聯系電話

0573-82085770 /  82083511

產品展示
您當前的位置 :
電子式RCD和電磁式RCD的選用

作者 王厚余


摘 要 我 國現 時 廣 泛 采 用 的借 故 障 回路 電 源 殘 壓 的 電 能 來 動 作 的 電 子 式 RCD在 發 生 接 地 故 障 時 有 拒動 的可 能 .不如 借故 障 電流 的電 能動作 的 電磁 式 RCD 動作 可靠 為保證人 身安全應按 建筑電氣國際標 準的 規 定 采 用 電 子 式 RCD.否 則 應 采 用 電磁 式 RCD。 建 議 低壓 電器制造 行 業擴 大 生產價 廉 可靠 的 電磁 式 RCD


關 鍵 詞 電子 式 RCD 電磁 式 RCD 電 擊 防 護 短 路 防 護 欠 壓 防 護 “斷 零 ” 防 護

建筑 電氣 中 RCD (剩余 電流動作?;て?)是 防人 身 電擊 的重要保 護性開關 電器 上世 紀 80年代筆 者 參 加 編 制 的 《低 壓 配 電設 計 規 范 》 (GB 50054—95) 內有一節專 門規定 了裝 用 RCD的要求 當時筆者對 
RCD了解 不 多 .建筑 電氣 國際標準 對其 也乏 具體規 定 .無章可循 .所以該節的規定現在看來十分簡單 和 膚淺 。由于用 電技術 的發展 ,對 RCD裝用 的要求 日 趨 復雜 和嚴 格 .現 時 RCD應 用 中存 在 的問題 很多 。 本文只擬探討其 中的一 個問題 — — 電子式 RCD和電 磁 式 RCD的 選用 和 取 舍 的 問題


1 電子 式 RCD和 電磁 式 RCD的 不 同 之處 電 子 式 RCD 和 電 磁 式 RCD 的 動 作 能 源 是 不 同 的 :前者 在發生 接地故 障時 ,借 RCD接線端 子處 電 源電壓的故障殘壓 提供的電能來動作 .殘壓過低時能 量不足 .它將拒動 :而后者則 是借通 過 RCD的故障 電流提供 的電能來動作 .有危 險故 障電流 即能 動作 , 與 電 源 電壓 的 故 障殘 壓 高 低 無 關 電 子 式 RCD 只 能 在 電 源 故 障 殘 壓 足 夠 高 時 動 作 . 因此 電 子 式 RCD不 如 電磁 式 RCD動作 可靠 電子式 RCD對 制作 材料 和 生產 工 藝要 求較 低 .價格較便宜 ,在我 國被廣泛采用。在歐洲較 多采用 電 磁 式 RCD,也 有 一些 發達 國家 ,如 美 國 、 日本 ,較 多 采用電子式 RCD.其 中原 因將在下文中分析討論 。


2 在 TN—C—S系 統 內 電子 式 RCD應 用 的 局 限性

關 于電子式 RCD,在我 國 RCD產品標 準 《剩余 電流 動作保 護 電器 的一般 要 求》 (GB/Z 6829—2008) 中 的 第 8.3.3.3條 有 如 下 一 段 規 定 : “對 /a ≤ 0.03 A 的剩余電流?;て?,在 電源電壓 (筆者注 :應 是指發生接地故障時在 RCD接線端子處 的電源電壓的 殘壓 )降低 到 50V (相對地 電壓 )時 。如出現大于或 等于額定剩余動作 電流的剩余 電流應能 自動動作 ”這一 規定說明在發生接地故障時我國電子式 RCD的故 障 殘 壓 動 作 最 低 值 已低 于建 筑 電氣 國 際 標 準 IEC 60364 的規定值 (單 相 回路 中的 RCD為 85 v.三相 回路 中 的 RCD為 70% 的 回路 電壓 ).提 高 了防 電擊水平 。


這是我 國 RCD生產從業 人員努 力研發 的可喜成果 這里需要 注意 的是對這一產 品標準 的規定不能誤 解 .不 能 誤 以 為 既 然 電子 式 RCD 最 低 動 作 電 壓 等 于 接觸電壓限值 50 V,就不會有 電擊危險 了。 因為 人體 接 觸 電壓 并不 等 于RCD處 的 電源 故 障殘 壓 U RCD有 可 能 超 過 50V 而 ∞ 低 于 50V,這 時 發 生電擊事故而電子式 RCD則拒動.這可用圖 1來說 明。


圖 中 被 RCD 保 護 的 一 臺 TN —C —S系 統 供 電 的 電氣設備 發生碰 外殼接 地故 障 .設 接地故 障 回路 阻抗 為 :

從 式 (2) 及 式 (3) 可 知 和 c。并 不 相 等 。 
RCD越靠 近設備 ,Uxco越 小 ,以至小 于 50 V。而人 體接觸 電壓則 仍為 = (zPEJI\r+ZpE) 不變 。 當 >50 V 時發 生 電擊 事故 而 電子 式 RCD則 拒 動 。

 這種電擊 危險發 生在 TN—C—S系統 內而 不發生 在 TN—S系統 內 。因在 TN—S系統 內沒有 PEN線 ,式 (2)中 的阻抗 約 占故 障 回路阻抗 的一半甚 至 更 多 ,uRcD肯 定 大 于 50V。 但 需 注 意 我 國現 時 已 進 入信息時代 .為防共模 電壓對信息系統的干擾 ,對低 壓 供 電 的建 筑 物 宜 采用 TN —C—S系 統 (見 參 考 文獻 ? 第十 四章第 五節第 4款 )而不 宜采用 TN—S 系統 .以降低共模 電壓 。這時應注意防止電子式 RCD的這 一 拒 動 問題


這 一 拒 動 情 況 也 不 會 發 生 在 TT系 統 內 因 TT 系統故障 電流 返 回電源 的通路 內串有?;そ擁?和 系統接地兩個大值接地電阻 , cD接近此兩接地 電阻 上的電壓 降.其值幾 為 220V,電子式 RCD不會拒動 (見參考文獻? 第十九章第一節)。


附帶說 明 ,我 國國家 標準 《剩余 電流動 作?;?裝 置安裝 和運 行》 (GB 13955—2005)第 5.6條第 b)款規定 : “對 電源 電壓偏差較大地 區的電氣設備 應優先選用動作功能與電源電壓無關的剩余 電流?;?裝 置 ?!?這 一 規 定 沒 有 條 文 說 明 。不 明 其 原 理 ???能 將地區電網的電壓負偏差與低壓配 電回路 發生接地故 障時 RCD處的電源故 障殘壓 ∞ 相混淆 了。這一規 定 恐 欠妥 當


3 在 潮 濕 場所 內 電子 式 RCD作 用 的局 限性

 在 農 電 、施 工 場 地 、浴 室 、游 泳 池 等 潮 濕 或 特 別 潮 濕的場所 內,防電擊 的接觸電壓限值 不 是 50 V 而是 25 V或 12 V.這時電子式 RCD將不能可靠防電 擊 在 潮 濕 場 所 ,電氣 設 備 如 發 生碰 外 殼 接 地 故 障 而 帶 低于 50 V的接觸電壓 ,例如為 30 V,而 uRcu也可 能低至 50V 以下 .這 時十分可能發 生電擊事故 而 電 子式 RCD卻拒 動。所 以在潮濕場所 內電子式 RCD的 應 用更 具 局 限性

 附帶說 明,行業標 準 《民用建筑 電氣設計規范》 (JGJ 16—2008)第 7.7.10條第 9款 規定 : “1)用 于 電子信息設備 、醫療 電氣設備 的剩余 電流動作 ?;?器 應 采用 電 磁 式 :2)用 于 一 般 電 氣 或 家 用 電器 回 路 的剩 余 電 流 動 作 保 護 器 宜 采 用 電 磁 式 或 電子 式 ?!?這 一規定 同樣沒有說明其原 由和依據 .令人難解 。揣其 意圖可能認為信 息設備和 醫療設 備等屬重要設備才值 得裝用價格較高 的電磁式 RCD,而對一般電氣設備則 不值得采用 規定 內全未提及 兩種 RCD的動作 與 電 源故障殘壓的關系 .事關人身安全 ,恐也有欠妥當。


4 中性 線不 導 通 時 電子 式 RCD的拒 動


圖 2所 示 為 一 單 相 TN —S系 統 .當 中性 線 因 斷 線或連接不 良而不導通時 .如果 電氣設備存在碰外殼 接地故障 ,這時接觸電壓 將為全部 PE線上故障電 流 產生 的電壓降 ,電擊致死危 險很大 ,但 由于 中 性線 不 導通 .電子 式 RCD卻 因端 子 處 電源 電壓 為 零伏而 拒動 .后 果將 十分 嚴重 。對 于 TN—C—S系 統 ,情 況 相 同 ,不 贅 述 。


關 于這 一 問題 .有 的 同行 引 用 我 國 《供 配 電 系 統 設計 規 范》 第 3.0.3條 : “不 應 按 一 個 電源 系 統 檢 修 或故障的同時另一 電源又發生故障進行設 計”的規定 并 推 而 廣之 .認 為 在 低 壓 配 電 系 統 內 不必 考 慮 接 地 故 障和’中性線不導通兩個故障 同時發生的情況 .以此否 定上 述 電子 式 RCD拒 動 的危 險 對 此 筆 者 不敢 茍 同

任何 電氣系統都有同時發生兩個 故障的可能 上 述 3.0.3條的規定在上世 紀 70年代第一次 編制 《供 配電系統設計規范》時正是 出于筆者 的筆下 。當時我 國經 濟 比較 困難 .為節約 電源投資 才寫入這一 規定 。 多 年 實 踐 經 驗 表 明 .一 個 電力 用 戶 兩 個 電源 系 統 同時 發生故障停電的案例不勝枚舉 。查 IEC和發達 國家 電 氣規范都無此規定 筆者多年來為寫入這一不恰當 的 規 定 深感 愧 疚

另外 ,一 電力用戶 的電源系統和低壓建筑 電氣 中 的配 電系統 有許 多不 同 .兩者 不 能相提 并論加 以套 用 ,因為低壓 配 電系統更 易 同時發 生兩 個故 障 在 IEC 60364建筑 電氣標準 中就有多 處規定 了對 同時 發 生 兩個 故 障 時 的保 護 措 施 例 如 TT系統 和 IT系統 雖 然發 生一個故 障時故障 電流小 .PE線可 取較小 截面 積 .但考慮了同時發生兩個故障轉變成相問短路的可 能 .規 定 其 PE線 的 截 面 積 的選 用 和 TN 系 統 的 截 面 積 一 樣 大 又 如 在 IT系 統 中 .為 防 同時 發 生 兩 個 故 障引起 的電氣危 險.專 門規定 了若 干防范同時發 生兩 個故障的措施 ?;褂?.在采用隔離 變壓器供 電給多臺 設備的電氣分隔措施 中.為防同時發生兩個故 障引起 的電擊危 險 .在 電氣分隔措施中必須設置 不接地 的局 部等電位聯結 諸如此類的 IEC標準 中關 于低壓 建筑 電氣防范同時發生兩個故障的要求和措施在參考文獻? 中都有陳述 ,不多敘 。這里 費些筆墨 ,引證 IEC標準

對防范兩個故障的要求 .只是想說 明 IEC標準十分重 視 中性線 不導 通對 電子 式 RCD防 電擊性 能 的影 響 。 對 此 在建 筑 電氣 設計 中不 能 掉 以輕 心 。

5 對 發 達 國 家 選 用 電 子 式 RCD和 電 磁 式 RCD不 同 要 求 的分 析

電子式 RCD對制作材料 和生產工藝的要求較低 , 售 價較低廉 ,在我 國得 到廣泛 的應用 。在一些發達 國 家兩者 的選用要求則不盡相 同.歐洲較多采用電磁式 RCD.但 在美 國 、 日本則更 多采 用 電子 式 RCD。這 些 不 同是 有 其 原 因 的 。歐 洲 和 我 國一 樣 ,配 電 回路 的 相 電 壓 采 用 220~240 V 這 一 級 標 稱 電 壓 。設 備 發 生 碰外 殼接地 故 障時接觸 電壓 約 100 V左 右 ,電擊 危 險較大 ,因此歐 洲較 多采用 電磁式 RCD,以確保 RCD可靠切斷 電源 ,它是有科學依 據的。而在美 國、 日本 .為 策人 身安全 ,對 于 以插 座供 電難 以擺 脫 的 電擊 危 險大 的手持式 、移 動式 小功率 電氣 設備 都 以 110~120 V 電壓供 電。設 備發生碰外殼接 地故障時 , 其接 觸 電壓 不大 于 50 V,即使 電子式 RCD不動 作 .電擊致死危 險也不大 .因此他們較多采用 電子式 RCD,也是有科學依據 的。相 比之 下 ,我國配電回路 相 電壓為 220 V卻廣泛采用 電子式 RCD.就防 電擊而 言 卻 是 缺 乏 科 學 依 據 的 。事 關 人 身 安全 ,這 一 情 況有 必 要 引 起 重 視

6 依 據 建 筑 電 氣 國 際 標 準 正 確 選 用 電 子 式 RCD 電 子 式 RCD 在 電 源 故 障 電 壓 低 時 拒 動 .不 如 電 磁 式 RCD 可 靠 ,但 它 制 作 簡 單 ,售 價 較 低 ,有 利 于 推廣應 用 只要按建筑 電氣 國際標準規定 的要求正確 選 用 ,它 也 能 在 一 定 條 件 下 有 效 地 起 到 防 電 擊 作 用 關 于 ?;?電器 選用 的建 筑 電氣 國 際標 準 <
(Electrical Installations of Buildings Part 5: Selection and Erection of Electrical Equipment Chapter 53:Switchgear and Controlgear) (IEC 60364 — 5— 53, 1994),即 《建筑物 電氣裝 置 第 5部 分 :電氣設備 的選 擇 與 安 裝 第 53章 :開關 設 備 和 控 制 設 備 》 (我 國等 同轉化 的國家標 準為 GB 16895.4—1997)第 531.2.2.2條 對 電 子 式 RCD 的 選 用 有 恰 當 的 規 定 該條規定 如下 : “531.2.2.2 只有 滿足下列兩個條 件 之一 時 .才允 許 采用 在 輔 助 電 源 失 效 的 情 況 下 不 自 動動作 的帶輔助 電源 的剩余 電流動作?;?電器 :

壓 附 件 ,則 此 附 件 價 格 還 高 于 電磁 式 RCD 所 以 僅 從 經 濟 上 考慮 ,這 一設 想 不 切 實際

對 IEC標準規定的第二個條件 .筆者的理解是專 業人 員能 了解 電子式 RCD的上述特性和必要 的使用 要求 ,在使用中加以注意 .可避免間接接觸 電擊事故 
的發生 例如為 防中性線 的不導通致 使 電子 式 RCD 拒動 .他需關心和保持 中性線截面積或機械強度 的足夠 .避免 中性線受機械損傷 中斷 .在定期檢驗 中他需 測 試 中性 線 是 否 導 通

良好 等 . 以保 證 電 子 式 RCD 的 有 效 動作

IEC 60364—5—53標準的這一規定說明在建筑 電 氣 中 應 區分 電子 式 RCD 和 電磁 式 RCD 我 國廣 泛 采 用的電子式 RCD即使 ∞ 為 50V時能動作 ,仍存在 電源 故障殘 壓過低 而拒動 的可

能 .在建 筑 電氣 設計 中應 注 意 其 應 用 是 有 一 定 的 條 件 的 .這 些 條 件 需 在 建 筑 電 氣 設 計 安 裝 中切 實 付 諸 實 施 .否 則 應 采 用 電 磁 式 RCD

7 結束 語 
我 國 按 GB /Z 6829 — 2008 生 產 的 電 子 式 ,IR≤ 0.03 A的 RCD 能 在 電源 故 障殘 壓 低 至 50 V 時 動作 。其性能有所提高。但如本文所述 ,在一些情況 下 發生 間接接觸 電擊

事 故時 它仍可 能拒 動。所 以按 GB/Z 6829—2008標準生產 的電子式 RCD不 能完全 有效 防電擊 .其使用是有條件的 .在建筑 電氣設計 中 應注 意輔 以其他一些防電擊措施 我國低壓配 電

系統 標 稱 電 壓 與 歐 洲 諸 國屬 同一 等 級 .為 保 證 人 身 安 全 . 在建筑 電氣設 計 中應和 歐洲諸 國一樣 .按 國際標準 IEC 60364 —5—53標 準 規 定 的條 件 選 用 電 子 式

RCD。 當條 件無 法 滿 足 時應 采 用 電磁 式 RCD 生產 電磁式 RCD有 一定 的難 度 .但 它的使用有 其 必 要性 不 然 IEC可 不 必 為它 的制 造 和 使 用制 訂 標 準 .一些 發 達 國家

也 不必 為裝 用 它 而 多 花投 資 。筆 者 相信 我 國低 壓 電器制造 業一定 能基 于以人 為本 的原 則 .堅持 勇于創新 的傳 統 .象供應 電子式 RCD那樣 
大量供應價廉可靠 的電磁式 RCD.為提高我 國的用電 安全水平作 出新貢獻
|

即使在輔 助 電源失 效 的情 況下 .仍 能滿足 《建筑 物 電氣 裝 置 電氣 防護 》 (IEC 60364~4—41: 1992)中 7.1規定的防間接接觸?;さ囊?

安裝在 電氣裝置 中 的?;?電器 由專 職人員 (BA4)或熟練人員 (BA5)進行操作 、試驗和檢查 ”

筆 者 理 解 上 述 IEC標 準 的條 文 第 一 項 的 意 思 是 當 電子 式 RCD的 電源 故 障殘 壓低 于 產 品標 準 規定 的動作 值 時 .雖然 它拒動 .但若 輔 以其 他措 施仍 可 不 發 生 間 接接 觸 電擊 事 故 例 如在 場 所 內設 置 了局 部 等 電位聯結 .將 故障時 的接觸 電壓 限制在其 限值 (如 :50 V:25 V)以 下 ,雖 然 電子 式 RCD拒 動 , 電擊事故仍無 由發生 。

又若接地故 障 回路 阻抗 足夠小 ,接地故 障電 流 足夠大 ,回路首端用以?;?回路絕緣 的短路防護 能及 時切 斷 電源 .雖然 電子式 RCD拒 動 .但短 路防 護卻能兼起防 電擊的作用。

在以上例舉情況下 電子式 RCD雖然不能防 電擊 .但 能 防常 見 多 發 的 接 地 電弧 火 災 。 因 電 弧 具 有 大 阻 抗 .電 弧 上 的大 電 壓 降 足 以使 電 子 式 RCD獲 得 足 夠 的電源故障殘壓而動作 。

需 要 說 明 當 用 短 路 防 護 電器 切 斷 電 源 來 防 電 擊 時 .其切斷時間需滿足 防電擊的時間要求 ,例如在干 燥 場 所 TN系 統 內切 斷 時 間 為 不大 于 0.4 S。為此 需 限 
制 故 障 回路 阻 抗 值 以增 大接 地 故 障 電流 。在 第 17版英 國建筑 電氣 國家 標 準 (2008 Requirements for ElectricalInstallations) (BS 7671,即 《電氣裝 置 的 要 求 2008》)第 411.4.6條 內為 防 電擊 規 定 了 不 同 條 件 下 的 最 大 值 。例 如 當采 用 C型 斷 路 器 作 保 護 時 ,如 斷 路 器 額定 電流 為 20 A,為 保 證 0.4 s內切 
斷 電源 , 值不得 大于 1.15n,否則不能滿足 防電 擊 的 時 間 要 求 所 以不 能 簡 單 地 誤 認 為 電 子 式 RCD 電源故障殘壓 ∞ 低時故障電流 必然 大到足 以使 斷路器的短路 防護動作 ,避免電擊事故發生 ,從前文 中式 (1)、 (2)、 (3)可知 、 和 ∞ 三者 間并 無 直接聯 系 ,URcD小 并不 一 定 能使 /d大 到足 以使 斷路器有效動作。其理甚明 ,不需多述。 
有 同 行 提 出 當 電子 式 RCD 電源 故 障 殘 壓 cD過 低 時 ,可 由斷路 器 的欠 壓 防 護 動作 來 切 斷 電源 。這 一 設 想 恐難 成立 姑 不 論 技 術 上 是否 可行 ,筆 者 了解 末 端微型斷路器本身并不具備欠壓防護功能 。若加裝欠

下一篇:

地址:浙江省嘉興市洪波路58號

電話:0573-82085770  82083511

傳真:0573-82091414  82085296

網址:火影忍者博人传 www.uhbcc.icu