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盛麗萍
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】單相接地故障是造成城市路燈設施漏電隱患的主要原因，通過研究剩餘電流保護器(ＲＣＤ)的工作原理，找到了利用鉗表快速地測量回路中剩餘電流的方法，從現場作業的角度出發，提高人工排查漏電隱患的效率。
【關鍵詞】路燈；剩餘電流；漏電隱患；維護作業
0引言
路燈是指給道路提供照明功能的一種用電設備，其特點是分布廣、燈杆基本使用鋼鐵材料，燈杆頂部的燈具、燈deng杆gan內nei的de電dian纜lan線xian都dou帶dai電dian，由you於yu路lu燈deng杆gan較jiao多duo分fen布bu於yu人ren行xing道dao或huo綠lv化hua帶dai，燈deng杆gan與yu人ren很hen容rong易yi接jie觸chu到dao，因yin此ci，當dang漏lou電dian發fa生sheng時shi，很hen容rong易yi引yin起qi人ren體ti觸chu電dian的de事shi故gu。近jin年nian來lai，隨sui著zhe城cheng市shi規gui模mo的de不bu斷duan擴kuo大da，城cheng市shi人ren口kou與yu日ri俱ju增zeng，城cheng市shi照zhao明ming範fan圍wei也ye隨sui著zhe日ri益yi擴kuo大da，市shi民min也ye對dui城cheng市shi照zhao明ming提ti出chu了le更geng高gao的de要yao求qiu。在zai這zhe個ge背bei景jing下xia，路lu燈deng設she施shi的de數shu量liang和he密mi度du在zai不bu斷duan增zeng加jia，這zhe也ye給gei城cheng市shi照zhao明ming設she施shi的de管guan理li增zeng加jia了le難nan度du，而er時shi有you發fa生sheng的de路lu燈deng漏lou電dian傷shang人ren事shi件jian，也ye給gei城cheng市shi照zhao明ming設she施shi的de管guan理li者zhe提ti出chu了le一yi個ge難nan題ti:如何做到既能保證照明的效果，又能把安全隱患消除。本文將主要探討漏電現象的原理、如何快速排查隱患並分享實際工作中的一些經驗。
１漏電原因分析
路燈設施漏電分為“燈杆帶電”和“電纜漏電”，這兩類現象產生的場景有以下幾種:
1）路燈杆內電纜絕緣損壞導致電線與燈杆接觸，使燈杆帶電。
2）燈頭漏電。照明燈頭雖然設計有防水功能。但絕緣發生變化或者線路被雷擊後。燈頭存在漏電的可能。
3）路麵積水侵入燈杆內部導致漏電。城市內澇時，路燈杆若淹沒於水中，水位超過燈門高度，接線頭防水措施不足會導致漏電。
4）電(dian)纜(lan)絕(jue)緣(yuan)變(bian)化(hua)。路(lu)燈(deng)供(gong)電(dian)線(xian)路(lu)比(bi)較(jiao)長(chang)，有(you)的(de)線(xian)路(lu)可(ke)能(neng)長(chang)達(da)數(shu)公(gong)裏(li)，並(bing)且(qie)都(dou)埋(mai)於(yu)地(di)下(xia)，時(shi)間(jian)久(jiu)了(le)會(hui)受(shou)侵(qin)蝕(shi)發(fa)生(sheng)絕(jue)緣(yuan)變(bian)化(hua)，或(huo)受(shou)外(wai)力(li)影(ying)響(xiang)導(dao)致(zhi)電(dian)纜(lan)皮(pi)破(po)損(sun)，電(dian)纜(lan)絕(jue)緣(yuan)降(jiang)低(di)就(jiu)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)漏(lou)電(dian)。在(zai)電(dian)路(lu)分(fen)析(xi)中(zhong)，以(yi)上(shang)漏(lou)電(dian)現(xian)象(xiang)多(duo)為(wei)單(dan)相(xiang)接(jie)地(di)故(gu)障(zhang)，«低壓配電設計規範»(ＧＢ/Ｔ５００５４—２０１１)第５.２.９條規定“ＴＮ係統中配電線路的間接接觸防護電器切斷故障回路的時間，應符合下列規定:配電線路或僅供給固定式電氣設備用電的末端線路，不宜大於５ｓ”，假設某一段路燈線路長１ｋｍ，采用ＶＶ－１ｋＶ４×２５ｍｍ２＋１×１６ｍｍ２電纜，當線路末端發生單相金屬性接地故障時?故障電流Ｉｄ＝1２２.３Ａ，對於常用的額定電流為６３Ａ的斷路器。很難在５ｓ內切斷電路，如果發生單相非金屬性接地故障，現有的斷路器更可能是根本無法切斷故障回路[１]。單相接地故障中，故障點電壓會下降，另外兩相電壓會升高，但是由於ＬＥＤ路燈電源大多數是寬範圍設計，電壓低至９０Ｖyekeyizhengchanggongzuo，yinciwufatongguorouyanguanchaliangdengqingkuanglaifaxianguzhang，ludengxianluyouyudianlanyudadijiechu，qiejulihenchang。dianlandeduidifenbudianrongsuochanshengdeloudianrongyichaoguoyibanloudianbaohuqidezhengdingfanwei，daozhiwufahezha，changguideloudianbaohuqiyewufajiazhuang。yinci，zaishijideweihuguanlizhong，womenxuyaozengjiarengongpaizhaguzhangdefangshi，tigaoxianludeanquanxing。danxiangjiediguzhangfashengshi，baohudaoti(ＰＥ)線內會流過漏電電流，我們可以通過測量出漏電電流來排查出故障回路[２]。一段路燈線路長１ｋｍ，采用ＶＶ－１ｋＶ４×２５ｍｍ２＋１×１６ｍｍ２電纜，當線路末端發生單相金屬性接地故障時，故障電流Ｉｄ＝１２２，３Ａ，對於常用的額定電流為６３Ａ的斷路器，很難在,５ｓ內切斷電路，如果發生單相非金屬性接地故障。
現有的斷路器更可能是根本無法切斷故障回路[１]，單相接地故障中，故障點電壓會下降，另外兩相電壓會升高，但是由於ＬＥＤ路燈電源大多數是寬範圍設計，電壓低至９０Ｖ也ye可ke以yi正zheng常chang工gong作zuo。因yin此ci無wu法fa通tong過guo肉rou眼yan觀guan察cha亮liang燈deng情qing況kuang來lai發fa現xian故gu障zhang，路lu燈deng線xian路lu由you於yu電dian纜lan與yu大da地di接jie觸chu，且qie距ju離li很hen長chang，電dian纜lan的de對dui地di分fen布bu電dian容rong所suo產chan生sheng的de漏lou電dian容rong易yi超chao過guo一yi般ban漏lou電dian保bao護hu器qi的de整zheng定ding範fan圍wei。導dao致zhi無wu法fa合he閘zha，常chang規gui的de漏lou電dian保bao護hu器qi也ye無wu法fa加jia裝zhuang。因yin此ci，在zai實shi際ji的de維wei護hu管guan理li中zhong，我wo們men需xu要yao增zeng加jia人ren工gong排pai查zha故gu障zhang的de方fang式shi，提ti高gao線xian路lu的de安an全quan性xing，單dan相xiang接jie地di故gu障zhang發fa生sheng時shi，保bao護hu導dao體ti(ＰＥ)線內會流過漏電電流，我們可以通過測量出漏電電流來排查出故障回路[２]。
2不同類型電流產生的原理
2.1不平衡電流產生的原理
三相五線製中時，任何一相總的單相負荷都有兩個回路，一是和零線組成２２０Ｖ回路，二是和另一相串聯構成３８０Ｖ回hui路lu，當dang三san相xiang平ping衡heng的de時shi候hou，電dian源yuan相xiang間jian的de線xian電dian壓ya與yu每mei一yi相xiang回hui路lu的de相xiang電dian壓ya之zhi間jian會hui形xing成cheng一yi個ge和he諧xie的de回hui路lu，而er此ci時shi零ling線xian上shang是shi沒mei有you電dian流liu的de。當dang負fu荷he不bu平ping衡heng的de時shi候hou，串chuan聯lian在zai線xian電dian壓ya之zhi間jian的de兩liang相xiang負fu荷he就jiu不bu一yi樣yang大da了le，而er由you於yu串chuan聯lian電dian路lu中zhong電dian流liu相xiang等deng，於yu是shi負fu荷he大da的de一yi相xiang多duo餘yu的de電dian流liu就jiu從cong零ling線xian流liu走zou了le，這zhe個ge電dian流liu就jiu是shi不bu平ping衡heng電dian流liu[３]。
如圖１所示假設Ｌ１相接了一個燈Ｌ２相接了兩個燈，Ｌ３相接了三個燈，Ｌ１相的一個燈通過零線和Ｌ２相兩個燈串聯接於Ｌ１Ｌ２線電壓，Ｌ１相的一個燈也通過零線和Ｌ３相三個燈串聯接於Ｌ１Ｌ３線電壓。此時係統處於不對稱狀態，三相不平衡，在線電壓與Ｌ１相Ｌ２相共三個燈的回路中。電流處處相等，而Ｌ１相和Ｌ２相各自回路的負載電流卻不等，而係統之所以還可以運行，是因為Ｌ１Ｌ２相多餘負荷的電流從零線走了，因此，此時的Ｎ線是帶電的。
2.2零序電流產生的原理
三相係統的電壓、電流都可以分解為正序、fuxuhelingxufenliang，zaisanxiangpinghengqiewuguzhangfashengshi，xitongchuyuduichengyunxingzhuangtai，meiyoufuxulingxufenliang，zhiyouzhengxufenliang，ruochuxianlefuxuhuolingxufenliang，zeshuomingxitongcunzaiwenti[４]。danxiangjiediguzhanghuichanshenglingxudianliu，jiashesanxiangpingheng，dangdianluzhongfashengchudianhuoloudianguzhangshi，huiluzhongyouloudiandianliuliuguo，zheshisanxiangdianliuxianglianghebudengyuling，qixiangliangheweiＩａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝Ｉ(Ｉ即零序電流)[５]。雖說單相接地故障會產生零序電壓和零序電流，但是，在實際工作中我們發現，由於路燈低壓設施數量龐大、線路長、接jie線xian不bu規gui範fan等deng諸zhu多duo問wen題ti，導dao致zhi在zai實shi際ji運yun行xing中zhong。三san相xiang不bu平ping衡heng的de情qing況kuang較jiao為wei常chang見jian，線xian路lu中zhong經jing常chang有you不bu平ping衡heng電dian流liu，因yin此ci我wo們men難nan以yi通tong過guo直zhi接jie測ce量liang零ling序xu電dian流liu的de方fang式shi去qu排pai查zha單dan相xiang接jie地di故gu障zhang。
2.3漏電電流產生的原理
法fa快kuai速su檢jian測ce線xian路lu中zhong的de剩sheng餘yu電dian流liu，既ji然ran如ru此ci，我wo們men就jiu可ke以yi通tong過guo測ce量liang剩sheng餘yu電dian流liu的de方fang式shi快kuai速su方fang便bian地di排pai查zha出chu單dan相xiang接jie地di故gu障zhang，剩sheng餘yu電dian流liu保bao護hu的de原yuan理li，是shi讓rang三san相xiang線xian路lu及ji中zhong性xing線xian共gong同tong穿chuan過guo一yi個geＣＴ(電流互感器)，如下圖，三相線路與中性線的電流矢量和為ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ，當線路正常沒有發生單相接地故障時，此電流矢量和為０(忽略正常泄露電流)。當發生單相接地故障時，ＰＥ線會流過接地故障電流ＩＤ，則電流矢量和為ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ＝ＩＤ[６]，
3漏電電流的檢測
在實際操作時，我們在路燈箱變的低壓出線端。任選一個回路，用鉗形表把Ａ相、Ｂ相、Ｃ相和零線用鉗形表同時鉗住，此時測得的電流數值就是ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＮ，而這個數也等於ＩＤ。也就是故障電流(漏電電流)，在這個過程中，不對稱分量被抵消。因此測得的剩餘電流，由單相接地故障所產生的漏電電流，圖３是現場操作的圖片。
4實際應用
我們用這個方法對１３３台箱變進行了剩餘電流的檢測，表１和表２是部分測量數據，其中Ｎ１~Ｎ１０代表回路編號。表１中，有一台箱變ＮＳ３￣１００的Ｎ５回路的數值達到了２０.２Ａ，明顯超出正常範圍。經過排查後，我們在一處燈杆內找到了故障原因，如圖４所示，該燈杆燈門內的接線端，被外力拉入至底下的燈盤位置，我們猜測，可能是台風“山竹”襲(xi)來(lai)時(shi)，倒(dao)伏(fu)樹(shu)木(mu)牽(qian)扯(che)了(le)路(lu)燈(deng)電(dian)纜(lan)，導(dao)致(zhi)接(jie)線(xian)端(duan)被(bei)拉(la)到(dao)低(di)位(wei)，而(er)該(gai)燈(deng)杆(gan)內(nei)低(di)位(wei)非(fei)常(chang)潮(chao)濕(shi)，導(dao)致(zhi)接(jie)線(xian)頭(tou)絕(jue)緣(yuan)老(lao)化(hua)加(jia)速(su)，潮(chao)濕(shi)的(de)環(huan)境(jing)使(shi)線(xian)頭(tou)產(chan)生(sheng)放(fang)電(dian)現(xian)象(xiang)。使(shi)燈(deng)杆(gan)帶(dai)上(shang)漏(lou)電(dian)壓(ya)，其(qi)電(dian)壓(ya)達(da)到(dao)了(le)１０３Ｖ，由於隻是其中一相的絕緣老化，擊穿空氣通過燈杆與大地連接，產生的漏電流隻有十幾安培，空氣開關無法跳閘，導致此燈杆可以“帶病工作”，且能正常亮
燈。常規巡查難以發現故障，表２中，也有一台箱變ＮＳ３￣１２５的Ｎ２回路數值明顯較大，達到了２３Ａ，我wo們men對dui該gai回hui路lu進jin行xing排pai查zha後hou，找zhao到dao了le故gu障zhang點dian，故gu障zhang點dian也ye在zai一yi處chu燈deng杆gan內nei。該gai燈deng杆gan的de燈deng門men內nei電dian纜lan接jie線xian頭tou絕jue緣yuan膠jiao布bu燒shao斷duan，導dao致zhi電dian纜lan頭tou散san開kai，電dian纜lan頭tou與yu燈deng杆gan金jin屬shu表biao麵mian直zhi接jie接jie觸chu，造zao成cheng了le單dan相xiang接jie地di故gu障zhang。表biao１和表２中zhong除chu兩liang個ge故gu障zhang回hui路lu外wai，其qi餘yu大da部bu分fen回hui路lu測ce得de的de數shu值zhi相xiang對dui較jiao低di，由you於yu路lu燈deng線xian路lu長chang，且qie每mei個ge回hui路lu的de總zong長chang度du差cha異yi較jiao大da，電dian纜lan對dui地di的de分fen布bu電dian容rong也ye會hui產chan生sheng些xie許xu的de漏lou電dian流liu，因yin此ci並bing不bu是shi說shuo測ce出chu了le剩sheng餘yu電dian流liu數shu值zhi，就jiu說shuo明ming回hui路lu存cun在zai故gu障zhang。正zheng常chang的de線xian路lu也ye可ke能neng被bei檢jian測ce出chu輕qing微wei的de剩sheng餘yu電dian流liu。在zai這zhe個ge基ji礎chu上shang，我wo們men暫zan時shi無wu法fa給gei出chu一yi個ge精jing確que的de安an全quan數shu值zhi，隻zhi能neng在zai維wei護hu作zuo業ye時shi，從cong數shu值zhi*大的回路開始逐個排查。
5安科瑞ASJ係列產品介紹
安科瑞ASJ係列剩餘電流動作繼電器和多回路剩餘電流監測儀可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式剩餘電流保護裝置，主要適用於交流50Hz，額定電壓400V及以下的TT和TNxitongpeidianxianlu，yonglaiduidianqixianlujinxingjiediguzhangbaohu，fangzhijiediguzhangdianliuyinqideshebeisunhuaihedianqihuozaishigu，yekeyonglaiduirenshenchudianweixiantigongjianjiejiechubaohu。
  
ASJ10/20係列剩餘電流動作繼電器
 
ASJ60係列剩餘電流監測儀
5.1功能介紹
ASJ10/20係列剩餘電流動作繼電器具有以下功能：A型或者AC型剩餘電流測量，剩餘電流越限報警指示，額定剩餘動作電流可設定，極限不驅動時間可設定，兩組繼電器輸出，具有就地，遠程“測試”、“複位”功能；
ASJ60係列剩餘電流監測儀具有以下功能：16路剩餘電流監測，1路預警繼電器輸出，16路報警繼電器輸出，2路DI輸入，自動重合閘功能，遠程通訊功能，遠程分合閘功能。
5.2技術指標
ASJ10/20係列剩餘電流動作繼電器技術指標
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項目
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指標
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AC型
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A型
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輔助電源
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電壓
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AC110/220V（±10%）
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AC/DC85~270V
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功耗
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<5W
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<5W
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輸入
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額定剩餘動作
電流I△n
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0.03、0.1、0.3、0.5(A)
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0.03、0.05、0.1、0.3、0.5、1、3、5、10、30(A)
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極限不驅動時間△t
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0.1、0.5(s)
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0、0.06、0.1、0.2、0.3、0.5、0.8、1、4、10(s)
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額定剩餘不動作
電流I△no
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50%I△n
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50%I△n
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動作特性
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AC正弦交流電流
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AC正弦交流電流、
脈動直流電流
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頻率
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50Hz±5Hz
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50Hz±5Hz
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動作誤差
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-20%~-10%I△n
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-20%~-10%I△n
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輸出
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輸出方式
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一組常開、一組轉換
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一組常閉或常開、一組轉換
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觸點容量
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5A250VAC
5A30VDC
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AL1:8A250VAC;5A30VDC
AL2:6A250VAC;5A30VDC
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複位方式
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就地、遠程
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就地、遠程、自動
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環境
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工作溫度
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運行溫度：-20℃~+55℃，存儲溫度：-30℃~+70℃
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工作濕度
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≤95%RH，不結露，無腐蝕性氣體場所
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海拔高度
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≤2000m
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汙染等級
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3級
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安裝類別
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Ⅲ類
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ASJ60係列剩餘電流監測儀技術指標
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項目
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指標
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電源
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電壓範圍
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AC/DC85V~265V
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*大功耗
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≤10VA
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輸入
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*大測量支路數
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16路
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剩餘電流測量範圍
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1mA~30A
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額定剩餘動作電流I△n
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1mA~30A連續可調
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動作特性
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AC正弦交流電流及脈動直流電流
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頻率
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50Hz±5Hz
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動作延時
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0~10s可設
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開關量
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2路無源幹接點輸入
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輸出
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輸出方式
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1路水浸報警繼電器（常開）
16路剩餘電流報警繼電器（常開）
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觸點容量
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AC250V/3ADC30V/3A
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重合閘
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次數
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0~99連續可設
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間隔時間
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0~999秒連續可設
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通訊
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方式1
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RS485通訊，Modbus-RTU協議
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方式2（可選）
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4G無線通訊
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環境要求
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溫度
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工作溫度：-10℃~55℃，存儲溫度：-30℃~70℃
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濕度
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≤95%，不結露
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海拔
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≤2500m
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平均無故障工作時間
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≥50000小時
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5.3選用說明
剩餘電流動作繼電器在應用時應注意低壓係統的接線型式。
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係統形式
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係統接線
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說明
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TT係統
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采用ASJ。因為當發生單相接地故障時，故障電流很小，且較難估計，達不到開關的動作電流，外殼上將出現危險電壓。
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TN-S係統
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可采用ASJ。更快速靈敏切斷故障，以提高安全可靠性，此時PE線不得穿過互感器，N線穿互感器，且不得重複接地。
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qiyujiexianxingshixuyaogaizaochengyishangliangzhongxingshishiyong，fangzhichuxianwudongzuohuozhebudongzuodeqingkuang。shengyudianliuhuganqidexuanzeyinggenjuzhuhuiludeedingdianliuweicankaoxuanze，
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型號
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孔徑
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主回路額定電流
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變比
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AKH-0.66L45
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45mm
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80A
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1A:1mA
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AKH-0.66L80
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80mm
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250A
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1A:1mA
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AKH-0.66L100
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100mm
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400A
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1A:1mA
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AKH-0.66L150
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150mm
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630A
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1A:1mA
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AKH-0.66L200
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200mm
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1000A
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1A:1mA
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AKH-0.66L-260*100II
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265*104mm
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1000A
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1A:1mA
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實際應如圖所示，互感器安裝在主回路或者支路上，通過測量剩餘電流判斷是否驅動斷路器動作。
ASJ10/20剩餘電流繼電器典型應用
ASJ60剩餘電流監測儀典型應用
5.4注意事項
當采用剩餘電流動作保護器（RCD）作為電擊防護附加防護措施時，應符合下列規定：
- 額定剩餘電流動作值不應大於30mA；
- 額定電流不超過32A的下列回路應裝設剩餘電流動作保護器（RCD）：
- 供一般人員使用的電源插座回路；
- 室內移動電氣設備；
- 人員可觸及的室外電氣設備。
- 剩餘電流動作保護器（RCD）不應作為保護措施；
- 采用剩餘電流動作保護器（RCD）時應裝設保護接地導體（PE）。
6結束語
我(wo)們(men)使(shi)用(yong)的(de)這(zhe)種(zhong)快(kuai)速(su)檢(jian)測(ce)剩(sheng)餘(yu)電(dian)流(liu)的(de)方(fang)法(fa)，可(ke)以(yi)在(zai)路(lu)燈(deng)維(wei)護(hu)作(zuo)業(ye)過(guo)程(cheng)中(zhong)，提(ti)高(gao)人(ren)工(gong)排(pai)查(zha)故(gu)障(zhang)回(hui)路(lu)的(de)效(xiao)率(lv)。快(kuai)速(su)發(fa)現(xian)漏(lou)電(dian)安(an)全(quan)隱(yin)患(huan)，通(tong)過(guo)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)的(de)現(xian)場(chang)檢(jian)驗(yan)，確(que)定(ding)了(le)該(gai)方(fang)法(fa)的(de)可(ke)操(cao)作(zuo)性(xing)。但(dan)是(shi)我(wo)們(men)還(hai)無(wu)法(fa)整(zheng)定(ding)出(chu)安(an)全(quan)數(shu)值(zhi)，使(shi)得(de)檢(jian)測(ce)的(de)過(guo)程(cheng)還(hai)存(cun)在(zai)瑕(xia)疵(ci)。未(wei)來(lai)，我(wo)們(men)還(hai)將(jiang)對(dui)回(hui)路(lu)長(chang)度(du)與(yu)電(dian)纜(lan)對(dui)地(di)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)造(zao)成(cheng)的(de)泄(xie)漏(lou)電(dian)流(liu)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)進(jin)行(xing)研(yan)究(jiu)，完(wan)善(shan)通(tong)過(guo)檢(jian)測(ce)剩(sheng)餘(yu)電(dian)流(liu)排(pai)查(zha)路(lu)燈(deng)漏(lou)電(dian)隱(yin)患(huan)的(de)方(fang)法(fa)。
參考文獻
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作者簡介：盛麗萍，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事剩餘電流動作保護器的研發與應用
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