學(xué)習(xí)《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》.doc

學(xué)習(xí)剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行GB139552005體會(huì)（討論稿）王霓潘明日2006年7月目次前言一、RCD定義與功能1、RCD定義2、RCD的保護(hù)范圍（功能）二、RCD應(yīng)用應(yīng)全方位滿足繼保配置準(zhǔn)則1、繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)依據(jù)和基本要求2、RCD的配置應(yīng)樹立以治本為主標(biāo)本兼治的原則3、關(guān)于RCD分級(jí)保護(hù)問題三、RCD在TT配電系統(tǒng)中的應(yīng)用1、TT系統(tǒng)的接地故障電流2、RCD是TT系統(tǒng)接地故障理想的保護(hù)裝置3、TT系統(tǒng)RCD的保護(hù)范圍應(yīng)全覆蓋4、RCD在TT中應(yīng)采用分級(jí)保護(hù)方式5、RCD額定剩余動(dòng)作電流IN整定6、輔助等電位聯(lián)結(jié)和獨(dú)立設(shè)備接地裝置四、RCD在TN配電系統(tǒng)中的應(yīng)用1、RCD在TN系統(tǒng)中應(yīng)用的局限性2、TN系統(tǒng)的電源端裝設(shè)跳閘式RCD不妥3、RCD在TN系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍五、結(jié)束語(yǔ)前言剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行GB139552005（簡(jiǎn)稱）已于2005年12月1日起實(shí)施。筆者與幾位同行對(duì)學(xué)習(xí)和討論多次，認(rèn)為對(duì)剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置（簡(jiǎn)稱RCD）的功能、分類、應(yīng)用范圍、應(yīng)用條件、應(yīng)用方法、安裝、運(yùn)行及維護(hù)管理等都做了全面、明確的規(guī)定，使設(shè)計(jì)有據(jù)可依、有章可循。是從RCD本身及其安裝和運(yùn)行的角度規(guī)定本標(biāo)準(zhǔn)的全部技術(shù)內(nèi)容為強(qiáng)制性。筆者試從配電和繼保設(shè)計(jì)的角度探討RCD作為繼保裝置在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，同時(shí)也是學(xué)習(xí)的心得和體會(huì)，如有不妥，敬請(qǐng)編制者和同仁不吝賜教。、RCD定義與功能1、RCD定義剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置（RCD）RCD，是指電路中帶電導(dǎo)體對(duì)地故障所產(chǎn)生的剩余電流超過規(guī)定值時(shí)，能夠自動(dòng)切斷電源或報(bào)警的保護(hù)裝置（之引言）。剩余電流流過RCD主回路電流瞬時(shí)值的矢量和（用有效值表示）（33）。接地故障電流由于絕緣故障而流入地的電流（38）。對(duì)地泄漏電流無(wú)絕緣故障從設(shè)備的帶電部件流入地的電流（39）。額定剩余動(dòng)作電流（IN）制造廠對(duì)RCD規(guī)定的剩余動(dòng)作電流值，在該電流值時(shí)，RCD應(yīng)在規(guī)定的條件下動(dòng)作。額定剩余不動(dòng)作電流（INO）制造廠對(duì)RCD規(guī)定的剩余不動(dòng)作電流值，在該電流值時(shí)，RCD應(yīng)在規(guī)定的條件下不動(dòng)作。2、RCD的保護(hù)范圍（功能）在引言中對(duì)RCD的保護(hù)功能是這樣描述的“低壓配電系統(tǒng)中裝設(shè)RCD是防止直接接觸電擊事故和間接接觸電擊事故的有效措施之一，也是防止電氣線路或電氣設(shè)備接地故障引起電氣火災(zāi)和電氣設(shè)備損壞事故的技術(shù)措施。”上述RCD保護(hù)范圍都是由接地故障引發(fā)的各種危害（事故）。接地故障是“罪魁禍?zhǔn)住?，是“萬(wàn)惡之源”。從大局看，RCD是接地故障電流保護(hù)裝置。、RCD應(yīng)用應(yīng)全方位滿足繼保配置準(zhǔn)則1、繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)依據(jù)和基本要求繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)以合理的運(yùn)行方式和故障類型作為設(shè)計(jì)依據(jù)，并應(yīng)滿足速動(dòng)性、選擇性、可靠性和靈敏性四項(xiàng)基本要求。RCD作為繼保裝置，在配電系統(tǒng)中的配置應(yīng)全方位滿足這一設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和基本要求。2、RCD的配置應(yīng)樹立以治本為主標(biāo)本兼治的原則選用接地故障作為繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的故障類型，并以此為主線進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，再對(duì)繼保設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核內(nèi)容是由接地故障引發(fā)的各種危害是否得到全面而有效的防護(hù)，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充。如其不然而是采用孤立處理各種危害的防護(hù)措施，極易陷入“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”的混亂之中。3、關(guān)于RCD分級(jí)保護(hù)問題1）RCD采用分級(jí)保護(hù)的主要目的是當(dāng)發(fā)生接地故障自動(dòng)切斷電源時(shí)，縮小停電范圍和查找故障點(diǎn)范圍。2）采用三級(jí)保護(hù)時(shí)RCD分別裝設(shè)在電源端、負(fù)荷群首端和負(fù)荷端構(gòu)成三級(jí)串接保護(hù)系統(tǒng)。采用二級(jí)保護(hù)時(shí)RCD分別裝設(shè)在電源端和負(fù)荷端或負(fù)荷群首端。分級(jí)保護(hù)上下級(jí)RCD的額定電流、剩余動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間應(yīng)滿足選擇性配合的要求。3）分級(jí)保護(hù)RCD的末級(jí)（負(fù)荷端或負(fù)荷群首端）保護(hù)范圍必須是全覆蓋，以避免擴(kuò)大事故停電范圍。451F有“除壁掛式空調(diào)插座外的其他電源插座或插座回路”必須安裝RCD的規(guī)定。言外之意是說壁掛式空調(diào)插座回路可以不裝設(shè)RCD，原因不外乎是其正常對(duì)地泄漏電流過大而不能滿足RCD的剩余動(dòng)作電流整定值IN30MA的要求。但是，不管是何種原因，只要RCD為分級(jí)保護(hù)，壁掛式空調(diào)插座作為末級(jí)配電中的負(fù)荷，必須裝設(shè)RCD（在末級(jí)RCD保護(hù)范圍之內(nèi)）。不同的只是允許RCD在此情況下的剩余動(dòng)作電流的整定值IN30MA。這樣做雖然放棄了對(duì)直接接觸電擊事故的保護(hù)作用，卻保證了分級(jí)保護(hù)的選擇性要求，避免了擴(kuò)大事故停電范圍。、RCD在TT配電系統(tǒng)中的應(yīng)用1、TT系統(tǒng)的接地故障電流ID采用TT接地型式的低壓（380/220V）配電系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，接地故障電流ID（圖一）由下式?jīng)Q定ID220V/（RBRA）RB電源工作接地裝置的接地電阻（歐）；RA設(shè)備接地裝置的接地電阻和外露可接近導(dǎo)體的接地導(dǎo)體的電阻總和（歐）。FABBDA注ID為接地故障電流UF為預(yù)期接觸電壓圖一TT配電系統(tǒng)接地故障回路由上式和圖一可見ID具有以下特點(diǎn)1）ID是流入地中的電流；2）設(shè)RB1歐，RA4歐，則有如下結(jié)果ID220/（14）44A；預(yù)期接觸電壓UFRAID4X44176V當(dāng)該回路裝設(shè)高靈敏度的RCD，且額定剩余動(dòng)作電流整定值為IN30MA時(shí)，可能出現(xiàn)的預(yù)期接觸電壓UFRAIN4X003012V。3）式中RB為定值，故ID的大小僅取決于RA。當(dāng)各組RA的取值大體相同時(shí)，則接地故障點(diǎn)不論發(fā)生在系統(tǒng)的何處，其ID值大體相同。2、RCD是TT系統(tǒng)接地故障理想的保護(hù)裝置由以上分析可知，TT系統(tǒng)接地故障電流ID的大小與故障點(diǎn)距電源的遠(yuǎn)近無(wú)關(guān)，與負(fù)荷電流的大小也無(wú)關(guān)。ID既不是短路電流也不具有短路電流的特點(diǎn)；又不是過載電流也不具有過載電流的特點(diǎn)。因此，低配中常規(guī)的短路保護(hù)裝置和過載保護(hù)裝置都難當(dāng)TT系統(tǒng)接地故障保護(hù)的重任。RCD是通過檢測(cè)流入RCD主回路中的不平衡電流（流入地中或PE的分流）而起保護(hù)作用的。因此RCD是TT系統(tǒng)理想的接地故障保護(hù)裝置。3、TT系統(tǒng)RCD的保護(hù)范圍應(yīng)為全覆蓋所謂全覆蓋是指TT系統(tǒng)從電源進(jìn)線端至末端負(fù)荷包括所有線路、配電裝置和電氣設(shè)備都置于RCD的保護(hù)范圍之內(nèi)。理由如下1）TT系統(tǒng)的各個(gè)部位都有發(fā)生接地故障的可能性；2）如果不是全覆蓋，當(dāng)“漏網(wǎng)者”發(fā)生接地故障時(shí)，不僅有引發(fā)電氣火災(zāi)和電擊事故的可能，而且使接在同一設(shè)備接地裝置RA及其PE線上包括已安裝RCD的所有外露可接近導(dǎo)體帶上危險(xiǎn)的對(duì)地電壓（如圖一所示），以致造成更大危害。3）如前所述，RCD是TT系統(tǒng)接地故障理想的保護(hù)裝置，因此，由RCD實(shí)現(xiàn)全覆蓋保護(hù)，責(zé)無(wú)旁貸。實(shí)現(xiàn)RCD全覆蓋保護(hù)的基本方法是在電源端安裝RCD。4、RCD在TT系統(tǒng)中應(yīng)采用分級(jí)保護(hù)方式如果系統(tǒng)為分級(jí)配電，則RCD應(yīng)分級(jí)保護(hù)并滿足選擇性配合要求。這是因?yàn)門T系統(tǒng)要求電源端安裝RCD（實(shí)現(xiàn)全覆蓋保護(hù)），所以就必須采用分級(jí)保護(hù)而且末級(jí)（負(fù)荷端或負(fù)荷群首端）也應(yīng)實(shí)現(xiàn)全覆蓋保護(hù)，以避免擴(kuò)大故障停電范圍。但47（見附相關(guān)條文）可不裝RCD的情況所規(guī)定的內(nèi)容除外。5、RCD額定剩余動(dòng)作電流整定NI1）負(fù)荷端RCD額定剩余動(dòng)作電流整定依據(jù)NA）IN2IMX（公式1）INRCD額定剩余動(dòng)作電流整定值A(chǔ)IMX被RCD保護(hù)的電氣線路和設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)泄漏電流最大值A(chǔ)B）TT系統(tǒng)（公式2）ANRVI/50TN系統(tǒng)（公式3）SZU外露可接近導(dǎo)體的接地電阻和PE線電阻和（）；AR相線對(duì)地標(biāo)稱電壓（V）；0接地故障回路的阻抗（）。SZ注公式2是要求上的分壓值在安全值以下，即；ARVIRNA50公式3是要求動(dòng)作的可靠性，即。NISDNZUI/0C）IN30（10,6）MA（公式4）注為直接接觸保護(hù)用的不同保護(hù)對(duì)象IN整定值，最大分?jǐn)鄷r(shí)間見附錄B表B1。D）IN30MA（公式5）注為間接接觸保護(hù)用的IN整定值，最大分?jǐn)鄷r(shí)間見附錄B表B2。2）負(fù)荷分類及其額定剩余動(dòng)作電流IN整定當(dāng)RCD采用分級(jí)保護(hù)時(shí)，其末端全部負(fù)荷分別歸口在以下三種負(fù)荷類型之中A）需裝直接接觸保護(hù)用RCD的負(fù)荷這部分負(fù)荷包括451和46（見附相關(guān)條文）所規(guī)定的末端負(fù)荷。RCD額定剩余動(dòng)作電流整定值IN應(yīng)滿足公式1,2（或3）,4的要求。B）可不裝設(shè)RCD的負(fù)荷這部分負(fù)荷包括47（見附相關(guān)條文）所規(guī)定的末端負(fù)荷。C）需裝間接接觸保護(hù)用RCD的負(fù)荷這部分負(fù)荷包括除A和B類之外的所有負(fù)荷。RCD額定剩余動(dòng)作電流整定值IN應(yīng)滿足公式1,2（或3）,5的要求。上述IN整定值應(yīng)遵照57和58兩節(jié)中有關(guān)規(guī)定；若系統(tǒng)簡(jiǎn)單，負(fù)荷類型單一，可根據(jù)實(shí)際情況采用負(fù)荷群首端裝設(shè)RCD以取代負(fù)荷端的RCD。3）RCD分級(jí)保護(hù)的選擇性配合RCD二級(jí)保護(hù)（電源端、負(fù)荷端或負(fù)荷群首端）和三級(jí)保護(hù)，其上下級(jí)保護(hù)裝置動(dòng)作的時(shí)間差越小越好但應(yīng)滿足02S；上級(jí)比下一級(jí)RCD的主回路額定電流，額定剩余電流至少大一檔。6、輔助等電位聯(lián)結(jié)和獨(dú)立設(shè)備接地裝置當(dāng)未安裝RCD或安裝報(bào)警式RCD或安裝RCD因故失靈的電氣線路或電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，將導(dǎo)致接在同一接地裝置及其PE線上包括已安裝RCD的所有外露可接近導(dǎo)體都將帶有危險(xiǎn)的對(duì)地電位以致造成人身間接電擊事故。為避免電擊事故發(fā)生，輔助等電位聯(lián)結(jié)是必不可少的安全措施。為減少危險(xiǎn)電壓在PE線上的流竄范圍，設(shè)置多組獨(dú)立設(shè)備接地裝置（如分級(jí)設(shè)置）是一個(gè)好辦法，只是常因客觀條件限制而不易實(shí)現(xiàn)。圖二TT配電系統(tǒng)RCD配置（小區(qū)住宅）圖三TT系統(tǒng)住戶配電RCD配置方案、RCD在TN配電系統(tǒng)中的應(yīng)用圖四TN配電系統(tǒng)接地短路故障回路注故障點(diǎn)的連接狀態(tài)分為金屬性連接和電弧性連接。后者是暫態(tài)過程，其結(jié)果有三A）熔焊（金屬性連接）；B）斷路（相線斷線未接地）；C）接地（相線斷線并接地）。1、RCD在TN配電系統(tǒng)中應(yīng)用的局限性RCD在TN系統(tǒng)遠(yuǎn)不及在TT系統(tǒng)應(yīng)用得那么廣泛和具有系統(tǒng)性。這種局面的形成主要來(lái)自以下兩方面的原因1）TN系統(tǒng)接地短路故障的主保護(hù)是短路電流保護(hù)裝置（簡(jiǎn)稱SCD）。RCD僅作為有條件的補(bǔ)充保護(hù)措施；2）TN這種配電系統(tǒng)的接地方式不適合配置RCD。因?yàn)門N系統(tǒng)所有PE線都是電氣相通的。為了阻斷PE線上可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)電壓，確保RCD作為防止間接接觸電擊事故的有效性，應(yīng)在RCD的保護(hù)范圍內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的接地裝置及其PE線，即做局部TT處理，而局部TT只能在末級(jí)配電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。因此，限制了RCD在TN系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍。注此處斷開為相線斷線直接接地示意，不斷開為相線絕緣損壞直接接地示意。圖五TN系統(tǒng)相線斷線（或絕緣損壞）并直接接地的故障回路2、TN系統(tǒng)的電源端裝設(shè)跳閘式RCD不妥1）問題的提出人們?cè)O(shè)想在TN系統(tǒng)電源端裝設(shè)跳閘式RCD，以期以下效果A）當(dāng)出現(xiàn)接地短路故障電流ID不足以驅(qū)動(dòng)SCD跳閘自動(dòng)切斷電源時(shí)，RCD能起到補(bǔ)充保護(hù)作用；B）當(dāng)發(fā)生線路絕緣損壞或架空相線斷線并直接接地時(shí)，RCD跳閘自動(dòng)切斷電源起到保護(hù)作用（如圖五）；C）作為由接地短路故障所引發(fā)的電氣火災(zāi)的監(jiān)控裝置。2）引發(fā)的問題不管以何種名義在TN系統(tǒng)電源端裝設(shè)跳閘式RCD都將引發(fā)以下問題A）由于電源端裝設(shè)了RCD，至少在理論上本系統(tǒng)應(yīng)采用RCD分級(jí)保護(hù)，以避免擴(kuò)大事故停電范圍。于是被廣泛采用的TN系統(tǒng)中的RCD其數(shù)量龐大。而國(guó)人多數(shù)會(huì)選用價(jià)格便宜、壽命短、可靠性較差的電子式RCD，這又帶來(lái)維護(hù)和維護(hù)費(fèi)用問題；B）在電源端裝設(shè)RCD難以實(shí)施局部TT；C）如果只有電源端的SCD動(dòng)作可靠系數(shù)不夠大需用RCD取代，則RCD將面臨與下級(jí)SCD的選擇性配合問題，似是“南轅北轍”；D）增加了由于N線碰殼使RCD跳閘而造成大范圍停電的幾率；3）解決問題的出路TN系統(tǒng)的電源端不設(shè)跳閘式RCD又能實(shí)現(xiàn)上述期待的效果。為此，筆者提出以下建議A減少接地故障回路阻抗值，提高SCD動(dòng)作可靠性。比如加大電源進(jìn)線的截面積，增加PE線并聯(lián)根數(shù)，變少回電源進(jìn)線為多回進(jìn)線以及正確整定SCD電流動(dòng)作值等措施，確保SCD可靠動(dòng)作；B）改TN為TT系統(tǒng)。TN系統(tǒng)電源端的SCD動(dòng)作可靠性不夠可能不是SCD的錯(cuò)，而冒然用RCD取代SCD可能會(huì)是錯(cuò)上加錯(cuò)，因?yàn)閱栴}可能是出在系統(tǒng)接地制式的選擇上。諸如農(nóng)村的農(nóng)業(yè)機(jī)械、排灌、農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)、低層分散住宅群及小型公建群等分散用戶。此等用戶本應(yīng)采用TT配電接地型式。如此，在TT系統(tǒng)中，分級(jí)設(shè)置RCD不僅是順理成章門當(dāng)戶對(duì)，而且SCD的問題也就不復(fù)存在；C）在TN系統(tǒng)電源端裝設(shè)報(bào)警式RCD；D）其他方法。3、RCD在TN系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍跳閘式RCD可安裝在TN系統(tǒng)的末級(jí)配電中，作為防止直接接觸電擊事故保護(hù)用。當(dāng)末級(jí)配電的SCD的動(dòng)作可靠系數(shù)不夠大時(shí)，RCD可作為接地短路故障的補(bǔ)充保護(hù)措施，同時(shí)也起到防止間接接觸電擊事故保護(hù)作用。在采用RCD的同時(shí)應(yīng)做局部TT處理。DFB圖六人體直接接觸電擊事故故障回路、結(jié)束語(yǔ)1、接地故障（TT）和接地短路故障（TN）將可能引發(fā)一系列危害直接接觸電擊事故、間接接觸電擊事故、電氣火災(zāi)和電氣設(shè)備損壞。因此，接地故障和接地短路故障是禍根，是主要矛盾。當(dāng)電氣設(shè)計(jì)者抓住這一主要矛盾并以此為主線進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，才能從整個(gè)配電系統(tǒng)的角度正確處理RCD的選型和配置；才能理順RCD與RCD，RCD與SCD的縱向和橫向關(guān)系。2、接地故障（TT）和接地短路故障（TN）是兩種性質(zhì)不同的接地故障。前者的接地故障電流為非短路電流，后者的接地短路故障電流為短路電流。不同性質(zhì)的矛盾用不同的方法解決。TT系統(tǒng)接地故障的保護(hù)裝置是RCD。RCD設(shè)置準(zhǔn)則是全覆蓋保護(hù)和分級(jí)設(shè)置。TN系統(tǒng)接地短路故障選用短路保護(hù)裝置（SCD）作為主保護(hù)，其設(shè)置準(zhǔn)則也是全覆蓋保護(hù)和分級(jí)設(shè)置。3、特殊矛盾需特殊處理。TT系統(tǒng)接地故障采用RCD實(shí)行全覆蓋保護(hù)和分級(jí)設(shè)置之后，只剩下一個(gè)特殊問題需做特殊處理防止直接接觸電擊事故。解決方法是在此種負(fù)荷首端安裝高靈敏度的RCD，其整定值IN30MA。TN系統(tǒng)接地短路故障選用SCD實(shí)行全覆蓋保護(hù)和分級(jí)設(shè)置之后，則有兩個(gè)特殊問題需做特殊處理防止直接接觸電擊事故。解決方法同上述TT系統(tǒng)并做局部TT處理；因絕緣損壞或架空線相線斷線造成相線直接接地故障時(shí)，解決方法分兩種情況當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在末級(jí)配電時(shí)，則