【分享】剩余电流监测器应用解析

1.绝缘的重要性

低压配电系统的绝缘对于系统的安全运行具有非常重要的意义。配电系统的绝缘包括设备绝缘和线路绝缘两方面，绝缘损坏有多种原因，线路遭受机械损伤、设备运行环境恶劣、过载等因素都会导致绝缘性能下降。绝缘下降到一定程度，如果遭受过电压，如雷击过电压、操作过电压或线路故障过电压，绝缘就有可能被击穿、损坏，导致金属性短路或者电弧型短路，可能引发火灾。配电系统绝缘性能下降并非一蹴而就，需要一个过程，如果对配电系统的绝缘进行检测，在绝缘下降到一定程度时提前预警、及时干预，则能够避免火灾、电击、供电中断等严重后果。

2.配电系统常用的绝缘监测设备

检测配电系统绝缘的产品种类很多，原理各异，有的是检测配电系统的绝缘电阻，如绝缘监测设备（以下简称“IMD”）；有的是检测配电系统的剩余电流，如剩余电流保护器（以下简称“RCD”）、剩余电流监测器（以下简称“RCM”）、剩余电流式电气火灾监控探测器。这些设备具有不同的特性，应根据配电系统的接地型式、防护目的，选择合适的设备或者通过适当的组合来实现绝缘检测的功能。本文主要对RCM的用途、特性作具体分析，着重说明RCM与IMD在IT系统中的配合，以及RCM与RCD、剩余电流式电气火灾监控探测器等设备的特性比较。

3.RCM的原理及功能

RCM的原理与RCD类似，它检测的是配电回路的剩余电流。对于对称的接地故障，各相接地故障电流的矢量和为零，RCM检测不到剩余电流，并不对故障作出反应。RCM能够提供任何值的额定剩余动作电流，国家及相关标准中推荐使用的标准值为6 mA、10 mA、30 mA、100 mA、300 mA、500 mA。RCM可以用于IT系统，与IMD配合使用，实现故障定位，也可在TN系统中用于电气火灾防护。

4.RCM在IT系统中的应用

IT系统的电源端一般不接地或者经高阻抗接地，电气装置的外露可导电部分既可以单独接地，也可以一组设备集中接至同一个接地极。IT系统的特点是第一次单相接地故障时，故障电流非常小，可能只有几毫安，而RCM具有足够的灵敏度，可以对很小的电流作出反应。

IT系统电源端不接地时的单相接地故障电流计算

当IT系统电源端不接地时，正常运行时各相泄漏电流为电缆对地电容电流I_{c 0}，如图1所示，I_{c 0}取决于线路标称电压和每相电缆的对地电容C（为了简化起见，电气设备的泄漏电流可忽略）。

图1 IT系统电源端不接地时，正常运行时各相的电容电流

其中，C = C_a = C_b = C

当线路发生单相接地故障时，如图2所示，接地故障电流为两个非故障相回路的电容电流之和。

图2 IT系统电源端不接地时，单相接地故障时的接地故障电流

单相接地故障电流计算如下：

即单相接地故障电流为正常情况下单相电缆对地电容电流I_{c 0}的3倍。

IT系统单相接地故障电流的理论计算公式为式（2），但实际计算时，低压线路的电容参数不太容易得到，可通过表1对IT系统单相接地故障电流的数值进行估算。

表1 220/380V单相及三相线路穿管敷设电线泄露电流参考值（单位：mA/km）

IT系统中RCM与IMD的配合应用

当IT系统的某一相出现第一次绝缘故障时，如果不及时排除故障，当系统在另一相发生第二次绝缘故障时，会形成相间短路，如图3及图4所示，这时保护电器会及时动作，切断故障回路，导致供电中断。

图3 外露可导电部分单独接地

图4 外露可导电部分共同接地

为了避免出现这一情况，IT系统应设置绝缘监测装置（IMD），在第一次绝缘故障时发出声光报警信号，提醒运行维护人员及时排查故障。为了迅速查找故障点，可将RCM与IMD配合使用，IMD实现绝缘监测，RCM实现故障定位。

5.RCM在电气火灾防护中的应用

RCM在IT系统中与IMD配合使用，可以提供绝缘故障定位，在TN、TT系统中，RCM一般用于电气火灾防护。

对供电连续性要求较高的场所应将RCM用于电气火灾防护，当检测到的剩余电流超过整定值时，RCM不会切断电源回路，而是发出报警信号，提示运维人员排查配电系统的绝缘故障。RCM的报警动作电流应根据使用场所的实际情况确定。对于火灾危险场所（BE2），剩余电流的整定值不应超过300 mA，对于一般场所，整定值不受此限，可根据实际情况确定。如果配电系统范围很大，或者用电设备正常运行时存在较大的泄漏电流，RCM的整定电流值可以适当调大，产品标准规定RCM能够提供任何值的额定剩余动作电流，范围可从几毫安到几十安培。

用于电气火灾防护的设备除了RCM外，GB 14287 - 2014《电气火灾监控系统》对电气火灾监控系列产品进行了专门的定义，剩余电流式电气火灾监控探测器是一种末端的探测设备，以前称为“防火漏电电流动作报警器”，原理与RCM类似。其产品标准规定报警值的范围为20 ~ 1 000 mA，如果配电系统正常泄漏电流值超过1 000 mA，那么电气火灾监控系统就会经常报警，而且剩余电流探测器的整定值无法调大，这也是该产品的局限性。该产品也不适于检测IT系统的剩余电流，因为IT系统第一次单相接地故障电流范围为几毫安至几十毫安，该产品的报警值范围达不到要求。

本文有删减，全文载于《建筑电气》2019年第3期电气巾帼专栏，详文请见杂志。

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關鍵字: 过电压 剩余 接地