お問い合わせ

漏電保護装置の動作原理

漏電保護装置の動作原理

1. 漏水防止装置とは何ですか?
回答:漏電保護装置(漏電遮断スイッチ)は電気安全装置です。漏電保護装置は低電圧回路に設置されます。漏電や感電が発生し、保護装置によって制限された動作電流値に達すると、直ちに作動し、一定時間内に自動的に電源を遮断して保護します。
2. 漏電保護装置の構造はどのようなものですか?
回答: 漏電保護装置は主に、検出素子、中間増幅リンク、および動作アクチュエータの 3 つの部分で構成されています。①検出素子。漏電電流を検出して信号を出力する零相変圧器で構成されています。②増幅リンク。微弱な漏電信号を増幅し、異なるデバイスに応じて電磁保護装置と電子保護装置を形成します (増幅部には機械装置または電子装置を使用できます)。③動作装置。信号を受信すると、主スイッチが閉位置から開位置に切り替わり、電源が遮断されます。これは、保護対象回路が電力系統から切り離されるためのトリップコンポーネントです。
3. 漏電保護装置の動作原理は何ですか?
答え:
①電気機器から漏電が発生すると、2つの異常現象が起こります。
まず、三相電流のバランスが崩れ、零相電流が発生します。
2つ目は、通常の状態では、帯電していない金属ケース内には接地に対する電圧が存在するということです(通常の状態では、金属ケースと接地はどちらもゼロ電位です)。
②零相変流器の機能 漏電保護装置は、変流器の検出によって異常信号を取得し、それを中間機構を介して変換・伝達してアクチュエータを動作させ、スイッチング装置を介して電源を遮断します。変流器の構造は変圧器と同様で、互いに絶縁された2つのコイルが同じコアに巻かれています。一次コイルに残留電流が流れると、二次コイルに電流が誘導されます。
③漏電保護装置の動作原理 漏電保護装置は送電線に設置され、一次コイルは電力系統の送電線に接続され、二次コイルは漏電保護装置内の接点に接続されます。電気機器が正常動作しているとき、送電線内の電流は平衡状態にあり、変圧器内の電流ベクトルの合計はゼロです(電流は方向を持つベクトルであり、例えば流出方向は「+」、戻り方向は「-」です。変圧器内を往復する電流は大きさが等しく方向が逆で、正負が互いに相殺されます)。一次コイルには残留電流がないため、二次コイルには誘導電流が発生せず、漏電保護装置の開閉装置は閉状態で動作します。機器の筐体で漏電が発生し、誰かがそれに触れると、故障箇所でシャントが発生します。この漏電電流は人体、大地を通して接地され、変圧器の中性点(変流器なし)に戻り、変圧器に電流が流れ込みます。電流が不平衡(電流ベクトルの合計がゼロではない)となり、一次コイルに残留電流が発生します。そのため、二次コイルに誘導電流が発生し、電流値が漏電保護装置によって制限される動作電流値に達すると、自動スイッチが作動して電源が遮断されます。

4. 漏電保護装置の主な技術的パラメータは何ですか?
回答:主な動作性能パラメータは、定格漏洩動作電流、定格漏洩動作時間、定格漏洩非動作電流です。その他のパラメータには、電源周波数、定格電圧、定格電流などがあります。
①定格漏洩電流 漏洩保護装置が特定の条件下で動作するための電流値。例えば、30mAの保護装置の場合、入力電流値が30mAに達すると、保護装置は電源を遮断する動作を行います。
②定格漏洩動作時間とは、定格漏洩動作電流が急激に印加されてから保護回路が遮断されるまでの時間を指します。例えば、30mA×0.1秒の保護装置の場合、電流値が30mAに達してから主接点が分離するまでの時間は0.1秒を超えません。
③規定条件下における定格非動作時漏洩電流に対して、非動作時漏洩保護装置の電流値は、一般的に漏洩電流値の半分に設定する必要があります。例えば、漏洩電流が30mAの漏洩保護装置の場合、電流値が15mAを下回ると保護装置は動作しなくなります。そうしないと、感度が高すぎて誤動作しやすく、電気機器の正常な動作に影響を与える可能性があります。
④漏電保護装置を選定する際、電源周波数、定格電圧、定格電流などのその他のパラメータは、使用する回路および電気機器と互換性がある必要があります。漏電保護装置の動作電圧は、電力系統の通常の変動範囲の定格電圧に適合している必要があります。変動が大きすぎると、特に電子機器の場合、保護装置の正常な動作に影響を与えます。電源電圧が保護装置の定格動作電圧よりも低い場合、保護装置は動作しません。漏電保護装置の定格動作電流も、回路内の実際の電流と一致している必要があります。実際の動作電流が保護装置の定格電流よりも大きい場合、過負荷が発生し、保護装置が誤動作する可能性があります。
5. 漏電防止装置の主な保護機能は何ですか?
回答:漏電保護装置は主に間接的な接触保護を提供します。特定の条件下では、直接接触に対する補助的な保護装置としても使用でき、致命的な感電事故を防ぐことができます。
6. 直接接触保護と間接接触保護とは何ですか?
回答: 人体が帯電した物体に触れ、人体に電流が流れると、人体感電と呼ばれます。人体感電の原因によって、直接感電と間接感電に分けられます。直接感電とは、人体が帯電した物体に直接触れることによって生じる感電(例えば、相線に触れること)を指します。間接感電とは、人体が、通常は帯電していないが、故障時に帯電する金属導体に触れることによって生じる感電(例えば、漏電装置の筐体に触れること)を指します。感電の原因の違いによって、感電防止対策も直接接触保護と間接接触保護に分けられます。直接接触保護には、一般的に絶縁、保護カバー、フェンス、安全距離などの対策が採用されます。間接接触保護には、一般的に保護接地(ゼロ点への接続)、保護遮断、漏電保護装置などの対策が採用されます。
7. 人体が感電した場合、どのような危険がありますか?
回答: 人体が感電したとき、人体に流れる電流が大きいほど、位相電流が持続する時間が長いほど、危険度が高くなります。危険度は、大まかに知覚-回避-心室細動の3つの段階に分けられます。①知覚段階。通過する電流が非常に小さいため、人体はそれを感じることができます(一般的に0.5mA以上)。この時点では人体に害はありません。②回避段階。電極に手で感電したときに人が回避できる最大電流値(一般的に10mA以上)を指します。この電流は危険ですが、自力で回避できるため、基本的に致命的な危険にはなりません。電流が一定のレベルまで増加すると、感電した人は筋肉の収縮と痙攣により帯電した体を強く握りしめ、自力で回避できなくなります。③心室細動段階。電流の増加と感電時間の延長(一般的に50mA以上、1秒以上)に伴い、心室細動が発生し、直ちに電源を遮断しないと死に至る。このように、心室細動は感電死の主な原因であることがわかる。したがって、人身保護においては、心室細動を原因としないことが、感電保護特性を決定する際の基準となることが多い。
8. 「30mA・s」の安全性はどの程度ですか?
回答:多数の動物実験と研究により、心室細動は人体を流れる電流(I)だけでなく、電流が人体内で持続する時間(t)にも関係することが示されています。つまり、安全な電気量Q=I×tを決定する必要があり、一般的には50mA・sです。つまり、電流が50mA以下で、電流の持続時間が1秒以内であれば、心室細動は通常発生しません。しかし、50mA・sで制御した場合でも、電源投入時間が非常に短く、流れる電流が大きい場合(例えば、500mA×0.1秒)、心室細動を引き起こすリスクが依然として存在します。50mA・s未満では感電死はしませんが、感電した人が意識を失ったり、二次的な傷害事故を引き起こしたりする可能性があります。実際の使用実績から、感電保護装置の動作特性として30mA・sを使用することが、使用および製造上の安全性の観点からより適切であり、50mA・sと比較して1.67倍の安全率(K=50/30=1.67)があることが証明されています。「30mA・s」という安全限界から、電流が100mAに達した場合でも、漏電保護装置が0.3秒以内に動作して電源を遮断すれば、人体に致命的な危険が生じることはないことがわかります。したがって、30mA・sという限界値は、漏電保護装置製品の選定基準にもなっています。

9. どの電気機器に漏電保護装置を取り付ける必要がありますか?
回答:建設現場にあるすべての電気機器は、保護のためにゼロ点に接続されていることに加えて、機器負荷線の始端に漏電保護装置を装備する必要があります。
① 建設現場のすべての電気機器には漏電遮断器を装備しなければならない。屋外での工事、湿度の高い環境、人員の交代、機器管理の不備などにより、電力消費は危険を伴うため、すべての電気機器には、電力・照明機器、移動式・固定式機器などが含まれる。もちろん、安全電圧・絶縁トランスで給電される機器は含まれない。
②元の保護ゼロ点(接地)対策は、要求どおり変更されておらず、安全な電気使用のための最も基本的な技術的対策であり、削除することはできません。
③漏電遮断器は、電気機器の負荷線の始端に設置されます。その目的は、電気機器を保護すると同時に負荷線を保護し、線路絶縁の損傷による感電事故を防止することです。
10. 漏電保護装置がゼロ線(接地)に接続された後に設置されるのはなぜですか?
回答:保護がゼロ点接続であろうと接地対策であろうと、その保護範囲は限られています。例えば、「ゼロ点接続保護」とは、電気機器の金属筐体を電力系統のゼロ線に接続し、電源側にヒューズを設置することです。電気機器が筐体に接触故障(一相が筐体に接触)を起こすと、相対ゼロ線で単相短絡が発生します。短絡電流が大きいため、ヒューズがすぐに溶断し、電源が遮断されて保護されます。その動作原理は、「筐体故障」を「単相短絡故障」に変換することで、大きな短絡電流遮断保険を得ることです。しかし、建設現場では電気的な故障は頻繁には発生せず、機器の湿気、過負荷、長い配線、絶縁の劣化などによる漏電故障が頻繁に発生します。これらの漏電電流値は小さいため、保険をすぐに遮断することはできません。したがって、故障は自動的に解消されず、長期間存続することになります。しかし、この漏洩電流は人身の安全に重大な脅威となる。そのため、補助的な保護として、より感度の高い漏電遮断器を設置する必要がある。
11. 漏水防止装置にはどのような種類がありますか?
回答: 漏電保護器は、用途の選択に合わせてさまざまな方法で分類されます。たとえば、動作モードに応じて、電圧動作型と電流動作型に分類できます。動作機構に応じて、スイッチ型とリレー型に分類できます。極数と線数に応じて、単極2線式、2極、2極3線式などがあります。動作感度と動作時間に応じて、次のように分類されます。①動作感度に応じて、次のとおりです。高感度: 漏電電流が30mA未満。中感度: 30~1000mA。低感度: 1000mA以上。②動作時間に応じて、次のとおりです。高速型: 漏電動作時間が0.1秒未満。遅延型: 動作時間が0.1秒より大きく、0.1~2秒の間。逆時間型: 漏電電流が増加するにつれて、漏電動作時間が小さくなります。定格漏洩動作電流を使用した場合、動作時間は0.2~1秒です。動作電流が定格動作電流の1.4倍の場合、動作時間は0.1~0.5秒です。動作電流が定格動作電流の4.4倍の場合、動作時間は0.05秒未満です。
12. 電子式漏電保護装置と電磁式漏電保護装置の違いは何ですか?
回答: 漏電保護装置は、トリップ方法の違いにより、電子式と電磁式の 2 種類に分けられます。①電磁トリップ式漏電保護装置は、電磁トリップ装置を中間機構として使用し、漏電が発生すると機構がトリップして電源が遮断されます。この保護装置の欠点は、コストが高く、製造工程が複雑であることです。利点は、電磁部品が強力な耐干渉性と耐衝撃性 (過電流および過電圧ショック) を持ち、補助電源が不要で、ゼロ電圧および相欠相後の漏電特性が変化しないことです。②電子式漏電保護装置は、トランジスタ増幅器を中間機構として使用します。漏電が発生すると、増幅器によって増幅され、リレーに伝達され、リレーがスイッチを制御して電源を遮断します。この保護装置の利点は、高感度 (最大 5mA)、設定誤差が小さく、製造工程が簡単で、コストが低いことです。欠点は、トランジスタが耐衝撃性が弱く、環境干渉に対する耐性が低いことです。補助動作電源(電子増幅器は一般的に10ボルト以上の直流電源を必要とする)が必要なため、動作電圧の変動によって漏洩特性が影響を受けます。また、主回路の位相がずれると、保護回路が機能しなくなります。
13. 漏電遮断器の保護機能は何ですか?
回答: 漏電遮断器は、主に電気機器に漏電故障が発生したときに保護を提供する装置です。漏電遮断器を設置する際には、追加の過電流保護装置を設置する必要があります。短絡保護としてヒューズを使用する場合は、その仕様の選択は漏電遮断器のオン/オフ機能と互換性がある必要があります。現在、漏電保護装置と電源スイッチを統合した漏電遮断器(自動空気遮断器)が広く使用されています。この新しいタイプの電源スイッチは、短絡保護、過負荷保護、漏電保護、および低電圧保護の機能を備えています。設置時には、配線が簡素化され、電気ボックスの容積が削減され、管理が容易になります。残留電流遮断器の銘板モデルの意味は次のとおりです。使用時には注意が必要です。残留電流遮断器は複数の保護特性を備えているため、トリップが発生した場合は、故障の原因を明確に特定する必要があります。残留電流遮断器が短絡により遮断された場合は、カバーを開けて接点に深刻な焼けやピットがないか確認する必要があります。過負荷により回路がトリップした場合、すぐに再投入することはできません。回路ブレーカーには過負荷保護として熱リレーが装備されているため、定格電流が定格電流を超えると、バイメタルシートが曲がって接点が分離され、バイメタルシートが自然冷却されて元の状態に戻ると接点を再投入できます。漏電故障によりトリップが発生した場合は、再投入する前に原因を特定して故障を解消する必要があります。強制投入は厳禁です。漏電遮断器が遮断してトリップすると、L字型のハンドルは中間位置になります。再投入するときは、まず操作ハンドルを下に引いて(遮断位置)、操作機構を再投入してから上に引いて閉じる必要があります。漏電遮断器は、電力線で頻繁に操作されない大容量(4.5kW以上)の機器のスイッチングに使用できます。
14.漏水防止装置の選び方
回答:漏電保護装置の選択は、使用目的と動作条件に応じて行う必要があります。
保護目的に応じて選択してください。
①感電事故防止のため。配線の終端に設置し、高感度・高速型の漏電遮断器を選択してください。
②感電防止のため機器接地と併用する分岐線には、中感度・高速型の漏電遮断器を使用する。
③ 漏電による火災を防止し、配管や機器を保護する目的で、幹線には中感度かつ時間遅延型の漏電遮断器を選定する必要があります。
電源供給方式に応じて選択してください。
① 単相線路(機器)を保護する場合は、単極2線式または2極漏電遮断器を使用してください。
②三相線(機器)を保護する場合は、三極製品を使用してください。
③ 三相と単相の両方がある場合は、3極4線式または4極式の製品を使用してください。漏電遮断器の極数を選択する際は、保護対象の線路数と互換性がある必要があります。遮断器の極数とは、内部スイッチ接点によって切断できる線路の数を指します。例えば、3極遮断器の場合、スイッチ接点は3本の線路を切断できます。単極2線式、2極3線式、3極4線式の遮断器はすべて、中性線が切断されずに漏電検出素子を直接通過します。中性線は動作中性線であり、この端子をPE線に接続することは厳禁です。3極漏電遮断器は、単相2線式(または単相3線式)の電気機器には使用しないでください。また、4極漏電遮断器を三相3線式の電気機器に使用することも適していません。三相4極漏電遮断器を三相3極漏電遮断器に交換することは認められていません。
15. 段階的配電の要件によれば、配電盤にはいくつの設定が必要ですか?
回答: 建設現場は一般的に 3 つのレベルに分かれているため、電気ボックスも分類に従って設置する必要があります。つまり、主配電ボックスの下に配電ボックスがあり、配電ボックスの下にスイッチボックスがあり、スイッチボックスの下に電気機器があります。配電ボックスは、配電システムにおいて電源と電気機器間の電力伝送と配電の中心的なリンクです。配電専用の電気機器です。すべてのレベルの配電は配電ボックスを介して行われます。主配電ボックスはシステム全体の配電を制御し、配電ボックスは各分岐の配電を制御します。スイッチボックスは配電システムの終端であり、その下に電気機器があります。各電気機器は専用のスイッチボックスによって制御され、1 つの機器と 1 つのゲートが実現されます。誤操作事故を防ぐため、1 つのスイッチボックスを複数の機器に使用しないでください。また、電力線障害によって照明が影響を受けないように、1 つのスイッチボックスで電力と照明の制御を統合しないでください。スイッチボックスの上部は電源に接続され、下部は電気機器に接続されるため、頻繁に操作され危険を伴うため、注意が必要です。電気ボックス内の電気部品の選定は、回路および電気機器に適合させる必要があります。電気ボックスは垂直かつしっかりと設置し、周囲に作業スペースを確保してください。地面に水たまりや雑物が溜まっておらず、近くに熱源や振動源がないことを確認してください。電気ボックスは防水・防塵仕様にしてください。スイッチボックスは、制御対象の固定機器から3m以内に設置してください。
16. 段階的保護を使用する理由は何ですか?
回答: 低電圧電源の供給と配電では、一般的に段階的な配電が採用されています。漏電保護装置が回線の終端(スイッチボックス内)にのみ設置されている場合、漏電が発生した際に故障線を遮断することはできますが、保護範囲が狭くなります。同様に、分岐幹線(配電ボックス内)または幹線(主配電ボックス内)にのみ漏電保護装置が設置されている場合、保護範囲は広くなりますが、特定の電気機器が漏電して遮断すると、システム全体の電力が失われ、故障のない機器の正常な動作に影響を与えるだけでなく、事故の発見も困難になります。明らかに、これらの保護方法は不十分です。したがって、回線や負荷などの異なる要件を接続し、漏電動作特性の異なる保護装置を低電圧主線、分岐線、回線終端に設置して、段階的な漏電保護ネットワークを構築する必要があります。段階的保護の場合、各レベルで選択された保護範囲は相互に連携し、末端で漏電故障や感電事故が発生した場合に漏電保護装置が過剰動作しないようにする必要があります。同時に、下位レベルの保護装置が故障した場合、上位レベルの保護装置が下位レベルの保護装置の偶発的な故障を修復するように動作する必要があります。段階的保護の実装により、各電気機器は2つ以上のレベルの漏電保護対策を持つことができ、低圧電力網のすべてのラインの末端にある電気機器の安全な動作条件を作り出すだけでなく、人身の安全のために複数の直接的および間接的な接触を提供します。さらに、故障発生時の停電範囲を最小限に抑え、故障箇所を容易に特定できるため、安全な電力消費レベルの向上、感電事故の減少、および運用上の安全性の確保にプラスの効果があります。

 

 

 

 


投稿日時:2022年9月5日