剩余電流繼電器：守護電氣安全的智能衛(wèi)士

 一、什么是剩余電流繼電器

剩余電流繼電器是一種在電氣領(lǐng)域中起著至關(guān)重要作用的電器設(shè)備。它主要用于檢測剩余電流，并將其與基準值進行比較。當剩余電流值超過預(yù)設(shè)的基準值時，剩余電流繼電器會觸發(fā)機械開閉信號，這個信號可以使得機械開關(guān)電器脫扣，或者啟動聲光報警裝置。

通常情況下，剩余電流繼電器會與其他部件如交流接觸器或低壓斷路器組合成剩余電流保護器。這種組合廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，為電氣系統(tǒng)的安全運行提供了有力保障。

剩余電流繼電器適用于 0.4kV 電壓等級的 TN-C-S、TN-S 及局部 TT 系統(tǒng)。它能夠監(jiān)測系統(tǒng)的剩余電流和溫度等相關(guān)電氣火災(zāi)隱患。一旦監(jiān)控裝置的參數(shù)超出報警設(shè)定值，剩余電流繼電器就能夠及時發(fā)出報警和控制信號，從而有效地防止因剩余電流引發(fā)的潛在電氣火災(zāi)風(fēng)險。

在設(shè)計和制造過程中，剩余電流繼電器遵循 GB 14287.2-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)第 2 部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》及 GB 13955-2005《剩余電流動作保護裝置的安裝和運行》的相關(guān)標準。在市場上，ACREL 生產(chǎn)的 ARCM200、ARCM300 系列是剩余電流繼電器的代表產(chǎn)品。

剩余電流繼電器通過 RS485 總線進行通信，可以與其他監(jiān)控報警器、監(jiān)控單元或監(jiān)控主機協(xié)同工作，構(gòu)建火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。用戶可以根據(jù)實際需求選擇集中總線型或功能分區(qū)型的信息管理模式。其應(yīng)用場景十分廣泛，涵蓋了智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等多個領(lǐng)域。

二、剩余電流繼電器的技術(shù)參數(shù)與標準規(guī)范

1. 技術(shù)參數(shù)

不同型號的剩余電流繼電器具有不同的技術(shù)參數(shù)，這些參數(shù)對于其在不同場景下的應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。

（1）額定剩余動作電流

輸入部分通常會明確標注額定剩余動作電流。例如，ASJ 系列剩余電流動作繼電器的 AC 型輸入額定剩余動作電流有 0.03、0.1、0.3、0.5（A）等不同規(guī)格；A 型輸入額定剩余動作電流的范圍更廣泛，包括 0.03、0.05、0.1、0.3、0.5、1、3、5、10、30（A）。不同的應(yīng)用場景需要根據(jù)實際情況選擇合適的額定剩余動作電流值。例如，在一些對漏電保護要求較高的場所，可能需要選擇較小的額定剩余動作電流值，以確保在發(fā)生輕微漏電時就能及時動作。

（2）極限不驅(qū)動時間

極限不驅(qū)動時間也是一個重要的技術(shù)參數(shù)。以 ASJ10L-LD1A 為例，其極限不驅(qū)動時間為 0-10S 連續(xù)可調(diào)。這個參數(shù)決定了在剩余電流達到一定程度之前，繼電器能夠保持不動作的時間長度。在一些對系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高的場合，可以根據(jù)實際需求調(diào)整極限不驅(qū)動時間，以避免因瞬間的干擾電流而導(dǎo)致繼電器誤動作。

（3）輸出方式與觸點容量

輸出方式一般有一組常閉、一組轉(zhuǎn)換或一組常閉或常開、一組轉(zhuǎn)換等不同形式。觸點容量也有明確的規(guī)定，如 5A 250VAC、5A 30VDC 等。這些參數(shù)決定了繼電器在觸發(fā)動作后，能夠控制的負載類型和大小。例如，在與低壓斷路器或交流接觸器配合使用時，需要根據(jù)它們的負載要求來選擇合適的剩余電流繼電器輸出參數(shù)。

（4）復(fù)位方式

復(fù)位方式包括就地、遠程、自動等。不同的復(fù)位方式適用于不同的應(yīng)用場景。在一些需要快速恢復(fù)系統(tǒng)運行的場合，可以選擇自動復(fù)位方式；而在一些需要對故障進行詳細排查后再恢復(fù)系統(tǒng)的場合，就地或遠程復(fù)位方式更為合適。

（5）適用環(huán)境參數(shù)

剩余電流繼電器的正常工作條件也有一定的要求。溫度方面，運行溫度一般為 - 20℃~+55℃，存儲溫度為 - 30℃~+70℃；濕度要求≤95% RH，不結(jié)露，且應(yīng)在無腐蝕性氣體場所使用；海拔高度一般要求≤2000m；污染等級為 3 級，安裝級別為 Ⅲ 級。這些參數(shù)確保了繼電器在各種不同的環(huán)境條件下都能穩(wěn)定可靠地工作。

2. 標準規(guī)范

剩余電流繼電器的設(shè)計和制造遵循嚴格的標準規(guī)范，以確保其性能和安全性。

GB 14287.2-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)第 2 部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》及 GB 13955-2005《剩余電流動作保護裝置的安裝和運行》是剩余電流繼電器設(shè)計和制造的重要依據(jù)。

GB 14287.2-2005 標準規(guī)定了剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的分類、一般要求、要求與試驗方法、檢驗規(guī)則、標志等內(nèi)容。該標準適用于電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，對于保障電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和有效性起著關(guān)鍵作用。

GB 13955-2005 標準則對剩余電流動作保護裝置的安裝和運行進行了詳細規(guī)定。其中明確了在不同場合下剩余電流動作保護裝置的安裝要求、運行維護要求以及故障處理方法等。例如，在一些公共場所和重要設(shè)備的電源系統(tǒng)中，必須安裝報警式剩余電流保護裝置，以確保在發(fā)生漏電故障時能夠及時發(fā)出報警信號，避免電氣火災(zāi)和人身觸電事故的發(fā)生。

此外，剩余電流繼電器還應(yīng)符合其他相關(guān)標準的要求，如電氣設(shè)備的工頻耐壓要求、通信協(xié)議要求等。在實際應(yīng)用中，必須嚴格按照這些標準規(guī)范進行設(shè)計、安裝和運行維護，以確保剩余電流繼電器的性能和安全性。

三、剩余電流繼電器的工作原理

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正常運行狀態(tài)：在正常運行狀態(tài)下，電路中流入和流出的電流相等，方向相反，剩余電流為零。剩余電流繼電器內(nèi)部通常包含互感器等元件，用于檢測電路中的電流?；ジ衅魍ㄟ^電磁感應(yīng)原理，將電路中的電流變換為測量信號。在正常工作時，線圈中的磁場與主線圈中的磁場相互抵消，開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，整個系統(tǒng)處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

漏電檢測原理：當電路發(fā)生漏電時，部分電流通過接地體或人體流向大地，導(dǎo)致主回路中的電流不再平衡。這時，電流互感器的次級線圈中就會感應(yīng)出與漏電電流成正比的電流。在剩余電流繼電器中，通常包含有一個電流互感器，其初級線圈與電路主線相連，次級線圈則與脫扣器相連。當電路發(fā)生漏電時，部分電流通過接地體或人體流向大地，導(dǎo)致主回路中的電流不再平衡。此時，互感器能夠感知到這一變化，并產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流或感應(yīng)電壓信號。

剩余電流繼電器的電子模塊負責處理互感器輸出的信號。電子模塊能夠?qū)崟r監(jiān)測電路中的剩余電流大小，并與預(yù)設(shè)的閾值進行比較。這個閾值是根據(jù)電路的安全要求和設(shè)備的額定電流來設(shè)定的，以確保在發(fā)生漏電時能夠及時切斷電源。

當漏電電流超過繼電器的設(shè)定閾值時，繼電器會發(fā)出一個機械開閉信號，使脫扣器動作，從而切斷電路，防止電氣事故的發(fā)生。如果是在異相發(fā)生二次觸電，那么通過操作執(zhí)行機構(gòu)的處理環(huán)節(jié)帶動萬能式斷路器或塑殼斷路器脫扣，達到保護觸電者的人身安全；同時，觸、漏電保護裝置可以實時監(jiān)測線路的漏電電流值，只要漏電電流大于危險值時，保護裝置立即發(fā)出聲音報警，并且及時自動通過 GSM 通信網(wǎng)電話和短信通知提醒電工管理人員對有關(guān)線路和設(shè)備漏電情況進行排查，達到防患于未然。

四、剩余電流繼電器的選型方法

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編輯線路負載類型：

當線路負載為交流負載且回路電流小于 500A 時，可選用 AC 型繼電器。AC 型剩余電流繼電器主要適用于相對簡單的交流負載情況，能夠?qū)ν蝗皇┘踊蚓徛仙氖Ｓ嗾医涣麟娏鞔_保脫扣，主要監(jiān)測正弦交流信號。例如在一些小型工廠車間的阻性照明燈具等交流負載回路中，若回路電流小于 500A，選用 AC 型繼電器可以滿足漏電保護的需求。

若線路負載類型復(fù)雜多樣且回路電流大，則應(yīng)選用 A 型繼電器。A 型剩余電流繼電器不僅能監(jiān)測正弦交流信號，還能對剩余脈動直流電流確保脫扣，適用于負載類型復(fù)雜的場合。比如在一些大型智能大廈中，電氣設(shè)備種類繁多，既有交流負載又可能存在一定的直流成分，且回路電流較大，此時選用 A 型繼電器能夠更好地應(yīng)對各種復(fù)雜的剩余電流情況。

在無詳細項目信息時，可以直接選用 A 型繼電器，以確保在各種可能的情況下都能提供較為可靠的剩余電流保護。

剩余電流互感器選型：

剩余電流互感器的選型需要注意型號、變比和孔徑等參數(shù)。首先，要根據(jù)實際項目的需求選擇合適的型號，不同的型號可能在功能和性能上有所差異。例如，安科瑞的 AKH-0.66L 型剩余電流互感器有多種規(guī)格可供選擇，包括 AKH-0.66L-35、AKH-0.66L-70、AKH-0.66L-105 等，可根據(jù)一次電流及母線截面等參數(shù)來確定具體的規(guī)格產(chǎn)品。

變比的選擇也非常重要。一般來說，要根據(jù)被測電流大小選定額定電流比，通常選用比被測電流大 2/3 左右的額定電流。例如，若被測電流為 100A，則可以選擇額定電流比為 150A/5A 的互感器。

同時，要特別注意互感器的孔徑，以防出現(xiàn)線路無法穿入互感器的情況。在選型時，應(yīng)準確測量線路的直徑，確保所選互感器的孔徑能夠容納線路。

開口互感器由于結(jié)構(gòu)特點，其精度相對較差。對于精度要求較高的項目，不建議使用開口互感器。如在一些對漏電保護精度要求嚴格的國家重點消防單位、智能大廈等場所，應(yīng)優(yōu)先選擇閉口式互感器，以確保剩余電流檢測的準確性。

選用 5A/2mA 輸出規(guī)格時需注明產(chǎn)品證書。這是因為不同的輸出規(guī)格可能對應(yīng)不同的應(yīng)用場景和精度要求，產(chǎn)品證書可以提供關(guān)于互感器性能和質(zhì)量的重要信息，確保其符合相關(guān)標準和規(guī)范。例如，在與電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置或漏電流繼電器配套使用時，檢測 0 - 1A 漏電流（最小漏電流 6mA），輸出 0 - 1V 或 0 - 2mA 的互感器需要有明確的產(chǎn)品證書，以保證其在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的可靠性和穩(wěn)定性。同時，可以參考一些常見的剩余電流互感器選型說明，如低壓剩余電流互感器專用于剩余電流的采集，與電氣測控裝置、電動機保護裝置配套使用。該產(chǎn)品二次可有兩路輸出，選擇一路輸出 0 - 20mA 或 0 - 2mA，一路輸出 0 - 1V。兩者只能選擇其一。在實際選型過程中，要根據(jù)具體的項目需求和應(yīng)用場景，綜合考慮各種因素，選擇合適的剩余電流互感器，以確保剩余電流繼電器能夠正常工作，為電氣系統(tǒng)的安全運行提供有力保障。

五、剩余電流繼電器的應(yīng)用場景

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智能化住宅建筑及賓館客房：住宅及賓館中的電熨斗、電吹風(fēng)、電熱水壺等設(shè)備使用頻率高，容易出現(xiàn)導(dǎo)線破損、水濺到插座等情況，嚴重危害人身安全。智能化住宅建筑和賓館客房中安裝剩余電流繼電器，可以對這些易發(fā)生漏電的設(shè)備進行監(jiān)測。當發(fā)生漏電或觸電情況時，剩余電流繼電器能夠及時切斷電源，保護人身安全。

智能化建筑中的游泳池：現(xiàn)代運動場、賓館多為帶有游泳池的智能化建筑。為保證游泳池清潔，一般設(shè)有循環(huán)水泵系統(tǒng)。游泳池是人群密集的場所，安全至關(guān)重要。因此，游泳池的循環(huán)水泵系統(tǒng)都要裝設(shè)剩余電流繼電器。當循環(huán)水泵系統(tǒng)出現(xiàn)漏電故障時，剩余電流繼電器能及時跳閘，切斷電源，保護人身安全。

智能化建筑工地：建筑工地環(huán)境潮濕，人員繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用電設(shè)備多為移動式，且配電線路長而復(fù)雜，容易受到外力破壞，很容易造成漏電，危害人員安全。在建筑工地一般要設(shè)置額定剩余動作電流在 30mA 左右的剩余電流繼電器，如 ASJ 系列剩余電流繼電器，能夠在發(fā)生漏電時及時動作，防止漏電危害人員安全。

城市照明配電系統(tǒng)：剩余電流繼電器應(yīng)用于低壓出線路，作接地故障保護使用。以 ASJ 剩余電流繼電器為例，可通過 PLC 來采集繼電器的輸出狀態(tài)，進而判斷繼電器的動作狀態(tài)，也可通過 RS485 通訊來組網(wǎng)，直接讀取繼電器的動作狀態(tài)。在城市照明配電系統(tǒng)中，單個路燈發(fā)生漏電可能導(dǎo)致此控制箱所控制的所有路燈跳閘熄滅，增加檢修難度。通過在城市照明配電系統(tǒng)單根路燈中加裝如 MAGTRON 的 B 型漏電漏電流傳感器等設(shè)備，可提升城市照明配電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

軌道交通地鐵車站：城市軌道交通設(shè)備復(fù)雜、量大、分布廣，在長期持續(xù)運行的過程中，存在潛在的火災(zāi)風(fēng)險隱患。在國內(nèi)外發(fā)生的地鐵火災(zāi)事件中，電氣原因引發(fā)的火災(zāi)占比最高，其中漏電流是重要因素。地鐵車站配電系統(tǒng)存在漏電流的原因主要有雙電源切換回路中的中性線進行并聯(lián)連接、TN - S 系統(tǒng)發(fā)生多點接地現(xiàn)象以及施工接線錯誤等。為限制漏電流，可采取在單母線分斷接線方式時，母聯(lián)開關(guān)應(yīng)優(yōu)選四極斷路器；TN - S 系統(tǒng)饋出回路應(yīng)避免共享中性線；同一回路中的相線與中性線應(yīng)并行鋪設(shè)；施工安裝后通電前應(yīng)對配電系統(tǒng)執(zhí)行絕緣測試及漏電流檢測等措施。安科瑞 ASJ 系列剩余電流繼電器能夠滿足地鐵車站的漏電防護需求，與遙控跳閘開關(guān)聯(lián)用，可及時切斷電源，防止間接接觸并限制漏電電流，也可直接作為信號繼電器，監(jiān)控電力設(shè)備，提升地鐵車站配電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

六、剩余電流繼電器的作用

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間接接觸電擊保護：作為直接接觸電擊事故基本防護措施的補充保護措施，選用無延時的 RCD，額定動作電流不超過 30mA。剩余電流繼電器在此起到關(guān)鍵作用，當電路發(fā)生絕緣損壞造成接地故障時，若故障電流值小于過電流保護裝置的動作電流值，剩余電流繼電器能夠及時檢測到剩余電流，并發(fā)出信號使保護裝置動作，自動切斷電源，防止由于電氣設(shè)備絕緣損壞發(fā)生損壞事故，從而對人體起到間接接觸電擊保護。同時，也是間接接觸電擊事故防護的主要措施，采用自動切斷電源的保護方式，保證人身安全。研究表明，人體接觸電壓的安全值為 50V，為保證人身安全，電氣裝置的任何部分發(fā)生絕緣故障時，一旦接觸電壓超過 50V 時，剩余電流繼電器能在規(guī)定的時間內(nèi)自動切斷故障部分電源，而過電流保護裝置受電氣線路和設(shè)備及自身動作值限制，不能自動切斷電源，所以剩余電流保護裝置不受負荷電流影響，可與過電流保護裝置配合使用，作間接接觸電擊保護。

接地故障保護：接地故障可能導(dǎo)致人身電擊傷亡和設(shè)備損壞，嚴重時可能引發(fā)電氣火災(zāi)。在 TT 系統(tǒng)中額定電流較大、配電線路較長的線路，TN 系統(tǒng)中帶電導(dǎo)線落地接地故障、不安全的金屬性接地故障、電弧性接地故障時，都有可能出現(xiàn)接地故障電流小于過電流保護動作整定電流，過電流保護裝置不動作的情況。此時，剩余電流保護裝置，或帶接地故障保護的斷路器，如剩余電流繼電器，能可靠地進行接地故障保護。當接地故障發(fā)生時，剩余電流繼電器能夠檢測到接地故障電流，及時發(fā)出信號使保護裝置動作，切斷故障電路，防止因接地故障電流引起的設(shè)備損壞和電氣火災(zāi)事故。

電氣火災(zāi)保護：電氣火災(zāi)通常由電氣短路引起，其中電弧性短路引起火災(zāi)危險遠大于金屬性短路。帶剩余電流動作保護功能的斷路器可在過電流保護裝置不動作的情況下切斷保障電路，防止電弧性短路引發(fā)的電氣火災(zāi)。剩余電流繼電器作為帶剩余電流動作保護功能的裝置之一，能夠在電路發(fā)生電弧性短路時，檢測到剩余電流，當漏電電流超過繼電器的設(shè)定閾值時，發(fā)出機械開閉信號，使脫扣器動作，從而切斷電路，防止電氣事故的發(fā)生，有效保護電路，防止電弧性短路引發(fā)的電氣火災(zāi)。

七、總結(jié)

剩余電流繼電器作為一種重要的電氣保護裝置，在多個領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過高靈敏度的檢測和快速切斷電源的功能，保障了人員和設(shè)備的安全，降低了電氣事故的發(fā)生率，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了有力保障。

首先，剩余電流繼電器在不同場景下都能準確檢測剩余電流。無論是智能化住宅建筑及賓館客房，還是智能化建筑中的游泳池、智能化建筑工地、城市照明配電系統(tǒng)以及軌道交通地鐵車站等，剩余電流繼電器都能及時發(fā)現(xiàn)潛在的漏電風(fēng)險。例如在智能化住宅建筑和賓館客房中，電熨斗、電吹風(fēng)等設(shè)備容易出現(xiàn)導(dǎo)線破損等情況，剩余電流繼電器可在發(fā)生漏電時迅速切斷電源，保護人身安全。在游泳池等人群密集場所，循環(huán)水泵系統(tǒng)一旦出現(xiàn)漏電故障，剩余電流繼電器能及時跳閘，保障人員安全。建筑工地環(huán)境復(fù)雜，剩余電流繼電器能有效防止漏電危害人員安全。城市照明配電系統(tǒng)和軌道交通地鐵車站中，剩余電流繼電器也能提升系統(tǒng)的安全性和可靠性。

其次，剩余電流繼電器的技術(shù)參數(shù)和標準規(guī)范確保了其性能和安全性。不同型號的剩余電流繼電器具有特定的技術(shù)參數(shù)，如額定剩余動作電流、極限不驅(qū)動時間、輸出方式與觸點容量、復(fù)位方式以及適用環(huán)境參數(shù)等。這些參數(shù)滿足了不同場景下的應(yīng)用需求。同時，剩余電流繼電器的設(shè)計和制造遵循嚴格的標準規(guī)范，如 GB 14287.2-2005 和 GB 13955-2005 等，確保了其在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的可靠性和有效性。

再者，剩余電流繼電器在電氣系統(tǒng)中具有多種重要作用。它可以實現(xiàn)間接接觸電擊保護，作為直接接觸電擊事故基本防護措施的補充保護措施，選用無延時的 RCD，額定動作電流不超過 30mA，在電路發(fā)生絕緣損壞造成接地故障時，能及時檢測到剩余電流并自動切斷電源，防止由于電氣設(shè)備絕緣損壞發(fā)生損壞事故，對人體起到間接接觸電擊保護。同時，在接地故障保護方面，當接地故障發(fā)生時，剩余電流繼電器能夠檢測到接地故障電流，及時發(fā)出信號使保護裝置動作，切斷故障電路，防止因接地故障電流引起的設(shè)備損壞和電氣火災(zāi)事故。在電氣火災(zāi)保護方面，當電路發(fā)生電弧性短路時，剩余電流繼電器能檢測到剩余電流，發(fā)出機械開閉信號，使脫扣器動作，切斷電路，防止電氣事故的發(fā)生，有效保護電路，防止電弧性短路引發(fā)的電氣火災(zāi)。

剩余電流繼電器以其性能和重要的作用，在電氣領(lǐng)域中占據(jù)著不可替代的地位。它為各個領(lǐng)域的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供了有力保障，是保障人員和設(shè)備安全的重要防線。