，从而大大提高电网的安全水平和供电质量。

　　剩余电流断路器把检测剩余电流的功能和断开主电路的功能组合在一起，同时还可对线路进行过载和短路保护，不仅可缩小装置的体积，降低制造成本，而且可大大提高电网的保护水平。

为了加快分级保护的实施，剩余电流保护器产品的制造厂和用户应相互配合，积极开发性能可靠、动作时间稳定的延时型剩余电流断路器，以满足主干线和分支线保护的需要。

对于家用剩余电流断路器，制造厂和用户应共同努力，摆脱低价位竞争的怪圈，设法在提高抗干扰性能和可靠性方面下功夫，进一步改进产品性能，加强对剩余电流断路器的运行管理和售后服务，使农村电网通过技术改造，设备水平和安全水平产生一个质的飞跃。