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三极与四极漏电保护器的原理分析

低压配电系统中装设漏电保护器是防止人身触电的有效措施,也可以防止因漏电而引发的电气火灾及设备损坏事故。漏电保护器一般分为一极、二极、三极、四极。其中一极、二极漏电保护器的结构原理图,它们的主要区别在于当漏电事故发生时是否断开零线。其工作原理均为通过检测相线、零线电流的相量和是否为零来判定是否有漏电事故发生。本文所讨论的重点是三极、四极漏电保护器的工作原理与应用场合的差异。

笔者查阅一些厂家提供的三、四极漏电保护器结构原理图时发现一些问题,源自某国产品牌开关制造商产品资料,源自某进口品牌开关制造商产品资料。我们发现二者的四极漏电保护器的结构原理图并无区别,但三极漏电保护的结构原理图却存在重大不同,并由此引发其使用也有重大区别。

在分析之前,需要明确一个概念,即“负载三相平衡”。在三相交流电系统中,负载三相平衡时,其三相电流相量和为零。但笔者以为,所谓“负载三相平衡”是一个理论概念,在实际的产品制造中,由于生产工艺、使用条件及电源品质等因素的制约,理想的三相完全平衡的负载不大可能存在,其三相电流iaibic的相量和不为零而且很容易达到漏电保护器的动作电流值例如30mA。因此,“负载三相平衡”这个概念只具理论意义。本文以下谈到三极、四极漏电保护器的应用时与此相关。

首先二者的漏电动作原理相同。均是通过检测穿过零序电流互感器的3根相线和1N线的电流相量和是否达到漏电保护器的动作电流值来决定其是否脱扣。对于正常工作的三相四线配电系统,不论其所带负载如何,均有ia+ib+ic+iN=0,漏电保护器不动作。一旦发生接地故障时,故障相有一部分电流经故障点流入大地,此时零序电流互感器内电流相量和不等于零,即ia+ib+ic+iN0,漏电保护器动作,切断故障回路,从而保证人身安全。不同之处仅在于漏电保护器动作时,在切断相线的同时是否切断零线。因此,笔者以为,所谓的三极漏电保护器是一种“假三极”漏电保护器,其实质与四极漏电保护器相同。