漏電保護器原理與誤動作分析

邱子航

本文著重闡述常用漏電保護器各環(huán)節(jié)的工作原理，如何提高靈敏度及應對漏電保護器誤動作的具體措施。

【關鍵詞】漏電保護器 檢測與放大 誤動作與策略

隨著時代的進步，各式各樣的電器設備進入日常人們的生活中。伴隨著電帶來的方便，電氣事故也頻頻發(fā)生，漏電保護器成為每家每戶必不可少的后備保護。

1 安裝漏電保護器的作用

在家用電路中，漏電保護主要指零線、火線的漏電保護及地線的漏電保護，通常家用電器自帶接地線保護，而家用總電箱中的漏電保護器和熔斷絲則起到防止零線、火線漏電的作用。

當發(fā)生火線碰殼事故時，零線與地線之間形成回路，此時零線阻抗很小，短路電流很大。常用家用電器中自帶的熔斷器和其他類似的過流保護裝置動作，從而切斷電源，達到安全保護目的。

但發(fā)生火線觸地時，由于短路電流經過設備和地面，電阻很大，短路電流很小，不足以使熔斷器動作，故障引起的火花將持續(xù)很久，造成火災，并且如果在這時觸碰金屬電器，會有很大的漏電流，能夠造成生命危險。

因此，漏電保護器在家用電路和施工電路中都必不可少，這是有效防止單個排插功率過大和火線觸地引發(fā)的火災的漏電保護手段。

2 漏電保護器的原理

如圖1所示，漏電保護器的電路有5個部分組成：

（1）電流互感器TA構成的檢測電路；

（2）555時基集成電路IC、晶閘管VS等構成的比較控制電路；

（3）電磁斷路器Q構成的執(zhí)行保護電路；

（4）按鈕開關SB與電阻R構成的試驗檢測電路。

（5）二極管VD1～VD4構成的橋式整流電路。

2.1 漏電檢測電路

電流互感器的結構如圖2所示，交流220V電經過電流互感器TA時，在正常工作時，火線和零線的瞬時電流大小相等、方向相反，因此在TA上產生的磁通相互抵消，感應線圈上沒有感應電壓。

當發(fā)生漏電時，由于火線、零線的瞬時電流大小不再相等，它們在電流互感器TA上產生的磁通不能抵消，感應線圈上便產生了感應電壓，于是就起到了漏電檢測的效果

2.2 比較控制電路

如圖3所示，555時基集成電路IC構成比較器，電流互感器TA上的感應電壓作為輸入分別輸入IC的5、6引腳進行比較。對于正常情況，由于不存在感應電壓，所以IC置“1”，這時3引腳輸出高電平（2/3Ucc），由于3引腳連接三極管VT的基極，基極電壓過高，三極管不滿足導通條件，使后續(xù)電路無法工作，那么晶閘管VS也就不會導通，

2.3 執(zhí)行保護電路

在正常工作時，由于比較控制電路不會觸發(fā)晶閘管VS，后續(xù)電路也不會動作，但發(fā)生漏電時，由于晶閘管VS導通，電磁斷路器Q得電動作，其接點Q1、Q2瞬間斷開，切斷220V電，得以保證線路安全。

電磁斷路器Q的結構是手動接通、電磁驅動斷開的脫扣開關。所以在處于“斷開”狀態(tài)時，需要手動合上。

2.4 試驗電路

試驗電路的實質是在火線和零線之間加入一個限流電阻R，在按下開關SB后，火線、零線間由于電阻R的作用形成電流，電流回路的火線部分通過電流互感器TA，而零線部分沒有，于是人為造成了TA上火線、零線的電流不平衡，模擬出漏電或觸電的情況，從而使電磁斷路器Q工作。

2.5 橋式整流電路

該電路通過R1、C1降壓濾波后，為整個電路提供工作電源。

3 提高漏電保護器的靈敏度

漏電保護器靈敏度的提高需要兩個部分，分別針對檢測電路和比較控制電路。

3.1 針對檢測電路

檢測電路的主要組成是電流互感器，實質是高磁導率的環(huán)形鐵芯，只需要增加環(huán)形鐵芯上的感應線圈，一般來說1500～2000圈即可檢測出mA級的漏電電流。

3.2 針對比較控制電路

由于漏電檢測電路實現的檢測電壓仍然很小，常采用在555時基集成電路比較電壓器前，加入一個放大環(huán)節(jié)，即加入一個共射極放大電路，在感應電流不變的情況下，放大感應電壓，這樣就可以防止555電路不靈敏而不能比較出電流互感器兩端的電壓差。

4 漏電保護器誤動作

家用漏電保護器通常使用單相漏電保護器，沒有工地上三相漏電保護器三相電壓平衡的高要求，所以相對誤動作較少，主要發(fā)生在老舊的小區(qū)，主要原因分為以下幾種。

4.1 總電箱內部元件老化。

由于老舊的小區(qū)通常將一棟樓的總配電箱放置于底樓層的墻上，常年由于梅雨天氣和夏季高溫的作用，內部元件產生老化現象，這種情況常體現為總配電箱中的漏電保護器無故動作，整棟樓同時停電。也體現在雷雨天氣，由于雷雨天氣，濕氣較重，老化的電路容易受到影響，發(fā)生漏電，因而觸發(fā)漏電保護器，導致整棟樓停電。

因當指出，通常大面積的停電是由于電廠的設備故障，與家用漏電保護器無關。

針對這種情況，需要及時將總配電箱中老化的元件進行更換，新的小區(qū)將總配電箱置于屋內，可以有效避免夏季高溫和雨季濕氣的影響。

4.2 漏電保護器的接線問題

漏電保護器安裝后在安裝點后零線與火線不得與其他回路公用，且應將漏電保護器安裝位置后的電路對地絕緣，若絕緣電阻過低將引起漏電保護器誤動作。

參考文獻

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作者單位

徐州工程學院 江蘇省徐州市 221000