1、 第7章 低压配电系统7.1 低压配电系统结构l电源：公用或专用变配电所，自备电源机房。l负荷：用电设备。7.1.1 低压配电系统网络结构 1、配电层级与供电范围 典型低压配电系统由电源级（一级）、中间级（二级）和终端级（三级）等三个配电层级组成。相应有电源级、中间级和终端级等三级回路。相应有电源级、中间级和终端级等三级配电盘。2、配电装置与电气回路 低压配电装置主要是配电盘。配电盘（distribution board）：集中与分配电能的装置，连接若干进出线回路，装有与回路对应的开关和控制等设备，并具有中性导体和保护导体的端子。配电盘主要有以下具体产品形式。（1）低压配电柜。主要作为一级配电
2、装置，用在变配电所和电源机房中，也可用在动力配电控制中心等二级配电设施中。一般有多面柜体，成排布置。（2）（中间）配电箱。作为二级配电装置向终端配电箱配电，也可能有部分回路直接向用电设备配电。安装在配电小间或建筑公共空间处。（3）终端配电箱。末端配电装置，向用电设备和电具（插座等）供电。安装在各种功能房间内。电气回路（electric circuit）：电气装置中电气设备的组合，它由同一个（组）保护器件提供过电流保护。回路由带电导体、保护导体（如果有的话）、保护器件和相连带的开关、控制设备及附件组成。保护导体可能是若干回路公用的。通常，一回线路，连同其电源端配电装置，就构成一个电气回路。注意将
3、该术语与电路原理中的“回路（loop）”相区别。低压回路是电气回路中的一种，根据回路在系统结构中的功能和位置，可按以下方式分类一级（电源级）配电回路配电回路向下级配电装置供电低压回路二级（中间级）配电回路终端回路向用电设备或电具供电 有时又将馈电的回路称为配电回路，将供电的回路称为电源回路。因此术语“配电回路”可能有两种不同含义，应注意甄别。3、低压配电系统接线示例 电源确定的情况下，接线主要与负荷相关。主要有以下因素。1）负荷等级。2）负荷类别。3）负荷量值。4）负荷空间分布。5）负荷工艺关联性。变配电所主接线示例第一级配电装置电源侧配电装置主配电盘第一级配电回路主干配电回路电源级配电回路l
4、变配电所主接线图表达范围从电源进线到第一级配电回路馈出线；配电干线系统图表达范围从第一级配电回路馈出点到最末级配电箱（盘）。楼层配电系统示例7.1.2 低压系统接地形式 12系统。1电源接地情况：I不接地或高阻抗接地；T直接接地。2设备外露可导电部分接地情况：N与电源系统接地点连接；T直接接地，该地与电源地无金属电气连接。有TN、TT、IT三种形式。1、TN系统 又分为TN-S、TN-C、TN-C-S三种：-SSpare：PE线与N线是分开的。-CCombine：PE线与N线是合用的。-C-S混合形式。电源侧部分为TN-C，负荷侧部分为TN-S。PE线与N线自电源接地点分开后，不能再有任何电气
5、连接 电源接地可以是变压器中性点直接接地，称为“在电源处的接地”，此图“电源”指变压器；也可将电源中性点连接到电源级配电装置处，通过配电装置接地，称为“在配电系统中的接地”，此处配电系统指变压器（已认定为电源）以外的低压电网。TN-C系统：设备与电源共地。PE线与N线功能合二为一，称为PEN线PEN导体须先接设备外露可导电部分，再接N端子TN-C-S系统：重复接地非必须，但宜有 2、TT系统与TN系统区别要点：电源地与设备地之间有无金属性电气连接。共同接地单独接地 3、IT系统三相IT系统可引出中性线，但一般不建议引出7.1.3 等电位联结 1、等电位联结概念 等电位联结（equipotent
6、ial bonding）：为消除诸可导电部分间电位差而在其间所作的电气连接。有保护等电位联结（protective-equipotential-bonding）和功能等电位联结（functional-equipotential-bonding）两种类型。用于电气连接的导体分别称为保护联结导体和功能联结导体。3、建筑物中等电位联结的工程作法 1）总等电位联结MEB 在建筑物电源进线处将所有进出金属管线、建筑物金属构件、保护及接地导体等进行电气连接，以达到等电位目的的技术措施。消除进出建筑物可导电部分之间电位差、并（可能）向大地分流电流的措施。MEB系统图住宅单元等电位联结做法 2）建筑物室内的局
7、部等电位联结LEB 在建筑物内给定室空间范围内的等电位联结。原理与MEB相同，作用范围不同。可进一步均衡电位。LEB是辅助等电位联结SEB的一种实现形式。总等电位联结和自动切断电源防护失效示例固定设备危险电压沿PE线传导至手持设备外壳固定设备手持设备危险电压系故障电流在PE干线上压降固定设备碰壳时，局部等电位联结降低手持设备预期接触电压7.2 常用低压开关与过电流保护电器 低压开关电器的命名完全采用IEC标准，部分与中、高压电器传统称谓不同，具体如下，注意区别：断路器：与中压断路器类同，但低压断路器一般为断路器与保护部件（脱扣器）所构成的组合电器。开关：相当于中压负荷开关。隔离器：相当于中压隔
8、离开关。隔离开关：相当于中压带隔离功能的负荷开关。7.2.1 低压开关、隔离器及熔断器组合电器 开关：能承载、通断正常（含规定的过负荷）电流，并能在规定时间内承受短路电流冲击、但不能开断短路电流的机械电器。隔离器：在断开状态符合规定隔离功能、能通断空载电路、且能承载正常电流和规定时间内短路电流的机械电器。隔离开关：在断开状态符合隔离器要求的开关。注意与中高压电器名称的差异，不要混淆。类型功能接通、承载、分断正常电流；承载规定时间内的短路电流；可接通短路电流隔离功能。断开距离、泄漏电流符合要求，有断开位置指示，可加锁同时具有左侧两种功能开关、隔离电器开关隔离器隔离开关熔断器组合电器熔断器串联开关
9、熔断器组隔离器熔断器组隔离开关熔断器组熔断体动作触头熔断器式开关熔断器式隔离器熔断器式隔离开关开关、隔离器、熔断器组合电器功能与图形符号开关、隔离器、熔断器组合电器功能与图形符号7.2.2 低压熔断器 分类：按结构分：专职人员用，非熟练人员用。按分断范围分：g熔体（全范围），a熔体（部分范围）。按使用类别分：G类（一般用途），M类（保护电动机），Tr（保护变压器）。组合类别：如gG类，aM类、gM类等。7.2.3 低压断路器 与中高压断路器属同类电器，但实际使用中绝大多数为开关电器保护电器的组合电器。1、结构、工作原理与保护特性 纯断路器部分壳架中预留脱扣器安装位置和接口，部分还有与外界连接的
10、信号输入输出接口。过电流脱扣器过电流保护特性单一脱扣器特性过电流脱扣器组合特性 2、类型型）非选择型（有短延时脱扣器型）选择型（按使用类别AB终端型电动机型配电型电源型按用途无隔离功能有隔离功能按检修安全性式）微型（又称模数化终端外壳式）模压外壳式（又称塑料框架式）开启式（又称万能式或按结构型式工业用按适用场所家用及类似常所用限流型按开断特征非限流型l按结构分类的一些常用缩写 开启式或框架式ACBAir Circuit Breaker 模压外壳式或塑壳式MCCBMoulded Case Circuit Breaker 微型或模数化终端式MCBMicro Circuit Breaker or M
11、iniature Circuit Breakerl产品标准 以上结构形式的断路器适用于不同场所，有两套不同的标准相对应，基本上是如下对应关系。电流保护断路器家用及类似场所用过断路器部分第设备低压开关设备和控制结构型式10963GBMCB22.14048GBMCCBACB 3、限流型低压断路器的限流特性 限流型低断特性与限流型熔断器类似，原理上也是在靠快速开断使短路电流达到峰值前被截断。直线是无限流条件下的预期开断电流峰值，折线是实际截断电流瞬时值。脱扣器额定电流越小，限流起始电流越小，限流程度越强。限流型熔断器也可限制短路能量，与限流型熔断器相似，限制的能量值也称为允通能量 图中看出，预期短路
12、电流达到一定量值后，再往上增加，允通能量增加已经很少。对比限流曲线，可知限能力度更强，这意味着电流更大的的时候，脱扣器动作更快。4、主要参数 （1）常规参数 即作为开关电器的参数，有特别之处的如下。1）壳架等级额定电流IrQ。指断路器壳架部分的额定电流，包括接线端子、连接导体等。主触头系统额定电流一般也与壳架等级电流相等。产品样本称断路器壳架等级电流，记作Imn。2）脱扣器额定电流IrR（或Irt）。指装于壳架内的过电流脱扣器（Release或trip）的额定电流。产品称断路器额定电流，记作In。lIrQ和IrR的相互关系 同一壳架的断路器，可选装多种额定电流的脱扣器。运行电流须通过壳架才能流
13、过脱扣器，因此脱扣器额定电流不可能大于壳架额定电流，即：IrRIrQ。之所以断路器壳架规格少于脱扣器规格，是为了降低生产成本和简化安装。因为生产不同规格壳架所需的模具、零配件规格、生产线参数调整等综合成本远大于生产不同规格的脱扣器。（如DZ20型低断，壳架等级电流有如100A、160A、200A等，100A壳架可选装的脱扣器额定电流就有16A、20A、32A、40A、50A、63A、80A、100A等共8种，160A壳架除可选装上述脱扣器外，还可选装125A和160A脱扣器。（2）过电流脱扣器保护特性参数 1）过电流脱扣器动作电流整定范围 长延时、短延时、瞬时脱扣器动作电流分别记作Iop1、I
14、op2 和Iop3，它们的整定范围都与脱扣器额定电流IrR有关，有的可以在以IrR为基准的某一范围内调整，有的为IrR的固定倍数。举例如下。l长延时脱扣器作过负荷保护用，其动作值整Iop1定范围典型情况如：Iop1（0.61.0）IrR 根据保护整定结果，可在该范围内无级或有级调整。l短延时脱扣器作与下级选择性配合的短路保护用，其动作值Iop2整定范围典型情况如：Iop2（38）IrR 短延时脱扣器动作延时也有一定的调整范围。l瞬时脱扣器作短路保护用，其动作值Iop3整定范围典型情况如：Iop3（510）IrR 配电用 Iop3（815）IrR 保护电动机用 2）过电流脱扣器形式分类。与MCB
15、相对应的产品标准GB10963对脱扣器定义了几种类别，区别是瞬时脱扣器动作值整定范围与长延时脱扣器动作值的倍数关系不同。3）长延时脱扣器约定时间的约定电流。约定时间：IrR 63A时，1h；IrR 63A时，2h。约定不脱扣电流：1.05IrR。约定脱扣电流：1.30IrR。约定时间内的约定脱扣/不脱扣电流含义与熔断器类同。产品参数识读示例 7.3 低压配电线路过电流保护7.3.1 过电流及保护原则 超过线路允许载流量的电流都叫过电流，主要有两种情况：过负荷；短路。谐振、合闸涌流等也会形成过电流。1、过电流及其危害 （1）过负荷。轻度：至百分之二三十，缩短线路寿命；重度：百分之百至少数几倍，短
16、时间软化绝缘，引发漏电、短路等故障。（2）短路。短路电流大到线路允许载流量的几倍至几十倍，甚至几百倍。其危害已如前述。2、过电流保护原则 保护装置应先于被保护元件被过电流效应损坏而动作。难点在于过负荷条件下，损坏时间难于确定，这是低压线路过负荷保护尚未完美解决的的问题。7.3.2 低压配电线路的短路保护 1、短路保护的基本要求和装设条件 （1）短路保护的基本要求 1）短路保护电器的开断电流应不小于其安装处的最大预期短路电流，但当上级保护电器能有效开断该电流时例外。2）应保证被保护线路的短路热稳定性，即在导体温度上升到允许限值前切断电源。即：22k2k C StI导体种类和材料热稳定系数C值 铝
17、母线及导线、硬铝及铝锰合金87硬铜母线及导线171铝芯交联聚乙烯绝缘电缆94铜芯交联聚乙烯绝缘电缆143铝芯聚氯乙烯绝缘电缆76铜芯聚氯乙烯绝缘电缆1152(As mm)如果保护电器采用的是限流型熔断器或限流型低压断路器，在极短时间内开断，则不用切断时间校验热稳定，而采用允通能量校验，即 式中I2t为保护电器的允通能量，可从产品参数中查到。222C SI t （7-1）7-177-2235页图 （2）短路保护的装设条件 2、低压断路器实施的短路保护整定计算 由低断的瞬时或短延时脱扣器实施短路保护。（1）瞬时脱扣器动作值整定。按不误动整定。对动力类线路：对照明类线路：解释以上公式的含义和系数取值
18、。若需要考虑与下级保护瞬时脱扣器的配合，则按躲过线路末端最大短路电流整定。op3rel3st M1C(1)nIKIIop3rel3 CIKI （2）短延时脱扣器动作值整定 短延时脱扣器做短路保护时，不会用在最末级，断路器一般不会直接开启单独的照明线路。1）动作电流整定。解释电动机启动电流选取与瞬时脱扣器时的不同。2）动作时间整定。按选择性原则，与下一级的短延时脱扣器或熔断器配合。（3）短路保护灵敏性校验 末端最小短路时，都要求不小于1.31.3。op2rel2st M1C(1)nIKII 3、由熔断器实施的短路保护 （1）动作值整定 动力类线路：照明类线路：（2）上、下级选择性配合 上、下级熔
19、断器熔体额定电流之比大于过电流选择比，该比值典型值为1.6。（3）灵敏性校验 只要最大熔断时间满足线路热稳定要求即可。r FArr M1C(1)nIKIIr FAm CIK I三、低压配电线路过负荷保护 1、对过负荷保护的基本要求 1）保护电器应在过负荷电流引起的导体温升对绝缘、接头、端子或导体周围物质造成损害之前分断电路。2）对突然断电比过负荷造成的损失更大的线路，过负荷保护只动作于信号。第一个公式：保证不误动。第二个公式：满足以上要求（1）。I2保护电器在约定时间内的约定动作电流；Iop保护电器动作电流；IC被保护线路计算电流；Icon被保护线路允许载流量。I2的含义。过负荷保护元件特性通
20、常是有分散性的反时限特性，其最小动作时间曲线称I1曲线，最大动作时间曲线称I2曲线。此处I2就是约定时间值在I2曲线上对应的电流值。约定时间不是保护的整定时间，而是产品标准为了规定产品分散性条件所规定的一个时间，是预先确知的。opC II2con1.45II 2、低压断路器实施的过负荷保护 由低断的长延时脱扣器实施过负荷保护。根据低压断路器的产品标准和试验方法，I2为长延时脱扣器约定时间内的约定脱扣电流，与长延时脱扣器动作电流Iop1的关系为I21.3Iop1。关系I21.45Icon于是等效为Iop11.16Icon，取保守的估算，得长延时脱扣器动作值上限要求为：op1conII 3、熔断器
21、实施的过负荷保护 I2为熔断器约定时间内的约定熔断电流，根据它与熔体额定电流IrFA的关系，现还有部分类型的熔体缺乏相关参数。求得IrFA与Icon的关系。7.4 电流的人体效应与电击防护7.4.1 人体通过电流时的生理反应 1、研究历程简介 2、生理效应 1）反应阈：0.5mA。2）感知阈：以50概率，男/女：1.1/0.7mA。3）摆脱阈：以50概率，男/女：16/10.5mA。4）室颤阈：是电流持续时间的函数。大于室颤阈的电流被认为是致命的。达尔基尔公式。认为室颤危险性与电击能量累积有关，在电流持续时间0.015s区间：I 2t=KD KD 达尔基尔常数，取值1162mA2s。柯宾公式。
22、认为室颤危险性与电流时间积相关，在电流持续时间1s内：I t=KK KK 柯宾常数，取值50mAs。7.4.2 人体阻抗V接触电压人体总阻抗95%50%5%10020030040050060070050010001500200025003000350040004500500055006000人体电阻为电压的函数还与接触面积、压力等有关皮肤皮肤体内体内220V电压下，人体阻抗小于1000的比例不大于5%人体阻抗为阻、容性人体阻抗为阻、容性皮肤皮肤7.4.3 工程标准与典型量值 IEC/TS 60479-1第1部分：通用部分。IEC/TS 60479-2第2部分：特殊情况。IEC/TS 60479
23、-3第3部分：电流通过家畜躯体的效应。IEC/TR 60479-4第4部分：雷电流通过人体和家畜躯体的效应。IEC/TR 60479-5第5部分：对于生理学效应的接触电压限值。TS已经转化成GB13870.13，13870.1应用最多，最新版为-2008。1、人体效应的约定时间/电流区域 电流路径左手-双脚，交流15100Hz 要点：只与电流通路有关，与接触面积、压力、潮湿程度、皮肤破损等均无关。（理由：横坐标是电流参量）是本质特性区域代号区域代号区域界限区域界限生理效应生理效应AC-10.5mA直线直线a左侧左侧有感知的可能性，但通常不会被有感知的可能性，但通常不会被“吓一跳吓一跳”AC-2
24、直线直线a至折线至折线b通常无有害的电生理效应，但可能有感知和不通常无有害的电生理效应，但可能有感知和不自主的肌肉收缩自主的肌肉收缩AC-3折线折线b至曲线至曲线C1通常不会发生器质性损伤。可能发生肌肉痉挛似通常不会发生器质性损伤。可能发生肌肉痉挛似的收缩。呼吸困难。随着电流量和通电时间增加，的收缩。呼吸困难。随着电流量和通电时间增加，使心脏内心电冲动的形成和传导有可以恢复的紊使心脏内心电冲动的形成和传导有可以恢复的紊乱，包括心房纤维性颤动和心脏短暂停搏。但不乱，包括心房纤维性颤动和心脏短暂停搏。但不发生心室纤维性颤动。发生心室纤维性颤动。AC-4在曲线在曲线c1以右以右可能发生心跳停止、呼吸
25、停止以及烧伤或其他细可能发生心跳停止、呼吸停止以及烧伤或其他细胞破坏等病理生理效应。心室纤微颤动的概率随胞破坏等病理生理效应。心室纤微颤动的概率随电流增大和时间加长而增加电流增大和时间加长而增加AC-4-1c1至至c2心室纤维性颤动概率可增加到心室纤维性颤动概率可增加到5%AC-4-2c2至至c3心室纤维性颤动概率可增加到约心室纤维性颤动概率可增加到约50%AC-4-3超过曲线超过曲线c3心室纤维性颤动概率超过心室纤维性颤动概率超过50%2、人体效应的约定时间/电压区域（IEC60479-5：2007）要点：不仅与电流通路有关，还与接触面积、压力、潮湿程度、潮湿溶液性质、皮肤有无破损等有关。非
26、本质特性，系转换表征特性。电流才是电击强度的本质表征参量。由于电压与电流相关，可将电流参量转换为电压间接表征，中间涉及另一个参量人体阻抗非唯一！现状工程应用中常用接触时间/电压区域曲线。L1：正常环境条件 L2：潮湿环境条件 注：以上环境条件划分比较粗略，对于特殊环境条件，有更细致的划分。101020205010020010000200050010005000500100502001000L21L接触电压人体允许最大通电时间(ms)(V)不同接触电压下人体允许最大通电时间 3、典型量值 约3540mA以下电流，长时间（10s以上）通过引起的室颤概率不高于5%。500mA电流下室颤概率不高于5%
27、的允许时间小于10ms。现绝大多数保护电器都不能在如此短的时间内开断。仅限流型熔断器和带能量脱扣器的低压断路器在极大动作电流倍数下（如25倍以上）能够做到。正常环境条件下，按95%概率取人体阻抗1000。故障防护预期接触电压限值取50V。7.4.4 电击形式及对应的防护形式 “电击”指电流通过人或动物躯体产生的生理效应，也指人或动物因电流通过而受到生理伤害的事件。1、直接电击与基本防护 直接接触（direct contact）：人或动物与带电部分的电接触。又称直接电击 特点：电击强度为线电压或相电压。基本防护（basic protection）：无故障条件下的电击防护。直接接触防护主要依靠基本
28、防护。2、间接电击与故障防护 间接接触（indirect contact）：人或动物与故障状况下带电的外露可导电部分的电接触。特点：电击强度差异很大。故障防护（fault protection）：单一故障条件下的电击防护。单一故障条件：可触及的非危险带电部分变成危险带电部分；可触及的非带电部分变成了危险带电部分；危险带电部分变成了可触及的。4.2GB17045-2008电击防护 装置和设备的通用部分。7.5 剩余电流保护7.5.1 剩余电流概念及其与电击防护的关系 剩余电流（residual current）：指在同一时刻，在电气回路给定位置处所有带电导体电流的代数和。对稳态正弦交流系统，可以
29、理解为相量和。三相四线制系统：L1L3，N 三相三线制系统：L13 单相二线制系统：L，N 剩余电流是若干实际物理电流的运算结果，是一个计算电流（又称指标或特征参量）提出该特征参量目的何在？接地故障电流检测问题。接地故障电流两个特征：发生位置是随机的；发生位置处可能有、也可能没有检测条件。两个特征提出的技术挑战：如何在系统中确定的位置处检测出到处都可能发生的接地故障电流工程实践对技术措施可行性的要求。在回路电源端检测任何接地故障电流。技术原理：KCL 接地故障电流检测与电击防护的关系。两个要点：大多数电击发生时，流过人体的电流都是接地故障电流；大多数间接电击危险性产生时，都伴随有接地故障电流产
30、生，如碰壳漏电故障时，流过连接设备外露可导电部分的PE线上的电流即为接地故障电流。挑战：以上两条，各举出反例。即“极少数”情况下不符合以上描述的实例检验工程背景是否扎实。7.5.2 剩余电流保护装置 剩余电流保护装置RCD（residual current operated protective devices）：一类具有剩余电流保护功能的单独或组合电器的总称。介绍用于工频交流系统稳态剩余电流保护的RCD。1、剩余电流检测 电流互感器求带电导体电流和。2、RCD的种类 （1）剩余电流断路器。1）专业人员使用CBR：主要对应ACB和MCCB，在电源级和中间级配电装置中使用。应符合标准GB1404
31、8.2低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器。专业人员使用CBR剩余电流断路器无过电流保护功能RCCB（又称剩余电流开关）RCD家用及类似用途有过电流保护功能RCBO剩余电流继电器 2）家用及类似用途。RCCB不具备过负荷和短路保护功能，结构上不配置过电流脱扣器，性能上无开断短路电流的要求，产品标准为GB16916家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作断路器（RCCB）。又称为剩余电流开关，RCBO相当于在过电流保护基础上附加了剩余电流保护功能的断路器，产品标准为GB16917家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器（RCBO）。（2）剩余电流继电器。检测剩余电流的保护继电器，
32、属二次器件。现建筑智能化系统中有剩余电流监测系统，主要测量器件即为各类剩余电流继电器。3、RCD主要参数和特性 （1）电流参数及特性 1）额定剩余动作电流 ：使RCD按规定的条件动作的剩余电流标称最小值。若RCD有若干个动作电流整定值，该参数为最大整定值。2）额定剩余不动作电流 ：指使RCD按规定条件不动作的剩余电流标称最大值。产品特性参数分散性问题：nInoInon0.5IInnoIII、和 的关系 （2）时间参数及特性 1）RCD分断时间：指从突然施加剩余动作电流瞬间到所有极触头间电弧熄灭瞬间的时长。2）RCD极限不驱动时间。指对RCD施加一个大于其剩余不动作电流的剩余电流，又没有使其动作
33、的最大延时时间。按延时特性分类：一般型无人为故意延时。延时型对应一个给定的剩余电流值，能达到一个预定的极限不驱动时间。又分固定延时型和S型。S型为反时限延时。AC型和A型RCCB交流剩余电流（有效值）的分断时间和不驱动时间限值型号型号InAInAAC型和型和A型型RCCB在交流剩余电流（有效值）等于下列值时的分断时在交流剩余电流（有效值）等于下列值时的分断时间和不驱动时间限值间和不驱动时间限值sIn2 In5 In5In 或或0.25A5200A说明说明一般型一般型任何任何值值0.030.30.150.040.040.04最大分断时间最大分断时间0.030.30.150.040.040.040
34、.030.30.150.040.040.04S型型250.0300.50.20.150.150.15最大分断时间最大分断时间0.130.060.050.040.04最小不驱动时间最小不驱动时间RCBO除最后一列试验电流条件不同外，其他部分完全相同。（3）工况特性及对应类型 1）动作方式与电源电压无关/有关的RCD。指剩余电流保护电器的检测、判断和分断功能是否受其安装位置处的电网电压影响，这主要涉及保护功能的可靠性问题。现状：电磁式RCD无关型。电子式多为有关型，RCCB和RCBO基本为有关型。2）用于无直流分量AC型/有直流分量A、B型 A型：对突然或缓慢上升的剩余正弦电流和剩余脉动直流电流能
35、确保正确脱扣。B型：在A型基础上，还可对平滑直流剩余电流确保正确脱扣。AC型：只能对突然或缓慢上升的剩余正弦电流确保正确脱扣。RCCB和RCBO标准中只有AC型和A型。技术原理背景：直流磁偏置带来的测量误差问题，以及直流不能感应到二次回路问题。（4）极数与电流回路数 RCD电流回路指与外电路一个独立导电路径相连的内部部件。如果该部件还具有接通和断开外电路的触头系统，则称该回路为RCD的一个极（pole）。配有过电流脱扣器的极称为保护极，无过电流脱扣器的极称为无保护极。只用来开闭中性线而不需要有短路通断能力的极叫开闭中性极。7.5.3 剩余电流保护设置 1、剩余电流保护的性质 1）主要作间接电击
36、防护，属故障防护措施。2）可用作直接电击防护的补充保护，属于基本防护的附加防护措施。3）属于自动切断电源的防护措施，切断电源的时间需要满足规定的要求。2、剩余电流保护设置技术要点 （1）保护对象与装设位置。装设在终端回路，用作间接电击防护。正常环境条件下，I类手持设备、生产用电气设备、住宅和办公用房等处除空调插座外的插座回路等都必须安装RCD，施工工地电气机械设备、户外电气装置、水中供电线路和设备、医院中可能直接接触人体的医疗设备等都必须安装RCD。装设在配电回路电源端，用作接地故障保护，以预防电气火灾为主要目的，兼做间接电击后备保护。也可装在中间或终端配电箱的电源进线处。如农电网末端集中电表
37、箱开关处，或住宅单元总电源开关处。有些回路不必或不允许装设RCD。如：II、III类设备、非导电环境中的电气设备以及电气分隔供电的设备；消防设备，医院维持病人生命的医疗设备。（2）额定剩余动作电流In及延时时间选择。一般场所终端回路电击防护选30mA，施工工地单台电气机械设备选30100mA，均为无延时动作。配电回路主要作防电气火灾危险的接地故障保护，选 不大于300mA，延时通常选不大于5s。电击危险性高的特殊场所 范围大都在630mA之间，应严格遵守相关的规范规定。（3）分级保护尽量达到上下级间选择性配合。通常选上级为延时型，下级为一般型。上下级动作时间差不得小于0.2s，上级RCD的极限
38、不驱动时间应大于下级RCD的最大分断时间。多于两级配合时典型配置：终端级选一般型，中间级选S型，电源级选固定延时型。（4）RCD电流回路数应与被保护回路带电导体数一致，并对应连接。接线要点是必须将主回路的所有带电导体对应接入RCD的所有电流回路。（5）TN-C系统不能实施剩余电流保护。若确需在TN-C系统中设置剩余电流保护，则需将被保护设备改为局部TT或局部TN-C-S系统。（6）IT系统设置剩余电流保护通常不用于一次接地故障保护，而是用于二次接地故障保护，以及直接电击的附加防护。TN-S系统终端回路剩余电流保护设置示例设置设置RCD前提下，前提下，TN系统中允许局部系统中允许局部TT7.6
39、自动切断电源的故障防护的工程设计计算 第一，自动切断电源的措施是故障防护措施，是叠加在基本防护措施基础之上的独立的防护措施，但不能取代基本防护措施。第二，可能还需要附加防护措施的补充以保证其有效性，如辅助等电位联结。第三，自动切断电源的措施是在装置外露可导电部分实施了保护接地，以及场所实施了保护等电位联结（有可能的情况下）条件下的故障防护措施。第四，本节只针对正常环境条件进行讨论。7.6.1电击防护对切断时间的要求32A及以下及以下终端终端回路自动切断电源的最长时间回路自动切断电源的最长时间系统系统交流交流直流直流交流交流直流直流交流交流直流直流交流交流直流直流TN0.8注注10.450.20
40、.40.10.1TT0.3注注10.20.40.070.20.040.1当当TT系统内采用过电流保护电器切断电源，且保护等电位联结涵盖电气装置系统内采用过电流保护电器切断电源，且保护等电位联结涵盖电气装置处所有外界可导电部分时，该处所有外界可导电部分时，该TT系统可以采用系统可以采用TN系统最长切断时间系统最长切断时间U0：交流或直流系统电源线地标称电压。就我国三相星接或单相工频交流电：交流或直流系统电源线地标称电压。就我国三相星接或单相工频交流电源而言，该参量取值为电源标称相电压。源而言，该参量取值为电源标称相电压。注注1：切断电源的要求可能是为了电击防护以外的原因。：切断电源的要求可能是为
41、了电击防护以外的原因。注注2：采用无延时：采用无延时RCD切断电源时，若故障剩余电流切断电源时，若故障剩余电流超过超过 ，则认为切断时则认为切断时间满足以上所有要求。间满足以上所有要求。为为RCD的额定剩余动作电流。的额定剩余动作电流。在在TN系统中的系统中的配电配电回路和除回路和除32A及以下终端回路以外的其他回路，切断时及以下终端回路以外的其他回路，切断时间不应大于间不应大于5s。在在TT系统中的系统中的配电配电回路和除回路和除32A及以下终端回路以外的其他回路，切断时及以下终端回路以外的其他回路，切断时间不应大于间不应大于1s。050V120VU0120V230VU0230V400VU0
42、400VUn5InI 不同标准对比（以U0=220V为例）系统接地系统接地形式形式GB16895.21-2011GB50054-2011（或（或GB16895.21-2004）配电回路配电回路终端回路终端回路配电回路配电回路终端回路终端回路32A32A手持设备手持设备固定设备固定设备TN5s0.4s5s5s0.4s5sTT1s0.2s1s熔断器熔断器5s，低断或，低断或RCD无延时动作无延时动作7.6.2 TN系统自动切断电源故障防护有效性判断 只讨论单一切断电源时间要求条件。若某一配电回路或配电箱只接有32A及以下终端回路，或只接有32A以上终端回路，称为单一切断电源时间要求条件。ZS故障环
43、路总计算阻抗（），包括电源计算阻抗、电源至故障点间相导体计算阻抗、故障点到电源间保护导体计算阻抗；Ia保护电器在电击防护规定时间内自动切断电源的动作电流（A）；U0标称相地电压（V）；Sa0ZIU 讨论：对判据如何解读 技术实现方式讨论：（1）过电流保护兼作自动切断电源的电击防护 1）熔断器保护。以电击防护允许时间为已知条件，在最大熔断时间电流曲线上查出对应的电流，即为Ia。专家工作所得成果可以提高效率。取值为：aes r FA=IK I切断接地故障回路时间小于或等于5s时的IdIrFA最小比值Kes熔体额定电流A410126380200250500Kes=IdIrFA4.5567切断接地故障
44、回路时间小于或等于0.4s的IdIrFA最小比值Kes熔体额定电流A4101632406380200Kes=IdIrFA891011 2）低压断路器保护。用瞬时或短延时脱扣器保护，分断时间需满足电击防护要求。Ia低断产品标准对瞬时或短延时脱扣器的规定为：实际电流达到脱扣器整定电流130%及以上时必须脱扣。因此取值为：aop3 QAop2 QA=1.3III（）或低断瞬时脱扣器动作整定值低断短延时脱扣器动作整定值 （2）剩余电流保护作自动切断电源的电击防护 对一般型剩余电流断路器，产品标准对动作时间已有规定，只要实际剩余电流大于其额定剩余动作电流，切断时间不大于0.3s，满足TN系统最短切断时间
45、0.4s要求。因为TN系统碰壳漏电故障电流性质为剩余电流，故取值为：an=IIAC型和A型RCCB交流剩余电流（有效值）的分断时间和不驱动时间限值型号型号InAInAAC型和型和A型型RCCB在交流剩余电流（有效值）等于下列值时的分断时在交流剩余电流（有效值）等于下列值时的分断时间和不驱动时间限值间和不驱动时间限值sIn2 In5 In5In 或或0.25A5200A说明说明一般型一般型任何任何值值0.030.30.150.040.040.04最大分断时间最大分断时间0.030.30.150.040.040.040.030.30.150.040.040.04S型型250.0300.50.20.
46、150.150.15最大分断时间最大分断时间0.130.060.050.040.04最小不驱动时间最小不驱动时间RCBO除最后一列试验电流条件不同外，其他部分完全相同。7.6.3 TT系统自动切断电源故障防护有效性判断 1、故障条件下间接电击防护有效性判据 RA设备外露可导电部分接地电阻与接地PE导体电阻之和（）；Ia保护电器在电击防护规定时间内自动切断电源的动作电流（A）；UL故障防护最高允许预期接触电压（V），正常环境条件下取为50V；AaL RIU 1）若Id Ia，保护不动作，但根据不等式传递性，预期接触电压小于50V；2）若Id Ia，保护动作切除电源。2、保护电器选择 TT系统一般
47、要求用RCD作电击防护。按TT系统终端回路切断电源0.2s要求，故障电流不小于2In即可，此时RCD按标准必须在0.15s内动作设备标准与系统措施的配合。但工程上为安全计，要求故障电流达到5In以上，此时切断时间不大于0.04s，已可满足标称相地电压230400V系统切断时间0.07s要求。故RCD防护有效性判断时取 an=5II7.6.4 IT系统自动切断电源故障防护有效性判断 1、接地故障电流 的估算 IdIT系统接地故障电流（mA）；ICi第i回路正常工作时单相对地泄漏电流（mA）；n总回路数。概念：是一个本构参数。d13nCiiII接地故障电流的含义与形成 2、一次接地故障电击防护有效
48、性判断 RA设备外露可导电部分接地电阻与接地PE导体电阻之和（）；Id接地故障电流（A）；UL故障防护最高允许预期接触电压（V），正常环境条件下取为50V；该条件很容易满足，因为Id一般很小。如：RA为10，则Id只要不大于5A就行。按线路正常时每相对地泄漏电流60mA/km（典型中间值）估算，线路单位长度接地故障电流为3 60mA/km=180mA/km，需约2030km线路总长才能达到5A故障电流，一般低压系统远低于该值。AdL RIU 3、分别接地设备二次接地故障电击防护有效性判断 外壳电压高，故障电流小，一般只能依靠RCD进行防护。RCD防护要点：一次故障时不动作；（why?）二次故障
49、时动作。二次故障环路电源电压380V，应按230400V系统取切断时间，为0.07s。要求：，因 故：要求（时间0.07s）：综合条件：按上式确定RCD的额定剩余动作电流。nodII一次故障non12IInd12II一次故障nd5II二次故障ndd125III一次故障二次故障 4、共同接地设备二次接地故障电击防护有效性判断 类似两相短路，不同之处在于故障环路有三段PE导体。工程实践中采用的方法（GB50054-2011）不配出中性导体时，设备i保护电器应符合下式：Zci设备i碰壳故障时，包含相导体和保护导体的故障回路阻抗（）；请在图上明确是哪些部分阻抗 Iai设备i保护电器在电击防护规定时间内
50、的动作电流值（A）；U0系统相地标称电压（V）。ca023iiZIU配出中性导体时，设备i保护电器应符合下式：Zdi设备i碰壳故障时，包含相导体（或中性导体）和保护导体的故障回路阻抗（）；Iai设备i保护电器在电击防护规定时间内的动作电流值（A）；U0系统相地标称电压（V）。切断时间按220VTN系统取值为0.4s。一台设备相线碰壳、另一台设备N线碰壳，为最不利条件。Why?da02iiZIU 技术思路归纳：设立只与单台设备有关的判据，以全部单台设备判断结果的集合覆盖任意一种两台设备组合的判断。目的：减小校验工作量。由 次降低到n次，n为共同接地设备台数。工程实践中对新增一台设备或回路，校验特
