【摘要】剩余电流动作保护器在不同的接地系统中有其适用性和严格的接线方式，错误地选用剩余电流动作保护器或不规范地接线，会使剩余电流动作保护器误动或拒动，甚至引起人身触电和电气火灾事故。

　　【关键词】剩余电流动作保护器；剩余电流互感器；电流矢量；接地系统

　　0引言

　　GB/T 6829—2017定义剩余电流为流过剩余电流保护电器主回路的电流瞬时值的矢量和（用有效值表示）[1]。剩余电流动作保护器（residual currentoperated protective devices,RCD）在低压供电系统中对人身触电和漏电火灾等事故起到了有效的防护作用，在各类不同接地制式的低压电网系统中得到广泛应用。

　　1 RCD的基本工作原理

　　RCD一般由剩余电流检测模块和断路器组成，断路器起接通、承载和分断电路的作用，剩余电流检测模块一般由剩余电流互感器、信号放大器、信号判别元件、脱扣执行元件组成。负载线路接入RCD后即穿过了剩余电流互感器，形成一次绕组；剩余电流互感器自带的线圈形成二次绕组。

　　在RCD性能良好且不考虑电源类型及频率的情况下，RCD能否正常工作，取决于流经其进、出线端的电流矢量和，故用电负载的电流矢量分析对于RCD的应用至关重要[10]。

　　2.1单相供电时负载的电流矢量

　　图1为单相供电负载接线示意图，无论Z为纯阻性负载还是复阻抗负载，流经负载Z的电流矢量如图1所示，根据KCL定律可得

　　式中，Il、In分别为负载的相线与中性线电流矢量。式（2）表明，无论负载Z的大小如何，在无电流泄漏的情况下，流经负载的电流矢量和始终为零。

　　2.2三相供电时负载的电流矢量

　　1）负载星形联结时的电流矢量

　　三相供电负载星形联结示意图如图2所示。负载星形联结时，如果三相负载对称平衡，可不需要中性线，如图2（a）所示。

　　特别地，当λ=μ=1时，三相负载对称平衡；当λ≠μ时，三相负载不平衡，中性点发生漂移。结合式（3）、式（4）可知，无论三相负载平衡与否，式（4）总是成立，表明三相负载星形联结不带中性线时，在无电流泄漏的情况下，各相的线电流矢量和始终为零。

　　2（b）中，中性点连接零线，构成中性线，此时相电压Up与线电压Ul有固定的关系，即Ul=3Up。线电压Ul取决于电源系统，电源系统稳定则线电压不会改变，故Up不因各相负载的阻值大小而改变。

　　2）负载三角形联结时的电流矢量

　　三相供电负载三角形联结示意图如图3所示。图3中负载为三角形联结，分别取三根相线与负载的连接点e、f、g作为参考对象，根据KCL定律可得

　　式中：

　　Iu、Iv、Iw为三相负载的线电流矢量；Iuv、Ivw、Iwu为流经三相负载Z1、Z2、Z3的相电流矢量。

　　结合式（6）、式（7）可知，无论三相负载Z1、Z2、Z3的阻值大小如何，式（7）总是成立，表明负载三角形联结时，在无电流泄漏的情况下，各相线电流矢量和始终为零，与各相负载的阻值大小无关，也与三相负载是否平衡无关。

　　3 RCD在接地系统中的应用

　　低压配电网的接地系统分为TT、TN、IT三种，其中TN系统又分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种。

　　3.1 RCD在TT系统中的应用

　　RCD在TT系统中的应用示意图如图4所示。TT接地系统中，供电侧电源系统有一点直接接地，用电侧负载的外露可导电部分通过接地极接地。

　　安装RCD时，相线与中性线全部接入RCD，且中性线连接在有明确标识的中性极，如图4（a）中A所示，结合式（5），此时有

　　式中，I_x0005_Δ为穿过RCD的所有线路电流矢量和，也可称作剩余电流。若相线或中性线与负载的外露可导电部分因绝缘故障发生漏电，负载的外露可导电部分与大地之间就存在电压，进而负载的外露可导电部分通过接地线PE或人体（当负载的外露可导电部分接地不良而人体触摸到时）产生接地故障电流，也称泄漏电流或剩余电流。结合式（5），此时该电流为

　　剩余电流的大小视绝缘故障的程度而定，当I_x0005_Δ达到或超过RCD额定值时，RCD会动作切断电源，保护设备和人身安全。

　　式（10）表明，仅当三相负载对称平衡时，有IΔ_x0005_=-In=0，RCD不会动作；一旦负载不平衡，则有IΔ=-In≠0。

　　3.2 RCD在TN系统中的应用

　　TN接地系统有TN-C、TN-S、TN-C-S三种，这三种接地系统的本质是一样的，即供电侧电源系统中性点接地，用电侧负载的外露可导电部分接中性线，接地线PE与中性线N在电气上相连。

　　3.3 RCD在IT系统中的应用

　　RCD在IT系统中的应用示意图如图6所示。

　　IT接地系统中，供电侧电源系统所有带电部分不接地或有一点通过高阻抗接地，用电侧负载的外露可导电部分接地。IT接地系统是三相三线制供电，假如选用不带中性极的RCD，结合式（4）、式（7），此时有

　　4安科瑞ASJ系列产品介绍

　　安科瑞ASJ系列剩余电流动作继电器和多回路剩余电流监测仪可与低压断路器或低压接触器等组成组合式剩余电流保护装置，主要适用于交流50Hz，额定电压400V及以下的TT和TN系统配电线路，用来对电气线路进行接地故障保护，防止接地故障电流引起的设备损坏和电气火灾事故，也可用来对人身触电危险提供间接接触保护。

　　ASJ10/20系列剩余电流动作继电器

　　ASJ60系列剩余电流监测仪

　　4.1功能介绍

　　ASJ10/20系列剩余电流动作继电器具有以下功能：A型或者AC型剩余电流测量，剩余电流越限报警指示，额定剩余动作电流可设定，极限不驱动时间可设定，两组继电器输出，具有就地，远程“测试”、“复位”功能；

　　ASJ60系列剩余电流监测仪具有以下功能：16路剩余电流监测，1路预警继电器输出，16路报警继电器输出，2路DI输入，自动重合闸功能，远程通讯功能，远程分合闸功能。

　　4.2技术指标

　　ASJ10/20系列剩余电流动作继电器技术指标

　　其余接线型式需要改造成以上两种型式使用，防止出线误动作或者不动作的情况。剩余电流互感器的选择应根据主回路的额定电流为参考选择，4.3选用说明

　　剩余电流动作继电器在应用时应注意低压系统的接线型式。

　　实际应如图所示，互感器安装在主回路或者支路上，通过测量剩余电流判断是否驱动断路器动作。

　　ASJ10/20剩余电流继电器典型应用

　　ASJ60剩余电流监测仪典型应用