摘要：通过对低压漏电保护装置的系统研究及试验，分析设计并制作了一种新型无触点漏电保护装置，在实验室及实际应用中充分证实其安全可靠、效果优良。要害词：触电；零序电流；矢量和；无触点；双向晶闸管；自检功能LowVoltageLeakageProtectingDeviceofNewTypeNon—contactJIAChuan—sheng,ZHUXue—xia,CHAIYan—li(EngineeringInstitute，XuzhouNormalUniversity，XuzhouJiangsu221011，China)Abstract：Throughsystematicstudyandtesttolowvoltageleakageprotectingdevice，anewleakageprotect—ingdeviceofnon—contactisanalyzed，desigedanddeveloped.Ithasbeenfullyprovedtobesafe，reliableandgoodeffectinthelaboratoryandpracticalapplication．Keywords：electricshock；zerosequencecurrent；vectorsum；non—contact；bidirectionaltransistor；self—checkingfunction1引言随着工业科学技术的不断发展，电气化、自动化水平也在不断提高，电能在各个领域中得到越来越广泛地应用。电力电能有很多优点，如使用方便、传输快捷、轻易控制、易于转换、损耗少、效率高、没有污染等，是现代社会中使用最广泛、最清洁的二次能源。与此同时，人们接触电气设备的机会也随之增加，因此增加了触电事故的机率，给国家和人民的生命财产造成了巨大的损失。触电事故是指人的身体某一部位接触到电气设备的带电部分而引起局部受伤或死亡的现象。它可以分为电击与电伤两种类型。所谓电击是指电流通过人体的内部，当电流达到一定数值后，破环人体的心脏、肺部以及神经系统的正常工作。假如不能立即脱离电源，便会造成呼吸困难，心悸出汗心脏麻痹，严重时将危机人的生命；电伤也叫点灼，它是指由电流的热效应、化学效应或机械效应对人体造成的伤害，它可伤及人体的内部甚至骨骼，还会在人体表面留下触电的伤痕。电伤往往是由高压触电造成的，而低压触电造成电击的机率偏高，生产生活中所发生的触电死亡事故，大多是电击造成的。因此研究可靠的低压漏电保护装置显得尤为重要，国家对用电安全有强制性的要求，在许多场合安装了剩余电流保护器，即漏电保护。2漏电保护装置的基本工作原理2.1漏电保护装置。漏电保护装置在出现人身触电或设备漏电时，能在规定的时间切断电源或发出警报，从而避免酿成人身触电伤亡事故。按照其保护的工作原理，低压漏电保护装置可分为电压动作型和电流动作型。2.2电压动作型漏电保护装置。电压动作型低压漏电保护装置的基本工作原理是将一个检测线圈串联在变压器低压侧的中性点和接地极之间，当低压系统发生触电事故时，电源通过相线、人体、大地及漏电保护装置的检测线圈，构成—个闭合回路，同时在变压器中性点和大地之间出现一个故障电压，当这个故障电压达到一定值时，检测线圈就推动脱扣机构，使主开关动作把电源切断。漏电保护装置的检测元件，有的是一个简单的检测线圈，直接带一个脱扣机构来控制主开关，称为单级式；有的是一个灵敏继电器的触点来控制主接触器，称为双级式。电压动作型漏电保护装置只能控制单台变压器三相均衡性负载，直击雷或感应雷击时，电压线圈轻易烧毁，不能作为直接接触保护和分级保护。2.3电流动作型漏电保护装置。电流动作型低压漏电装置主要由零序电流互感器、脱扣机构和主开关组成。零序电流互感器是一个检测元件，可以安装在变压器中性点与接地之间，也可以安装在干线或分支线上，构成分级保护。当发生人身触电或接地漏电等事故时，在零序电流互感器上将会产生电流，使脱扣线圈动作。因为当正常用电时，单相或三相供电电流从电源的端流出，经过导线，用电设备回到电源形成回路，也就是在电源端或用电设备端电流的流进等于流出，其电流矢量和为零。故障状态时，有一部分故障电流不是通过导线回到电源端，而是通过大地回到电源端，为此在零序电流互感器就会感应出故障电流，使开关动作切断供电电源。它既可以作为全系统的总保护器，也可以分级安装，实现分路，分级保护，而且不要改变电网运行方式，动作可靠性高。2.4电流动作型和电压动作型应用比较。由于电压动作型漏电保护装置有着不可克服的缺点，近几年来已被电流动作型所取代。目前世界各国开发的低压漏电保护装置绝大部分是电流动作型漏电保护装置，即剩余电流动作保护装置。电流动作漏电保护装置有两种工作类型：电子式和电磁式。电磁式漏电保护装置不需要辅助电源，只要有剩余电流出现，保护装置都能动作，但工艺较复杂，价格较高。电子式保护装置的电子检测电路，放大执行电路需要辅助电源，在辅助电源正常时，保护装置才能可靠动作。3低压漏电保护装置的现状3.1部分假冒伪劣产品充斥市场笔者在调研过程中，从电子市场购买了一些低压漏电保护装置，出现了部分假劣产品。如图1所示，该产品从外表上检查完全符合要求，合上开关K，电源接通，按下漏电保护试验按钮SB1开关跳开。其原理不需多述，一旦安装使用，在出现人身触电事故时，它根本起不到保护作用。人命关天，建议用户在购买时不可贪图便宜。与此同时，建议工商、质检部门要针对该类产品全面打假。3.2DZ系列低压漏电保护装置存在的问题如图2所示为应用较广泛的DZ系列低压漏电保护装置的工作原理，它是通过国家质检部门检测的正规产品，在电路正常使用时，零序电流互感器LH二次绕组无输出信号，保护装置不动作。当电路发生漏电或人身触电事故时，只要漏电或触电电流达到漏电保护装置的动作电流值时，零序电流互感器二次绕组输出一个信号，使线路中的晶闸管VT1被触发导通，整流桥被短接，使得漏电脱扣器TQ中流过一个较大的电流，脱扣器动作，自动断开电路，切断电源的火线，起到保护作用。该装置动作电流Idz＝30mA，动作时间t＝0.1s。经过理论分析和多次试验，证实它存在如下几个方面的问题：(1)当零线N断线或接触不良时，此时若发生人身触电事故，会形成火线，人体电阻，大地，变压器中性点的电流回路，但是TQ没有跳闸电源开关无法跳开火线，起不到保护作用，此时火线一直有电，这种情况是非常危险的；(2)当零线、火线接错时，若发生人身触电，装置会跳开零线，保持火线有电，增大了人体触电死亡的可能性；(3)目前同类产品鱼目混杂，指示功能不齐全；(4)该产品的内部主要元器件，如跳闸线圈机构卡塞，晶闸管VT1、整流桥VD1～VD4等缺少必要的自检功能，一个元件出了问题，保护即失效，并不切断电源，在此种情况下若发生人身触电事故是很危险的；(5)和其它电子式漏电保护装置一样，只有在辅助电源正常时，保护装置才能可靠动作，一旦辅助电源出了问题，它将失去保护功效。R1、CR2、C2—晶闸管阻容吸收装置；VT1、VT2—双向晶闸管，B1、B2—MOC304l光电耦合器；SB1—复位送电按钮，SB2—漏电试验按钮；LH—零序电流互感器；VD1～VD4—整流二极管；LED1—送电指示发光二极管；VG54123—集成块，R10—人体模拟电阻：E—可充电电池，R11—压敏电阻；V1—稳压二极管，VT3—seR晶闸管4新型无触点漏电保护4.1工作原理：电源正常工作时，此时按下送电复位按钮SB1，电池E通过VD6，SB1，光电耦合器B1，B2触发双向晶闸管VT1、VT2。VT1、VT2导通，发光二极管LED1发出红光，说明送电正常，负载能够正常工作，松开按钮SB1，此时交流220V经过R7，C3降压，VD1～VT4的整流，电容C4的滤波，为光电耦合器B1、B2提供一个直流电源，使双向晶闸管VT1、VT2能够持续维持导通，值得说明的是电容c4的电容值又不能选择太大，否则影响低压漏电保护装置的动作时间。4.2触电保护原理：当人体触及火线或火线本身绝缘不好时，火线和零线上的电流矢量和不为0，这时零序电流互感器LH的二次线圈就产生一个感应电流信号，当漏电电流大于10mA时，该信号经过集成块VG54123放大，触发可控硅VT3使其导通ab两端电压为1V，从而光电耦合器B1、B2截止，双向晶闸管VT1、VT2关断、切断电源，起到漏电保护作用，漏电保护动作时间t<0.1s。R1C1R2C2分别为双向晶闸管VT1、VT2的过电压保护，压敏电阻R11用于负载侧的过电压保护。4.3漏电保护试验：送上电源后，按下复位送电按钮SB1，电源指示灯LED1发光，说明电源正常。按下试验按钮SB2，通过人体模拟电阻R10构成回路，此时双向晶闸管VT1、VT2应立即关断，指示灯LED1熄灭，说明线路工作正常，按下复位送电按钮SB1，VT1、VT2同时触发导通，负载可以正常工作。5结束语新型无触点漏电保护装置和目前同类产品相比，它的优点非常明显：(1)当发生断零线或断火线时，双向晶闸管VT1、VT2同时关断，切断电源，确保安全供电；(2)送电后电源指示灯LED1发光具有指示功能；(3)动作电流Idz=10mA，动作时间t<0.1s，灵敏度高，动作时间快；(4)主要元件如VT1、VT2、B1、B2、VD1～VD4、VT3等具有自检功能，即某一元件出现故障，能够保证迅速切断电源，确保只要供电，漏电保护就能正常工作；(5)主回路和控制回路间通过光电耦合器进行连接，大大提高了线路的抗干扰能力；(6)克服了传统的电子式漏电保护装置只有辅助电源正常时保护器才能动作的缺点，无触点低压漏电保护装置当辅助电源不正常工作时会立即切断电源，实现保护；(7)该线路经过多次设计和改进，设计较巧妙，停电状态下控制回路没有电，降低了电耗，提高了装置寿命。随着人们生活水平的提高，对用电要求越来越高，既保障了人们用电方便，又要保障用电安全。低压漏电保装置能够保障人身安全及防止漏电故障，我们开发研究出的无触点低压触电保护装置，通过三年多的试验和实际安装使用，证实它具有可靠性高，免于维护，动作时间短，能够确保安全用电，尤其适用于居民家庭和实验室安装使用。参考文献[1]李奎，陆建，智能化漏电保护研究[J].《机床电器》，2002(4)[2]贾传圣，姜来东.一种新奇的低压漏电保护装置[J]《电气开关》2002(2)[3]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].机械工业出版社，2002.