新型漏電保護器的研究

張丙星（齊魯醫藥學院，山東淄博，255213）

新型漏電保護器的研究

張丙星
（齊魯醫藥學院，山東淄博，255213）

家用漏電保護器用于在電路或電器絕緣受損發生對地短路時防人身觸電和電氣火災的保護電器，一般安裝于每戶配電箱的插座回路上和全樓總配電箱的電源進線上，后者專用于防電氣火災。該研究針對現有保護器的弊端，對其進行研究創新，實現每月自動檢測一次，正常工作后再自動復位合閘。從而最大限度保護居民人身及財產安全。

漏電保護器；定時器；計數器；自動復位

自從電被人類發明并應用電以來，電為人類和社會的發展起到了巨大的作用；反過來說，它給人類所帶來的傷害也是無法言表的。它可能燒壞電器，引起火災，還可能使人觸電。于是一種設備應然而生，那就是保護器從而可以避免很多不必要的損失。所以在花樣繁多的電器絡繹不絕的同時，也誕生了各式各樣的保護器。其中有一種是專門保護人的，稱之為漏電保護器。漏電保護器就是平時所說的漏電開關，是安裝在以防電路或電器絕緣受損發生對地短路時人身觸電和電氣火災的保護電器。

漏電保護開關除了可以將主電路接通或斷開以外，還可對漏電流進行檢測和判斷，當主回路中發生漏電或絕緣破壞時，漏電保護開關可根據判斷結果將主電路接通或斷開的開關元件。它與熔斷器、熱繼電器配合可構成功能完善的低壓開關元件。目前這種形式的漏電保護裝置應用最為廣泛，市場上的漏電保護器主要由三部分組成：檢測元件、中間放大環節、操作執行機構。漏電保護器的工作原理是：將漏電保護器安裝在線路中，一次線圈與電網的線路相連接，二次線圈與漏電保護器中的脫扣器連接。當用電設備正常運行時，線路中電流呈平衡狀態，互感器中電流矢量之和為零（電流是矢量，若流出的方向規定為正方向，則返回方向為負方向，由基爾霍夫定律可知互感器中往返的電流大小相等，方向相反，正負相互抵銷）。電路正常工作時一次線圈中沒有剩余電流，所以不會感應二次線圈，漏電保護器的開關裝置處于閉合狀態運行。當設備外殼發生漏電并有人觸及時，則在故障點產生分流，此漏電電流經人體—大地—工作接地，返回變壓器中性點（并未經電流互感器），致使互感器中流入、流出的電流出現了不平衡（電流矢量之和不為零），一次線圈中產生剩余電流。因此便會感應二次線圈，當這個電流值達到該漏電保護器限定的動作電流值時，自動開關脫扣，切斷電源。起到保護電路從而保護人身安全。

1 存在問題及原因

由于漏電保護器在技術上就存在這些產生誤動的可能性，會使漏電保護器的頻動問題更加嚴重，更加復雜。從技術原理上分析，漏電保護器也存在可能產生拒動的技術誤區：

（1） 當中性線產生重復接地時，會使漏電保護器產生分流拒動，而中性線重復接地點是很難找到的。

（2） 當電源缺相，所缺相又正好是漏電保護器的工作電源時，會產生拒動。

根據上面分析可以得出，漏電保護器在使用的過程中發生的頻動和拒動問題，有客觀的原因也有本身技術設計上面的誤區。尤其是使用漏電保護器要求電網中性點必須接地，然而漏電保護器的技術誤區大多與電網中性點接地有關：

其一，由于中性點接地，當相線偶爾接地時，會立即產生很大的泄漏電流，不僅增大電損，易引起火災，更會加劇漏電保護器的頻動。

其二，由于中性點接地，電網相線的支撐物常年承受相電壓，因而支撐物被擊穿，形成電網接地點，造成泄漏，引起漏電保護器頻動。

其三，由于中性點接地，當人身觸電時，會立即產生很大的電擊流，對人的生命威脅非常大，即使有漏電保護器也是先遭電擊，再動作保護，如果動作遲緩或失靈，后果會更加嚴重。

其四，由于中性點接地，電網對地分布電容接在回路中，會加大開關合閘時的對地沖擊電流，造成誤動。

其五，由于中性點已經接地，中性線發生重復接地很難被發現，中性線重復接地會使漏電保護器發生分流拒動和串流誤動。

2 本研究裝置解決問題及解決方案

漏電保護器的確存在著技術誤區，而且這些技術誤區與電網中性點接地是密切相關的，而使用漏電保護器時，電網中性點又不能不接地，因此在漏電保護器的技術思路內解決其頻動、拒動問題是不大可能的。

還需特別指出兩點：

（1） 當發生人體單相觸電事故時（這種事故在觸電事故中幾率最高），即在漏電保護器負載側接觸一根相線（火線）時它能起到很好的保護作用。如果人體對地絕緣，此時觸及一根相線一根零線時，漏電保護器就不能起到保護作用。

（2） 由于漏電保護器的作用是防患于未然，電路工作正常時反映不出來它的重要，往往不易引起大家的重視。有的人在漏電保護器動作時不是認真地找原因，而是將漏電保護器短接或拆除，這是極其危險的，也是絕對不允許的。

家用漏電保護開關要求“每月至少按一次”，它的作用是檢查漏電保護功能是否完好，此漏電保護開關按鈕在合上狀態下每月按一次即模擬一次漏電，可以檢驗漏電保護開關功能是否完好有效；在按下的同時開關自動斷開，則說明漏電保護開關功能完好，若不斷開，則說明漏電保護功能已失效，應趕快更換。

但在實際生活中，很多人忽略這個問題，若此開關壞掉而又未被發現，則會導致電氣線路會發熱起火或產生強烈電弧引燃其它易燃物從而導致火災事故的發生，直接威脅人們的生命財產安全。該保護器設計的目的除了能夠實現過欠（失）壓保護、過流短路保護、漏電保護外就是避免上述這種情況的出現。檢驗漏電保護器是否完好，能否正常工作。從而對生命財產安全有了更好地保障。為此，我們需要設計一個自動控制“每月按一次”的開關，解決人們所忽視的問題，保障用電的安全。并且使自動操作代替人為操作。

3 展望

本裝置盡最大可能將各種保護功能集于一身，并通過定時器和計數器實現長定時從而控制時間，到達設定時間時，發出“指令”，使機械開關動作，完成“每月按一次”的任務，并且在保護器工作正常時經過延時繼電器時間繼電器的作用再實現復位從而減少不必要的損失。

該裝置的功能彌補現了市面上使用的保護器的弊端。本裝置一旦研制成功，通過試驗使用基本達到要求時，將考慮申請技術專利。

[1]國家標準GB50096-1999（2003版）．

[2]PIC18F2420/2520/4420/4520數據手冊.

[3]STC89C51RC/RD數據手冊．宏晶科技公司．2006

The new research of leakage protection

Zhang Bingxing
（Qilu pharmaceutical college,Shandong Zibo,255213）

The leakage protector used in the circuit or electrical insulation damage to ground short circuit occurs the personal electric shock and electrical fire protection appliances, general installation in each socket back to the way of distribution box and QuanLou total distribution box of the power supply into line, which is dedicated to prevent electrical fires. Aiming at the disadvantages of existing protector, the study on the research and innovation, realize the automatic detection once a month, normal work after the automatic reset switch. Utmost to residents personal and property safety.

leakage protector, timers, counters, automatic reset

TM934.31

A

張丙星（1978—），男，山東省德州市，講師，醫學影像系影像基礎教研室主任，工程碩士，主要研究方向為電子自動化。