漏电保护器的结构及原理

漏电保护器是从泄漏电流、人体触电等非金属性单相接地故障考虑，用来保护人身及设备安全的一种保护电器。

一、漏电保护器的结构

漏电保护器是由检测元件、脱扣机构、放大器及主开关等元件组成。

1、检测元件

漏电保护器的检测元件是零序电流互感器，主要由冷轧硅钢片和坡莫合金制成，一般制成圆形或方形。原边通以各相电流，铁芯上绕若干匝线圈作为二次绕组，由二次绕组输出检测信号。

2、脱扣机构

脱扣机构是漏电保护器的判断元件，根据零序电流互感器的输出信号或放大以后的信号，经过分析处理后作出是否动作的判断。当需要动作时，就推动主开关的操作机构，使主开关动作切断电源。按其结构原理，可分为吸合式和释放式两种。

1）吸合式

吸合式脱扣器在正常工作状态下，衔铁处于打开位置，当线圈中有激磁电流通过并且达到整定值时，衔铁被迅速吸合，同时带动和衔铁相连的打击臂，利用打击臂在衔铁吸合时的机械冲击力，使开关销扣脱扣，该脱扣器的灵敏度较低，一般适用于电子式漏电保护器。

2）释放式

释放式脱扣器在正常工作状态下，衔铁在直流磁通的吸力作用下克服弹簧的反作用力，保持在与衔铁接触的吸合面。当漏电保护器所保护的电路中有触电、漏电电流时，零序电流互感器的二次绕组就有感应电压输出，使脱口器线圈中有电流流过，其产生的交流磁通方向与直流磁通方向相反，从而抵消了部分衔铁吸合面的吸力，当漏电电流足够大时，衔铁就在弹簧的反作用力下被释放，从而迅速打击开关的销扣，使主开关跳闸。该脱扣器的灵敏度较高，适用于电磁式漏电保护器。

3、放大元件

1）零序电流互感器二次绕组的输出信号很小，一般都在1mVA以下，当漏电保护器电流容量较大时，由零序电流互感器的二次输出信号直接通过脱扣器来驱动脱扣的方式，往往不能满足要求。因此，有些漏电保护器就增加了一个放大元件，这种漏电保护器叫电子式漏电保护器。电子式漏电保护器的工作过程是利用放大信号去推动中间继电器，再由中间继电器接通控制电源，使吸合式脱扣器动作切断电源。

2）在零序电流互感器二次绕组与脱扣器之间没有放大元件，这种漏电保护器叫电磁式漏电保护器。电磁式漏电保护器的工作过程是零序电流互感器二次绕阻和断路器中的脱扣线圈相连，当穿过零序电流互感器环形铁芯的线路上有触电、漏电电流流过并达到整定值时，使主开关动作跳闸。电磁型漏电保护器在气候干燥、土壤电阻率较大的地区会降低动作灵敏度。

二、漏电保护器的工作原理1、单相漏电保护器的工作原理

如上图所示，当电气设备绝缘完好、正常工作时，流入用电设备的电流和从用电设备流出的电流相等，这样在检测元件电流互感器环形铁芯中所感应的磁通量等于零，此时电流互感器的二次线圈没有感应电压输出，漏电保护器不动作。

当用电设备绝缘损坏发生漏电时，漏电电流将通过PE线、接地线或通过通过人体流回电源中性点，这样电源的两根导线的电流将不同，来的电流大，回去的电流小，这个电流差将在检测元件电流互感器的环形铁芯中感应磁通，在二次线圈上感应电压，这个电压将加在漏电保护器的脱扣线圈上，当漏电电流达到规定动作值时，脱扣线圈推动脱扣器使漏电保护开关动作，迅速断开电源，从而达到保护目的。为了使漏电电流有足够的脱扣驱动力，可在互感器二次线圈输入端加一级电子放大器。

2、三相三极漏电保护器工作原理如上图所示，三相三极漏电保护器用于支线上保护三相用电设备。当电气设备绝缘完好，电路正常工作时，无论三相负载是否平衡，各相电流的相量和等于零，各相工作电流在检测元件电流互感器环形铁芯中所感应的磁通相量和也等于零。此时电流互感器的二次线圈没有感应电压输出，漏电保护器不动作。

当被保护支路电气设备损坏或有其他接地漏电故障时，将有一部分电流经PE线、接地线或通过人体流回中性点，这样三相电流的相量和不等于零，互感器环形铁芯中所感应的磁通相量和也不等于零。此时在检测元件电流互感器的二次线圈上感应电动势经放大器放大后，加在漏电保护器的脱扣线圈上，当漏电电流达到额定漏电动作电流时，推动脱扣器动作，使主开关迅速切断电源。

3、三相四极漏电保护器工作原理如上图所示，三相四极漏电保护器用于保护干线和保护整个供电系统，漏电保护器用于TN系统中，从安装漏电保护装置的地点起，TN-C系统改为TN-S系统，即保护零线PE必须工作零线N严格分开，使供电系统成为TN-C-S系统。安装时应注意将相线和工作零线N穿过漏电保护装置的互感器，但不可将保护零线PE穿过电流互感器。在电气设备绝缘完好、正常工作时，无论负载三相是否平衡，穿过电流互感器的电流相量和为零。此时工作电流在电流互感器环形铁芯中所感应的磁通相量和也等于零。互感器的二次线圈上没有感应电压输出，漏电保护器不动作。

当被保护的电气设备，无论是三相设备还是单相设备绝缘损坏发生漏电时，将有一部分电流经PE线或通过人体流回中性点，使穿过互感器中的电流相量和不等于零，互感器环形铁芯中所感应的磁通相量和也不等于零。此时在电流互感器的二次线圈上将产生感应电压，经放大后加在漏电保护器的脱扣线圈上。当漏电电流达到额定动作电流值时，推动脱扣器动作，使主开关迅速切断电源。