3.2　電氣設(shè)備的選擇

3.2.1　漏電保護(hù)器的選擇

漏電保護(hù)器是觸電保安器、漏電斷路器、漏電開關(guān)等的統(tǒng)稱。它是防止人身觸電及防止漏電的一種重要保護(hù)電器。

（1）漏電保護(hù)器的工作原理

電氣設(shè)備漏電時(shí)，會(huì)發(fā)生兩種異常現(xiàn)象：一是不帶電的金屬部分（外殼）出現(xiàn)較高的對(duì)地電壓，在380V或220V系統(tǒng)中，一相漏電，外殼對(duì)地電壓可達(dá)到20～40V以上；二是設(shè)備對(duì)地的泄漏電流劇增，出現(xiàn)不平衡電流。漏電保護(hù)器就是通過檢測機(jī)構(gòu)，分別取得這些異常信號(hào)，經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換與放大，傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將電源自動(dòng)切斷，從而起到保護(hù)作用的。漏電保護(hù)器的框圖如圖3-9所示。

圖3-10是電流型漏電保護(hù)器的典型線路。在正常情況下，流過電流互感器H的進(jìn)線電流I1和經(jīng)過負(fù)載回到電源中性線的電流I2，大小相等，方向相反，電流互感器環(huán)形鐵芯中的磁通為零，互感器的輸出電壓Uo=0V，開關(guān)S保持合閘狀態(tài)。當(dāng)負(fù)載側(cè)發(fā)生觸電或設(shè)備絕緣損壞時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)電流Io，它不是往復(fù)經(jīng)過電流互感器的，而是經(jīng)人體和大地回到電源變壓器的接地中性點(diǎn)O，因而穿過電流互感器的電流之和不等于0A，而等于漏電電流Io。這時(shí)電流互感器的輸出電壓Uo>0V，該電壓經(jīng)過放大后，作用于脫扣線圈Y，將設(shè)備電源切除。

具體以DZL18-20型漏電保護(hù)器為例，說明其工作原理，如圖3-11所示。

當(dāng)被保護(hù)電路有漏電或人身觸電時(shí)，只要漏電或觸電電流達(dá)到漏電動(dòng)作電流值，零序電流互感器TA（由高導(dǎo)磁材料坡莫合金制成）的副繞組就輸出一電流信號(hào)，經(jīng)整流橋VC整流后，觸發(fā)雙向晶閘管V導(dǎo)通，并通過漏電脫扣器Y使自動(dòng)開關(guān)在0.1s內(nèi)切斷電源，從而起到漏電和觸電保護(hù)作用。

（2）漏電保護(hù)器的選用

漏電保護(hù)器的動(dòng)作靈敏度不僅取決于保護(hù)狀況，而且還需考慮配電線路和電氣設(shè)備本身的正常漏電。任何低壓配電線路，對(duì)地都有泄漏電流。產(chǎn)生漏電的原因有兩個(gè)：

①低壓線路對(duì)大地有分布電容；

②任何絕緣體都有一定的絕緣電阻，在工作電壓下有一定的漏電。

兩者合成為總的泄漏電流。因此有些國家對(duì)室內(nèi)配電線路的漏電標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為1/2000的額定電流。據(jù)測量，在工作電壓為220V時(shí)，一般的塑料絕緣導(dǎo)線（1.5～2.5mm2）每米可能產(chǎn)生的最大泄漏電流為36μA。因此對(duì)一戶有50m配線的住宅，正常泄漏電流約為2mA，再加上各種電氣設(shè)備的漏電，總的泄漏電流約在3mA以上。對(duì)于使用電熱設(shè)備的家庭，因電熱設(shè)備的漏電變化比較大（1.8～20mA），為了在正常使用各種電氣設(shè)備時(shí)漏電保護(hù)器不發(fā)生誤動(dòng)作，漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流宜取30mA（一般家庭整定為30mA）。漏電保護(hù)器的實(shí)際動(dòng)作電流為正常泄漏電流與人體觸電電流之和。

另外，為了防止過載及短路故障造成危害，可選擇兼有過載和短路雙重保護(hù)功能的漏電保護(hù)器。這樣設(shè)置可以省去單獨(dú)設(shè)置斷路器、熔斷器，減少元件和費(fèi)用。如果用戶所在地電壓波動(dòng)很大，為了保護(hù)家用電器不被損壞，也可選用兼有過電壓和欠電壓保護(hù)的漏電保護(hù)器。這種漏電保護(hù)器的額定工作電流有6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A、80A等幾種。應(yīng)根據(jù)住宅用電負(fù)荷決定具體選擇哪種規(guī)格。一般住宅可選用額定工作電流為16～32A左右、額定漏電動(dòng)作電流為30mA的漏電保護(hù)器。

適合住宅使用的漏電保護(hù)器的主要技術(shù)參數(shù)如表3-9所列。漏電保護(hù)器產(chǎn)品很多，表中只列出較有代表性的一些產(chǎn)品。

①極限分?jǐn)嗄芰Γ河袟l件短路電流為1.5kA。尺寸：85mm×65mm×42mm。質(zhì)量：0.2kg。

②DZL30型具有漏電、過載和短路保護(hù)作用。

③耐短路能力：220V，3kA。尺寸：72mm×76mm×80mm。質(zhì)量：0.4kg。

④單極二支漏電斷路器：一路具有過載和短路保護(hù)，適用于照明線路保護(hù)；另一路增加漏電保護(hù)功能，適用于插座線路保護(hù)，不至于因插座線路漏電而造成照明線路跳閘。

⑤能同時(shí)斷開相線和零線。能提供每個(gè)回路獨(dú)立保護(hù)，不會(huì)因個(gè)別回路漏電或過載而使整個(gè)配電箱內(nèi)回路分?jǐn)唷?/p>

靈敏度是漏電保護(hù)器至關(guān)重要的參數(shù)，需正確選定。有人認(rèn)為，漏電保護(hù)器的靈敏度越高，就越安全。然而，無限制地提高漏電保護(hù)器的靈敏度，也是不恰當(dāng)?shù)摹Ｒ驗(yàn)槿魏坞姎饩€路和任何電氣設(shè)備，在正常工作條件下總有一定的泄漏電流（如線路總有一定的絕緣電阻，尤其用于廚房、衛(wèi)生間、浴室的線路絕緣電阻較低。另外，線路還存在分布電容）。如果漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流小于線路和電氣設(shè)備的正常泄漏電流，不僅漏電保護(hù)器不能投入正常運(yùn)行，而且還因其經(jīng)常誤動(dòng)作而影響供電的可靠性。因此，為防止漏電保護(hù)器在正常情況下誤動(dòng)作，必須正確選定其靈敏度，即額定漏電動(dòng)作電流。

根據(jù)我國目前家庭用電情況，可選用額定工作電流在16～36A左右的漏電保護(hù)器。漏電保護(hù)器的額定漏電動(dòng)作電流，用于家庭總電源上，一般整定為30mA。

現(xiàn)代家庭使用最普遍的是模數(shù)化漏電保護(hù)器，可方便地與模數(shù)化斷路器、隔離開關(guān)等安裝在配電箱內(nèi)的固定支架上。

3.2.2　斷路器的選擇

斷路器又稱自動(dòng)空氣開關(guān)、自動(dòng)開關(guān)，作總電源保護(hù)開關(guān)或分支線保護(hù)開關(guān)用。當(dāng)住宅線路或電動(dòng)機(jī)、家用電器等發(fā)生短路或過載時(shí)，它能自動(dòng)跳閘，切斷電源，從而有效地保護(hù)這些設(shè)備免受損壞或防止事故擴(kuò)大。

過去住宅的用電量不大，很少采用斷路器和隔離開關(guān)，多數(shù)只安裝刀開關(guān)和熔斷器。隨著住宅用電量的增大和對(duì)家庭安全用電要求的提高，現(xiàn)在已廣泛采用斷路器和隔離開關(guān)等設(shè)備。

（1）斷路器的選用

①額定電流的確定　斷路器的額定電流可按下式確定：

Ie=KPe

式中　Ie——斷路器額定電流，A；

K——估算系數(shù)，可取8～10；

Pe——所保護(hù)的用電設(shè)備的額定功率，kW。

例如，某住宅總用電功率為5kW，試選擇作總電源保護(hù)用斷路器的額定電流。

解　斷路器額定電流為

Ie=KPe=(8～10)×5=40～50(A)

因此可選用DZ5-60/2型二極斷路器，或C65N/C40型等模數(shù)化二極斷路器。

②分?jǐn)嗄芰Φ拇_定　斷路器的分?jǐn)嗄芰Ρ仨毚笥跀嗦菲鞒鼍€端發(fā)生短路故障時(shí)的最大短路電流，若不能滿足，將會(huì)引起斷路器炸毀。若用于住宅配線保護(hù)，上述斷路器一般都能滿足要求。當(dāng)分?jǐn)嗄芰Σ粔驎r(shí)，可在斷路器前面裝設(shè)熔斷器，作為后備保護(hù)。

（2）常用小容量斷路器

常用小容量斷路器有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。其中的模數(shù)化斷路器在家庭使用最為普遍，可在軌道上方便地安裝。

①DZ5系列斷路器　它具有過載、短路和欠電壓保護(hù)功能，主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表3-10所列。

②C45系列、DPN型和NC100系列斷路器　這些系列斷路器均屬于模數(shù)化斷路器，可固定在配電箱內(nèi)的安裝導(dǎo)軌上，安裝和拆卸都十分方便。

C45系列斷路器具有過載和短路保護(hù)功能，分?jǐn)嗄芰Ω撸?～6kA）。有C45N和C45AD兩種型號(hào)。其中，C45N型主要用于照明保護(hù)，C45AD型用于電動(dòng)機(jī)保護(hù)。

C45N型的額定電流有1A、3A、6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A；1～40A分?jǐn)嗄芰?kA，50A、63A為4.5kA；C型脫扣器；單極寬度為18mm，雙極寬度為36mm，三極寬度為54mm，四極（3P+N）寬度為72mm；采用帶夾箍的接線端子，連接導(dǎo)線截面積可達(dá)25mm2；可配各種輔助裝置，其中包括漏電保護(hù)附件。

C45AD型的額定電流為1A、3A、6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A；分?jǐn)嗄芰?.5kA；D型脫扣器；有單極、二極、三極和四極，其寬度、連接導(dǎo)線截面積及可配附件與C45N型相同。

DPN型為2極（1P+N）斷路器，在相極上裝有過電流脫扣器，中性極上則無。斷路器寬度為18mm，與普通2極斷路器相比具有體積小、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)。

NC100系列斷路器具有觸頭狀態(tài)指示，所以兼?zhèn)淞烁綦x開關(guān)的功能。

過電流脫扣器由雙金屬片機(jī)構(gòu)及電磁機(jī)構(gòu)組成，并分別具有過負(fù)荷長延時(shí)動(dòng)作和短路瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)特性。

C45、DPN、NC100系列斷路器的技術(shù)數(shù)據(jù)見表3-11。

①表示數(shù)據(jù)為額定極限短路分?jǐn)嗄芰Α?/p>

3.2.3　隔離開關(guān)的選擇

住宅的總電源開關(guān)按有關(guān)規(guī)定必須有明顯的隔離斷開口，或者有明顯的隔離指示。這樣，當(dāng)住宅發(fā)生電氣故障時(shí)，可及時(shí)斷開電源，以便處理故障。住宅除采用斷路器作總電源開關(guān)外，也有采用隔離開關(guān)或刀開關(guān)的。

住宅常用的隔離開關(guān)有HY122型、TSH型模數(shù)化隔離開關(guān)，KB-D型隔離開關(guān)等。

（1）HY122型模數(shù)化隔離開關(guān)

該產(chǎn)品的主要技術(shù)數(shù)據(jù)：額定電壓400V；額定電流Ie有32A和63A兩種；極數(shù)有單極、二極、三極、四極；額定短時(shí)耐受電流為20Ie；額定短時(shí)接通電流為30Ie；使用類別為AC-21B；外殼防護(hù)等級(jí)為IP20。為了防止誤合閘，設(shè)有防止誤合閘U形銷，上有“禁止合閘”警語。將它插入操作手柄的銷孔中，就無法合閘。

HY122型隔離開關(guān)可方便地與模數(shù)化斷路器、模數(shù)化熔斷器配合，共同固定在安裝導(dǎo)軌上。

HY122型隔離開關(guān)的動(dòng)觸頭（即刀）和開關(guān)出線之間的連接是采用銅編織軟線連接（焊接）。靜觸頭（即刀座）為純銅制品，有一根彈簧箍住，以確保動(dòng)靜觸頭接觸緊密可靠。

（2）KB-D型隔離開關(guān)

該產(chǎn)品的主要技術(shù)數(shù)據(jù)：額定電壓230/400V；額定電流Ie有32A和63A兩種；極數(shù)有單極、二極、三極和四極；額定短時(shí)耐受電流為20Ie；額定短時(shí)接通電流為20Ie。

（3）TSH型隔離開關(guān)

TSH型模數(shù)化隔離開關(guān)，可在負(fù)荷情況下接通或斷開線路。隔離開關(guān)上設(shè)有明顯“通”（紅色）、“斷”（綠色）位置標(biāo)記指示。在交流電壓為220V、功率因數(shù)為0.6的條件下，壽命為通斷1萬次以上。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表3-12所列。

隔離開關(guān)一般可按以下條件選用：

①額定電壓應(yīng)大于線路額定電壓；

②額定電流應(yīng)大于線路的最大負(fù)荷電流，并留有余量。

3.2.4　刀開關(guān)的選擇

刀開關(guān)又稱瓷底膠蓋閘刀開關(guān)，是小型動(dòng)力用電設(shè)備常用的電源開關(guān)，過去也常用于住宅。其外形如圖3-12所示。它由開關(guān)和熔絲（保險(xiǎn)絲）組合而成，膠蓋能防止電弧傷人。

刀開關(guān)由瓷底、膠蓋、觸刀、觸頭、接線樁頭和手柄等部件組成。常用的型號(hào)有HK1、HK2及HK1-P等。家庭用刀開關(guān)最好使用HK2，它是在HK1的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，較HK1更為安全可靠。而HK1-P是在HK1的基礎(chǔ)上派生而來的，省去了熔斷器部分，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量小，但需外接熔斷器后才具有短路保護(hù)作用。各種型號(hào)刀開關(guān)的參數(shù)如表3-13所列。當(dāng)用作小型電動(dòng)機(jī)的控制開關(guān)時(shí)，可按表3-14選用參數(shù)。選用的閘刀開關(guān)和熔絲的額定電壓和額定電流應(yīng)大于電路的實(shí)際電壓和最大工作電流。

3.2.5　熔斷器的選擇

熔斷器是用來保護(hù)電能表和防止因住宅電路或電氣設(shè)備故障影響電網(wǎng)的。熔斷器主要用于短路保護(hù)，當(dāng)電路或電氣設(shè)備發(fā)生短路故障時(shí)，回路內(nèi)的電流迅速增加，熔斷器內(nèi)的熔絲立即熔斷，從而保護(hù)電路及電氣設(shè)備免受損壞，也防止危及電網(wǎng)的安全。

熔斷器對(duì)電路及電氣設(shè)備的過載也能起到一定的保護(hù)作用。當(dāng)過載電流超過2倍熔絲的額定電流時(shí)，熔絲能在1h內(nèi)熔斷。

（1）熔斷器的類型及規(guī)格

家庭常用的熔斷器有瓷插式熔斷器和模數(shù)化熔斷器兩種，如圖3-13所示。

①瓷插式熔斷器　常用的有RC1型和RC1A型兩種，規(guī)格有5A、10A、15A、30A、60A、100A和200A。住宅一般使用15A和30A。

②模數(shù)化熔斷器　常用的有HH30開關(guān)熔斷器組和HG30系列熔斷器式隔離器等。它們可以與模數(shù)化斷路器、模數(shù)化隔離開關(guān)配合使用。額定電壓為交流220V和380V；額定殼架電流為16A、32A（HH30）、32A（HG30）；機(jī)械使用壽命為3000次。

（2）熔絲的選配

選配熔絲時(shí)要根據(jù)不同的電器和電路的實(shí)際工作電流來決定其規(guī)格。若選得太粗，當(dāng)發(fā)生電氣故障時(shí)，應(yīng)該熔斷而不能熔斷，不但起不到保護(hù)作用，反而造成更大的事故，如電氣火災(zāi)；若選得太細(xì)，在正常負(fù)荷下，不應(yīng)該熔斷而熔斷，會(huì)造成不必要的停電。

對(duì)于照明線路選擇熔絲，應(yīng)先算出電路中的實(shí)際負(fù)載電流，然后對(duì)照熔絲的規(guī)格，選擇額定電流略大于實(shí)際負(fù)載電流的那種規(guī)格的熔絲。

對(duì)于電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的動(dòng)力負(fù)載，如水泵、脫粒機(jī)等，由于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流比工作電流大，有的甚至大4～7倍，如果按電動(dòng)機(jī)銘牌上的額定電流來選配熔絲，則在啟動(dòng)時(shí)熔絲就要熔斷；但如果按啟動(dòng)電流來選配熔絲，又嫌偏大，在正常工作時(shí)往往起不到保護(hù)作用。一般的經(jīng)驗(yàn)是，熔絲的額定電流取電動(dòng)機(jī)額定電流的3倍。這樣，雖然熔絲的額定電流小于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，但由于啟動(dòng)電流持續(xù)時(shí)間短，實(shí)踐證明，熔絲在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中不會(huì)熔斷。

3.2.6　終端組合電器

模數(shù)化終端組合電器，將模數(shù)化斷路器、隔離開關(guān)、漏電保護(hù)器等組合一起，能組成多種配電保護(hù)方式。其功能齊全，組合容易，安裝方便，整齊美觀，因此被廣泛用于住宅、大樓等配電系統(tǒng)。目前應(yīng)用較多的是PZ20系列和PZ30系列。FZ20J回路數(shù)為6、10、15、30；PZ20H回路數(shù)為6、10、15、30；PZ20S回路數(shù)為2、4、6、10、18。PZ30J回路數(shù)為15；PZ30S回路數(shù)為6、10、15。

PZ20系列終端組合電器總體方案如圖3-14所示。

圖中：

①總回路數(shù)：以單極開關(guān)（寬度為18mm）計(jì)的箱體最大安裝單元數(shù)。

②主開關(guān)進(jìn)線形式：

A——HL30隔離開關(guān)；

B——無主開關(guān)；

C——微型斷路器；

D——漏電保護(hù)開關(guān)；

E——過電壓保護(hù)器。

③分路出線方式：

1——HL30隔離開關(guān)；

2——HH30開關(guān)熔斷器組；

3——HG30熔斷器隔離器；

3a——HG30N熔斷器隔離器；

4——微型斷路器；

4a——帶中線微型斷路器；

5——C45L漏電斷路器；

6——FIN漏電開關(guān)；

7——混合型組件；

8——插座。

④微型斷路器型號(hào)有C45、C45N-2、PX-200C；漏電保護(hù)開關(guān)型號(hào)有C45L、DZL29、FIN；帶中線小型斷路器型號(hào)待定。