电气安全

修改时间:2023年8月30日

       漏电保护器是低压线路中最常用的保护器之一,简称漏保,又称漏电开关或漏电断路器。漏电保护器除了具有空开的所有保护功能外,还具备漏电保护功能。实验室建设中,漏电保护装置已成为基本的电气安全设备。

一、漏电保护器的主要作用:
       漏电保护器主要是提供间接接触保护,在一定条件下,也可用作直接接触的补充保护,对可能致命的触电事故进行保护。当人体接触带电体有电流通过人体时,就叫人体触电。按照人体触电的原因可分为直接触电和间接触电。间接触电,是指人体触及正常情况下不带电,故障情况下带电的金属导体(如触及漏电设备的外壳),导致的触电。根据触电的原因不同,对触电所采取的防触电措施也分为:直接接触保护相间接接触保护。

二、人体触电到底有多危险:
      人体触电时,通入人体的电流越大相电流持续的时间越长就越危险。其危险程度大致可以划分为三个阶段:感知-摆脱-室颤。
      (1)感知阶段。由于通入电流很小,人体能有感觉(一般大于0.5mA),此时对人不构成危害;
      (2)摆脱阶段。指手握电极触电时,人能摆脱的最大电流值(一般大于10mA),此电流虽有一定危险,但可以自己摆脱,所以基本也构不成致命的危险。当电流增大到一定程度,触电者将因肌肉收缩,发生痉挛导致抓紧带电体,不能自己摆脱。
      (3)室颤阶段。随电流加大和触电时间延长(一般大于50mA和ls),将导致发生心室颤动,如果不立即断开电源,将会导致死亡。由此可以看出,心室颤动是人体触电致死的最主要原因。所以,对人的保护,常用不引起心室颤动,作为确定电击保护特性的依据。       

三、漏电保护原理分析:
      漏保是可以直接拆分成两部分的,其中左半部分就是一个空开,右半部分是漏电保护的控制与驱动电路。既然漏保具备空开所没有的漏电保护功能,以下就是它的原理分析:
      所谓漏电,简单来说,可以分为两种情况:
      (1)一种是指线路发生分流现象。例如单相线路中,正常情况下,火线与零线流过同一个电流,若火线某处绝缘损坏,造成对地放电,但又没有达到短路的状态,火线就发生了分流现象,一部分经绝缘损坏处流到地,一部分经负载流到零线。 
      (2)一种是指设备外壳带有对地电压。此时,虽然只有电压没有电流,但一旦外壳接地,也会立即产生漏电电流,所以这也算是一种漏电。
 
       基于电流的分流现象,漏电保护器根据电流互感原理驱动线路跳闸。       
       一根通电导线可以产生磁场,磁场与电流方向遵循右手螺旋关系,如右图1-1所示。增加一根导线,两根导线流过的电流大小与方向均一致,显然,它们产生的总磁场为原来磁场的一倍(相当于电流增大一倍,磁场也增大一倍)。    
       同理,若在一根导线的基础上,增加一根电流大小相等但方向相反的导线,如图1-1(3)所示,由于两根导线流过的电流大小相等,所以它们各自产生的磁场大小也相等,但两电流的方向相反,所以它们各自产生的磁场方向也相反。换言之,两个大小相等方向相反的磁场相互抵消,其合成磁场为零。
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图1-1
      
       综上,两根导线的电流大小相等、方向相反,那么它们产生的总磁场就为零。如果将这两根导线同时穿过一个铁芯,显然,铁芯上也不会有磁场(或者说没有磁通流过铁芯)。铁芯中没有磁场,铁芯上所绕的线圈就不会产生感应电压和感应电流。这也是漏电保护器正常工作时不跳闸的原因。
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图1-2
      
       漏电保护器内部含有铁芯,铁芯上绕有线圈,穿过铁芯的一次线与电源进出线相连,形成回路,如左图1-2所示。绕在铁芯上的绕组与电子电路、脱扣线圈相连,控制漏保的跳闸。
      线路正常工作时,火线与零线流过同一电流,对于漏保而言,刚好为一进一出,如下图1-3(1)所示,这就好比图1-1(3)所示,穿过铁芯的火线与零线电流相反,产生的总磁场为零,铁芯中没有磁场,绕在铁芯上的线圈不会产生感应信号,电子电路输入为零,脱扣线圈无动作,漏保不跳闸。
      若线路或设备发生漏电,如图1-3(2)所示,显然,火线电流不等于零线电流,而是等于零线电流加上漏电电流。于漏保而言,穿过其铁芯的两个电流虽然仍然反向,但大小不相等,所以电流产生的磁场不能完全抵消,由于漏电电流等于火线电流减去零线电流,所以剩下的磁场其实就相当于漏电电流产生的磁场。
       简单来说,就是火线电流比零线大,所以火线产生的磁场也比零线产生的磁场强,具体强多少,就得看火线电流比零线电流大多少,而这个电流大多少,就是漏电电流,同理,磁场的强多少其实就等效为漏电流产生的磁场。 
      总而言之,漏电流会导致铁芯中有磁场,由于电流是交变的,所以磁场也是交变的。交变的磁场会使绕在铁芯上的线圈产生感应电压和感应电流,这个电压和电流经过电子电路放大后驱动脱扣线圈,使漏保跳闸。

      这就是漏电保护原理,结合电流分流与电磁感应,实现线路的漏电保护。漏电保护装置的出现,极大地提高了电气设备的安全性,减少了漏电引起的事故。漏电保护装置通过监测电流差异,能够及时切断电源,保护人身安全。是实验室环境中
不可或缺的一部分。

四、电气安全示意图,如下所示:
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图1-3

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