1.7　过压、漏电双功能断路器

有一种电工制作方式很受业余爱好者青睐：它以现有的电气、电器产品为基础，通过增加一些元器件，使其性能优化（比如节能降耗），或功能扩展，用途更加广泛。这种制作方式不仅包括电工制作内容，而且包含对产品本身的小改小革内容，其实用性、可靠性、安全性都比较强。本制作即属于这一类包含有改造成分的制作。

不少地方由于电网供电不稳（包括雷电引起的电网电压瞬间增大）或错相（220V照明电压变成380V动力电压），而造成家用电器过压烧毁的事故屡有发生。为此，笔者巧用一只压敏电阻器将普通单相漏电断路器改造成了过压、漏电双功能断路器。经过长期使用，证明效果良好，具有普遍推广价值。

为了避免家里或机关单位、学校等处的交流用电设备不因电网过电压而损坏，何不赶快动手一试。

1.7.1　工作原理

过压、漏电双功能断路器的电路如图1-56所示，其中虚线框内为单相漏电断路器原有电路，RV为新增压敏电阻器。

单相漏电断路器的工作原理是：在正常情况下，穿过零序电流互感器的进线电流I1和经过负载回到电源零线的电流I2，大小相等，方向相反，即矢量和为零，此时零序电流互感器的次级无信号输出。当发生触电事故或漏电故障时，I1和I2不相等，即矢量和不为零，零序电流互感器的次级就有感应电压产生。这一电压经电子触发电路检测、识别、处理后，使电磁脱扣器线圈获电工作，带动主开关快速切断包括断路器在内的交流供电电源，从而起到有效保护作用。

过压保护的工作原理是：平时，电网输入电压正常时，压敏电阻器RV阻值很大，呈断开状态，对漏电保护电路构不成任何影响。一旦电网过压（＞260V）或错相（380V），则RV阻值急剧变小，形成一个大电流回路。此时，穿过零序电流互感器的进线电流I1和经过负载及RV回到电源零线的电流I2，尽管方向相反，但大小不等，即矢量和不为零（与漏电时情形一样）。于是，零序电流互感器的次级就有感应电压产生，这一电压经电子触发电路检测、识别、处理后，同样会使电磁脱扣器线圈通电，带动主开关快速切断交流供电电源，从而使家用电器免遭过电压损坏。

过压、漏电双功能断路器“跳闸”断电后，待排除漏电故障或电网电压恢复正常后，手动合上主开关，即恢复正常供电。

1.7.2　元器件选择

改造所用的单相漏电断路器外形如图1-57所示，其常见型号是NL18-20或DZL18-20A型。这种漏电断路器也称漏电保护器、漏电保护开关，它技术成熟、灵敏度高、性能稳定、应用广泛；每当用电器外壳发生漏电或人体触电时，均能够自动切断供电电路，有效地保证了人身安全。这种单相漏电断路器的主开关可以随时手动“合闸”（手柄在ON位置）或“分闸”（手柄在OFF位置），具有双路闸刀开关功能，在接入配电箱的供电电路时，可省去另外安装普通总闸刀开关的麻烦。按动接入供电电路正在运行的单相漏电断路器的试验按钮，即模拟人体处于触电时的状态，正常情况下，断路器应“跳闸”切断供电电源，再手动合上主开关，即恢复正常供电。试验按钮主要用于每隔一段时间后，检查漏电保护性能是否正常可靠。

NL18-20型漏电断路器的主要技术指标：漏（触）电动作电流（额定剩余动作电流）＜30mA，动作切断电源时间（分断时间）≤0.1s；工作电源为220V、50～60Hz单相交流电，额定电流（即最大负载电流）20A；允许工作环境温度范围-5～+40℃，相对湿度＜90%。

还有一种带空气保护开关（过流开关）的单相漏电断路器，目前使用非常普遍，其常见型号为DZ47LE（YSMB45LE），外形如图1-58所示。这种单相漏电断路器实际上是一种兼具过电流、漏电保护和手动闸刀开关三种功能的“自动断路器”。它有多种电流规格可供选择，并且空气保护开关既可以是单路控制（单联），也可以是双路控制（双联）。一般的家庭配电箱中，安装了这种“自动断路器”后，就没有必要再安装闸刀开关和瓷插保险盒了。同样可以给这种“自动断路器”增加过压保护功能，其外部接线与图1-57所示的普通单相漏电断路器完全一致。

需要提醒读者注意的是：如果准备改造的现有配电箱中已经有图1-57或图1-58所示的单相漏电断路器，就没有必要再去购买新的单相漏电断路器，直接在现有的单相漏电断路器上加装氧化锌压敏电阻器RV即可。另外，目前有些厂家生产的新一代单相漏电断路器中，部分已设计有过压保护功能，对于这样的产品就没有必要再加装图1-56所示的压敏电阻器RV了。

RV选用标称电压（也称压敏电压）为360V、最大峰值电流≥500A的普通氧化锌压敏电阻器，常见型号有MYG360-0.5kA、MY21-360/0.5和MYL-0.5-360V等，其外形如图1-59所示。压敏电阻器是利用半导体材料的非线性特性原理制作而成的一种具有瞬态电压抑制功能的敏感器件，当外加电压瞬间超过其临界值时，压敏电阻器的阻值（平时呈现断开状态）急剧变小，形成导通大电流。压敏电阻器主要用于过电压保护、抑制浪涌电流等电路。

1.7.3　动手制作

整个制作非常简单，只需要将压敏电阻器RV按照图1-60所示的接线图，正确接入所要改造升级的单相漏电断路器电路中去即可。

简便的接线方法是：将压敏电阻器RV通过适当长度的导线（接头处用绝缘胶布包扎严实），一脚接在漏电断路器进线端的相线L（或零线N）接线孔上；另一脚接在出线端的N（或L）接线孔上即可。但这种方法不可靠、不安全。因为压敏电阻器RV体积小，容易受到外界的碰撞、拉扯而损坏，而更严重的是在遇到雷电或错相高电压时，压敏电阻器RV的壳体有可能在断路器上的主开关“跳闸”之前，发生爆裂并产生明火，容易引燃周围其他材料。

如果能够打开漏电断路器的外壳，将压敏电阻器RV直接并联在壳内试验按钮开关（也称漏试开关）的两端，这当然很好，但对于初学者来说，具有一定难度，并不可取。为此，笔者设计了一种较为理想的方案——将压敏电阻器RV安装在一个电灯吊线盒内，再通过外接电线接单相漏电断路器，既牢固可靠、具有阻燃作用，又可在压敏电阻器损坏后，像更换普通熔丝一样，方便地更换压敏电阻器。基于这样的理由，在此强烈推荐初学者采用这种方案。

具体的方法：首先，按照图1-61（a）所示，购买一个吊式电灯专用挂线盒（也称吊线盒），另外准备两根长度约为18cm的较粗的单股铜芯塑料电线；然后，按照图1-61（b）所示，将两根电线的一端各剥掉2cm的塑料外皮后，弯成内径ϕ4mm的圆环，通过挂线盒内的螺钉紧固在铜接线桩上；按照图1-61（c）所示，将压敏电阻器RV的两根引脚线也紧固在两个接线桩上；旋紧挂线盒的盒盖，即制成图1-61（d）所示的带保护盒的压敏电阻器RV；最后，按照图1-61（e）或图1-61（f）所示，将带保护盒的压敏电阻器RV的两根外引出电线各剥掉长约1cm的塑料外皮后，一端接单相漏电断路器进线端的相线L（或零线N）接线孔，另一端接在出线端的零线N（或相线L）接线孔即可。

1.7.4　投入使用

实际应用时，参考图1-61（e）或图1-61（f），将过压、漏电双功能断路器接入供电电路。注意，单相漏电断路器既可以是购买的新品，也可以是供电电路已有的现成品。这里要特别强调的是：安全第一！制作者如果不具备实际的电工操作能力，在将过压、漏电断路器接入实际供电电路或将压敏电阻器接入通电的单相漏电断路器时，必须要有电工现场指导，才能进行具体的安装应用。

过压、漏电双功能断路器能够控制的最大负载功率，取决于所用单相漏电断路器的额定电流值。例如：选用额定电流是20A的DZL18-20A或NL18-20型漏电断路器时，所能控制的最大负载功率应该是P=220V×20A=4400W，实际应用中所有通电工作的用电器电功率总和不能超过该功率数值。

过压、漏电双功能断路器在接入单相供电电路后，不会影响原有漏电保护功能的正常发挥及操作，而且一旦过压（＞260V）或漏电（≥30mA），均可在0.1s内迅速切断包括断路器在内的全部用电器电源，其性价比优于目前市售的大多数家电保护器（如冰箱过压保护器等）。对于农村等供电电网电压波动较大的地区，压敏电阻器RV的标称电压取值可增大至390V或430V，以避免可能引起的断路器频繁“跳闸”断电。

1.7.5　制作延伸

该过压、漏电双功能断路器在实际当中的使用效果非常好。笔者1999年上半年在为某地县委机要室设计的“新颖多功能配电箱”（见图1-62）中，就采用了这种过压、漏电双功能断路器。在实际运行中，曾多次在电网电压异常升高、附近居民家用电器大量损坏的情况下，自动保护了机要室的用电设备。其中有两次典型的保护事例，至今为当事人所称赞。

某次供电部门维护县委机关附近的变压器，发生技术操作失误事故（主要是人为造成零线开路故障），致使机关办公楼220V供电线路瞬间变为380V高电压，多功能配电箱内的过压、漏电双功能断路器立即“跳闸”。由于是第一次发生这样的保护动作，工作人员当时还没有意识到情况的严重，不以为然地接着就去“合闸”，刚一合上即又“跳闸”，这时候操作者才有所反应，停止了继续“合闸”。事后获知，附近同一变压器供电的县委家属楼上，未有保护措施、正在通电运行的电冰箱、电视机、电灯几乎全部过电压损坏（好在当时是早晨10点左右，损坏的电视机、电灯数量还不是很多）。由于是技术操作造成的供电故障，因此当年供电部门对用户损坏的家电产品进行了统一登记和维修。

另一次是某年夏天，天空雷电交加，倾盆大雨迅速而至，过压、漏电双功能断路器突然“跳闸”。事后检查发现，机要室受到配电箱保护的正在通电运行的电脑、传真机无一损坏。而同一幢办公大楼里县委其他部门正在工作的多台传真机、电脑均遭受到雷击损坏。

过压、漏电双功能断路器以其优良的保护性能立下了汗马功劳，这使得笔者设计的独一无二的多功能配电箱得到上级机要部门的大加赞赏。随后，笔者又应邀为慕名前来的邻县数家县委机要室制作了这种配电箱，为确保通信设备的良好运行发挥了作用，受到使用者一致好评。啰嗦了这些，想必读者对图1-62所示的“新颖多功能配电箱”有了兴趣，有了制作一台在单位、家中或自己实验室里使用的打算。先别着急，待自己动手制作能力有了一定的提高后，可参考本书后面第6章的第6.10节所介绍的“多功能配电箱”实例自行尝试制作。