要回答題主的問題,首先我們要弄懂幾個原理。
1.單相接地故障的定義
我們設(shè)三相電流分別為ia、ib和ic,并且有如下關(guān)系:
如果三相電流是平衡的,也即Ia=Ib=Ic,則上式中可以寫成:
我們很容易利用中學(xué)的三角函數(shù)知識證明中括號內(nèi)三個正弦量的和等于0。
等號右側(cè)的量其實(shí)就是三相不平衡電流。我們看到,中性線電流In與三相不平衡電流的大小相等方向相反。所以,當(dāng)三相平衡時,中性線N的總線上的電流為零。
提醒一下:雖然三相平衡時中性線N總線上的電流等于零,但中性線支線上的電流不等于零。事實(shí)上,中性線支線上的電流與某相的相線電流大小相等而方向相反。
現(xiàn)在,我們把中性線電流和三相電流合在一起求相量和,如下:
結(jié)果會怎樣呢?
我們發(fā)現(xiàn),即使出現(xiàn)了三相不平衡,但ig的值依然為零。即:
我們看下圖中的圖1,它的負(fù)載其實(shí)就是安裝在三條相線上的三只阻值相同的電阻,顯見三相是平衡的。而圖2中A相多了一只電阻,所以三相不平衡。然而不管是圖1還是圖2,中性線電流與三相電流的相量和,卻始終等于零。
注意1:圖1中N線的總線上電流等于零,但N線的支線電流不等于零。
注意2:圖1和圖2的接地系統(tǒng)是TN-S。
現(xiàn)在我們假設(shè)A相出現(xiàn)了漏電ias,我們看看會怎樣:
我們把ig叫做剩余電流,它的值反映了漏電流的值。
我們看下圖:
圖3和圖4中A相都對負(fù)載外殼發(fā)生了漏電,漏電流ias順著PE線返回電源。通過前面的解釋,我們已經(jīng)知曉剩余電流就能反映出漏電流。
在低壓配電系統(tǒng)中,ig又叫做單相接地故障電流。
2.單相接地故障電流的采集方法
我們看下圖:
圖5中,我們在負(fù)載的上游處安裝了一只零序電流互感器鐵芯,并且讓三條相線和一條N線同時穿過鐵芯。如此一來,我們在零序電流互感器的次級繞組中就能測量出漏電電流ias。
另外,在圖5中我們還可以在地線PE上安裝零序電流互感器直接測量漏電流。
圖5中的兩種方法很常用。但問題是:斷路器的內(nèi)部空間狹小,當(dāng)三相電流很大時,我們根本就不可能把零序電流互感器安裝到斷路器內(nèi)部。在這種情況下,必須采取其它方式。
我們看圖6:
圖6是ABB的框架斷路器Emax內(nèi)部采集剩余電流的方法。
圖6中,我們看到在斷路器內(nèi)部安插了4個用羅氏線圈構(gòu)成的電流傳感器,它們分別采集三相電流和N線電流,然后在脫扣器內(nèi)部匯總求得四個電流的相量和,由此解出剩余電流。
圖6中第二個方法就是從地線安裝的零序電流互感器直接測量剩余電流,然后輸入給斷路器脫扣器。
第一種方法叫做斷路器的G保護(hù)測量,第二種方法叫做外部G保護(hù)測量。
現(xiàn)在,我們可以來回答題主的問題了。我們來看題主的問題是什么:
1)ACB框架斷路器的接地保護(hù)、漏電保護(hù)和中性線保護(hù)有何區(qū)別?
2)兩種接地故障保護(hù):1.剩余電流型;2.地電流返回型,請問這兩者有何區(qū)別?
首先回答第二個問題:
從前面的描述中我們已經(jīng)知道,ACB框架斷路器的G保護(hù)有兩種:
第一種針對發(fā)生在斷路器下游的單相接地故障,包括發(fā)生在斷路器出口處的單相接地故障,以及發(fā)生在饋電電纜處的單相接地故障。此種單相接地故障可以通過三相電流和N線電流的相量和來測量。
第一種單相接地故障就是題主所謂的剩余電流型。
第二種針對發(fā)生在斷路器上游處的單相接地故障,此種單相接地故障可以通過變壓器接地極的零序電流互感器來測量。
第二種單相接地故障就是題主所謂的地電流返回型。
需要提醒的是:
剩余電流保護(hù)的電流范圍有三種:第一種剩余電流范圍是16mA到30mA,專用于人身安全防護(hù);第二種剩余電流范圍是30mA到100mA,兼做人身安全防護(hù)和電氣火災(zāi)防護(hù);第三種剩余電流范圍是大于100mA,專用于電氣火災(zāi)防護(hù)。
由于框架ACB斷路器的殼體電流一般都不小于630A,最大可達(dá)6300A,因此框架ACB斷路器的G保護(hù)一般都用于電氣火災(zāi)防護(hù)。
再來回答第一個問題:
ACB的單相接地故障保護(hù)與漏電保護(hù)是一回事。
至于中性線保護(hù),主要是指三相不平衡電流保護(hù),還有三次諧波的中性線電流保護(hù)。
我們已經(jīng)知道,中性線電流是三相電流的相量和。但對于三次諧波來說,中性線電流不是相量和,而是代數(shù)和,所以三次諧波的中性線電流特別大。也因此,若電網(wǎng)中存在三次諧波,則中性線母線截面必須與相線母線截面相等。
另外,ACB若具有中性線保護(hù),則ACB一定是四極斷路器。
我們來看具有中性線保護(hù)的ABB的框架斷路器Emax保護(hù)參數(shù),如下:
我們看到,N極的保護(hù)與相線所在極的保護(hù)是一致的。
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給一個補(bǔ)充:
不要把相量與矢量(向量)等同起來。
兩個矢量相乘,再乘上它們夾角的正弦,叫做矢量的叉乘。矢量叉乘后的結(jié)果仍然是矢量,例如力臂與力的叉乘,結(jié)果是力矩。力矩是矢量。
電壓相量與電流相量的叉乘,其結(jié)果是無功功率,無功功率是標(biāo)量。
因此相量與矢量不能畫等號。
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原文標(biāo)題:接地保護(hù)、漏電保護(hù)和中性線保護(hù)有何區(qū)別?
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