摘要：剩余電流動作保護裝置的結構原理如圖1所示。其結構一般包括W--檢測元件(剩余電流互感器)、A--判別元件(剩余電流脫機器)、B--執行元件(機械開關電器或報警裝置)、T--試驗裝置和E--電子信號放大器(電子式)等部分。

關鍵詞：剩余電流動作 保護裝置 工作原理

剩余電流動作保護裝置的結構原理如圖1所示。其結構一般包括W--檢測元件(剩余電流互感器)、A--判別元件(剩余電流脫機器)、B--執行元件(機械開關電器或報警裝置)、T--試驗裝置和E--電子信號放大器(電子式)等部分。

檢測元件用來檢測線路中的剩余電流，判別元件把檢測剩余電流與預定值相比較，當剩余電流達到或超過預定值時，發出一個脫扣信號，使執行元件斷開電路或驅動報警信號。

1 剩余電流保護裝置的工作原理

在正常情況下，電路中沒有發生人身電擊、設備漏電或接地故障時，剩余電流保護裝置通過電流互感器一次側電路的電流矢量和等于零，即

IL1 + IL2 + IL3 + IN = 0

則電流IL1、IL2、IL3和IN在電流互感器中產生磁通的矢量和等于零，即

FL1 + FL2 + FL3 + FN = 0

這樣在電流互感器的二次線圈中沒有感應電壓輸出，因此剩余電流保護裝置保持正常供電。

當電路中發生人身電擊、設備漏電、故障接地時，通過設備接地電阻RA有一個接地電流 IN 流過，則通過互感器電流的矢量和不等于零，為

IL1 + IL2 + IL3 + IN≠0

剩余電流互感器中產生磁通矢量和也不等于零，即

FL1 + FL2 + FL3 + FN≠0

互感器二次回路中有一個感應電壓輸出，此電壓直接或通過電子信號放大器施加在脫扣線圈上，產生一個工作電流。二次回路的感應電壓輸出隨著故障電流的增大而增大，當接地故障電流達到額定值時，脫扣線圈中的電流足以推動脫扣機構動作，使主開關斷開電路，或使報警裝置發出報警信號。

剩余電流互感器二次回路輸出信號比較小，一般小于1mVA。要直接推動剩余電流脫扣器動作，脫扣器需要很高的動作靈敏度，要求其動作功耗在mVA級，這種剩余電流脫扣器一般采用釋放式的電磁結構，結構復雜、工藝要求較高。互感器二次回路的輸出信號，也可以通過一個電子放大器后，施加到脫扣器上，這種情況下對脫扣器的靈敏度要求較低，可以采用拍合式的電磁鐵或螺管電磁鐵，結構簡單、工藝要求較低。前者在執行剩余電流保護功能時不需要工作電源，一般稱為動作持性與電源電壓無關的剩余電流保護裝置(也稱電磁式剩余電流保護裝置)，后者稱為動作持性與電源電壓有關的剩余電流保護裝置(也稱電子式剩余電流保護裝置)，電磁式與電子式剩余電流保護裝置的原理圖見圖2。

2 剩余電流保護裝置的結構

剩余電流保護裝置的主要元器件的結構及功能如下。

2.1 剩余電流互感器

剩余電流互感器是一個檢測元件，它的主要功能是把一次回路檢測到的剩余電流 I1 變換成二次回路的輸出電壓 E2 、E2 施加到剩余電流脫扣器的脫扣線圈上，推動脫扣器動作，或通過信號放大裝置，將信號放大以后施加到脫扣線圈上，使脫扣器動作。

剩余電流互感器是剩余電流保護裝置的一個重要元件，其工作性能優劣將直接影響剩余電流保護裝置的性能和工作可靠性。剩余電流保護裝置的電流互感器一般采用空心式的環形互感器，即主電路的導線(一次回路導線N1)從互感器中間穿過，二次回路導線(N2)纏繞在環形鐵心上，通過互感器的鐵心實現一次回路和二次回路之間的電磁耦合。

2.2 脫扣器

剩余電流保護裝置的脫扣器是一個判別元件，用它來判別剩余電流是否達到預定值，從而確定剩余電流保護裝置是否應該動作。動作功能與電源電壓無關的剩余電流保護裝置，采用靈敏度較高的釋放式脫扣器，動作功能與電源電壓有關的剩余電流保護裝置采用拍合式脫扣器或螺管電磁鐵。

2.3 信號放大裝置

剩余電流互感器二次回路的輸出功率很小，一般僅達到mVA的等級。在剩余電流互感器和脫扣器之間增加一個信號放大裝置，不僅可以降低對脫扣器的靈敏度要求，而且可以減少對剩余電流互感器輸出信號要求，減輕互感器的負擔，從而可以大大地縮小互感器的重量和體積，使剩余電流保護裝置的成本大大降低。信號放大裝置一般采用電子式放大器。

2.4 執行元件

根據剩余電流保護裝置的功能不同，執行元件也不同。對剩余電流斷路器，其執行元件是一個可開斷主電路的機械開關電器。對剩余電流繼電器，其執行元件一般是一對或幾對控制觸頭，輸出機械開閉信號。

剩余電流斷路器有整體式和組合式。整體式裝置其檢測、判別和執行元件在一個殼體內，或由剩余電流元件模塊與斷路器接裝而成。組合式剩余電流斷路器常采用剩余電流繼電器與交流接觸器或斷路器組裝而成，剩余電流繼電器的輸出觸頭控制線圈或斷路器分勵脫扣器，從而控制主電路的接通和分斷。

剩余電流繼電器的輸出觸頭執行元件，通過控制可視報警或聲音報警裝置的電路，可以組成剩余電流報警裝置。

3 電子式和電磁式剩余電流保護裝置的比較

電磁式剩余電流保護裝置的檢測裝置，其感應電壓沒有經過放大，直接推動脫扣器動作，因而不需要輔助電源。而電子式剩余電流保護裝置，感應電壓經過電子放大線路放大，然后推動脫扣器動作，因而需要對電子放大線路及脫扣器供電，才能正常工作。由于工作原理不一樣，所以兩者在工作可靠性、受環境的影響、制造成本方面有較大差別。電磁式和電子式剩余電流保護裝置的比較見表1。