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。
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!
1
漏保断路器
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。
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。
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。
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
2
RCD动作原理
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。
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)。
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。
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?——不大于30mA
② 何为迅速?——30ms内
3
RCD内部构造
如图8所示为典型的RCD内部构造。
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 |
4
RCD铭牌和电气符号
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。
图9 单相漏保断路器(左) 三相漏保断路器(右)
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。
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。
5
家用配电箱配置
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。
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总结
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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