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漏電保護器的零序電流怎麼理解?

作者:由 Patrick Zhang 發表于 舞蹈時間:2020-01-05

1。題主的第一個問題“

三相電流不平衡也會產生零序電流,為什麼只有相線對地的零序電流會導致跳閘?

”的解答

我們首先看看百度百科怎麼說:

漏電保護器的零序電流怎麼理解?

圖1:百度百科對零序電流的解釋

我來對這段文字以及題主的主題做解釋。

1.漏電開關RCD的測量和工作原理

我們來看下圖:

漏電保護器的零序電流怎麼理解?

圖2:漏電保護器RCD的原理,注意其中的零序電流互感器,它穿過了三條相線和中性線N

從圖中我們看到從斷路器到用電裝置的三相電源線和中性線都穿過零序電流互感器,而零序電流互感器的二次繞組經過RCD檢測和控制裝置處理後,去控制斷路器跳閘。

這就是漏電開關RCD的工作原理。

(提醒:注意看上圖,用電裝置的外殼是直接接地的,且不與電源接地極相接,所以這種接地方式被稱為TT接地型式)。

設,三相電流分別是Ia、Ib和Ic。由於它們之間的相位差是120度,如果它們的幅值相等的話,那麼在正常情況下,三者的電流相量和等於零,即:

\bar{I_{a} }+\bar{I_{b} }  + \bar{I_{c} } =0

但如果三相的幅值不相等,則必然有:

\bar{I_{a} }+\bar{I_{b} }  + \bar{I_{c} } \ne 0

我們知道,N線電流也即中性線電流與三相電流有如下關係:

\bar{I_{N}} =\bar{I_{a} } +\bar{I_{b} }  + \bar{I_{c} }

,也就是說,N線電流與三相電流的相量和大小相等方向相反。

由此可見,對於圖2所示的漏電保護器來說,不管是三相電流平衡與否,漏電保護器RCD的零序電流互感器副邊繞組均不會有任何輸出。

現在,系統出現了漏電,假定就是A相電流。

漏電保護器的零序電流怎麼理解?

現在會出現什麼結果?

由於A相部分電流流到PE線,再透過地網返回電源,於是A相電流變大了。但N線中的電流仍然是三相平衡電流的綜合值,因此有:

(\bar{I_{a} }+ \bar{I_{g} } )+\bar{I_{b} }  + \bar{I_{c} } +\bar{I_{N}} =(\bar{I_{a} }++\bar{I_{b} }  + \bar{I_{c} } +\bar{I_{N}})+ \bar{I_{g} } = \bar{I_{g} }  \ne 0

這裡的

\bar{I_g}

被稱為剩餘電流,它將驅動RCD執行漏電保護操作。

值得注意的是:在TT接地形式下,地網有一定的阻抗,因此接地電流也不大。如果採用TN下依靠斷路器來跳閘保護,則斷路器未必會動作。故而在TT下,IEC60364要求一定要安裝RCD。

題主的第一個問題解答完畢。

2。題主的第二個問題“

如果4p開關不接零線是否意味著喪失了保護能力?

”的解答

題主的第二個問題與接地系統密切相關。關於接地系統,請參閱以下連結:

電氣裝置中保護接地與保護接零有什麼區別?

明白了接地系統後,我們再看看題主所謂的4P開關與接地系統的關係。

4P開關,就是四極開關。這裡的P是英文POLE(極)的首字母。4P開關只能使用在TN-S和TN-C-S的“-S“系統中。為何?看以下連結:

低壓聯絡櫃的斷路器用3p和4p有什麼區別嗎?

所以,4P開關一般使用在TN-S接地系統中。

我們從第一個連結文件中已經知道,TN接地系統因為有中性線N(TN-S系統)和保護中性線PEN(TN-C系統,PEN線又叫做零線),用電裝置的外殼要麼與地線PE線相連(TN-S接地系統),要麼與零線PEN線相連(TN-C接地系統),前者叫做保護接地而後者叫做保護接零。

對於TN系統,一旦發生單相接地故障時,接地電流經過N線或者零線返回電源,並且接地電流近似等於相線對N線或者對零線PEN的短路電流。因此,我們把TN系統叫做大電流接地系統。

對於TT系統,當發生單相接地故障時,接地電流經過地網返回電源,接地電流相對較小。因此,我們把TT叫做小電流接地系統。

正因為大電流接地系統的接地電流近似等於短路電流,所以TN系統可以採用過電流保護裝置(斷路器或者熔斷器)作為單相接地故障的保護,而TT則必須使用漏電保護器。

那麼題主問題的答案是什麼?

1)如果系統中有4P開關,那麼接地系統肯定是TN-S,其中只有N線,沒有零線!

可見,題主對接地系統的認識有誤。

2)在TN-S接地系統中,當發生單相接地故障時,過電流保護裝置會執行保護。但對於人身安全來說,也可透過加裝漏電保護裝置來執行漏電防護。

事實上,居家配電大多采用TN-C-S接地系統。一般地,配電室至樓層電錶箱段位為TN-C接地系統,零線PEN重複接地後分開為N和PE,從此,零線已經不復存在,入戶是相線、N線和PE線,也即TN-C-S的“-S”部分。在室內,就可以配套漏電保護器。

回答完畢。

標簽: 電流  TN  接地系統  接地  漏電