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住宅中总电源进线漏电保护器的设置


　　摘 要 住宅楼中总电源进线处设置漏电保护主要用于防止火灾隐患，实际应用中出现许多问题，争议很大。文章叙述了总电源进线处设置漏电保护器（简称ＩＲＣＤ）的实施细则，说明了ＩＲＣＤ设置的方法和原则，解释了实施细则中各条款的依据和理由。
　　 关键词 漏电保护器 额定漏电动作电流 选择性
　　《住宅设计规范》ＧＢ５００９６－１９９９已于１９９９年６月１日开始实施，在应用过程中对“每栋住宅的总电源进线断路器应具有漏电保护功能”有很大疑问，许多同志不知如何设计。最主要问题是规模较大的住宅，如果在电源总进线处设漏电保护造成误动作，影响面较大，无法保障居民正常生活。可以肯定，规范中的规定是正确的，世界上许多国家尤其发达国家对此也都作出类似的规定。笔者根据多年的经验并参阅有关资料，总结出“住宅中总电源进线漏电保护器设置实施细则”（简称实施细则），并在小范围试用，取得了较好的应用效果。现将实施细则主要内容公布如下，以期抛砖引玉，使实施细则不断完善。
　　１ 住宅中总电源进线漏电保护器设置实施细则
　　为了更好地贯彻执行《住宅设计规范》ＧＢ５００９６－１９９９，现将住宅中总电源进线漏电保护器（简称ＩＲＣＤ）设置的要求规定如下：
　　一般规定
　　（１）ＩＲＣＤ应与所在回路额定电压相适应；
　　（２）ＩＲＣＤ应与所在电源回路的频率相适应；
　　（３）ＩＲＣＤ的额定电流应不小于回路的预期工作电流；
　　（４）ＩＲＣＤ应根据所在场地的环境条件选择；
　　（５）ＩＲＣＤ应满足短路条件下动稳定和热稳定要求；
　　（６）ＩＲＣＤ可以是具有独立功能的漏电保护装置，也可以是具有漏电保护功能的断路器。
　　（７）ＩＲＣＤ用于防止电气火灾，兼做间接接触的后备保护；
　　（８）ＩＲＣＤ宜采用电流动作型，不宜采用电压动作型；ＩＲＣＤ优先选用电磁式的，当电子式的漏电保护器能满足设计要求时，也可采用电子式的漏电保护器；
　　（９）ＩＲＣＤ应躲过保护范围内的正常漏电电流；
　　（１０）ＩＲＣＤ应设置在住宅总电源进线处，如果漏电保护器不具有隔离功能时，ＩＲＣＤ之前应设隔离电器；
　　（１１）当住宅总用电负荷较大时，应采用多回路进线，每一回路各设置ＩＲＣＤ，每路进线处ＩＲＣＤ应满足第（１０）、（１２）、（１３）、（１４）条的规定；
　　（１２）ＩＲＣＤ应选择延时型的，装置上应有Ｓ标志；
　　（１３）ＩＲＣＤ额定漏电动作电流宜为３００ｍＡ，当有困难时，其额定漏电动作电流不应大于５００ｍＡ；
　　（１４）每一路进线所带负荷的计算电流不得大于３００Ａ，当确实有困难时，每一路所带负荷的计算电流也不得大于５００Ａ；
　　（１５）消防负荷应采用单独回路供电，其主进线处保护装置不应具有漏电保护功能；
　　（１６）ＩＲＣＤ宜选用三相四极装置，当三相负荷平衡时，也可选用三相三极装置。三相负荷不平衡时，严禁使用三相三极漏电保护器；
　　（１７）在ＴＮ－Ｃ、ＴＮ－Ｃ－Ｓ系统中，如采用中性线断线漏电保护器，中性线应与相线同时断开，且中性线应做重复接地。
　　２　条文说明
　　ＩＲＣＤ是住宅中总电源进线漏电保护器的英文缩写，由于ＩＲＣＤ主要用于防止电气火灾，因此，实施细则中也用ＩＲＣＤ表示防火用的漏电保护器。
　　第（１）～（６）条　这几条主要是对ＩＲＣＤ的一般要求。漏电保护器应符合我国有关规范规定的使用条件，首先检查漏电保护器的额定频率和额定电压是否满足要求。进口产品如未在我国检测、认证，可能会出现问题。例如，电压为１１０Ｖ、频率为６０Ｈｚ符合美国标准的漏电保护器不符合中国标准，如果在中国使用了此类漏电保护器，将会产生严重的安全问题。
　　第（７）条 一般建筑物中，接地故障多于相间短路，而接地故障中电弧性短路又占多数，它是一种不完全的接地故障。其最显著特点是故障回路阻抗大，故障电流小，其值不足以分断短路保护电器，使故障回路不能及时切除。但是，故障电流可以使绝缘老化，直至损坏，通电导体引燃周围可燃物或易燃物，从而引起火灾。因此，ＩＥＣ及我国规范对建筑物防火提出了要求。住宅楼的总电源进线处设置漏电保护不仅可以防火，而且还可以做为防触电的后备保护，与户内漏电保护器相互配合，形成有层次、有纵深、具有选择性的漏电保护体系。
　　第（８）条　漏电保护器可分为电压动作型和电流动作型。由于电压型的漏电保护器对接地要求苛刻，因此很少采用。通常使用的漏电保护器为电流动作型，它检测通过零序电流互感器内各导线电流的矢量和，因此电流型漏电保护器也叫做剩余电流保护器。
　　与电磁式漏电保护器相比，电子式的漏电保护器将检测到的信号放大后再驱动脱扣机构将电源断开。因此，电子式漏电保护器需要电网电压才可使用。如果电压过低，电子式的漏电保护器就会拒动作。出现电压过低有两种情况：一是断零或断相，此时漏电保护器得不到电源，自然就不能起到保护作用；另一种情况是故障点距离漏电保护器太近，电压太低，不足以使电子式的漏电保护器动作。在欧美发达国家，几乎不使用电子式的漏电保护器，而我国电子式的漏电保护器应用较为普遍，这主要是由于经济上的原因和历史原因。电子式的漏电保护器的缺陷和不足是十分明显的，因此，建议设计人员优先选用电磁式的漏电保护器。
　　第（９）条　ＩＲＣＤ应躲过保护范围内的正常漏电电流，其目的是保证漏电保护器不误动作。对于配电线路，应满足公式（１）。
　　ＩΔｎ≥ｋ１·ＩΔ１（１）
　　其中：
　　ＩΔｎ为漏电保护器的额定漏电动作电流（ｍＡ）。
　　ＩΔ１为被保护线路总的正常漏电电流，包括线路及用电设备正常漏电电流（ｍＡ）。
　　ｋ１为可靠系数，ｋ１≥２．０。影响ｋ１的因素较多，例如空气湿度的大小，线路或用电设备所在环境的干燥程度等。
线路正常漏电电流参见表１，家用电器的正常漏电电流见表２。
　　表１表明，由于绝缘材料的不同，导线正常漏电电流有很大的差别。
　　除此之外，防止漏电保护器误动作还应考虑漏电保护器的时限，参见第（１２）条。
　　第（１０）条 ＩＲＣＤ设置在住宅电源进线处对整栋建筑物进行保护，这一点与“住宅设计规范”和“低压配电设计规范”一致。为保障维修人员的安全，在ＩＲＣＤ之前应设隔离电器。当具有漏电保护功能的进线断路器满足ＩＥＣ ９４７－１对隔离电器附加安全要求时，该断路器可以兼做隔离电器，即隔离电器在其触头处于断开情况下，必须能提供一满足隔离功能要求所规定的绝缘距离，并应装有指示动触头位置的指示装置。该位置指示器应以可靠的方式与动触头相连接。ＤＺ２０、ＨＳ、ＣＭ１、ＳＭ３０、Ｃ４５Ｎ、ＮＣ１００、ＴＭ３０等系列断路器不具备隔离功能，当住宅主进线采用上述断路器时，必须另加隔离电器。而Ｉｓｏｍａｘ Ｓ、ＮＳ、ＧＶ２、ＧＶ３、ＭＳ３２５、ＭＳ２２５、Ｃ６５等系列断路器符合隔离要求，它们可以作为隔离电器。
　　第（１１）条 当住宅总用电负荷较大时，采用单回路进线其ＩＲＣＤ误动作的几率大大增加，甚至在潮湿地区、潮湿季节ＩＲＣＤ合不上闸。此时应采用多回路进线，每一回路各设置单独的ＩＲＣＤ。
　　第（１２）条　ＩＲＣＤ与每户漏电保护器应具有的选择性。前者要求上一级的漏电保护器的额定不动作电流不小于下级各支路所有漏电保护器额定不动作电流之和；同时，在选择漏电保护电器时，应选用带有一定时限的保护器，即具有选择性标志 Ｓ的产品。
　　第（１３）条　ＩＲＣＤ 的整定值为多少比较合适呢？下面的实验可以说明这一问题（如表３所示）。试验器材为１５Ｗ、２５Ｗ、４０Ｗ、６０Ｗ、１００Ｗ白炽灯灯泡，白纸若干张，２２０Ｖ电源，Ｅ２７灯座５个。试验开始前先将灯泡安装在灯座上，然后接通电源，再将白纸分别包着五个灯泡。试验结果如下：１５Ｗ～４０Ｗ灯泡不能使白纸燃烧，６０Ｗ及６０Ｗ以上功率的灯泡经过一段时间后可以使白纸燃烧。实验表明：６０Ｗ是引起火灾的最小功率，折合成电流值为６０／２２０＝０．２７２７Ａ＝２７２．７ｍＡ。因此，防火用的漏电保护器整定值应不大于３００ｍＡ。
　　综上所述，本实施细则规定了ＩＲＣＤ额定漏电动作电流宜为３００ｍＡ，当确实有困难时，其额定漏电动作电流不应大于５００ｍＡ。
　　第（１４）条 由第（１３）条推得，每一路进线所带负荷的计算电流不得大于３００Ａ，此条与ＩＲＣＤ的整定值为３００ ｍＡ相对应。当确有困难时，每一路所带负荷的计算电流不得大于５００Ａ，此规定与ＩＲＣＤ 的整定值为５００ ｍＡ相对应。本条规定参见公式（２）：
　　ＩΔｎ≥Ｉｍａｘ／１０００ （２）
　　其中，ＩΔｎ 为ＩＲＣＤ额定漏电动作电流（Ａ）；
　　Ｉｍａｘ为线路上计算电流（Ａ）。
　　第（１５）条　消防负荷应采用单独回路供电，这由其负荷特点及重要性所决定的，其主进线处保护装置不应设漏电保护，因为漏电保护器可靠性较低，消防负荷回路采用漏电保护器，其供电的可靠性大大折扣，一旦发生火灾，消防负荷不能可靠的工作，会使火灾无法及时扑灭，损失更加惨重。
　　第（１６）条～第（１７）条　实际工程中曾多次出现三相三极漏电保护器合不上闸的现象。图１ａ为仅适合三相负荷完全平衡的三相三极漏电保护器用法，只有三根相线穿过零序电流互感器，而中性线不穿过零序电流互感器，下面分两种情况分析：第一种情形，如果三相负荷完全平衡，则零序电流互感器所包含的电流向量和为零，漏电保护器不动作，当其中一相相线发生碰壳故障，则零序电流互感器所包含的电流向量和不为零，漏电保护器动作，漏电保护器起到保护作用。因此三相三极漏电保护器仅适用于三相负荷完全平衡的情形。第二，如果三相负荷不平衡，则零序电流互感器所包含的电流向量和不等于零，而且其向量和较大，导致漏电保护器脱扣装置动作，漏电保护器合不上闸，保护器不能正常工作。因此，当三相负荷不平衡的时候，严禁使用三相三极漏电保护器。
　　图１ｂ所示，三根相线与中性线均穿过零序电流互感器，平时流过相线与中性线上的电流向量和等于零（ｉａ＋ｉｂ＋ｉｃ＋ｉＮ＝０），漏电保护器不动作。当电气设备发生相线碰壳故障时，零序电流互感器所包含的电流向量和不等于零（ｉａ＋ｉｂ＋ｉｃ＋ｉＮ≠０），漏电保护器脱扣器动作，切断故障回路，保护人身及设备安全。
　　图１ｃ与图１ｂ相似，不同之处在于图１ｂ为三相三极四线式漏电保护器，图１ｃ为三相四极四线式漏电保护器，它们都能对人身或设备起到保护作用，两者适用于三相四线式３８０Ｖ电源供电的负荷。既适用于ＴＮ接地系统，又适合于ＴＴ接地型式。

参考文献
　　１ 中国航空工业规划设计研究院等编．《工业与民用配电设计手册第二版》　水利出版社出版?１９９４；１２
　　２ 李炳华．漏电保护器选用中常见问题分析《建筑电气技术文集（２００１年）》　中国电力出版社，２００１；９
　　３　ＫｌａｕｓＫｏｓａｃｋ．胡明忠．胡沫非．《低压开关电器和开关设备手册》　机械工业出版社出版?１９９９?３
　　４ 李炳华．“住宅楼漏电保护若干问题的探讨”《电气＆智能建筑》　２０００；８
　　５ 《电力（线路）规例工作守则一九九七年版》　香港特别行政区政府机电工程署．
　　６ 朱庆元．商文怡．《建筑电气设计基础知识》　中国建筑工业出版社出版?１９９１?８