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你家配电箱,你确定看懂了?

做道选择题,我这里有四只家用配电箱,请选其中最合理的那个配置。

 

你家配电箱,你确定看懂了?配置(a
你家配电箱,你确定看懂了?

配置(b

 

你家配电箱,你确定看懂了?

配置(c

 

你家配电箱,你确定看懂了?

配置(d

 

图1 家用配电箱各种配置

“看着都一样啊”,你要是这么说,那还是好好读书吧!

 

你家配电箱,你确定看懂了?

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漏保断路器

你家配电箱,你确定看懂了?

家里的配电箱一般有一个总开关(main switch)和若干区域的分开关组成,除了满足家庭各个空间的电器电源通断外,还需满足安全保护功能,如短路、过载、漏电时要迅速动作,切断电源。

 

短路和过载保护,这个任务交给断路器(MCB)好了(戳蓝字),那么最最重要的防止人触电的漏电保护装置在哪里呢?漏电是怎么一回事呢?

 

如图2所示,当由于绝缘破损等原因造成设备漏电时,如果设备未接地,若此时人触摸设备,则漏电流将流经人体与大地构成回路,从而导致触电。

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图2 因漏电而触电

 

防止人触电的漏电保护装置学名叫剩余电流动作装置(Residual Current Device,简称RCD),当电路中的漏电电流超过允许值时,能够自动切断电源或报警。它通常与同路的断路器装在一起,称为漏保断路器(RCD+MCB,或RCCB),或简称漏保。

 

所以,家用配电箱里不外乎两种元件:小型断路器和漏保断路器。如图3所示为单极(single pole)断路器和双极(double pole)漏保断路器。

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图3 1P断路器 (左)        2P漏保断路器(右)

 

还没看出区别来吗?再上一组,如图4所示。

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图4 2P断路器(左)          2P漏保断路器(右)

 

现在知道RCD长什么样了吧?体积变胖的漏保断路器就是多了RCD的断路器,RCD有个测试按钮(TEST),应在通电状态下定期按一次以测试漏电保护器是否正常动作跳闸,如果按下不能跳闸,应及时更换,才能起到安全作用。

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▲ RCD保护生命财产安全

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2

RCD动作原理

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RCD通过不断监控电路中流过火线与零线的电流而动作,如图5所示。

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图5 RCD动作原理示意图

 

铁芯上有三个线圈(如图6所示):输入电流线圈(红),输出电流线圈(绿),称为感应线圈;第三个线圈,称为跳闸线圈(蓝)。

你家配电箱,你确定看懂了?

图6 RCD动作原理示意图(2)

 

正常情况下不漏电,I1=I2,铁芯上二磁通的矢量和为零(磁场相互抵消),跳闸线圈(trip coil)中电流I3=0,没有电磁力产生,所以脱扣机构不动作,开关不跳闸。

当电路或设备有故障时,就会出现漏电流(leakage current),流入大地或另外一个电路了(如图7所示),I1≠I2,I3≠0,此时跳闸线圈动作,迅速将电源切断,避免出现人触电事故。

你家配电箱,你确定看懂了?

图7 漏电流

 

有两个数字必须记住的:

① I1-I2=?,即动作电流是多少?——大于30mA

② 何为迅速?——30ms内

 

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RCD内部构造

你家配电箱,你确定看懂了?

如图8所示为典型的RCD内部构造。

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图8 典型RCD内部构造

电源火线和零线连接至端子①,负载连接至端子②。当复位按钮③被按下时,触点④及隐藏在电磁铁⑤后面的触点可以闭合,允许电流通过。

 

感应线圈⑥是差动电流互感器,火线和零线穿过其中(没有电气连接)。正常情况下,流进火线的电流等于流出零线的电流。

 

出现漏电流时,感应线圈⑥中感应出电流,通过电路⑦使电磁铁⑤得电,触点④因为脱扣机构内部弹簧力的作用被拉开,切断了设备电源。

 

测试按钮⑧试验RCD是否有效,模拟感应线圈⑥中的不平衡,按下⑧给桔黄色测试线⑨一个小电流,观察RCD是否动作。

 

电路⑦是什么呢?里面有哪些元件?戳视频会告诉你。

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▲ 视频:RCD内部构造

 

实际上,光凭漏电流那点力量是不足以使开关跳闸的,因此,需要一个放大机构。电路⑦中含有二极管整流器、电容器、晶闸管、电阻等元件。

双语词汇表

Vocabulary

Vocabulary

live 火线

neutral 零线

sense coil   感应线圈

trip coil 跳闸线圈

terminal 端子

load 负载

reset button 复位按钮

test button 测试按钮

resistor 电阻

leakage current 漏电流

relay 继电器,电磁铁

residual current 剩余电流

circuit breaker 断路器

main switch 电源总开关

 

electric shock 触电

 

pole  极

domestic fuse board 家用配电箱 earthing 接地
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4

RCD铭牌和电气符号

你家配电箱,你确定看懂了?

解释了以上原理,我们再看RCD铭牌的时候就不糊涂了。如图9所示。

你家配电箱,你确定看懂了?
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图9 单相漏保断路器(左) 三相漏保断路器(右)

 
两个指标是动作电流和动作时间,I△n就是 I1-I2,0.03A表示30mA;t就是动作时间,≤0.1s表示小于100ms。

指标下方给出元件动作示意图,如图10所示,这个图就是RCD的动作原理图。

你家配电箱,你确定看懂了?
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图10 RCD动作原理示意图(3)

 

如果把图10画到电气图纸中,就显得繁琐了,所以RCD在电气图纸中的符号简化为图11。在断路器符号上加圆圈,表示环形铁芯,能检测电流,这样漏保断路器和普通断路器就区别开了。文字代号还是QF。

你家配电箱,你确定看懂了?

图11 RCD电气符号

 

你家配电箱,你确定看懂了?

5

家用配电箱配置

你家配电箱,你确定看懂了?

回到家庭配电箱,总开关和分开关怎么配漏保(RCD)?这不仅涉及合理性,还涉及成本问题。

分路必须带漏保的是厨房、卫生间、普通插座、柜式空调,因为这些回路中的电器可能接触水而容易漏电。

灯的线路因为人体基本接触不到,所以也不用漏电保护开关。当然,分路也可全部采用带漏保空气开关(空气开关为断路器俗名),最安全,也方便排查漏电部位。

那么,总开关要不要漏保呢?有个场景,当你在用电脑,突然断电了,辛苦做的资料文件是否功亏一篑?又或者你在做某一件事时,突然总开关跳闸,满屋子没电,那种黑灯瞎火的情况,你能忍耐多少次?

 

看来,总开关装了漏保,频繁跳闸,又找不到原因,用起来一点也不方便,还浪费钱。

 

所以,图1中的四种配置方案:

(a) 总开关用带漏保的2P空气开关,分路使用1P不带漏保的空气开关

(b)总开关用带漏保的2P空气开关,分路使用1P或2P带漏保的空气开关

(c)总开关用不带漏保的2P空气开关,分路使用1P或2P带漏保的空气开关

(d)总开关和分路都不带漏保

 

只有配置(c)中,当回路出现漏电或者短路,只是分路空气开关动作,并不会影响总开关动作,出现故障停电的范围小,排查也较为简单,是一种比较合理的配置。

 

你家配电箱,你确定看懂了?

6

总结

你家配电箱,你确定看懂了?

综上所述,家庭强电箱配置时,总开关不漏保,照明不漏保,插座要漏保,厨卫要漏保。

 

有了漏电保护装置,也不能认为是万无一失了,用电依然应该注意安全。就如汽车上一样,与其依靠安全气囊救命,不如安全驾驶,与其依靠漏电断路器保护,不如安全用电

 

(文/汤彩萍)

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