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淺談剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置在防接地短路火災(zāi)的應(yīng)用
【摘要】國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13955《漏電保護(hù)器的安裝和運(yùn)行》中明確規(guī)定為防止電氣設(shè)備和線路因絕緣損壞引起的電氣火災(zāi)，宜裝設(shè)當(dāng)漏電電流超過(guò)預(yù)定值時(shí)能發(fā)出聲光信號(hào)報(bào)警或自動(dòng)切斷電源的漏電保護(hù)器。
【關(guān)鍵詞】剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置；電氣火災(zāi)防范；
1接地短路是電氣火災(zāi)的重要原因
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13955《漏電保護(hù)器的安裝和運(yùn)行》中明確規(guī)定為防止電氣設(shè)備和線路因絕緣損壞引起的電氣火災(zāi)，宜裝設(shè)當(dāng)漏電電流超過(guò)預(yù)定值時(shí)能發(fā)出聲光信號(hào)報(bào)警或自動(dòng)切斷電源的漏電保護(hù)器。
近年來(lái)，我國(guó)火災(zāi)事故形勢(shì)嚴(yán)竣，就發(fā)生火災(zāi)的原因分析，其中電氣火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的25%～30%，占火災(zāi)事故原因中*位。電氣火災(zāi)事故的原因包括電器設(shè)備或?qū)Ь€過(guò)載、電器設(shè)備安裝或使用不當(dāng)，而造成溫度升高至危險(xiǎn)溫度，引起設(shè)備本身或周圍物體燃燒等，而由于短路引起的事故，達(dá)電氣火災(zāi)事故的40%。短路可分為相間短路和單相短路(接地短路)，在對(duì)北京地區(qū)因電氣短路引起的火災(zāi)事故分析中，大部分是接地短路起火。接地短路是指相線對(duì)大地、接地的金屬管道或架構(gòu)以及設(shè)備的金屬外殼的短路。接地短路起火危險(xiǎn)大都是因?yàn)樗亩搪冯娏鞅容^小，不足以使過(guò)流保護(hù)(斷路器、熔斷器)及時(shí)動(dòng)作切斷電源，但在短路處可以產(chǎn)生高溫足以引燃近旁可燃物起火。而相間短路的保護(hù)齊全，一旦發(fā)生短路，短路電流足以使斷路器及時(shí)斷開，切斷故障，所以相對(duì)而言，引起火災(zāi)的危險(xiǎn)小得多。
通過(guò)分析可知接地短路比一般短路的起火危險(xiǎn)大得多。接地短路發(fā)生的機(jī)率也比一般短路大得多，這一論點(diǎn)不僅見于國(guó)外文獻(xiàn)，也為我國(guó)許多電氣火災(zāi)事故所證實(shí)。其原因是導(dǎo)線對(duì)地絕緣水平總比線間絕緣水平要低，形成這種情況的原因有：
線路安裝不規(guī)范、亂拉亂接；
房屋裝修時(shí)，忽視電氣線路的布置；
電氣設(shè)備或?qū)Ь€絕緣老化損傷；
施工工藝不良，導(dǎo)線或保護(hù)線接觸不良；
由于氣候條件造成的自然泄漏電流過(guò)大。
上述這些原因在電氣火災(zāi)事故的分析中或安全檢查中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，尤其是在公共場(chǎng)所、娛樂設(shè)施、服務(wù)場(chǎng)所更為突出。由此可見防范電氣接地短路是防火災(zāi)事故的*點(diǎn)。
2安裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置是防接地短路火災(zāi)的有效措施
防范接地短路引起火災(zāi)事故在技術(shù)上并不困難，國(guó)內(nèi)、外的有效經(jīng)驗(yàn)是在用電場(chǎng)所的電源進(jìn)線上裝設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置。
防接地短路引起火災(zāi)事故可以采用帶有剩余電流動(dòng)作的自動(dòng)空氣斷路器，在原有的短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等保護(hù)功能外，還具有接地短路保護(hù)功能。在接地短路故障電流即使很小時(shí)能及時(shí)動(dòng)作，切斷電源。對(duì)一旦發(fā)生接地短路切斷電源，會(huì)造成事故或重大損失影響的電氣裝置或場(chǎng)所，可以在接地短路故障時(shí)接入聲光報(bào)警裝置，及時(shí)發(fā)出危險(xiǎn)信號(hào)。
帶有接地短路保護(hù)功能裝置的選型，應(yīng)注意：
(1)接地短路保護(hù)裝置是剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置分級(jí)保護(hù)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)合理選擇在用電系統(tǒng)內(nèi)的安裝位置。
(2)保護(hù)裝置的剩余動(dòng)作電流應(yīng)根據(jù)線路的具體條件如線路安裝方式、線路絕緣老化程度、線路的環(huán)境條件、線路的自然泄漏電流等確定。一般應(yīng)大于*大自然泄漏電流值的2倍。
(3)為了做好各級(jí)保護(hù)器的動(dòng)作配合，接地短路保護(hù)裝置，應(yīng)采用延時(shí)動(dòng)作型。
(4)對(duì)于通過(guò)剩余電流動(dòng)作繼電器配合框架式(DW)大型斷路器的接地短路保護(hù)裝置，由于零序電流互感器變比過(guò)大和鐵芯磁飽和等原因，其動(dòng)作電流*小不少于斷路器額定電流的20%(0.2IN)。采用這種方式實(shí)現(xiàn)接地短路防火災(zāi)保護(hù)時(shí)，只能靠接地短路電流動(dòng)作而不能通過(guò)剩余電流動(dòng)作繼電器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)防止接地短路防火功能。因此，在負(fù)荷電流大的用電系統(tǒng)應(yīng)考慮將剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的接地短路保護(hù)裝置分裝在分支線上。
3安科瑞ASJ系列產(chǎn)品介紹
安科瑞ASJ系列剩余電流動(dòng)作繼電器和多回路剩余電流監(jiān)測(cè)儀可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式剩余電流保護(hù)裝置，主要適用于交流50Hz，額定電壓400V及以下的TT和TN系統(tǒng)配電線路，用來(lái)對(duì)電氣線路進(jìn)行接地故障保護(hù)，防止接地故障電流引起的設(shè)備損壞和電氣火災(zāi)事故，也可用來(lái)對(duì)人身觸電危險(xiǎn)提供間接接觸保護(hù)。
ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀
3.1功能介紹
ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器具有以下功能：A型或者AC型剩余電流測(cè)量，剩余電流越限報(bào)警指示，額定剩余動(dòng)作電流可設(shè)定，*限不驅(qū)動(dòng)時(shí)間可設(shè)定，兩組繼電器輸出，具有就地，遠(yuǎn)程“測(cè)試"、“復(fù)位"功能；
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀具有以下功能：16路剩余電流監(jiān)測(cè)，1路預(yù)警繼電器輸出，16路報(bào)警繼電器輸出，2路DI輸入，自動(dòng)重合閘功能，遠(yuǎn)程通訊功能，遠(yuǎn)程分合閘功能。
3.2技術(shù)指標(biāo)
ASJ10/20系列剩余電流動(dòng)作繼電器技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目 | 指標(biāo) | ||||
AC型 | A型 | ||||
輔助電源 | 電壓 | AC110/220V（±10%） | AC/DC85~270V | ||
功耗 | <5W | <5W | |||
輸入 | 額定剩余動(dòng)作 電流I△n | 0.03、0.1、0.3、0.5(A) | 0.03、0.05、0.1、0.3、0.5、1、3、5、10、30(A) | ||
*限不驅(qū)動(dòng)時(shí)間△t | 0.1、0.5(s) | 0、0.06、0.1、0.2、0.3、0.5、0.8、1、4、10(s) | |||
額定剩余不動(dòng)作 電流I△no | 50%I△n | 50%I△n | |||
動(dòng)作特性 | AC正弦交流電流 | AC正弦交流電流、 脈動(dòng)直流電流 | |||
頻率 | 50Hz±5Hz | 50Hz±5Hz | |||
動(dòng)作誤差 | -20% ~ -10%I△n | -20% ~ -10%I△n | |||
輸出 | 輸出方式 | 一組常開、一組轉(zhuǎn)換 | 一組常閉或常開、一組轉(zhuǎn)換 | ||
觸點(diǎn)容量 | 5A 250VAC 5A 30VDC | AL1:8A 250VAC; 5A 30VDC AL2:6A 250VAC; 5A 30VDC | |||
復(fù)位方式 | 就地、遠(yuǎn)程 | 就地、遠(yuǎn)程、自動(dòng) | |||
環(huán)境 | 工作溫度 | 運(yùn)行溫度：-20℃ ~ +55℃，存儲(chǔ)溫度：-30℃ ~ +70℃ | |||
工作濕度 | ≤95%RH，不結(jié)露，無(wú)腐蝕性氣體場(chǎng)所 | ||||
海拔高度 | ≤2000m | ||||
污染等級(jí) | 3級(jí) | ||||
安裝類別 | Ⅲ類 | ||||
ASJ60系列剩余電流監(jiān)測(cè)儀技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目 | 指標(biāo) | |
電源 | 電壓范圍 | AC/DC85V~265V |
*大功耗 | ≤10VA | |
輸入 | *大測(cè)量支路數(shù) | 16路 |
剩余電流測(cè)量范圍 | 1mA~30A | |
額定剩余動(dòng)作電流I△n | 1 mA ~30A連續(xù)可調(diào) | |
動(dòng)作特性 | AC正弦交流電流及脈動(dòng)直流電流 | |
頻率 | 50Hz±5Hz | |
動(dòng)作延時(shí) | 0~10s可設(shè) | |
開關(guān)量 | 2路無(wú)源干接點(diǎn)輸入 | |
輸出 | 輸出方式 | 1路水浸報(bào)警繼電器（常開） 16路剩余電流報(bào)警繼電器（常開） |
觸點(diǎn)容量 | AC 250V/3A DC 30V/3A | |
重合閘 | 次數(shù) | 0~99連續(xù)可設(shè) |
間隔時(shí)間 | 0~999秒連續(xù)可設(shè) | |
通訊 | 方式1 | RS485通訊，Modbus-RTU協(xié)議 |
方式2（可選） | 4G無(wú)線通訊 | |
環(huán)境要求 | 溫度 | 工作溫度：-10℃~55℃，存儲(chǔ)溫度：-30℃~70℃ |
濕度 | ≤95%，不結(jié)露 | |
海拔 | ≤2500m | |
平均工作時(shí)間 | ≥50000小時(shí) | |
3.3選用說(shuō)明
剩余電流動(dòng)作繼電器在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意低壓系統(tǒng)的接線型式。
系統(tǒng)形式 | 系統(tǒng)接線 | 說(shuō)明 |
TT系統(tǒng) |
| 采用ASJ。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流很小，且較難估計(jì)，達(dá)不到開關(guān)的動(dòng)作電流，外殼上將出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。 |
TN-S系統(tǒng) |
| 可采用ASJ。更快速靈敏切斷故障，以提高安全可靠性，此時(shí)PE線不得穿過(guò)互感器，N線要穿互感器，且不得重復(fù)接地。 |
其余接線型式需要改造成以上兩種型式使用，防止出線誤動(dòng)作或者不動(dòng)作的情況。剩余電流互感器的選擇應(yīng)根據(jù)主回路的額定電流為參考選擇，
型號(hào) | 孔徑 | 主回路額定電流 | 變比 |
AKH-0.66L45 | 45mm | 80A | 1A:1mA |
AKH-0.66L80 | 80mm | 250A | 1A:1mA |
AKH-0.66L100 | 100mm | 400A | 1A:1mA |
AKH-0.66L150 | 150mm | 630A | 1A:1mA |
AKH-0.66L200 | 200mm | 1000A | 1A:1mA |
AKH-0.66L-260*100II | 265*104mm | 1000A | 1A:1mA |
實(shí)際應(yīng)如圖所示，互感器安裝在主回路或者支路上，通過(guò)測(cè)量剩余電流判斷是否驅(qū)動(dòng)斷路器動(dòng)作。
ASJ10/20剩余電流繼電器典型應(yīng)用
ASJ60剩余電流監(jiān)測(cè)儀典型應(yīng)用
3.4注意事項(xiàng)
當(dāng)采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）作為電擊防護(hù)附加防護(hù)措施時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：
額定剩余電流動(dòng)作值不應(yīng)大于30mA；
額定電流不超過(guò)32A的下列回路應(yīng)裝設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）：
供一般人員使用的電源插座回路；
室內(nèi)移動(dòng)電氣設(shè)備；
人員可觸及的室外電氣設(shè)備。
剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）不應(yīng)作為*一的保護(hù)措施；
采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）時(shí)應(yīng)裝設(shè)保護(hù)接地導(dǎo)體（PE）。
參考文獻(xiàn)：
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.06版
剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置在防接地短路火災(zāi)的應(yīng)用