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閱讀 4299 次住宅漏電保護

摘要：本文分析了住宅衛生間漏電保護的工作原理，并針對衛生間環境的特殊性介紹了RCD的選用以及RCD保護的局限性，最后說明了衛生間中RCD應用與等電位連接相結合作為安全用電的保證...

住宅漏電保護

李玉霞

陜西西部建筑抗震勘察設計研究院，710054

一、引言

隨著國民經濟的發展，人們對居住環境的要求越來越高。住宅中的衛生間已不再是功能單一的洗涮場所，而成為人們放松心情、緩解疲勞、享受生活的重要場所。新的家用電器大量涌入家庭，浴霸、電熱水器、整體浴室等成為浴室新寵，但這些電器在給人們帶來方便的同時，也增加了安全隱患。

浴室也是電擊事故多發地點，特別是潮濕的場所。我國浴室內電擊致死事故也時有發生。人體阻抗主要是電流通過人體時兩層表皮的阻抗。在一般干燥場所內因表皮干燥，呈現的人體阻抗大；而在潮濕場所，人體表皮濕潤，阻抗下降，導致心室纖顫致死的電壓就較低。當人體表皮濕透時，如發生電擊事故，人體阻抗很低，而電擊電流通過人體的通路增大增多，電擊致死的危險大大增加。因此，在配電回路中安裝漏電保護器能夠有效地防止這種事故的發生。

二、漏電保護器的原理和選擇

漏電保護器，按國際電工委員會（IEC）的規定，標準名稱是Residual Current Protective Device,簡稱RCD,中文名稱叫剩余電流動作保護器。漏電保護所檢測到的是剩余電流，即為被保護電路內相線和中性線電流瞬時值的代數和（其中包括中性線的三相不平衡電流和諧波電流），此電流即為正常時的泄露電流和故障時的接地故障電流。故漏電保護器的整定值，也即其額定剩余動作電流In，僅需躲過正常泄漏電流值即可。

2.1 RCD的工作原理

漏電保護器主要包括檢測元件（零序電流互感器）、中間環節（包括放大器、比較器、脫扣器等）、執行元件（主開關）以及試驗元件等幾個部分。三相四線制供電系統的漏電保護器工作原理示意圖見圖1.

TA為零序電流互感器，CF為主開關，TL為主開關的分勵脫扣器線圈。在被保護電路工作正常、沒有發生漏電或觸電的情況下，由克希夫定律可知，通過TA一次側的電流相量和等于0，即：

IL1+IL2-IL3+ILN=0

這使得TA鐵芯中的磁通量的相量和也為0，即：

Φ_L1-Φ_L2+Φ_L3-Φ_LN=0

這樣TA的二次側不產生電動勢。漏電保護器不動作，系統保持正常供電。

當被保護電路發生漏電的存在系統TA一次側各項電流的相量和不再等于0，產生了漏電電流I_K。

I_L1+I_L2－I_L3+I_LN=I_K

這使得TA鐵芯中磁通量的相量和也不為0，即：

Φ_L1-Φ_L2+Φ_L3-Φ_LN=Φ_K

在鐵芯中出現了交變磁通，在交變磁通的作用下，TL二次側線圈就由感應電動勢產生，此漏電信號經中間環節處理和比較，當達到預定值時，使主開關分離脫扣器線圈YL通電，驅動主開關GF自動跳閘，切斷故障電路，從而實現保護。

2.2 RCD的選擇

在住宅電氣設計中，漏電保護器已明確要求使用。按照JGJ/T16-92 《民用建筑電氣設計規范》第14.3.10條第（3）款規定：“環境特別惡劣或潮濕場所（如鍋爐房、食堂、地下室即浴室）的電氣設備宜設置漏電電流動作保護。”同時，，GB50096-1999《住宅設計規范》第6.5.2條第3、4款規定：“住宅衛生間電源插座應設置漏電保護裝置。”因此，RCD的合理選擇成為電氣設計中關鍵的問題。

2.2.1 I_Δ_n值的確定

RCD的額定動作電流為30mA的RCD能充分保證人體遭受間接接觸電擊時的安全，其額定不動作電流I_Δ_n0=0.5×I_Δ_n=15（mA），它應大于被保護回路的正常泄漏電流，并留有一定裕量。基于這些考慮，在設計安裝中應限制RCD所保護回路的設備數量，是通過RCD的正常泄漏電流I_Δ不超過0.4I_Δ_n。在衛生間這類特別潮濕的場所內，雖然人體阻抗下降，但人體發生心室纖維性顫動的電流值仍為30mA而未變化，所以不論場所時干燥還是潮濕，I_Δ_n=30mA的RCD都能有效地起到防電擊的作用。

2.2.2 I_n值的確定

RCD整定值I_n的確定除滿足不小于負荷電流的要求外，還需滿足避免RCD誤動作的要求。由于相線和中性線在RCD零序電流互感器上的布置難以做到完全對稱，電流互感器的二次繞組內多少會感應一些電動勢，其值不大，一般不足以使RCD動作。如果被保護回路內出現大幅度的過電流，當其超過RCD整定值I_n的6倍時，這種因布置不對稱在電流互感器二次繞組內感應產生的電動勢將增大，其值足以使RCD動作，但這是RCD產生標準允許的。在這種情況下，應注意選用較大的I_n值的RCD，避免其誤動作。

2.2.3 RCD選擇的原則

配電線路和設備泄漏電流值及分級安裝的漏電保護動作特性的電流配合一般應滿足下述要求：

（1）配電線路的漏電保護器的動作電流應不小于正常運行時泄漏電流實測值的4倍；

（2）用于單臺用電設備保護時，漏電保護器的動作電流應不小于正常運行實測電流的4倍；

（3）用于整個配電干線保護時，漏電保護器的動作電流應不小于正常運行實測電流的2倍。

三、衛生間RCD的設置

按照電擊危險程度將衛生間內部劃分為四個區域：

0區——浴盆或淋浴盆內部；

1區——圍繞浴盆或淋浴盆外緣的垂直面內，或距淋浴噴嘴0.6m垂直面內，其高度止于離地面2.25m處；

2區——1區至離1區0.6m的平行垂直面內，求高度止于離地面2.25m處；

3區——2區至離2區2.4m的平行垂直面內，其高度止于離地面2.25m處。

需要說明的是，新版的IEC標準已取消3區，但我們國家標準GB16895.13-2002仍保留原規定未改。IEC標準規定在0、1區和2區內不得設置插座，但有些發達國家規范中規定除電動剃須刀插座外，衛生間內不允許裝設其他電源插座。

如果需在衛生間內安裝插座，在插座回路上必須裝設額定動作電流I_Δ_n不大于30mA的RCD，之所以沒有要求I_Δ_n必須小于30mA，這是因為人體發生心室纖顫致死的根本原因時通過人體的電流超過30mA且持續時間過長。環境潮濕只能降低人體阻抗從而降低接觸電壓限值，不能改變心室纖顫闕值。I_Δ_n為30mA的RCD的效果相同。

四、RCD作用的有限性

4.1 RCD作用的有限性

RCD的主要作用是防間接接觸電擊和接地電弧火災。由觀點認為在衛生間裝用RCD后，在發生故障時，RCD能立即切斷電源，就不會發生人身電擊事故，其實并非如此，它的作用也是有限的：

（1）RCD對接地故障危害的防范有很高的動作靈敏度，能在數十毫秒的時間內有效地切斷小至毫安計的故障電流。即使發生直接接觸電擊，接觸電壓高達220v高靈敏度的I_Δ_n≤30mA的RCD也能在人體發生心室纖顫導致死亡以前快速切斷電源室受電擊人免于一死。但它只能在說保護的回路內發生故障時起作用，不能防止從別處沿PE線或裝外導電部位傳導來的故障電壓引起的電擊事故。

（2）RCD分為電子式和電磁式兩類。電磁式RCD故障電流本身的能量使RCD動作；而電磁式RCD則借助其在回路處的故障殘壓提供的能量來使RCD動作，如果殘壓過低能量不足，RCD則可能拒動，所以電子式RCD不及電磁式的動作可靠。

在衛生間特別潮濕的電擊危險場所，由于人不的皮膚濕透，人體阻抗大大下降，大于12V的接觸電壓即可發生電擊事故，U_RCD不小于50V才能動作的電子式RCD顯然就不能充分保證場所內的人身安全。因此，衛生間這類場所必須使用電磁式RCD。

（3）由于我們可能在家中使用一些新型的家電設備，配電回路的電壓波形經常不是純凈的正弦波形。有些電壓擾動也能導致RCD的誤動或拒動，引起不良的后果，包括以下幾項影響：

1﹞直流分量的影響

2﹞高次諧波的影響

3﹞瞬態雷電沖擊電壓的影響

4.2 RCD與等電位聯結相結合

如前所述，RCD以其高靈敏度切斷電源的動作性能，既能做間接接觸電擊保護，又能做直接接觸電擊保護的后備防護，但RCD作用的有限性也是不容忽視的。因此，僅靠安裝RCD來切斷電源是不能滿足完善的防電擊要求的，必須輔以等電位聯結或接地等措施。

人體電擊致死的危險程度決定于兩個因素：一是通過人體電流的大小或人體接觸電壓的高低；另一是人體通電時間的長短。接地和電位聯結用以降低接觸電壓，RCD用以縮短通電時間。當RCD拒動時，如果做了接地，特別是做了等電位聯結，由于接觸電壓的降低，受電擊的人就可能免于死亡。另外，如果設備絕緣損壞，外殼帶危險電壓，設備接地可為故障電流提供低阻抗的返回電源的通路，是RCD可在人體接觸故障設備以前就切斷電源，從而保證了人身安全。而且，RCD不能防范自別處沿PE線傳來的故障電壓導致的電擊事故，而這種只能靠等電位聯結來消除。所以，RCD和接地或等電位聯結兩者兼用，相輔相成才能收到最好的防電擊效果。

五、結束語

綜上所述，在住宅衛生間這類特別潮濕的特殊環境中，電氣安全顯得尤為重要。漏電保護作為有效的保護措施也存在其有限性，在電氣設計中應該引起重視，因此，如何與接地或等電位聯結等其他防護措施，更好的結合成為一個值得深入探討的問題。

參考文獻：

1. 王厚余. 低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗. 北京：中國電力出版社.

2. 徐華. 淺談住宅電氣安全. 建筑電氣，2006年第2期.

3. 魯峰. 漏電保護器的選用及常見故障分析. 山西建筑，2007年4月.

4. 朱秋雅. 談住宅電氣設計中漏電保護器的選用. 浙江建筑，2004年4月.

5. 馮文彬金立新. 低壓供電系統快速漏電保護技術. 低壓電氣，2005年第3期.

(本文來源：陜西省土木建筑學會文徑網絡：文徑尹維維編輯劉真審核)