电气装置的测量原理及实践（五）

剩余电流保护装置RCD

剩余电流保护装置，是用于保护人或者动物不受电击。RCD的原理是，流向负载的三相电流，和经由中性线返回的电流，这两个电流值不相等，而是存在一定的差值，即差动电流，也即剩余电流。若差动电流高于RCD的脱扣电流值，RCD装置将脱扣，断开主电源。上述的差动电流是流向大地的漏电流（通过绝缘或电容耦合）或故障电流（故障绝缘或局部短路）。

上述RCD保护装置，只有在RCD安装正确、规格匹配、切接地的那组值低于限值时才会有效。

图RCD保护装置示意图

其中：

L1，L2，L3输入端，连接供电网络

L1’,L2’,L3’输出端，连接负载

IΔ=IL1+ IL2+ IL3－IN

上述公式对任何类型的负载连接方式（单项，三相三线，三项四线，对称负载，非对称负载）都有效。

RCD装置脱扣的条件为：

IΔ﹥IΔtrip

IΔ…….差动电流，为故障电流及漏电流总和

IΔtrip……. RCD脱扣电流

依据动作电流的波形不同，可分为三种类型的RCD保护器：

•AC型

对交流形式的差动电流比较敏感，这种形式的RCD装置使用较普遍，因为大多数负载使用交流电

•A型

除了对交流电敏感外，其对全波及半波整流的电流波形也较敏感。这种形式的RCD装置不经常使用，因为通常不会有这种形式的负载电流（例如，发动机）

•B型

除了对交流电、半波及全波整流电较敏感外，还会对直流电敏感。这种形式的RCD也较少使用（例如，三相全波整流）

依据RCD保护装置的脱扣时间形式，可分为2种形式RCD：

•标准型（瞬间脱扣）

•有选择型（延迟脱扣）

为确保RCD装置实现保护功能，需对RCD的以下参数进行设置：

•接触电压UC

•脱扣时间tΔ

•脱扣电流IΔ

•接地电阻RE

上述提到的所有参数，应该在夏天、干燥的情况下测试，因为此时接地电阻达到其*大值。否则，应该定期对其进行测试，例如每个月，或者：

•每次跳闸/脱扣之后

•每次短路之后

•在较大的雷电天气后

•在改变接地条件后（例如，在接地系统周围挖洞，或者对接地系统周围烘干）

1. 接触电压

什么是接触电压？

当电气装置发生故障时，故障电流通过接地线流入大地，故障电流在接地电阻上会产生一个压降，成为故障电压。当人体接触到故障设备时，

故障电压的一部分可能会施加在人体上，如右图所示，因此称为接触电压。

*大接触电压U_L

通常为50V，在一些情况下，如农村环境、院、计算机机房等，仅为25V

接触电压的测量

为安全起见，在将RCD装置与任何电路连接前，应该测量接地导体的连续性及绝缘电阻。测量时，测量电流通常为IΔn/3或IΔn/2，因为这样才能保证在测量过程中RCD装置不会脱扣（前提是RCD装置的安装正确，且负载无故障）。

Eurotest 61557提供了两种测量接触电压的方式：

•无辅助测量接地桩

•使用辅助测量接地桩

a) 无接地桩

测量原理如下图：

TT系统中接触电压测量原理

与测量设备的实际连接

测试仪器在负载端模拟了一个故障，产生一个由相线至PE线再到大地的故障电流。测试电流经过的回路：从仪器到接地电极之间的保护导体，从接地电极电源变压器之间的大地，电源变压器二次侧，从变压器至测试仪之间的相线。可以假设待测设备的接地电阻，比回路中的其他所有电阻都要高，因此大多数的故障电压集中在接地电阻上。接地电阻上的电压可认为是接触电压，相线端为参考点。

上述原理，给出了在TT系统中非常方便且结果非常*的一种测试方法，这种方法无需探头。对于那些需要*测量接触电压，尤其是需要*计算接地电阻的时候，建议使用根本方法。

b) 使用辅助接地桩

测量原理如下所示：

与设备的实际连接

原理图

注意：

•若接触电压高于允许的*大值，需要检测其接地电阻

•若在测量接触电压过程中RCD脱扣，则说明测试前已经有较大的泄露电流或故障电流通过。因此应该将负载断开，因为其在测量过程中产生了故障电流。

2. 脱扣时间

什么是脱扣时间？

即RCD装置在差动电流（亦即剩余电流）的作用下，其脱扣器断开的时间

*大允许的脱扣时间

*在额定差动电流IΔn≤30mA时,测试电流应使用0.25A,而不是5IΔn.

脱扣时间的测量

测试原理图和接触电压的测试原理图一样,测试电流为0.5A,  IΔn, 2IΔn, 5IΔn.为确保安全,测试前应该先测试接触电压.

若脱扣时间超出了允许的极限值,则应该更换RCD装置.

3. 脱扣电流

什么是脱扣电流

可造成RCD装置脱扣的*小差动电流IΔ

脱扣电流的允许范围

IΔ=(0.5~1)×IΔ……AC型

IΔ=(0.35~1.4)×IΔ……A型

IΔ=(0.5~2)×IΔ……B型

脱扣电流的测量

测量电路图和接触电压测量的原理图一样。测试仪器产生一个0.5IΔn的电流（或更低），并且不断增加直至RCD装置脱扣（或者达到1.1IΔn）

若脱扣电流不再要求范围内，则应该检查RCD装置、其安装电路以及所连接负载的状况。若测试结果太低，则说明可能已经存在较高的泄露电流或故障电流。

下图为测试AC型RCD装置的测试电流波形：

不同的装置产生的电流波形、步长可能不同，但原理是一致的。

4. 接地电阻

见电气装置的测量原理及实践(四)部分的内容