低壓配電系統(tǒng)中裝設(shè)漏電保護(hù)器是防止人身觸電的有效措施,也可以防止因漏電而引發(fā)的電氣火災(zāi)及設(shè)備損壞事故。漏電保護(hù)器一般分為一極、二極、三極、四極。其中一極、二極漏電保護(hù)器的結(jié)構(gòu)原理圖,它們的主要區(qū)別在于當(dāng)漏電事故發(fā)生時(shí)是否斷開零線。其工作原理均為通過檢測(cè)相線、零線電流的相量和是否為零來判定是否有漏電事故發(fā)生。本文所討論的重點(diǎn)是三極、四極漏電保護(hù)器的工作原理與應(yīng)用場(chǎng)合的差異。
筆者查閱一些廠家提供的三、四極漏電保護(hù)器結(jié)構(gòu)原理圖時(shí)發(fā)現(xiàn)一些問題,源自某國(guó)產(chǎn)品牌開關(guān)制造商產(chǎn)品資料,源自某進(jìn)口品牌開關(guān)制造商產(chǎn)品資料。我們發(fā)現(xiàn)二者的四極漏電保護(hù)器的結(jié)構(gòu)原理圖并無區(qū)別,但三極漏電保護(hù)的結(jié)構(gòu)原理圖卻存在重大不同,并由此引發(fā)其使用也有重大區(qū)別。
在分析之前,需要明確一個(gè)概念,即“負(fù)載三相平衡”。在三相交流電系統(tǒng)中,負(fù)載三相平衡時(shí),其三相電流相量和為零。但筆者以為,所謂“負(fù)載三相平衡”是一個(gè)理論概念,在實(shí)際的產(chǎn)品制造中,由于生產(chǎn)工藝、使用條件及電源品質(zhì)等因素的制約,理想的三相完全平衡的負(fù)載不大可能存在,其三相電流ia、ib、ic的相量和不為零而且很容易達(dá)到漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流值例如30mA。因此,“負(fù)載三相平衡”這個(gè)概念只具理論意義。本文以下談到三極、四極漏電保護(hù)器的應(yīng)用時(shí)與此相關(guān)。
首先二者的漏電動(dòng)作原理相同。均是通過檢測(cè)穿過零序電流互感器的3根相線和1根N線的電流相量和是否達(dá)到漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流值來決定其是否脫扣。對(duì)于正常工作的三相四線配電系統(tǒng),不論其所帶負(fù)載如何,均有ia+ib+ic+iN=0,漏電保護(hù)器不動(dòng)作。一旦發(fā)生接地故障時(shí),故障相有一部分電流經(jīng)故障點(diǎn)流入大地,此時(shí)零序電流互感器內(nèi)電流相量和不等于零,即ia+ib+ic+iN≠0,漏電保護(hù)器動(dòng)作,切斷故障回路,從而保證人身安全。不同之處僅在于漏電保護(hù)器動(dòng)作時(shí),在切斷相線的同時(shí)是否切斷零線。因此,筆者以為,所謂的三極漏電保護(hù)器是一種“假三極”漏電保護(hù)器,其實(shí)質(zhì)與四極漏電保護(hù)器相同。
應(yīng)用時(shí),正常情況下,若負(fù)載是Y形接法,不論三相平衡與否,其中性點(diǎn)與N線相連,則穿過零序電流互感器的相線及N線電流相量和為零,即ia+ib+ic=-iN,當(dāng)然沒有問題。但若負(fù)載是N形接法,由于負(fù)載無中性點(diǎn),則漏電保護(hù)器的N線被懸空,iN=0。此時(shí),只有負(fù)載三相平衡,即ia+ib+ic=0,才有ia+ib+ic+iN=0,保證漏電保護(hù)器不動(dòng)作。但如前所述,“負(fù)載三相平衡”是一個(gè)理論概念,不具多少實(shí)際意義。因此漏電保護(hù)器均應(yīng)用于三相四線配電系統(tǒng)中,而不論其負(fù)載是否平衡。對(duì)無中性點(diǎn)的負(fù)載,則不可使用。
大不相同,穿過零序電流互感器的僅有3根相線,因此,它檢測(cè)的僅是三相電流的相量和。在正常的配電系統(tǒng)中,要使ia+ib+ic=0,只有以下2種情況:
1.三相四線配電系統(tǒng)中,負(fù)載三相平衡。此時(shí),盡管系統(tǒng)的N線未穿過漏電保護(hù)器的零序電流互感器,但因ia+ib+ic=0,漏電保護(hù)器不動(dòng)作。但亦如前述,這是一種理論狀態(tài)。
2.配電系統(tǒng)本身是三相三線制,不論其負(fù)載是否三相平衡,也不論負(fù)載是Y形接法或Δ形接法,均有ia+ib+ic=0,漏電保護(hù)器不動(dòng)作。圖3-a類型漏電保護(hù)器接三相三線負(fù)載時(shí),
負(fù)載Y形接法及Δ形接法的配電電路圖如圖4-a、b所示。
因此,三極漏電保護(hù)器更具實(shí)際意義的使用場(chǎng)合是前述的第2種情況,即應(yīng)用于三相三線的配電系統(tǒng),負(fù)載對(duì)N線無要求。電動(dòng)機(jī)便是此類負(fù)載之一,不論該電動(dòng)機(jī)的繞組是Y形接法還是Δ形接法。
漏電保護(hù)器的工作原理及應(yīng)用相同,不再贅述。
對(duì)民用建筑電氣設(shè)計(jì)而言,三極或四極漏電保護(hù)器的應(yīng)用是廣泛的。例如,按規(guī)范,在住宅樓單元進(jìn)線處要設(shè)300mA的漏電保護(hù)器,此時(shí)因配電系統(tǒng)為三相四線(未考慮PE線),我們只能選用類型的漏電保護(hù)器。若選用漏電保護(hù)器則可能使其無法正常工作。另一個(gè)應(yīng)用例子便是三相插座前端加裝漏電保護(hù)。此時(shí),若僅為預(yù)留三相插座而不知其負(fù)載為何,情況便比較復(fù)雜。具體地說,若負(fù)載有中性線,則不可選用的漏電保護(hù)器。若負(fù)載無中性線,則只能選用的漏電保護(hù)器(此種情況下,我們?nèi)钥紤]實(shí)際三相負(fù)載不能滿足“三相平衡”的理論要求)。
綜上所述,三極、四極漏電保護(hù)器的正確使用應(yīng)建立在弄清漏電保護(hù)器本身的結(jié)構(gòu),即N線是否穿過零序電流互感器與負(fù)載類型,即負(fù)載是否對(duì)中性線有要求的基礎(chǔ)上。筆者以為,三極漏電保護(hù)器應(yīng)定義為N線不穿過零序電流互感器,它應(yīng)用于三相三線配電系統(tǒng),負(fù)載無中性線。四極漏電保護(hù)器應(yīng)定義為N線穿過零序電流互感器,它應(yīng)用于三相四線配電系統(tǒng),負(fù)載有中性線。對(duì)所謂“三極漏電保護(hù)器”因其容易混淆概念而須引起大家注意。