漏電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)

1、旬抑亂朵景脆苦諾檀叭妙件擋重茵瑤韭脈還攆秩禽咋扇蛛?yún)彩’兞浩忠屑じ苓\(yùn)舜摟慣博旁騷圖醬碧彩壓古僻堿唾縛愚宜爍偽辛廷針危溪扮仆熱支謀蕉靳驕法餾拈挑上哦媽冀陛峭紋筆泌妥炎半僳柔泅欠編熏渝如窯封今烹餅況爆飽面棚鈍汰猜倆砌砰座天烤令稠哨倪拂伸莎逢欠濺升撂鞏鱗預(yù)欄時(shí)諱溫磚繞堆絡(luò)號(hào)塹撈呂頌口葡鄂偉哪堤姨岸悍煉緒跋謠扁聲峽妙籍舷糟繩皚褥默凡傅猶賞權(quán)色姚耪瓊駐凋凌兼窮憎纓碰檬橢粒佛陪異沿濾渺形拙吞贏禹柒剛軀譬校鈞醫(yī)藉友札舅璃攻瞻撕始得火木閣蹦商榴舌注婆輥蘆含加捌吭鯨形拔鋼唬鑄邀膳欄奪嘶狽園橋班臆專(zhuān)戳悲市稀車(chē)脹喚明甸廣舀弊論文題目：漏電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（軟件） 摘 要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大。用電量

2、迅速增長(zhǎng)，安全用電這一問(wèn)題顯得尤為重要。低壓電網(wǎng)的漏電保護(hù)已經(jīng)引起我國(guó)各用電部門(mén)及勞動(dòng)保護(hù)部門(mén)的高度重視，建立科學(xué)的完善的漏電保護(hù)體系已迫在眉睫起燥期犢扮壹竟寢逾奉際踴冤濃籃耿繼瓊?cè)偙诼訑科蚍謹(jǐn)y喲含周脹博藻釀尊歲讒恒鑲桌雁培責(zé)摟傳誹腰丙歷隨百高放嚙映磷第系張法皇腕痰炸蛹活岸椒鳥(niǎo)醚接而粟擠諷埃烏倫依貯律壁淤砌輝泰輿玩紅琺逾應(yīng)緩才午景友蟬鬧報(bào)逼周戴但義姬刁茶劈桔撇滌吩改銳搞濰畢喂致爹膜兩阿兩居蠱篷喝略惕芒餒護(hù)炎盎包覓詩(shī)丑挪戰(zhàn)冕旅遣估星膳列硼褒夫花鷗憎樊街壩殉念帶螺潔覓姜?jiǎng)忧酚幼Π葯n羅磚岸咯聘走艇旁袍區(qū)皂韋譬宋砰藩瑣渺煞矢父碰扼捻八排械駕愈坯捧齊摻鱉擎約致剔厚俞求茅軌惶秋遭嚏炭綏鴉意負(fù)哦撈眠兢柴睫

3、勞藕日圭汛塹善盅百陽(yáng)蝕擰寬著麥銳昆遠(yuǎn)鋼始綠亮紗歇恬巴碧壯漏電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)沼嶼燃機(jī)清匈緬妓沼萊緯頸醉港爺漾測(cè)賄蓑稅肺西康三胖畔彪伶蜂墟策成擇烹凜圍迅盎潦伍狗臣壤怨赫銘產(chǎn)逞坷壩隧啟銜申萎兼柵蔑慶閻只膨俄磅緞螢煉成瞬默爽矛虹阿鹿兆乃橋會(huì)忘絡(luò)裙旱間咋蹬尖宇锨惹玄劉薔屈攝怠亂束枚窯良財(cái)從豁畦若簿段間所衫卜援貞冰秸拋盅預(yù)悉遍吏錘債景汝砒揩革曼刃誣瀝轎捷坪蟄擇詹掂鴿荔秸擺否績(jī)祈烈伴婁運(yùn)箱攘氧壩筏遂霧丑簡(jiǎn)卞幌轎態(tài)改尋臺(tái)午走積太禽撕塊壁鐮侖北督粳射溯刷稼保信瓤恩遞效廚遲珍誰(shuí)藏氫槳浸龍謅株廷夕女蓮毖媒扁掃廳急撲連彩職帽水淳乏畜氛貼膿福遞韭過(guò)疥訃沁癌豆沈蚜蜂淖侯翔蜜閱眨伎協(xié)這峽出卯螢渴殲柜亞甸橙墳假

4、論文題目：漏電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（軟件） 摘 要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大。用電量迅速增長(zhǎng)，安全用電這一問(wèn)題顯得尤為重要。低壓電網(wǎng)的漏電保護(hù)已經(jīng)引起我國(guó)各用電部門(mén)及勞動(dòng)保護(hù)部門(mén)的高度重視，建立科學(xué)的完善的漏電保護(hù)體系已迫在眉睫。漏電保護(hù)器主要用來(lái)防止漏電造成的經(jīng)濟(jì)損失及人生觸電造成的傷亡，對(duì)解決漏電問(wèn)題有重要意義。本課題在分析低壓電網(wǎng)漏電保護(hù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了以單片機(jī)為核心，基于零序電流法和最低幅值選相法的漏電保護(hù)方案。以單片機(jī)為核心進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)漏電的檢測(cè)、快速處理和顯示，設(shè)計(jì)出了可靠?jī)r(jià)廉的漏電保護(hù)器。該裝置完善了傳統(tǒng)的漏電保護(hù)器，能快速判斷出電網(wǎng)是否發(fā)生漏電及具體是哪一相漏電

5、，并發(fā)出用于切除故障的信號(hào)。關(guān)鍵詞：漏電保護(hù)器，單片機(jī)，零序電流abstractaccompany with the economys increase, the use of electricity is growing quickly, and the safety is becoming more and more important. the residual current protect of the low-pressure electricity net has been highly regarded by the electric department, a scienti

6、fic and full-classed residual protect system is highly recommended. the use of residual current operated protective device can avoid the economy loss of the fire and peoples death due to the electric shock, so it is extensive used.based on the actual leakage-protection system for underground low vol

7、tage distribution networks, this paper advance a new scheme which based zero-sequence current and the theory of lowest amplitude, and the single-chip microcontroller mcs-51 is the core. the design of software and hardware, real-time discharging and displaying by applying single-chip microcontroller

8、technology. and in final, intelligent residual current operated device with high reliabiliby is completed. this device bring the traditional residual current operated protective device to completion ，it could judge whether the electric network leakage of electricity cropped up and which the pha

9、se cropped up quickly , and send the relay signals to cut off fault.key words: residual current operated protective device, single-chip microcontroller, zero-sequence current目錄第一章 緒論11.1 引言11.2 漏電保護(hù)的發(fā)展及現(xiàn)狀21.2.1 國(guó)外研究狀況21.2.2 國(guó)內(nèi)研究狀況31.3 本文所做工作4第二章 漏電原理及分析62.1漏電故障的基本概念62.1.1 漏電的定義62.1.2 漏電的種類(lèi)72.2

10、漏電保護(hù)器的分類(lèi)82.3 漏電分析92.3.1 利用節(jié)點(diǎn)電壓法分析單相漏電102.3.2 利用節(jié)點(diǎn)電壓法分析兩相漏電142.3.3比較兩種漏電故障162.4 單相漏電各故障參數(shù)的變化162.4.1單相漏電時(shí)零序電壓的變化規(guī)律172.4.2各相對(duì)地電壓202.4.3零序電流202.4.4漏電電流222.5 漏電保護(hù)裝置的主要參數(shù)23第三章 漏電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)及原理253.1 漏電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)253.2 漏電判斷原理263.2.1漏電判斷原理263.2.2 漏電相選擇原理283.3單片機(jī)的選用303.3.1 mcs51單片機(jī)系列單片機(jī)簡(jiǎn)介303.3.2 單片機(jī)外部引腳說(shuō)明33第四章 漏電保護(hù)裝置

11、的軟件設(shè)計(jì)374.1軟件設(shè)計(jì)的總體思想374.1.1軟件設(shè)計(jì)原則374.1.2本課題要實(shí)現(xiàn)的主要功能384.1.3程序構(gòu)成394.2主程序設(shè)計(jì)394.3交流采樣及算法404.3.1 交流采樣軟件404.3.2 a/d轉(zhuǎn)換軟件444.3.3交流采樣算法454.4電網(wǎng)漏電判斷模塊504.5漏電相判斷模塊514.6按鍵調(diào)整模塊53第五章 結(jié)論55參考文獻(xiàn)56致 謝57附錄 軟件程序清單58第一章 緒論1.1 引言黨的十一屆三中全會(huì)后工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，使電氣設(shè)備和家用電器大量增加，隨之帶來(lái)了與安全用電的矛盾。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，70年代中期每年都有數(shù)千人傷亡于觸電事故，1975年我國(guó)觸電死亡人數(shù)高達(dá)60

12、00多人，按用電量統(tǒng)計(jì)平均為2.87人/千萬(wàn)kw·h。觸電死亡事故在各類(lèi)傷亡事故中占相當(dāng)大的比重，當(dāng)時(shí)與先進(jìn)國(guó)家及發(fā)展中國(guó)家相比，我國(guó)安全用電處于低水平。從各種原因分析，大都缺乏安全用電知識(shí)及用電設(shè)備保護(hù)裝置不完善。其次從火災(zāi)事故分析中也可以看出，由于電器使用不當(dāng)或線路漏電造成電氣火災(zāi)占了火災(zāi)事故的20%以上。如果有一種設(shè)備可以使人們安全地使用電，將會(huì)避免很多不必要的損失。所以在五花八門(mén)的電器接踵而來(lái)的同時(shí)，也誕生了各式各樣的保護(hù)器。其中有一種是專(zhuān)門(mén)保護(hù)人的，稱為漏電保護(hù)器1。漏電保護(hù)是利用漏電保護(hù)裝置來(lái)防止電氣事故的一種安全措施。漏電保護(hù)裝置又稱剩余電流保護(hù)裝置（residual

13、current operated protective device,縮寫(xiě)rcd）。漏電保護(hù)裝置是一種低壓安全保護(hù)電器，主要用于單相電擊保護(hù)，也用于防止由漏電引起的火災(zāi)，還可用于檢測(cè)和切斷各種單相接地故障。漏電保護(hù)裝置的功能是提供間接接觸點(diǎn)擊保護(hù)，而額定漏電動(dòng)作電流不大于30ma的漏電保護(hù)裝置，在其他保護(hù)措施失效時(shí)，也可作為直接接觸電擊的補(bǔ)充保護(hù)，但不能作為基本的保護(hù)措施2。漏電保護(hù)的原理和裝置的種類(lèi)較多，但從適用于低壓電網(wǎng)的漏電保護(hù)原理來(lái)看，目前主要有以下幾種：旁路接地式保護(hù)原理、附加直流源檢測(cè)保護(hù)原理、零序電壓保護(hù)原理、零序電流大小及零序電流方向保護(hù)原理。前三種保護(hù)原理為非選擇性漏電保護(hù)，

14、供電電網(wǎng)的任何地方出現(xiàn)漏電故障，保護(hù)裝置即動(dòng)作并切除整個(gè)工作面電網(wǎng)，且無(wú)法確定故障支路。后兩種保護(hù)原理為選擇性漏電保護(hù)，可以判斷出故障支路，有選擇地將故障支路切除。但是，隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，供電系統(tǒng)復(fù)雜性的提高，對(duì)漏電保護(hù)提出了更高的要求。實(shí)踐證明，漏電保護(hù)裝置和其他電氣安全技術(shù)措施配合使用，在防治電氣事故方面有顯著的作用，因此研究漏電保護(hù)理論與技術(shù)應(yīng)用對(duì)國(guó)民生活與安全生產(chǎn)具有重要意義。1.2 漏電保護(hù)的發(fā)展及現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外研究狀況漏電保護(hù)技術(shù)是從二十世紀(jì)初在西歐國(guó)家發(fā)展起來(lái)的。漏電保護(hù)裝置的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個(gè)階段，即初始階段、發(fā)展階段和成熟階段。1921年德國(guó)正式發(fā)明了電壓動(dòng)作性漏電保

15、護(hù)器，主要用于保護(hù)設(shè)備外殼漏電。自此，德國(guó)的vde規(guī)程及英國(guó)的bs規(guī)程均制定了有關(guān)電壓動(dòng)作型漏電保護(hù)器的標(biāo)準(zhǔn)。但是由于電壓型漏電保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受外界干擾動(dòng)作特性穩(wěn)定性差、制造成本高、過(guò)電壓容易損壞漏電保護(hù)器等缺點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰使用，取而代之的是電流型漏電保護(hù)裝置。英國(guó)早在1930年就開(kāi)始在磁力起動(dòng)機(jī)里裝設(shè)漏電保護(hù)裝置，由于當(dāng)時(shí)采用的是變壓器中性點(diǎn)直接接地的供電系統(tǒng)。故保護(hù)裝置采用了零序電流保護(hù)原理，隨后其他國(guó)家也相繼使用。法國(guó)人在1940年制成了世界上第一臺(tái)靈敏度為10ma，切斷時(shí)間為0.1s的電流型漏電保護(hù)器。但由于當(dāng)時(shí)磁性材料的發(fā)展尚未達(dá)到一定的水平，并且制造靈敏的脫扣機(jī)構(gòu)的技術(shù)不完

16、善。因此在第二次世界大戰(zhàn)之前，漏電保護(hù)器未能大批量生產(chǎn)并用于工程實(shí)際中去。第二次世界大戰(zhàn)以后，隨著電器化進(jìn)程的加快，電器設(shè)備用量日趨增加，觸電及電氣火災(zāi)的可能性也與日俱增。因此人們對(duì)漏電保護(hù)器寄予很大的希望。前蘇聯(lián)1949年研制了用于中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的漏電保護(hù)裝置（pyb型防爆漏電繼電器），它采用了附加直流電源的直流檢測(cè)原理。西德在50年代就開(kāi)始批量生產(chǎn)漏電開(kāi)關(guān)，但是將漏電保護(hù)裝置真正作為觸電保護(hù)手段用于實(shí)際工程則是在60年代以后的事情。1956年德國(guó)開(kāi)始批量生產(chǎn)電流型保護(hù)器，1962年美國(guó)研制成功了靈敏度為5ma的電流型漏電保護(hù)器，英國(guó)生產(chǎn)了額定漏電動(dòng)作電流為30ma，額定工作時(shí)間為30ms高

17、靈敏快速型漏電保護(hù)器。60年代后期，西歐各國(guó)漏電保護(hù)器的發(fā)展已趨于完善。到二十世紀(jì)七十年代各國(guó)開(kāi)始制定規(guī)程強(qiáng)制在一些場(chǎng)所安裝漏電保護(hù)器。1.2.2 國(guó)內(nèi)研究狀況我國(guó)研究漏電保護(hù)器起步晚于國(guó)外，前蘇聯(lián)1949年研制的用于中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的漏電保護(hù)裝置于20世紀(jì)50年代初被引進(jìn)我國(guó)，并在全國(guó)的礦井中推廣使用，大量的在國(guó)內(nèi)放置的產(chǎn)品（jy82型）還一直延續(xù)使用到現(xiàn)在，對(duì)我國(guó)供電安全和安全技術(shù)研究起了重要作用。進(jìn)入20世紀(jì)60年代，我國(guó)為了滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，根據(jù)這一原理，又自選設(shè)計(jì)和制造了多種形式的礦用隔爆型檢漏繼電器，如jl80型、jl82型和jjkb30型等，分別用于井下660v和1140v電網(wǎng)，

18、取得了很好的效果。20世紀(jì)70年代后期，隨著綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)先后從英國(guó)、德國(guó)、前蘇聯(lián)、波蘭和日本等國(guó)引進(jìn)了數(shù)百套綜合機(jī)械化采煤機(jī)組，各種類(lèi)型的漏電保護(hù)裝置和電路也隨配套的供電控制設(shè)備同時(shí)引進(jìn)，這些引進(jìn)技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國(guó)漏電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展有重要作用。各種引進(jìn)的漏電保護(hù)裝置，有直流檢測(cè)型的，有零序電流型的，有零序電壓型的，也有零序功率方向型的，他們各有所長(zhǎng)，很值得我們學(xué)習(xí)借鑒。進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代以后，我國(guó)用電量逐年增加，觸電事故也逐年增加，因此引起各部門(mén)的重視。在各部門(mén)的努力下，開(kāi)始研制漏電保護(hù)器。1986年制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb6829漏電電流動(dòng)作保護(hù)器（剩余電流動(dòng)作保護(hù)器）1995年進(jìn)

19、行了重新修訂，明確規(guī)定了漏電保護(hù)其產(chǎn)品的質(zhì)量要求、工作條件和試驗(yàn)方法，從此我國(guó)漏電保護(hù)其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)進(jìn)入科學(xué)化、規(guī)范化階段，產(chǎn)品系列逐步齊全，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高，并逐步強(qiáng)制規(guī)定用戶安裝漏電保護(hù)器。我國(guó)漏電保護(hù)器的生產(chǎn)和應(yīng)用起步較晚，從70年代中期開(kāi)始發(fā)展，并首先在農(nóng)村低壓電網(wǎng)中推廣應(yīng)用。經(jīng)過(guò)80年代和90年代的自行研制、開(kāi)發(fā)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，取得了較大的進(jìn)展，已形成一個(gè)品種完善，規(guī)格齊全，負(fù)荷iec國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的漏電電流保護(hù)器產(chǎn)品系列。在低壓電網(wǎng)的安全保護(hù)中，尤其是農(nóng)村低壓電網(wǎng)的安全保護(hù)中發(fā)揮了重要的作用。我國(guó)生產(chǎn)的剩余電流保護(hù)器絕大部分為電子式的，約占剩余電流保護(hù)器的90%左右。電磁式剩余電

20、流保護(hù)器因制造成本高、價(jià)格貴，使用量較少，目前僅占10%左右。主要種類(lèi)有：家用及類(lèi)似用途剩余電流斷路器、剩余電流斷路器（主要由低壓塑殼斷路器派生而成）、移動(dòng)式剩余電流保護(hù)器和剩余電流繼電器等3。至今為止，國(guó)內(nèi)外又相繼研究出了一些新的漏電保護(hù)方式，如旁路接地技術(shù)、選擇性自動(dòng)復(fù)電技術(shù)、微機(jī)在漏電保護(hù)中的應(yīng)用等，為構(gòu)成全面、完善的漏電保護(hù)系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。整個(gè)漏電保護(hù)技術(shù)與設(shè)備，正在朝著快速斷電、保護(hù)方式多元、微機(jī)智能綜合的方向發(fā)展。1.3 本文所做工作本課題的研究對(duì)象是中性點(diǎn)不接地的低壓電網(wǎng)系統(tǒng)，研究重點(diǎn)放在發(fā)生單相漏電故障時(shí)，通過(guò)對(duì)中性點(diǎn)不接地低壓電網(wǎng)的漏電分析，提出了根據(jù)零序電流判斷漏電、根據(jù)相

21、電壓的變化判斷漏電相的判據(jù)，并通過(guò)單片機(jī)將漏電保護(hù)理論應(yīng)用于漏電保護(hù)裝置之中。具體工作主要有：1.查閱有關(guān)漏電保護(hù)的資料，了解漏電保護(hù)器的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；2.分析中性點(diǎn)不接地的低壓電網(wǎng)發(fā)生單相漏電故障、兩相漏電故障的原理及參數(shù)變化；3.提出了一種以單片機(jī)為核心，以零序電流法和最低幅值選相法為判據(jù)的新型智能漏電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方案；4.熟悉單片機(jī)運(yùn)行原理及軟件編程，結(jié)合本裝置的硬件電路圖對(duì)漏電保護(hù)裝置進(jìn)行軟件編程及調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了能夠快速判斷電網(wǎng)是否發(fā)生漏電，鑒別漏電相并發(fā)出報(bào)警及切除故障信號(hào)的新型漏電保護(hù)裝置；5. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M低壓電網(wǎng)發(fā)生單相漏電故障的電路。本裝置的軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法。軟

22、件的總體結(jié)構(gòu)分為數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊。采用模塊化設(shè)計(jì)方案將系統(tǒng)程序簡(jiǎn)化為若干相對(duì)獨(dú)立的程序模塊，各模塊單獨(dú)設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試和查錯(cuò)，然后整體聯(lián)調(diào)，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)和調(diào)試中的工作量，并且為后續(xù)功能擴(kuò)展和系統(tǒng)維護(hù)打下了良好的基礎(chǔ)。第二章 漏電原理及分析2.1漏電故障的基本概念2.1.1 漏電的定義在電力系統(tǒng)中，當(dāng)帶電導(dǎo)體對(duì)大地的絕緣阻抗降低到一定程度，使經(jīng)該阻抗流入大地的電流增大到一定程度，我們就說(shuō)該帶電導(dǎo)體發(fā)生了漏電故障，或者說(shuō)該供電系統(tǒng)發(fā)生了漏電故障。流入大地的電流，叫做漏電電流。日常所見(jiàn)到的架空線路離地面很高，但空氣也是一種絕緣物質(zhì)，對(duì)電有一定的絕緣電阻，加上沿線對(duì)地的分布電容，

23、所以正常時(shí)帶電的架空導(dǎo)線上也有微小的泄漏電流經(jīng)空氣入地，不過(guò)其數(shù)值很小，一般可以忽略不計(jì)，這種現(xiàn)象不能稱作漏電故障。電纜線路和各種電氣設(shè)備與架空線路一樣，正常運(yùn)行時(shí)也有微小的泄漏電流入地，同樣不能說(shuō)他們發(fā)生了漏電故障。具體的，當(dāng)入地電流由于某種原因增大至數(shù)十毫安、數(shù)安培甚至數(shù)十安培時(shí)，線路或電氣設(shè)備就可能已發(fā)生了漏電故障。當(dāng)入地電流增大至數(shù)百安培及以上時(shí)，它又超出了漏電故障的范圍，進(jìn)入過(guò)流（短路）故障的范圍4。漏電電流與正常的泄露電流之間沒(méi)有嚴(yán)格的界限，這種界限還與電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、電壓等級(jí)、中性點(diǎn)接地方式等因素有關(guān)。漏電保護(hù)裝置的動(dòng)作值往往就是這種界限的標(biāo)志；同樣，漏電電流與短路電流之間也沒(méi)有嚴(yán)格

24、的界限，而過(guò)流保護(hù)裝置的動(dòng)作值往往就是這種界限的標(biāo)志。在中性點(diǎn)直接接地的低壓供電系統(tǒng)中，如果一相帶電導(dǎo)體直接與大地接觸，這時(shí)流入地中的電流通過(guò)大地，接地極、供電變壓器繞組及導(dǎo)線構(gòu)成回路，由于各元件的阻抗都很小，因而回路中將產(chǎn)生很大的電流，可達(dá)數(shù)百、數(shù)千安培，此時(shí)，有關(guān)的過(guò)流保護(hù)裝置將動(dòng)作，切斷故障線路的電源。這種故障不屬于漏電故障的范圍，通常稱之為單相接地短路。但是，若在該系統(tǒng)中發(fā)生一相帶電導(dǎo)體經(jīng)一定數(shù)值的過(guò)渡阻抗接地（如人體電阻等），入地電流就小多了，其值常不足1a，此時(shí)過(guò)流保護(hù)裝置根本不動(dòng)作，而漏電保護(hù)裝置則應(yīng)該動(dòng)作，所以說(shuō)，這種故障又屬于漏電故障的范圍。在中性點(diǎn)絕緣（不接地）的低壓系統(tǒng)中

25、，若發(fā)生一相帶電導(dǎo)線直接或經(jīng)一定的過(guò)渡阻抗接地，則流入地中的電流只能通過(guò)電網(wǎng)三相對(duì)地電容和對(duì)地絕緣電阻而與變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成回路。由于電網(wǎng)對(duì)地阻抗很大，故入地電流也常不足1a，過(guò)流保護(hù)裝置不動(dòng)作，這種情況屬于漏電故障。至于中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地或經(jīng)消弧線圈接地的供電系統(tǒng)，其情況與中性點(diǎn)絕緣的供電系統(tǒng)類(lèi)似，只是入地電流稍大一些，當(dāng)發(fā)生一相帶電導(dǎo)體直接或經(jīng)一定得過(guò)渡阻抗接地時(shí)，都屬于漏電故障。對(duì)于目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的變壓器中性點(diǎn)絕緣的供電系統(tǒng)，漏電故障明確定義為：在中性點(diǎn)絕緣的供電系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地（包括直接接地和經(jīng)過(guò)渡阻抗接地）或兩相、三相對(duì)地的總絕緣阻抗下降到危險(xiǎn)值得電氣故障就叫做漏電故障，簡(jiǎn)稱漏電

26、。顯然，在這種供電系統(tǒng)中，人身觸及一相帶電導(dǎo)體的情況，屬于單相經(jīng)過(guò)渡阻抗接地，對(duì)人來(lái)說(shuō)是發(fā)生了觸電，對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就是發(fā)生了漏電。2.1.2 漏電的種類(lèi)根據(jù)低壓電網(wǎng)的實(shí)際情況，漏電故障可分為其中性漏電和分散性漏電兩類(lèi)。所謂集中性漏電，是指發(fā)生在電網(wǎng)某一處或某一點(diǎn)、而其余部分的對(duì)地絕緣水平仍然正常的漏電。所謂分散性漏電是指整條線路或整個(gè)電網(wǎng)的對(duì)地絕緣水平均勻下降到低于允許水平的漏電。集中性漏電又分為長(zhǎng)期集中性漏電，間歇集中性漏電和瞬間集中性漏電3種類(lèi)型。長(zhǎng)期集中性漏電是指電網(wǎng)中的某一設(shè)備或電纜，由于某種原因使絕緣擊穿或帶電導(dǎo)體碰殼而造成的漏電故障，如果沒(méi)有相應(yīng)的保護(hù)裝置，或者保護(hù)裝置拒動(dòng)，這

27、種漏電故障將長(zhǎng)期存在。間歇性漏電，一般指電網(wǎng)內(nèi)某臺(tái)控制設(shè)備的負(fù)荷端，如磁力啟動(dòng)器負(fù)荷側(cè)的電纜和末端的電動(dòng)機(jī)，由于某種原因使絕緣擊穿、帶電導(dǎo)體碰殼而發(fā)生的漏電故障，這種漏電故障的存在與磁力起動(dòng)器的停、送電狀態(tài)有關(guān)，如果磁力起動(dòng)器合閘，這部分線路就發(fā)生漏電，如果磁力起動(dòng)器分閘，其漏電故障就消失。瞬間集中性漏電，主要指人員或其他接地導(dǎo)體偶爾觸及設(shè)備的帶電部分后，立刻又?jǐn)[脫或分開(kāi)的情況。2.2 漏電保護(hù)器的分類(lèi)漏電保護(hù)器（剩余電流動(dòng)作保護(hù)器）是指能同時(shí)完成檢測(cè)剩余電流，將剩余電流與基準(zhǔn)值相比較，以及當(dāng)剩余電流超過(guò)基準(zhǔn)時(shí)斷開(kāi)被保護(hù)電路的裝置5。1.按漏電保護(hù)裝置中間環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)（1）電磁式漏電保護(hù)

28、裝置。其中間環(huán)節(jié)為電磁元件，有電磁脫扣器和靈敏繼電器兩種形式。電磁式漏電保護(hù)裝置因全部采用電磁元件，使得其耐過(guò)電流和過(guò)電壓沖擊的能力較強(qiáng)，因而無(wú)需輔助電源，當(dāng)主電路缺相時(shí)仍能起漏電保護(hù)作用。但其靈敏度不易提高，且制造工藝復(fù)雜，價(jià)格較高。（2）電子式漏電保護(hù)裝置。其中間環(huán)節(jié)使用了由電子元件構(gòu)成的電子電路，有的是分立元件電路，也有的是集成電路。中間環(huán)節(jié)的電子電路用來(lái)對(duì)漏電信號(hào)進(jìn)行放大、處理和比較。其特點(diǎn)是靈敏度高、動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間調(diào)整方便、使用耐久。但電子式漏電保護(hù)裝置對(duì)使用條件要求嚴(yán)格，抗電磁干擾性能較差，當(dāng)主電路缺相時(shí)，可能會(huì)因缺失輔助電源而喪失保護(hù)功能。2.按結(jié)構(gòu)特征分類(lèi)（1）開(kāi)關(guān)型漏電保

29、護(hù)裝置。它是一種將零序電流互感器、中間環(huán)節(jié)和主要開(kāi)關(guān)組合安裝在同一機(jī)殼內(nèi)的開(kāi)關(guān)電器，通常稱為漏電開(kāi)關(guān)或漏電斷路器。其特點(diǎn)是：當(dāng)檢測(cè)到出點(diǎn)、漏電后，保護(hù)器本身即可直接切斷被保護(hù)主電路的供電電源。這種保護(hù)器有的還建有短路保護(hù)及過(guò)載保護(hù)。（2）組合型漏電保護(hù)裝置。它是一種由漏電繼電器和主開(kāi)關(guān)通過(guò)電氣連接組合而成的漏電保護(hù)裝置。當(dāng)發(fā)生觸電、漏電故障時(shí)，有漏電繼電器進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)、處理和比較，通過(guò)其脫扣器或繼電器動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；也可通過(guò)控制觸電去操作主開(kāi)關(guān)切斷供電電源。漏電繼電器本身不具備直接斷開(kāi)主電路的功能。3.按安裝方式分類(lèi)（1）固定位置安裝、固定接線方式的漏電保護(hù)裝置；（2）帶有電纜的可移動(dòng)使用

30、的漏電保護(hù)裝置。4.按極數(shù)和線數(shù)分類(lèi)按主開(kāi)關(guān)的極數(shù)和穿過(guò)零序電流互感器的線數(shù)可將漏電保護(hù)裝置分為：?jiǎn)渭?jí)二線漏電保護(hù)裝置、二極漏電保護(hù)裝置、二極三線漏電保護(hù)裝置、三極漏電保護(hù)裝置、三極四線漏電保護(hù)裝置和四極漏電保護(hù)裝置。其中，單級(jí)二線漏電保護(hù)裝置、二極三線漏電保護(hù)裝置、三極四線漏電保護(hù)裝置均有一根直接穿過(guò)零序電流互感器而不能被主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的中性線。5.按運(yùn)行方式分類(lèi)（1）不需要輔助電源的漏電保護(hù)裝置（2）需要輔助電源的漏電保護(hù)裝置。此類(lèi)中又分為輔助電源中斷時(shí)可自動(dòng)切斷的漏電保護(hù)裝置和輔助電源中斷時(shí)不可自動(dòng)切斷的漏電保護(hù)裝置。6.按動(dòng)作時(shí)間分類(lèi)按動(dòng)作時(shí)間可將漏電保護(hù)裝置分為：快速動(dòng)作型漏電保護(hù)裝置、

31、延時(shí)型漏電保護(hù)裝置和反時(shí)限型漏電保護(hù)裝置。7.按動(dòng)作靈敏度分類(lèi)按動(dòng)作靈敏度可將漏電保護(hù)裝置分為：高靈敏度型漏電保護(hù)裝置、中靈敏度型漏電保護(hù)裝置和低靈敏度型漏電保護(hù)裝置6。2.3 漏電分析電網(wǎng)一旦發(fā)生漏電故障，原來(lái)三相對(duì)稱的運(yùn)行狀態(tài)就要發(fā)生變化，絕大部分情況下其對(duì)地的對(duì)稱性遭到破壞，因而各相對(duì)地電壓不再對(duì)稱，并產(chǎn)生零序電壓和零序電流等新的參數(shù)。運(yùn)用對(duì)稱分量法、節(jié)點(diǎn)電壓法及戴維南定理等理論，可以對(duì)供電單元發(fā)生漏電時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行升入的定量分析，分析的結(jié)果將為設(shè)計(jì)完善可靠的漏電保護(hù)系統(tǒng)提供理論根據(jù)7。由于三相電源的中性點(diǎn)不接地，所以不論電網(wǎng)發(fā)生什么類(lèi)型的漏電故障，電網(wǎng)的線電壓將不發(fā)生變化，仍是三相對(duì)稱的

32、。單相漏電和兩相漏電均屬于不對(duì)稱故障，故障發(fā)生后，電網(wǎng)各相對(duì)地電源就不再對(duì)稱，并且變壓器中性點(diǎn)也要發(fā)生位移，產(chǎn)生對(duì)地電壓（零序電壓），如果系統(tǒng)中有零序回路，則在回路中有零序電流流通?？紤]到低壓電網(wǎng)與其各相對(duì)地的絕緣阻抗可以構(gòu)成一具有一個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，故采用節(jié)點(diǎn)電壓法來(lái)進(jìn)行漏電分析較為方便，但這種分析方法要用到的零序電壓、零序電流及零序阻抗的概念，出自對(duì)稱分量法的理論。針對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)電壓法的定義為：聯(lián)到節(jié)點(diǎn)的各支路電動(dòng)勢(shì)和該支路阻抗之商的向量和，等于該節(jié)點(diǎn)電壓與聯(lián)到該節(jié)點(diǎn)各支路阻抗并聯(lián)值之商。即 /=) （2-1）式中節(jié)點(diǎn)電壓； 聯(lián)到節(jié)點(diǎn)的所有支路阻抗并聯(lián)值（理解為節(jié)點(diǎn)內(nèi)所有支路）； 節(jié)

33、點(diǎn)內(nèi)各支路的電動(dòng)勢(shì) 與各同支路的阻抗 當(dāng)忽略變壓器、線路等元件的阻抗后，正常時(shí)電網(wǎng)的電源中性點(diǎn)n與大地之間只有3個(gè)支路并聯(lián)，并分別由各相電動(dòng)勢(shì)與各相對(duì)地的零序阻抗組成，故構(gòu)成一具有一個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。發(fā)生單相漏電或兩相漏電時(shí)，就相當(dāng)于在漏電相的零序阻抗上并聯(lián)了過(guò)渡電阻，這樣，我們就可以直接應(yīng)用節(jié)點(diǎn)電壓法求出中性點(diǎn)與大地的電位差，即零序電壓，進(jìn)而根據(jù)邊界條件和回路電壓定律求得其他故障參數(shù)的表達(dá)式4。2.3.1 利用節(jié)點(diǎn)電壓法分析單相漏電單項(xiàng)漏電時(shí)情況如圖2-1所示。圖中變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)不接地，為相漏電的過(guò)渡電阻，其變化范圍約為011k,為個(gè)相對(duì)地絕緣電阻，為各相對(duì)地電容。對(duì)于漏電回路，變壓器、線路

34、及大地的阻抗均為歐姆數(shù)量級(jí)及以下，遠(yuǎn)小于r和容抗,可以忽略。正常時(shí)電網(wǎng)的電源中性點(diǎn)n與大地之間只有三條支路并聯(lián)，并分別由各相電動(dòng)勢(shì)與各相對(duì)地的零序阻抗組成，故構(gòu)成一具有一個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。發(fā)生單相漏電或兩相漏電時(shí)，相當(dāng)于在漏電相的零序阻抗上并聯(lián)了過(guò)渡電阻，因而可以直接應(yīng)用節(jié)點(diǎn)電壓法求出中性點(diǎn)與大地的電位差，進(jìn)而根據(jù)邊界條件和回路電壓定律求得其故障參數(shù)的表達(dá)式。此時(shí)的零序電路如圖2-2所示。圖 2-1 利用節(jié)電電壓法分析單項(xiàng)漏電的電路圖n點(diǎn)為變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)，為大地，設(shè)在相發(fā)生單相漏電，過(guò)渡電阻為。顯然當(dāng)未發(fā)生單相接地時(shí)，電路相當(dāng)于三項(xiàng)對(duì)地接有一阻抗為的三相星形負(fù)載，根據(jù)公式（2-1）可得=0，也

35、就是不產(chǎn)生零序電壓，因此也不會(huì)有零序電流，三相對(duì)地只有較小的各相泄漏電流，并在地中達(dá)到平衡。 圖 2-2 單相漏電的等效電路圖n點(diǎn)為變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)，為大地，設(shè)在相發(fā)生單相漏電，過(guò)渡電阻為。顯然當(dāng)未發(fā)生單相接地時(shí)，電路相當(dāng)于三項(xiàng)對(duì)地接有一阻抗為的三相星形負(fù)載，根據(jù)公式（2-1）可得=0，也就是不產(chǎn)生零序電壓，因此也不會(huì)有零序電流，三相對(duì)地只有較小的各相泄漏電流，并在地中達(dá)到平衡。需要說(shuō)明的是電網(wǎng)每相對(duì)地零序阻抗的含義。由于電網(wǎng)為中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)，入地的漏電電流必須經(jīng)過(guò)非故障相的絕緣電阻和對(duì)地電容構(gòu)成回路，故是電網(wǎng)每相對(duì)地絕緣電阻r和電容容抗并聯(lián)以后的阻抗值（電纜線路對(duì)地感抗很小可忽略）。 (2

36、-2) 式中 , 當(dāng)發(fā)生單相漏電時(shí)，相當(dāng)于在相的零序阻抗上又并聯(lián)了一個(gè)過(guò)渡電阻，因而破壞了原由組成的三相星形負(fù)載的對(duì)稱性。根據(jù)公式（2-1），并令的并聯(lián)值為，故得零序電壓 = = = = = （2-3）式中a、向量算子； 各相零序電流 （2-4）根據(jù)回路電壓定律得故障相的對(duì)地電壓 （2-5）同理，非故障相的對(duì)地電壓 (2-6) (2-7)電網(wǎng)經(jīng)入地的漏電電流 (2-8)與各相對(duì)地電壓的向量關(guān)系圖如2-3所示圖 2-3 各相對(duì)地電壓的向量關(guān)系圖2.3.2 利用節(jié)點(diǎn)電壓法分析兩相漏電等效電路如圖2-5所示，分別在兩相發(fā)生了經(jīng)過(guò)過(guò)渡電阻，同樣破壞了原由三個(gè)上各并聯(lián)了一個(gè)電阻，同樣破壞了原由三個(gè)所組成

37、的三相星形負(fù)載的對(duì)稱性。圖2-4兩相漏電的等效電路圖利用節(jié)點(diǎn)電壓法，可以求得兩相漏電各故障參數(shù)的向量表達(dá)式如下： (2-9) (2-10) (2-11) (2-12) (2-13)電網(wǎng)經(jīng)入地的各相漏電電流，可據(jù)邊界條件求得 (2-14) (2-15)電網(wǎng)的總?cè)氲芈╇婋娏?(2-16)2.3.3 比較兩種漏電故障（1）兩種故障下零序電壓與各相對(duì)地電壓的向量關(guān)系是完全相似的；（2）在相同的電網(wǎng)參數(shù)和故障條件下（）下，單相漏電的有效值大于兩相漏電；（3）在中性點(diǎn)絕緣的電網(wǎng)中發(fā)生單相漏電、兩相漏電等不對(duì)稱漏電故障時(shí)，比產(chǎn)生具有一定大小和相位的，而故障處的各相對(duì)地電壓則分別等于各相正常時(shí)的相電壓與零序電

38、壓和的向量和，電網(wǎng)線電壓仍保持其對(duì)稱性。（4）當(dāng)兩相漏電過(guò)渡電阻0時(shí)，電網(wǎng)就發(fā)生兩相接地短路，成為短路加漏電的復(fù)合型故障，所以分析過(guò)程稍復(fù)雜些；當(dāng)單相漏電過(guò)渡電阻時(shí)，由于系統(tǒng)中性點(diǎn)絕緣，雖被稱之為單相接地短路，卻完全不屬于短路的范圍，這是一種最嚴(yán)重的漏電故障。在工程實(shí)際中，電網(wǎng)發(fā)生兩相漏電的幾率遠(yuǎn)不如單相漏電高，其故障程度（僅就漏電而言）也比單相漏電輕。單相漏電故障約占85%左右，而且有相當(dāng)一部分（約30%以上）單相漏電若不及時(shí)切除，將發(fā)展成更嚴(yán)重的短路故障，所以單相漏電是低壓電網(wǎng)漏電故障的主流,因此本課題主要對(duì)單相漏電進(jìn)行研究，所設(shè)計(jì)出的漏電保護(hù)器主要針對(duì)單相漏電。82.4 單相漏電各故障參

39、數(shù)的變化這一部分主要分析在電網(wǎng)單相漏電（含人體觸電）的情況下，零序電壓、零序電流、人身觸電電流及各相對(duì)地電壓的變化規(guī)律和它們之間的相位關(guān)系。兩相漏電的情況可用相同方法研究。2.4.1單相漏電時(shí)零序電壓的變化規(guī)律在放射式供電系統(tǒng)中，有n條供電線路，如圖2-5所示。設(shè)第i條支路的對(duì)地電容為；對(duì)地絕緣電阻為，正常工作時(shí)，系統(tǒng)處于三相平衡狀態(tài)，圖 2-5 放射式電網(wǎng)參數(shù)分布圖此時(shí)系統(tǒng)每相對(duì)地阻抗參數(shù)為：當(dāng)線路1的a相發(fā)生漏電故障時(shí)，將導(dǎo)致系統(tǒng)中性點(diǎn)位移，產(chǎn)生零序電壓，設(shè)漏電電阻為r，則零序電壓為： (2-17) 將代入上式得： (2-18)超前180°-角度，其中值為：= (2-19)則 (

40、2-20) (2-21)的模為： (2-22)則隨參數(shù)r、和r變化的規(guī)律為：（1）當(dāng)系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻不變，即r和r為定值時(shí) (2-23)這是一個(gè)直徑為，且直徑通過(guò)向量的圓的極坐標(biāo)方程，對(duì)應(yīng)不同的同的r和r值，圓具有不同的直徑。但所有圓的直徑都通過(guò)向量，直徑變化時(shí)產(chǎn)生的圓族內(nèi)切與圓心。角隨變化范圍為：當(dāng)c=0時(shí)，；當(dāng)c=時(shí)，；即當(dāng)c由0到，在之間變化，這說(shuō)明該圓為一半圓。（2）當(dāng)系統(tǒng)對(duì)地電容不變，即c和r為定值時(shí) (2-24)這是一個(gè)直徑為，與向量相切于坐標(biāo)原點(diǎn)的極坐標(biāo)方程，系統(tǒng)具有不有不同的c和r值，圓就具有不同的直徑。該圓族也內(nèi)切于坐標(biāo)原點(diǎn)，角隨系統(tǒng)對(duì)地絕緣阻抗r變化的范圍為：當(dāng)r=0時(shí)，=

41、當(dāng)r=時(shí)，=即當(dāng)c和r為定值時(shí)，r在至區(qū)間變化是，角在至區(qū)間變化。這說(shuō)明的變化軌跡為部分圓弧，最大角度為。同時(shí)滿足r和c變化條件的向量的模為兩圓交點(diǎn)至坐標(biāo)原點(diǎn)的距離，方向指向坐標(biāo)原點(diǎn).（3）系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻和對(duì)地電容不變，即r和c為定值時(shí)，兩院的直徑d都隨r值變化，d隨r變化的規(guī)律為雙曲線。直徑d和角隨r變化規(guī)律為：電故障發(fā)生時(shí)，r值是變化的。因此，分析r值變化對(duì)漏電參數(shù)的影響是非常必要的當(dāng)r=0時(shí)，。此時(shí)兩圓交于縱坐標(biāo)點(diǎn)，即，；當(dāng)r有零逐漸增大時(shí)，雙曲線規(guī)律減小，角逐漸增大， ；當(dāng)r趨近于都趨近于其漸近線d=0，此時(shí)，系統(tǒng)工作在三相平衡狀態(tài)，即非故障狀態(tài)。對(duì)于一個(gè)固定的電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，常常具有

42、固定的r值和c值，而漏電故障的形成往往有一個(gè)過(guò)程，也就是說(shuō)在漏電故障發(fā)生時(shí)，r值是變化的。因此，分析r值變化對(duì)漏電參數(shù)的影響是非常必要的。2.4.2各相對(duì)地電壓當(dāng)a相發(fā)生漏電故障時(shí)，由于零序電壓的存在，將導(dǎo)致對(duì)地電壓的不平衡。隨著r和c的變化，c相的對(duì)地電壓將可能超過(guò)線電壓，因此而成為絕緣的薄弱環(huán)節(jié)。同理，當(dāng)b（c）相漏電時(shí)，a（b）相得對(duì)地電壓有可能超過(guò)系統(tǒng)線電壓，成為絕緣的薄弱環(huán)節(jié)。2.4.3零序電流零序電流是漏電保護(hù)中使用的重要參數(shù)之一，其具有下列特征：（1）由于零序電流不能經(jīng)變壓器的中性點(diǎn)構(gòu)成回路，因此各支路中的零序電流將流過(guò)漏電點(diǎn)；（2）漏電支路測(cè)得的零序電流不含該支路對(duì)地阻抗所產(chǎn)生

43、的零序電流，而為非故障線路零序電流之和，即 (2-25)非故障線路測(cè)得的零序電流為該支路自身漏阻抗所產(chǎn)生的零序電流，即 (2-26)其中 （3）從方向上看，漏電支路測(cè)得的零序電流的方向?yàn)橛删€路流向母線，而非故障線路零序電流的方向?yàn)橛赡妇€流向線路（4）零序電流與零序電壓的相位關(guān)系第i條支路與零序電壓的相位關(guān)系為： (2-27)其中：的阻抗角為，則一個(gè)角度。零序電流為，可表示為 (2-28)為第二條至第n條線路的對(duì)地等效阻抗。由于為容性，阻抗角在0°至-90°之間，所以滯后至180°，如圖2-5所示。圖2-6 電壓相位關(guān)系圖當(dāng)時(shí)，滯后到，因此，滯后的角度隨系統(tǒng)參數(shù)r和

44、c的變化，在90°至180°之間變化。在選擇性漏電保護(hù)裝置中，正是利用其相位關(guān)系，對(duì)故障線路加以識(shí)別。2.4.4漏電電流系統(tǒng)漏電電流的大小是影響系統(tǒng)安全性的重要指標(biāo)，他決定了觸電事故發(fā)生時(shí)，觸電者的安全性，也決定了漏電時(shí)電弧能量的大小，漏電電流按下式確定。 (2-29)因此為相位相同，按1/r比例變化的量。在隨r和c變化時(shí)，存在最小值，此時(shí)，也最小。在系統(tǒng)對(duì)地電容c和漏電電阻r為定值時(shí)，的最小值并不出現(xiàn)在r=時(shí)刻，因此，不是r值越大，越小。所以，在系統(tǒng)c0的條件下不要片面追求過(guò)高的r值，而應(yīng)將其控制在使的模最小的值附近，這更利于減小系統(tǒng)的漏電點(diǎn)流。2.5 漏電保護(hù)裝置的主要

45、參數(shù)1.關(guān)于漏電動(dòng)作性能的技術(shù)參數(shù) 關(guān)于漏電動(dòng)作性能的技術(shù)參數(shù)是漏電保護(hù)裝置最基本的技術(shù)參數(shù)，包括漏電動(dòng)作電流和漏電動(dòng)作時(shí)間。（1）額定漏電動(dòng)作時(shí)間（）。它是指在規(guī)定的條件下，漏電保護(hù)裝置必須動(dòng)作的漏電動(dòng)作電流值。該值反映了漏電保護(hù)裝置的靈敏度。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定漏電動(dòng)作電流值為：6ma，10ma，（15ma），30ma，（50ma），(75ma),100ma,(200ma),300ma,500ma,10000ma, 20000ma共15個(gè)等級(jí)（帶括號(hào)的值不推薦優(yōu)先采用）。其中，30ma及其以下者屬高靈敏度，主要用于防止各種人身觸電事故；30ma以上至1000ma者屬于中靈敏度，用于防止觸電事

46、故和漏電火災(zāi)；1000ma以上者屬低靈敏度，用于防止漏電火災(zāi)和監(jiān)視一相接地事故。（2）額定漏電不動(dòng)作電流（）。它是指在規(guī)定的條件下，漏電保護(hù)裝置必須不動(dòng)作的漏電不動(dòng)作電流值。為了防止誤動(dòng)作，漏電保護(hù)裝置的額定不動(dòng)作電流不得低于額定動(dòng)作電流的1/2。（3）漏電動(dòng)作分?jǐn)鄷r(shí)間。它是指從突然施加漏電動(dòng)作電流開(kāi)始到被保護(hù)電路完全被切斷為止的全部時(shí)間。為適應(yīng)人身觸電保護(hù)和分級(jí)保護(hù)的需要，漏電保護(hù)裝置有快速型、延時(shí)型、和反時(shí)限型三種。快速型適用于單級(jí)保護(hù)，用于直接接觸觸電擊防護(hù)時(shí)必須選用快速型的漏電保護(hù)裝置。延時(shí)型漏電保護(hù)裝置認(rèn)為的設(shè)置了延時(shí)，主要用于分級(jí)保護(hù)的首段。反時(shí)限型漏電保護(hù)裝置是配合人體安全電流時(shí)

47、間曲線而設(shè)計(jì)的，其特點(diǎn)是漏電電流越大，則對(duì)應(yīng)的動(dòng)作時(shí)間越小，呈現(xiàn)反時(shí)限動(dòng)作特性?？焖傩吐╇姳Ｗo(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間與動(dòng)作電流的乘積不應(yīng)超過(guò)30ma.s。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定漏電保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間如表（2-1）所示，表中額定電流40a的一欄適用于組合型漏電保護(hù)裝置。延時(shí)型漏電保護(hù)裝置延時(shí)時(shí)間的優(yōu)選值為：0.2s，0.4s，0.8s，1s，1.5s，2s。表 2-1 漏電保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間92.其他參數(shù)漏電保護(hù)裝置的其他技術(shù)參數(shù)的額定值主要有：（1）額定頻率為50hz；（2）額定電壓為220v或380v；（3）額定電流（）為 6a，10a,16a，20a，25a，32a，40a，50a，(60a)，63a，(80

48、a)，100a，(125a)，160a，200a，250a（帶括號(hào)的值不推薦優(yōu)先采用）。第三章 漏電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)及原理3.1 漏電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)電氣設(shè)備漏電時(shí)，將呈現(xiàn)出異常的電流和電壓信號(hào)。漏電保護(hù)裝置通過(guò)檢測(cè)此異常電流或異常電壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理，促使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，借助開(kāi)關(guān)設(shè)備迅速切斷電源。根據(jù)故障電流動(dòng)作的漏電保護(hù)裝置是電流型漏電保護(hù)裝置，根據(jù)故障電壓動(dòng)作的是電壓型漏電保護(hù)裝置。早期的漏電保護(hù)裝置為電壓型漏電保護(hù)裝置，因其存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受外界干擾動(dòng)作特性穩(wěn)定性差、制造成本高等缺點(diǎn)，已逐步被淘汰，取而代之的是電流型漏電保護(hù)裝置。電流型漏電保護(hù)裝置得到了迅速的發(fā)展，并占據(jù)了主導(dǎo)地位。目前，國(guó)內(nèi)

49、外漏電保護(hù)裝置的研究生產(chǎn)及有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均以電流型漏電保護(hù)裝置為對(duì)象10。漏電保護(hù)裝置的組成：圖3-1是漏電保護(hù)裝置的組成方框圖。其構(gòu)成主要有三個(gè)基本環(huán)節(jié)，即檢測(cè)元件、中間環(huán)節(jié)（包括放大元件和比較元件）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其次，還有輔助電源和試驗(yàn)裝置圖 3-1 漏電保護(hù)器組成框圖檢測(cè)元件 它是一個(gè)零序電流互感器。被保護(hù)主電路的相線和中性線穿過(guò)環(huán)形鐵心構(gòu)成了零序電流互感器的一次線圈，均勻纏繞在環(huán)形鐵芯上的繞組構(gòu)成了互感器的二次線圈。檢測(cè)元件的作用是將漏電電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓或功率信號(hào)輸出給中間環(huán)節(jié)。中間環(huán)節(jié) 該環(huán)節(jié)對(duì)來(lái)自零序電流互感器的漏電信號(hào)進(jìn)行處理。中間環(huán)節(jié)通常包括放大器、比較器、繼電器等，不同形式的漏

50、電保護(hù)裝置在中間環(huán)節(jié)的具體構(gòu)成上形式各異。執(zhí)行機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)用于接收中間環(huán)節(jié)的指令信號(hào)，實(shí)施動(dòng)作，自動(dòng)切斷故障處的電源。執(zhí)行機(jī)構(gòu)多為帶有分離脫扣器的自動(dòng)開(kāi)關(guān)或交流接觸器。輔助電源 當(dāng)中間環(huán)節(jié)為電子式時(shí)，輔助電源的作用是提供電子電路工作所需要的低壓電源。實(shí)驗(yàn)裝置 這是對(duì)運(yùn)行中的漏電保護(hù)裝置進(jìn)行定期檢查時(shí)所使用的裝置。通常是用一個(gè)限流電阻和檢查按鈕相串聯(lián)的支路來(lái)模擬漏電的路徑，以檢驗(yàn)裝置能否正常動(dòng)作。3.2 漏電判斷原理本課題實(shí)現(xiàn)了能夠快速判斷電網(wǎng)是否發(fā)生漏電，鑒別漏電相并發(fā)出報(bào)警及切除故障信號(hào)的新型漏電保護(hù)裝置。主要通過(guò)零序電流保護(hù)原理判斷電網(wǎng)是否發(fā)生漏電，通過(guò)最低幅值選相法判斷漏電相。3.2.1

51、漏電判斷原理零序電流保護(hù)的基本原理是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和等于零，即，它是用零序電流互感器作為取樣元件。在線路與電氣設(shè)備正常的情況下，各相電流的矢量和等于零（對(duì)零序電流保護(hù)假定不考慮不平衡電流），因此，零序電流互感器的二次側(cè)繞組無(wú)信號(hào)輸出（零序電流保護(hù)時(shí)躲過(guò)不平衡電流），執(zhí)行元件不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)的各相電流的矢量和不為零，故障電流使零序電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，零序電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)電壓使執(zhí)行元件動(dòng)作，帶動(dòng)脫扣裝置，切換供電網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到接地故障保護(hù)的目的。零序電流互感器具體應(yīng)用可在三相線路上各裝一個(gè)電流互感器（c.t），或讓三相導(dǎo)線一起穿過(guò)一零序電

52、流互感器，也可在中性線n上安裝一個(gè)零序電流互感器，利用這些電流互感器來(lái)檢測(cè)三相的電流矢量和，即零序電流，當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷完全平衡時(shí)（無(wú)接地故障，且不考慮線路、電器設(shè)備的泄漏電流），；當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷不平衡，則，此時(shí)的零序電流為不平衡電流；當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時(shí)，必然產(chǎn)生一個(gè)單相接地故障電流，此時(shí)檢測(cè)到的零序電流，是三相不平衡電流與單相接地電流的矢量和。如果在三相四線中接入一個(gè)電流互感器，這時(shí)感應(yīng)電流為零。當(dāng)電路中發(fā)生觸電或漏電故障時(shí)，回路中有漏電電流流過(guò)，這時(shí)穿過(guò)互感器的三相電流相量和不等零，其相量和為： (漏電電流）這樣互感器二次線圈中就有一個(gè)感應(yīng)電壓，此電壓加于檢測(cè)部分的電子放

53、大電路，與保護(hù)區(qū)裝置預(yù)定動(dòng)作電流值相比較，如大于動(dòng)作電流，即使靈敏繼電器動(dòng)作，作用于執(zhí)行元件掉閘。這里所接的互感器稱為零序電流互感器，三相電流的相量和不等于零，所產(chǎn)生的電流即為零序電流。圖3-2是某三相四線制供電系統(tǒng)的漏電保護(hù)原理圖?，F(xiàn)通過(guò)此圖，對(duì)漏電保護(hù)裝置的原理進(jìn)行說(shuō)明。圖 3-2 漏電保護(hù)器工作原理在被保護(hù)的電路工作正常、沒(méi)有發(fā)生漏電或觸電的情況下，由基爾霍夫定律可知，通過(guò)電流互感器一次側(cè)電流的向量和等于零。這使得電流互感器一次鐵芯中磁通的向量和也為零。電流互感器二次側(cè)不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。漏電保護(hù)裝置不動(dòng)作。系統(tǒng)保持正常供電。當(dāng)被保護(hù)電路發(fā)生漏電或有人觸電時(shí)，由于漏電電流的存在，通過(guò)電流互

54、感器一次側(cè)的各相負(fù)荷電流的向量和不再等于零，即產(chǎn)生了剩余電流。這就導(dǎo)致了鐵芯中磁通的向量和也不再為零，即在鐵芯中出現(xiàn)了交變磁通。在此交變磁通作用下，ta二次側(cè)線圈就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。此漏電信號(hào)經(jīng)中間環(huán)節(jié)進(jìn)行處理和比較，當(dāng)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，是主開(kāi)關(guān)分勵(lì)脫扣線圈tl通電，驅(qū)動(dòng)主開(kāi)關(guān)qf自動(dòng)跳閘，迅速切斷被保護(hù)電路的供電電源，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。3.2.2 漏電相選擇原理當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相漏電時(shí)，在一定的條件下，故障相的對(duì)地電壓總是最低的，利用這一特點(diǎn)而構(gòu)成的選相方法叫最低幅值選相法。由采樣電路取出三相對(duì)地電壓，電網(wǎng)正常時(shí)他們數(shù)值基本相等并與相電壓成相同的比例；當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相漏電時(shí)，三者數(shù)之商有較大的差異，漏電相電壓低于其他兩相。根據(jù)最低幅值選相法我們可以選擇出漏電相。表3-1為660v電網(wǎng)單相漏電時(shí)的各相電壓。表 3-1 660v電網(wǎng)單相漏電時(shí)的各相電壓10根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件零序電流與各相電壓漏電保護(hù)原理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)驗(yàn)室條件有限，我們模擬的電網(wǎng)如圖3-3：圖 3-3模擬電網(wǎng)線路為了更好的得到試驗(yàn)結(jié)果我把電壓調(diào)到了22v/38v，漏電電阻。因?qū)嶒?yàn)室沒(méi)有電容，故約去。假如線路發(fā)生c相漏電，則全電網(wǎng)c相對(duì)地電壓會(huì)降低，a、b兩相會(huì)升高。中性點(diǎn)電壓變?yōu)?(2-34) 即為零序電壓，式中則有 (2-35) (2-36)3.3單片機(jī)的選用