任务要求

试根据图6-27所示漏电断路器的电路图，说明漏电断路器的基本原理。

图6-27　漏电断路器接线原理图

任务分析

正常运行时，主电路三相电流的相量和为零，因此零序电流互感器TAN的铁芯中没有磁通，其二次侧没有输出电流。如果设备发生漏电或单相接地故障时，由于三相电流的相量和不为零，那么断路器如何跳闸，从而切除故障电路和设备，避免人员发生触电事故？

知识学习

我国配电系统的电压等级，根据《城市电网规划设计导则》的规定，220 kV及其以上电压为输变电系统，35 kV、63 kV、110 kV为高压配电系统，10 kV、6 kV为中压配电系统，380 V、220 V为低压配电系统。

低压配电系统通常采用熔断器保护和低压断路器保护。

6.4.1 熔断器保护

低压熔断器广泛应用于低压500 V以下的电路中。通常它串联在被保护的设备前端或在电源引出线上，作为电力线路、电动机及其他电器的过载及短路保护。

1.熔断器的选用

熔断器的选用及其与导线的配合对保护电力线路和电气设备的熔断器熔体选择条件如下：

（1）熔断器的熔体电流应不小于线路正常运行时的计算负荷电流，即INFU≥I30。

（2）熔断器的熔体电流应躲过由于电动机启动而引起的尖峰电流，即INFU≥kIPK，其中k为选择熔体时用的计算系数。轻负荷启动时间在3 s以下，k=0.25 ～0.35；重负荷启动时间在3～8 s，k=0.35 ～0.5；超过8 s的重负荷启动或频繁启动、反接制动等，k=0.5 ～0.6。

（3）熔断器的保护还应与被保护的线路相配合，使之不至于发生因过负荷和短路引起绝缘导线或电缆过热起燃而熔断器不熔断的事故。此时熔断器的熔体电流必须和导线或电缆的允许电流相配合，即，式中，为绝缘导线和电缆运行短路过负荷系数，电缆或穿管绝缘导线，明敷电缆；对于已装设其他过负荷保护的绝缘导线、电缆线路需要装设熔断器保护时，；Ial为导线或电缆的允许电流。

2.熔断器额定电流整定

对保护变压器的熔断器，其熔体额定电流可按下式选定：

式中，INT为熔断器装设位置侧的变压器的额定电流。

3.熔断器灵敏系数校验

为了保证熔断器在其保护范围内发生最轻微的短路故障时都能可靠、迅速地熔断，熔断器保护的灵敏度必须满足下式：

式中，为熔断器保护线路末端在系统最小运行方式下的短路电流。对中性点直接接地系统，取单相短路电流；对中性点不接地系统，取两相短路电流；对保护降压变压器的高压熔断器，取低压母线的两相短路电流换算到高压侧之值；k为检验熔断器保护灵敏度的最小比值，见表6-4。

表6-4　检验熔断器保护灵敏度的最小比值

4.前后熔断器之间的选择性配合

为了保证动作选择性，最接近短路点的熔断器熔体先熔断，以避免影响更多的用电设备正常工作，必须要考虑前、后级熔断器熔体的配合。前、后级熔断器的选择性配合，宜按它们的保护特性曲线（安秒特性曲线）来校验。

在图6-28（a）所示线路中，假设支线WL2的K点发生三相短路，则三相短路电流要同时流过FU1和FU2。若按保护选择性要求，应该是FU2的熔体首先熔断，切除故障线路WL2，而FU1不再熔断，干线WL1保持正常。但是，熔体实际熔断时间与其标准保护特性曲线上（又称安秒特性曲线）所查得的熔断时间k可能有30%～50%的偏差。从最不利的情况考虑，设K点短路时，FU1的实际熔断时间比由标准保护特性曲线查得的时间t1小50%（负偏查），即，而FU2的实际熔断时间又比由标准保护特性曲线查得的时间t2大50%（正偏差），即。由图6-28（b）可以看出，要保证前、后两级熔断器的动作选择性，必须满足的条件为，即。因此，保证前、后级熔断器之间选择性动作的条件为。

图6-28　熔断器选择性配合示意图

（a）线路图；（b）特性曲线图

6.4.2 低压断路器保护

低压短路器既能带负荷通断电流，又能在短路、过负荷和失压时自动跳闸。

1.低压断路器在低压配电系统中的配置

在图6-29中，3、4号接线适用于低压配电出线；1、2号接线适用于两台变压器供电的情况，配置的刀开关QK是为了方便检修；5号出线适用于电动机频繁启动；6号出线是低压断路器与熔断器的配合使用方式，适用于开关断流能力不足的情况下作过负荷保护，靠熔断器进行短路保护，在过负荷和失压时断路器动作断开电路。

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图6-29　低压断路器在低压配电系统中的配置图

2.低压断路器的过电流脱扣器的分类和整定

1）低压断路器的过电流脱扣器的分类

（1）具有反时限特性的长延时电磁脱扣器，动作时间可以不小于10 s。

（2）动作时限小于0.1 s的瞬时脱扣器。

（3）延时时限分别为0.2 s、0.4 s、0.6 s的短延时脱扣器。

2）低压断路器各种脱扣器的电流整定

（1）长延时过流脱扣器的整定。这种脱扣器主要用于线路过负荷保护，整定按下式进行

（2）瞬时过电流脱扣器的整定。瞬时过电流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流，即

式中，为保护装置的可靠系数，对于动作时间大于0.4 s的DW系列断路器，取；对于动作时间小于0.2 s的DZ系列断路器，取；对于多台设备的干线，取。

（3）短延时过电流脱扣器动作电流的整定。瞬时过电流脱扣器的动作电流也应躲过线路的尖峰电流IPK，即

式中，为保护装置的可靠系数，取1.2。

低压断路器脱扣器整定值与线路的允许载流量Ial的配合：

当不满足上式要求时，可改选脱扣器动作电流或增大配电线路导线截面。

（4）前、后级低压短路器的选择性配合。

为了保证前、后级断路器的选择性要求，在动作电流选择性配合时，前一级（靠近电源）动作电流大于后一级（靠近负载）动作电流的1.2倍，即

在动作时间选择性配合时，如果后一级采用瞬时过电流脱扣器，则前一级要求采用短延时过电流脱扣器；如果前、后级都采用短延时过电流脱扣器，则前一级短延时过电流脱扣器延时时间应至少比后一级短延时时间大一级；为了防止误动作，应把前一级动作时间计入负误差，后一级动作时间计入正误差，并且还要确保前一级动作时间大于后一级动作时间，这样才能保证短路器选择性配合。

3）低压断路器灵敏系数校验

式中，为保护线路末端在最小运行方式下的短路电流；IOP为瞬时或短延时过电流脱扣器的动作电流整定值。

6.4.3 低压电网的漏电保护

在电力系统中，当导体对地的绝缘阻抗降低到一定程度时，流入大地的电流也将增大到一定程度，说明该系统发生了漏电故障，流入大地的电流叫作漏电电流。

在中性点直接接地系统中，如果一相导体直接与大地接触，即为单相接地短路故障，这时流入地中的电流为系统的单相短路电流。此时，过流保护装置将会动作，切断故障线路的电源，这种情况不属于漏电故障。但是，若在该系统中发生一相导体经一定数值的过渡阻抗（如触电时的人体电阻）接地，接地电流就很小，此时过流保护装置根本不会动作，而应使漏电保护装置动作，这种情况属于漏电故障的范围。

在中性点对地绝缘的供电系统中，若发生一相带电导体直接或经一定的过渡阻抗接地，流入地中的电流都很小，这种情况属于漏电故障。

在电网发生漏电故障时，必须采取有效的保护措施，否则，会导致人身触电事故，导致电雷管的提前引爆；接地点产生的漏电火花会引起爆炸气体的爆炸；漏电电流的长期存在，会使绝缘进一步损坏，严重时将烧毁电气设备，甚至引起火灾，还可能引发更严重的相间接地短路故障。

由此可见，漏电故障的危害极大，在供电系统中必须装设漏电保护装置，以确保安全。

按漏电保护器的保护功能和结构特征分，可分为分装式漏电保护器、组装式漏电保护器和漏电保护插座三类。其中组装式漏电保护器是将零序电流互感器、漏电脱扣器、电子放大器、主开关组合安装在一个外壳中。其使用方便、结构合理、功能齐全，所以是目前使用最多的一种。

按漏电保护器的动作原理分，可分为电压动作型、电流动作型、电压电流动作型、交流脉冲型和直流动作型等。由于电流动作型的检测特性较好，使用零序电流互感器作检测元件，安装在变压器中性点与接地极之间，可构成全网的漏电保护；安装在干线或支线上，可构成干线或支线的漏电保护。因此，是目前应用较为普通的一种。

任务检查

按表6-5对任务完成情况进行检查记录。

表6-5　任务完成情况检查记录表