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(kāi)零線。其工作原理均為通過(guò)檢測(cè)相線、零線電流的相量和是否為零來(lái)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(wèn)題，源自某國(guó)產(chǎn)品牌開(kāi)關(guān)制造商產(chǎn)品資料，源自某進(jìn)口品牌開(kāi)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(wú)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(guò)檢測(cè)穿過(guò)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(lái)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(guò)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(méi)有問(wèn)題。但若負(fù)載是N形接法，由于負(fù)載無(wú)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(wú)中性點(diǎn)的負(fù)載，則不可使用。
大不相同，穿過(guò)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(guò)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(wú)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(wú)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(shuō)，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(wú)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(guò)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(guò)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(wú)中性線。四極漏電保護(hù)器應(yīng)定義為N線穿過(guò)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。
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