3.2　电气设备的选择

3.2.1　漏电保护器的选择

漏电保护器是触电保安器、漏电断路器、漏电开关等的统称。它是防止人身触电及防止漏电的一种重要保护电器。

（1）漏电保护器的工作原理

电气设备漏电时，会发生两种异常现象：一是不带电的金属部分（外壳）出现较高的对地电压，在380V或220V系统中，一相漏电，外壳对地电压可达到20～40V以上；二是设备对地的泄漏电流剧增，出现不平衡电流。漏电保护器就是通过检测机构，分别取得这些异常信号，经过中间转换与放大，传递到执行机构，将电源自动切断，从而起到保护作用的。漏电保护器的框图如图3-9所示。

图3-10是电流型漏电保护器的典型线路。在正常情况下，流过电流互感器H的进线电流I1和经过负载回到电源中性线的电流I2，大小相等，方向相反，电流互感器环形铁芯中的磁通为零，互感器的输出电压Uo=0V，开关S保持合闸状态。当负载侧发生触电或设备绝缘损坏时，就会出现电流Io，它不是往复经过电流互感器的，而是经人体和大地回到电源变压器的接地中性点O，因而穿过电流互感器的电流之和不等于0A，而等于漏电电流Io。这时电流互感器的输出电压Uo>0V，该电压经过放大后，作用于脱扣线圈Y，将设备电源切除。

具体以DZL18-20型漏电保护器为例，说明其工作原理，如图3-11所示。

当被保护电路有漏电或人身触电时，只要漏电或触电电流达到漏电动作电流值，零序电流互感器TA（由高导磁材料坡莫合金制成）的副绕组就输出一电流信号，经整流桥VC整流后，触发双向晶闸管V导通，并通过漏电脱扣器Y使自动开关在0.1s内切断电源，从而起到漏电和触电保护作用。

（2）漏电保护器的选用

漏电保护器的动作灵敏度不仅取决于保护状况，而且还需考虑配电线路和电气设备本身的正常漏电。任何低压配电线路，对地都有泄漏电流。产生漏电的原因有两个：

①低压线路对大地有分布电容；

②任何绝缘体都有一定的绝缘电阻，在工作电压下有一定的漏电。

两者合成为总的泄漏电流。因此有些国家对室内配电线路的漏电标准规定为1/2000的额定电流。据测量，在工作电压为220V时，一般的塑料绝缘导线（1.5～2.5mm2）每米可能产生的最大泄漏电流为36μA。因此对一户有50m配线的住宅，正常泄漏电流约为2mA，再加上各种电气设备的漏电，总的泄漏电流约在3mA以上。对于使用电热设备的家庭，因电热设备的漏电变化比较大（1.8～20mA），为了在正常使用各种电气设备时漏电保护器不发生误动作，漏电保护器的动作电流宜取30mA（一般家庭整定为30mA）。漏电保护器的实际动作电流为正常泄漏电流与人体触电电流之和。

另外，为了防止过载及短路故障造成危害，可选择兼有过载和短路双重保护功能的漏电保护器。这样设置可以省去单独设置断路器、熔断器，减少元件和费用。如果用户所在地电压波动很大，为了保护家用电器不被损坏，也可选用兼有过电压和欠电压保护的漏电保护器。这种漏电保护器的额定工作电流有6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A、80A等几种。应根据住宅用电负荷决定具体选择哪种规格。一般住宅可选用额定工作电流为16～32A左右、额定漏电动作电流为30mA的漏电保护器。

适合住宅使用的漏电保护器的主要技术参数如表3-9所列。漏电保护器产品很多，表中只列出较有代表性的一些产品。

①极限分断能力：有条件短路电流为1.5kA。尺寸：85mm×65mm×42mm。质量：0.2kg。

②DZL30型具有漏电、过载和短路保护作用。

③耐短路能力：220V，3kA。尺寸：72mm×76mm×80mm。质量：0.4kg。

④单极二支漏电断路器：一路具有过载和短路保护，适用于照明线路保护；另一路增加漏电保护功能，适用于插座线路保护，不至于因插座线路漏电而造成照明线路跳闸。

⑤能同时断开相线和零线。能提供每个回路独立保护，不会因个别回路漏电或过载而使整个配电箱内回路分断。

灵敏度是漏电保护器至关重要的参数，需正确选定。有人认为，漏电保护器的灵敏度越高，就越安全。然而，无限制地提高漏电保护器的灵敏度，也是不恰当的。因为任何电气线路和任何电气设备，在正常工作条件下总有一定的泄漏电流（如线路总有一定的绝缘电阻，尤其用于厨房、卫生间、浴室的线路绝缘电阻较低。另外，线路还存在分布电容）。如果漏电保护器的动作电流小于线路和电气设备的正常泄漏电流，不仅漏电保护器不能投入正常运行，而且还因其经常误动作而影响供电的可靠性。因此，为防止漏电保护器在正常情况下误动作，必须正确选定其灵敏度，即额定漏电动作电流。

根据我国目前家庭用电情况，可选用额定工作电流在16～36A左右的漏电保护器。漏电保护器的额定漏电动作电流，用于家庭总电源上，一般整定为30mA。

现代家庭使用最普遍的是模数化漏电保护器，可方便地与模数化断路器、隔离开关等安装在配电箱内的固定支架上。

3.2.2　断路器的选择

断路器又称自动空气开关、自动开关，作总电源保护开关或分支线保护开关用。当住宅线路或电动机、家用电器等发生短路或过载时，它能自动跳闸，切断电源，从而有效地保护这些设备免受损坏或防止事故扩大。

过去住宅的用电量不大，很少采用断路器和隔离开关，多数只安装刀开关和熔断器。随着住宅用电量的增大和对家庭安全用电要求的提高，现在已广泛采用断路器和隔离开关等设备。

（1）断路器的选用

①额定电流的确定　断路器的额定电流可按下式确定：

Ie=KPe

式中　Ie——断路器额定电流，A；

K——估算系数，可取8～10；

Pe——所保护的用电设备的额定功率，kW。

例如，某住宅总用电功率为5kW，试选择作总电源保护用断路器的额定电流。

解　断路器额定电流为

Ie=KPe=(8～10)×5=40～50(A)

因此可选用DZ5-60/2型二极断路器，或C65N/C40型等模数化二极断路器。

②分断能力的确定　断路器的分断能力必须大于断路器出线端发生短路故障时的最大短路电流，若不能满足，将会引起断路器炸毁。若用于住宅配线保护，上述断路器一般都能满足要求。当分断能力不够时，可在断路器前面装设熔断器，作为后备保护。

（2）常用小容量断路器

常用小容量断路器有DZ5系列、DZ6系列、DZ12系列、DZ13系列、DZ30系列、C65N系列、C45系列、S250S系列、XA10系列、E4CB系列、BH-D6系列、PX200C系列和TSM系列、TSN系列等。其中的模数化断路器在家庭使用最为普遍，可在轨道上方便地安装。

①DZ5系列断路器　它具有过载、短路和欠电压保护功能，主要技术数据如表3-10所列。

②C45系列、DPN型和NC100系列断路器　这些系列断路器均属于模数化断路器，可固定在配电箱内的安装导轨上，安装和拆卸都十分方便。

C45系列断路器具有过载和短路保护功能，分断能力高（4～6kA）。有C45N和C45AD两种型号。其中，C45N型主要用于照明保护，C45AD型用于电动机保护。

C45N型的额定电流有1A、3A、6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A；1～40A分断能力为6kA，50A、63A为4.5kA；C型脱扣器；单极宽度为18mm，双极宽度为36mm，三极宽度为54mm，四极（3P+N）宽度为72mm；采用带夹箍的接线端子，连接导线截面积可达25mm2；可配各种辅助装置，其中包括漏电保护附件。

C45AD型的额定电流为1A、3A、6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A；分断能力为4.5kA；D型脱扣器；有单极、二极、三极和四极，其宽度、连接导线截面积及可配附件与C45N型相同。

DPN型为2极（1P+N）断路器，在相极上装有过电流脱扣器，中性极上则无。断路器宽度为18mm，与普通2极断路器相比具有体积小、价格低的优点。

NC100系列断路器具有触头状态指示，所以兼备了隔离开关的功能。

过电流脱扣器由双金属片机构及电磁机构组成，并分别具有过负荷长延时动作和短路瞬时动作的保护特性。

C45、DPN、NC100系列断路器的技术数据见表3-11。

①表示数据为额定极限短路分断能力。

3.2.3　隔离开关的选择

住宅的总电源开关按有关规定必须有明显的隔离断开口，或者有明显的隔离指示。这样，当住宅发生电气故障时，可及时断开电源，以便处理故障。住宅除采用断路器作总电源开关外，也有采用隔离开关或刀开关的。

住宅常用的隔离开关有HY122型、TSH型模数化隔离开关，KB-D型隔离开关等。

（1）HY122型模数化隔离开关

该产品的主要技术数据：额定电压400V；额定电流Ie有32A和63A两种；极数有单极、二极、三极、四极；额定短时耐受电流为20Ie；额定短时接通电流为30Ie；使用类别为AC-21B；外壳防护等级为IP20。为了防止误合闸，设有防止误合闸U形销，上有“禁止合闸”警语。将它插入操作手柄的销孔中，就无法合闸。

HY122型隔离开关可方便地与模数化断路器、模数化熔断器配合，共同固定在安装导轨上。

HY122型隔离开关的动触头（即刀）和开关出线之间的连接是采用铜编织软线连接（焊接）。静触头（即刀座）为纯铜制品，有一根弹簧箍住，以确保动静触头接触紧密可靠。

（2）KB-D型隔离开关

该产品的主要技术数据：额定电压230/400V；额定电流Ie有32A和63A两种；极数有单极、二极、三极和四极；额定短时耐受电流为20Ie；额定短时接通电流为20Ie。

（3）TSH型隔离开关

TSH型模数化隔离开关，可在负荷情况下接通或断开线路。隔离开关上设有明显“通”（红色）、“断”（绿色）位置标记指示。在交流电压为220V、功率因数为0.6的条件下，寿命为通断1万次以上。其主要技术数据如表3-12所列。

隔离开关一般可按以下条件选用：

①额定电压应大于线路额定电压；

②额定电流应大于线路的最大负荷电流，并留有余量。

3.2.4　刀开关的选择

刀开关又称瓷底胶盖闸刀开关，是小型动力用电设备常用的电源开关，过去也常用于住宅。其外形如图3-12所示。它由开关和熔丝（保险丝）组合而成，胶盖能防止电弧伤人。

刀开关由瓷底、胶盖、触刀、触头、接线桩头和手柄等部件组成。常用的型号有HK1、HK2及HK1-P等。家庭用刀开关最好使用HK2，它是在HK1的基础上改进而成的，较HK1更为安全可靠。而HK1-P是在HK1的基础上派生而来的，省去了熔断器部分，结构简单，体积小，质量小，但需外接熔断器后才具有短路保护作用。各种型号刀开关的参数如表3-13所列。当用作小型电动机的控制开关时，可按表3-14选用参数。选用的闸刀开关和熔丝的额定电压和额定电流应大于电路的实际电压和最大工作电流。

3.2.5　熔断器的选择

熔断器是用来保护电能表和防止因住宅电路或电气设备故障影响电网的。熔断器主要用于短路保护，当电路或电气设备发生短路故障时，回路内的电流迅速增加，熔断器内的熔丝立即熔断，从而保护电路及电气设备免受损坏，也防止危及电网的安全。

熔断器对电路及电气设备的过载也能起到一定的保护作用。当过载电流超过2倍熔丝的额定电流时，熔丝能在1h内熔断。

（1）熔断器的类型及规格

家庭常用的熔断器有瓷插式熔断器和模数化熔断器两种，如图3-13所示。

①瓷插式熔断器　常用的有RC1型和RC1A型两种，规格有5A、10A、15A、30A、60A、100A和200A。住宅一般使用15A和30A。

②模数化熔断器　常用的有HH30开关熔断器组和HG30系列熔断器式隔离器等。它们可以与模数化断路器、模数化隔离开关配合使用。额定电压为交流220V和380V；额定壳架电流为16A、32A（HH30）、32A（HG30）；机械使用寿命为3000次。

（2）熔丝的选配

选配熔丝时要根据不同的电器和电路的实际工作电流来决定其规格。若选得太粗，当发生电气故障时，应该熔断而不能熔断，不但起不到保护作用，反而造成更大的事故，如电气火灾；若选得太细，在正常负荷下，不应该熔断而熔断，会造成不必要的停电。

对于照明线路选择熔丝，应先算出电路中的实际负载电流，然后对照熔丝的规格，选择额定电流略大于实际负载电流的那种规格的熔丝。

对于电动机带动的动力负载，如水泵、脱粒机等，由于电动机的启动电流比工作电流大，有的甚至大4～7倍，如果按电动机铭牌上的额定电流来选配熔丝，则在启动时熔丝就要熔断；但如果按启动电流来选配熔丝，又嫌偏大，在正常工作时往往起不到保护作用。一般的经验是，熔丝的额定电流取电动机额定电流的3倍。这样，虽然熔丝的额定电流小于电动机的启动电流，但由于启动电流持续时间短，实践证明，熔丝在电动机启动过程中不会熔断。

3.2.6　终端组合电器

模数化终端组合电器，将模数化断路器、隔离开关、漏电保护器等组合一起，能组成多种配电保护方式。其功能齐全，组合容易，安装方便，整齐美观，因此被广泛用于住宅、大楼等配电系统。目前应用较多的是PZ20系列和PZ30系列。FZ20J回路数为6、10、15、30；PZ20H回路数为6、10、15、30；PZ20S回路数为2、4、6、10、18。PZ30J回路数为15；PZ30S回路数为6、10、15。

PZ20系列终端组合电器总体方案如图3-14所示。

图中：

①总回路数：以单极开关（宽度为18mm）计的箱体最大安装单元数。

②主开关进线形式：

A——HL30隔离开关；

B——无主开关；

C——微型断路器；

D——漏电保护开关；

E——过电压保护器。

③分路出线方式：

1——HL30隔离开关；

2——HH30开关熔断器组；

3——HG30熔断器隔离器；

3a——HG30N熔断器隔离器；

4——微型断路器；

4a——带中线微型断路器；

5——C45L漏电断路器；

6——FIN漏电开关；

7——混合型组件；

8——插座。

④微型断路器型号有C45、C45N-2、PX-200C；漏电保护开关型号有C45L、DZL29、FIN；带中线小型断路器型号待定。