電氣裝置的測量原理及實踐（五）

剩余電流保護裝置RCD

剩余電流保護裝置，是用于保護人或者動物不受電擊。RCD的原理是，流向負載的三相電流，和經由中性線返回的電流，這兩個電流值不相等，而是存在一定的差值，即差動電流，也即剩余電流。若差動電流高于RCD的脫扣電流值，RCD裝置將脫扣，斷開主電源。上述的差動電流是流向大地的漏電流（通過絕緣或電容耦合）或故障電流（故障絕緣或局部短路）。

上述RCD保護裝置，只有在RCD安裝正確、規格匹配、切接地的那組值低于限值時才會有效。

圖RCD保護裝置示意圖

其中：

L1，L2，L3輸入端，連接供電網絡

L1’,L2’,L3’輸出端，連接負載

IΔ=IL1+ IL2+ IL3－IN

上述公式對任何類型的負載連接方式（單項，三相三線，三項四線，對稱負載，非對稱負載）都有效。

RCD裝置脫扣的條件為：

IΔ﹥IΔtrip

IΔ…….差動電流，為故障電流及漏電流總和

IΔtrip……. RCD脫扣電流

依據動作電流的波形不同，可分為三種類型的RCD保護器：

?AC型

對交流形式的差動電流比較敏感，這種形式的RCD裝置使用較普遍，因為大多數負載使用交流電

?A型

除了對交流電敏感外，其對全波及半波整流的電流波形也較敏感。這種形式的RCD裝置不經常使用，因為通常不會有這種形式的負載電流（例如，發動機）

?B型

除了對交流電、半波及全波整流電較敏感外，還會對直流電敏感。這種形式的RCD也較少使用（例如，三相全波整流）

依據RCD保護裝置的脫扣時間形式，可分為2種形式RCD：

?標準型（瞬間脫扣）

?有選擇型（延遲脫扣）

為確保RCD裝置實現保護功能，需對RCD的以下參數進行設置：

?接觸電壓UC

?脫扣時間tΔ

?脫扣電流IΔ

?接地電阻RE

上述提到的所有參數，應該在夏天、干燥的情況下測試，因為此時接地電阻達到其*大值。否則，應該定期對其進行測試，例如每個月，或者：

?每次跳閘/脫扣之后

?每次短路之后

?在較大的雷電天氣后

?在改變接地條件后（例如，在接地系統周圍挖洞，或者對接地系統周圍烘干）

1. 接觸電壓

什么是接觸電壓？

當電氣裝置發生故障時，故障電流通過接地線流入大地，故障電流在接地電阻上會產生一個壓降，成為故障電壓。當人體接觸到故障設備時，

故障電壓的一部分可能會施加在人體上，如右圖所示，因此稱為接觸電壓。

*大接觸電壓U_L

通常為50V，在一些情況下，如農村環境、院、計算機機房等，僅為25V

接觸電壓的測量

為安全起見，在將RCD裝置與任何電路連接前，應該測量接地導體的連續性及絕緣電阻。測量時，測量電流通常為IΔn/3或IΔn/2，因為這樣才能保證在測量過程中RCD裝置不會脫扣（前提是RCD裝置的安裝正確，且負載無故障）。

Eurotest 61557提供了兩種測量接觸電壓的方式：

?無輔助測量接地樁

?使用輔助測量接地樁

a) 無接地樁

測量原理如下圖：

TT系統中接觸電壓測量原理

與測量設備的實際連接

測試儀器在負載端模擬了一個故障，產生一個由相線至PE線再到大地的故障電流。測試電流經過的回路：從儀器到接地電極之間的保護導體，從接地電極電源變壓器之間的大地，電源變壓器二次側，從變壓器至測試儀之間的相線。可以假設待測設備的接地電阻，比回路中的其他所有電阻都要高，因此大多數的故障電壓集中在接地電阻上。接地電阻上的電壓可認為是接觸電壓，相線端為參考點。

上述原理，給出了在TT系統中非常方便且結果非常*的一種測試方法，這種方法無需探頭。對于那些需要*測量接觸電壓，尤其是需要*計算接地電阻的時候，建議使用根本方法。

b) 使用輔助接地樁

測量原理如下所示：

與設備的實際連接

原理圖

注意：

?若接觸電壓高于允許的*大值，需要檢測其接地電阻

?若在測量接觸電壓過程中RCD脫扣，則說明測試前已經有較大的泄露電流或故障電流通過。因此應該將負載斷開，因為其在測量過程中產生了故障電流。

2. 脫扣時間

什么是脫扣時間？

即RCD裝置在差動電流（亦即剩余電流）的作用下，其脫扣器斷開的時間

*大允許的脫扣時間

*在額定差動電流IΔn≤30mA時,測試電流應使用0.25A,而不是5IΔn.

脫扣時間的測量

測試原理圖和接觸電壓的測試原理圖一樣,測試電流為0.5A,  IΔn, 2IΔn, 5IΔn.為確保安全,測試前應該先測試接觸電壓.

若脫扣時間超出了允許的極限值,則應該更換RCD裝置.

3. 脫扣電流

什么是脫扣電流

可造成RCD裝置脫扣的*小差動電流IΔ

脫扣電流的允許范圍

IΔ=(0.5~1)×IΔ……AC型

IΔ=(0.35~1.4)×IΔ……A型

IΔ=(0.5~2)×IΔ……B型

脫扣電流的測量

測量電路圖和接觸電壓測量的原理圖一樣。測試儀器產生一個0.5IΔn的電流（或更低），并且不斷增加直至RCD裝置脫扣（或者達到1.1IΔn）

若脫扣電流不再要求范圍內，則應該檢查RCD裝置、其安裝電路以及所連接負載的狀況。若測試結果太低，則說明可能已經存在較高的泄露電流或故障電流。

下圖為測試AC型RCD裝置的測試電流波形：

不同的裝置產生的電流波形、步長可能不同，但原理是一致的。

4. 接地電阻

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