剩餘電流動作保護電器(英文名稱：Residual Current operated protective Device，縮寫為RCD)，簡稱剩餘電流保護電器，是一種漏電保護裝置，被廣泛地應用在低壓配電系統中，是低壓電網防止電擊事故、電氣設備漏電損壞和電氣火災的有效防護措施。
低壓配電系統的漏電保護裝置是20世紀40年代從歐洲開始發展起來的，在發展初期有兩種型式：電壓動作型漏電保護裝置和電流動作型漏電保護裝置。剩餘電流保護電器屬於電流動作型漏電保護裝置。
電壓動作型漏電保護裝置是通過電壓線圈檢測設備外露金屬外殼與大地之間的故障電壓，當檢測到的故障電壓超過預定的危險極限值時，推動脫扣機構使主開關觸頭斷開，切除故障電壓進行保護。
根據其工作原理，電壓動作型漏電保護裝置只能用於單臺用電設備漏電保護；不能應用於整個配電系統，並實現選擇性的分級保護；遇到感應雷擊或較大的操作過電壓時，電壓線圈易燒燬損壞；只能用於間接接觸保護，不能用於直接接觸保護。
由於電壓動作型漏電保護裝置這些固有的缺點，從20世紀60年代以後逐漸被剩餘電流保護電器(即電流動作型漏電保護裝置)取代。當前世界各國在低壓配電系統中使用的漏電保護裝置基本上都是剩餘電流保護電器。
1、間接接觸保護
間接接觸保護又稱為故障保護，剩餘電流保護電器的主要功能是間接接觸電擊保護。在GB13955-2005《剩餘電流動作保護裝置安裝和運行》中，對間接接觸電擊事故防護的規定：“間接接觸電擊事故防護的主要措施是採用自動切斷電源的保護方式，以防止由於電氣設備絕緣損壞發生接地故障時，電氣設備的外露可接近導體持續帶有危險電壓而產生電擊事故或電氣設備損壞事故。
當電路發生絕緣損壞造成接地故障，其故障電流值小於過電流保護電器的動作電流值時，應安裝剩餘電流保護電器。”該規定明確了間接接觸電擊保護的含義和保護方式。在很多場合下，接地故障電流遠小於過電流保護動作值，過電流保護裝置不會動作。在這種情況下，採用剩餘電流保護電器自動切斷電源是一種非常有效的間接接觸電擊保護方式。
剩餘電流保護電器用於間接接觸保護的示意圖如圖1所示，電氣設備上出現絕緣故障時，外殼出現故障電壓，通過PE保護導線(TN系統，圖1a)或設備的接地極(TT系統，圖1b)產生一個故障電流，剩餘電流保護電器在人還未觸及帶電的金屬外殼前已將故障切斷，防止人體觸及危險的接觸電壓。
如出現故障時正好有人觸及因故障而帶電的設備外殼，則觸電者的接地迴路與設備故障的接地迴路相併聯。根據保護導線(或接地迴路)和人體的電阻比例(正常情況下，人體電阻要比保護導線或接地迴路的電阻大得多)，大部分的電流流經保護導線或接地迴路，剩餘電流保護電器立即切斷電源，對人體也不會造成致命危險。
a) TN系統 b)TT系統
圖1 剩餘電流保護器用於間接接觸電擊保護示意圖
剩餘電流保護電器用於間接接觸電擊事故防護時，應正確地與電網的系統接地型式相配合。
1）TN系統
剩餘電流保護電器用於TN系統時，剩餘電流保護電器負載側中性線(N線)和保護導線(PE線)不能共用。因此，在TN-C系統使用剩餘電流保護電器時，應根據電擊防護措施具體情況，將電氣設備外露可接近導體獨立接地，形成局部TT系統。或將TN-C系統改造為TNC-S或TNS系統後，才可安裝使用剩餘電流保護電器。在TN-C-S系統中，剩餘電流保護電器只能使用在N線與PE線分開部分。根據GB16895.21-2004《建築物電氣裝置第441部分：安全防護電擊防護》的規定，間接接觸保護時，TN系統的最大分斷時間應符合表1的規定。
表1 系統的最大分斷時間
並應符合
式中：
Zs—包括電源、電源到故障點之間的帶電導體、以及故障點到電源之間的保護導體的阻抗在內的阻抗(Ω);
U0—對地標稱交流電壓有效值(V)；
Ia—保證保護電器在表1規定的相應時間內自動斷開電流(對剩餘電流保護電器即為l△n (A)。
因此，當剩餘電流保護電器用於間接接觸保護時，動作電流與故障迴路或接地極和保護導線的阻抗有關。在TN系統中，因為故障迴路的阻抗較小，即使在線路較長且截面積較小的配電線路中，選用幾百毫安至幾十安的剩餘電流保護電器均能滿足式ZsIa≤U0的要求。在TN系統中，分斷時間必須符合表1的要求，如相對地電壓為230V時，則分斷時間不應大於0.4s。
2)TT系統
TT系統的電氣線路或電氣設備應裝設剩餘電流保護電器作為防電擊事故的保護措施。
按GB16895.21-2004規定，對TT系統的間接接觸保護應滿足條件：
式中：
R—接地極和外露可導電部分的保護導體電阻之和(Ω);
la—使保護電器自動斷開電流(對剩餘電流保護電器即為l△n)(A)；
50V—在一般乾燥的情況下，允許的接觸電壓極限值。
在TT系統中，接地極的阻抗按規程的要求應小於4Ω，但實際上很難做到。考慮到較為惡劣的使用條件，接地電阻要保持在幾十歐至幾百歐以下是沒有困難的，因此要滿足式
的要求，可以選用l△n為100~500mA的剩餘電流保護電器。在TT系統中，為了滿足選擇性保護的要求，允許分斷時間不超過1s。
2、直接接觸電擊保護
直接接觸電擊保護又稱為基本保護。直接接觸電擊保護的基本措施應是絕緣、隔離距離、設置護欄等，例如帶電導線外面應有絕緣層保護，用電設備應有適當的絕緣外殼，防止人觸及帶電部件發生電擊事故。當基本電擊保護措施失效時，例如絕緣損壞，或因疏忽而觸及帶電部分發生電擊事故時，額定剩餘動作電流小於等於30mA的剩餘電流保護電器也可以作為直接接觸電擊的補充保護或後備保護措施。
用於直接接觸電擊保護時應選用一般型(無延時)的剩餘電流動作保護電器。但剩餘電流保護電器不能對相線與相線之間或相線與N線之間產生的電擊事故進行保護。直接接觸電擊保護如圖2所示。
圖2 剩餘電流保護器用於直接接觸電擊保護示意圖
在發生直接接觸電擊事故時，剩餘電流流過人身，容易發生致命的觸電危險。根據國際電工委員會IEC/TS604791:2005《電流對人和家畜的效應第1部分：通用部分》的研究結果，電流路徑為左手到雙腳(該電流路徑電流對人體影響最為嚴重)的15~100Hz交流電流對人體的效應，可分為四個電流區域，如圖3所示。
其中區域AC-1(0.5mA的曲線a的左側)：有感知的可能性，但通常人沒有被驚嚇的反應；區域AC-2(曲線a至曲線b)：可能有感知和不自主地肌肉收縮，但通常沒有有害的電生理學效應；
區域AC-3(曲線b至曲線c1)：可強烈地不自主的收縮，呼吸困難，可逆性的心臟功能障礙，可能出現活動抑制，通常沒有預期的器官破壞；
區域AC-4(曲線c1以上)：可能產生生病理-生理效應，如心博停止、呼吸停止以及燒傷或其他細胞的破壞，心室纖維性顫動的概率隨著電流的幅度和時間增加(AC4.1區域的心室纖維性顫動的概率約為5%AC-4.2區域約為50%、AC-4.3區域超過50%)。
該項區域的電流-時間值是最危險的，因為這個區域會出現心室纖維性顫動，心臟的搏動節律受阻，影響大腦的血液流通而引發死亡。因此直接接觸電擊保護的目的是要防止電流對人體的作用和影響落入AC-4，為此必須選用l△n≤30mA及動作時間為一般型（無延時）的剩餘電流保護電器。
人在直接觸及帶電導體時，流過人體的電流值取決於人體內部電阻和站立地點的接觸電阻。對觸電死亡事故的研究表明，可認為最不利的情況時，站立點的接觸電阻接近於零，例如赤腳站在潮溼的地上。
這時流過人體的電流僅取決於人體的電阻。試驗研究表明，人體電阻主要是決定於接觸部位上的皮膚狀態與電流途徑。測量結果得出，例如在接觸電壓為200V時，電流途徑為左手至腳或左手至右手，在最惡劣條件下，人體總阻抗可大於1000Ω。
考慮到對地故障電壓為220V，則此時的電流值可達22mA左右。這時如使用l△n≤30mA的一般型剩餘電流保護電器，則在22mA時能在40ms內動作。由下圖可以看出，這時時間電流對應的點A是落在區域AC-3，這區域一般不會產生器官損傷，在短時間內脫離電源也不會發生心室纖維性顫動，因此一般情況下，不會發生電擊傷亡事故。
圖3中還畫出了額定剩餘動作電流10mA和30mA的般型(無延時)剩餘電流保護電器的脫扣動作時間電流特性曲線帶，從圖3可以看出，脫扣時間-電流特性曲線帶大部分位於區域AC-2，一小部分位於區域AC-3，因此不會發生致命的電擊危險事故。而使用額定剩餘動作電流大於0mA的剩餘電流保護電器，時間-電流特性曲線帶將要進人區域AC-4，有可能產生電擊傷亡事故。
圖3 電流途徑為左手到雙腳的交流電流（15~100Hz）對人效應的約定的時間/電流區域和30mA及以下的剩餘電流保護電器的保護區域
此外，根據試驗結果和實際的電擊事故表明，較大的電流流過人體時，電流途徑中的肌肉會發生痙攣，使觸電者握住帶電的導體而不能自行擺脫。IEC/TS60479-1的研究結果又表明，擺脫電流與頻率有關，在電網頻率60Hz及10mA電流時，成年男人有99%的被試人員能擺脫，成年女人有60%能擺脫,5mA的電流極大部分人(包括兒童)均能擺脫。因此，通常認為在50/60Hz交流時，擺脫電流極限為10mA。
由此可見，在直接接觸電擊保護中，如要考慮能自行擺脫帶電導體，應選用I△n小於等於10mA的剩餘電流保護電器。如直接接觸電擊保護的對象主要是小孩、婦女或病人，擺脫電流的閾值較低，也容易發生心室顫動，這時應選用6mA的剩餘電流保護電器。
3、電氣火災的防護
電氣火災大部分是由於絕緣老化造成的電氣短路或接地故障引起的。對相與相之間或相與N線之間的短路，或較大的接地故障電流，可用過電流保護或短路保護裝置來保護。而當接地故障迴路具有較高的電阻或電弧性接地故障時，故障電流較小，過電流保護電氣（如熔斷器或斷路器等）就不能排出這類故障，在這種情況下，可採用剩餘電流保護電器來防止電氣火災。
剩餘電流保護電器對由於過電流保護電器不動作而持續存在的接地故障電流引起的火災危險也能提供保護。因為在過電流保護電器不動作的情況下，剩餘電流保護電器能有效地切斷接地故障電流，防止火災事故的發生。
根據有關資料介紹，當絕緣故障產生的洩漏電流的發熱功率達到60~100W，並釋放在幾個平方毫米麵積上，該能量所產生的溫度就會引燃絕緣，此時只要周圍有可燃材料就會引起火災。採用額定動作電流不超過500mA的剩餘電流保護電器，可以在出現引燃火災所需的能量前，就分斷電路排除故障。
圖4所示的供電線路包含有火災危險的絕緣故障，用電設備通過故障迴路的電阻R流過一個故障電流l，供電線路採用過電流保護電器(小型斷路器、熔斷器等)或剩餘電流保護電器進行保護。當應用不同的保護電器時，可能出現的最大持續電流l，以及在額定電壓下發熱功率P的比較見表2。
圖4 應用過電流保護電器或剩餘電流保護電器防止火災
表2 （注：引燃火災所需的最低功率P=60~100W）
從表2可以看出，採用額定剩餘動作電流小於等於所50maA的剩餘電流斷路器，可以確保在接地故障電流的發熱功率達到60~100W以前切斷電路(或發出報警信號)，有效地防止電氣火災的發生因此，應用剩餘電流保護電器來防止電氣火災，必須正運確選擇額定剩餘動作電流。
在GB16895.2-2005《建築物電氣裝置第442部分：安全防護熱效應保護》中規定：“在有火災危險的場所，要防止故障電流引起火災，必須在分線路中裝設額定剩餘動作電流不超過500mA的剩餘電流保護電器，或裝設絕緣監察裝置，在絕緣故障時發出警報。”
在GB50096-2011《住宅設計規範》中規定：“每幢住宅的總電源進線應設剩餘電流動作保護或剩餘電流動作報警”，其功能主要就是作為電氣火災監控和接地故障保護。
當每幢住宅的戶數較多時，考慮到正常的洩漏電流，應選用100300mA的剩餘電流保護電器，可採用剩餘電流切斷方式或報警方式，採用切斷方式時，應採用延時型剩餘電流斷路器。前面所述的用於直接接觸和間接接觸保護剩餘電流保護電器，只要符合這個要求，均具有防止電氣火災的功能。
4、接地故障保護
接地故障是帶電導體和大地、接地的金屬外殼或與地有聯繫的構件之間的接觸。例如，架空導線斷裂接地、電源線絕緣損壞碰金屬外殼等。如接地故障不及時排除，有人碰到落地的帶電導線或金屬外殼，或接地故障電流持續存在，有可能發生觸電傷亡和設備事故，或發生電氣火災事故。
接地故障保護過去經常採用過電流保護電器(例如熔斷器或斷路器等)進行保護，當接地故障電流大於過電流保護電器動作電流整定值時，由過電流保護電器切斷電路。在TT系統中，對額定電流較大的線路，並且配電線路較長時，發生接地故障的故障電流有可能小於保護電器的動作整定電流，這時過電流保護電器就不會動作。這種情況下，應採用剩餘電流保護電器(或帶接地故障保護的斷路器)進行接地故障保護。
在TN系統中，發生帶電導線落地的接地故障或不完全的金屬性接地故障或電弧性接地故障時，情況與TT系統相似。TN系統即使發生金屬性對保護導線(PE線)短路，在線路較長和額定電流較大時，過電流保護電器也有可能不動作。此時也只有採用剩餘電流保護電器或帶接地故障保護的斷路器，才能可靠地進行接地故障保護。
剩餘電流保護電器僅用於接地故障保護時，根據配電網絡系統的形式和容量大小，額定剩餘動作電流或接地故障電流可以從幾百毫安至幾十安，甚至幾百安。為防止瞬時性故障引起不必要的誤動作，分斷時間一般應採用延時型。
剩餘電流保護電器用於接地故障保護又要考慮間接接觸保護時，動作特性應按間接接觸保護的要求選擇。
剩餘電流保護電器在配電系統中的應用剩餘電流保護電器作為一種防止人身觸電、設備漏電和電氣火災事故的重要安全保護電器，在國內外的低壓配電系統中獲得了廣泛的應用，對配電系統的安全運行發揮了巨大的作用。世界各國均通過制定相應的電氣安裝規程強制規定剩餘電流保護裝置在配電系統中的安裝和使用，我國主要的與剩餘電流保護電器安裝使用相關的電氣安裝規程如下:
1) GB13955-2005《剩餘電流保護裝置的安裝和運行》;
2) DL/T736-2010《農村電網剩餘電流保護器的安裝運行規程》
3) GB50054-2011《低壓配電設計規範》；
4) GB16895.2-2005 《建築物電氣裝置第442部分：安全防護熱效應保護》；
5) GB16895.21-2004《建築物電氣裝置第441部分：安全防護電擊防護》；
6) GB50096-2011《住宅設計規範》；
7) SL445-2009《漏電保護器農村安裝運行規程》。
為了提高電擊保護和漏電保護的可靠性，同時縮小發生事故時切斷電源造成的停電範圍，剩餘電流保護電器在配電系統中應用一般採用分級保護。分級保護方式的選擇應根據用電負載和線路具體情況的需要，一般可分為兩級或三級保護。各級剩餘電流保護電器的動作電流值與動作時間應協調配合，實現具有動作選擇性的分級保護。
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