本文繼續(xù)低壓電氣裝置的內(nèi)容，介紹保護(hù)裝置。
規(guī)范保護(hù)裝置的分標(biāo)準(zhǔn)是IEC 60364-5-53。
IEC 60364-5-53
電氣設(shè)備的選型與安裝 - 安全防護(hù)，隔離，開關(guān)，控制和監(jiān)控的器件
IEC 60364-5-53有兩重目的，分別是提供：
- 安全防護(hù)，隔離，開關(guān)，控制和監(jiān)控的要求
- 安全防護(hù)，隔離，開關(guān)，控制和監(jiān)控器件的選擇與安裝要求
保護(hù)設(shè)備（如斷路器、 RCD、 AFDD 等）必須在發(fā)生電氣故障（如短路、漏電、電弧等）時(shí)迅速切斷電源，以防止觸電事故和電氣火災(zāi)，保障人員生命安全。其對(duì)故障的感應(yīng)靈敏度、脫扣的可靠性與響應(yīng)速度、分?jǐn)嗄芰Φ刃阅苤笜?biāo)，直接關(guān)系到人身與財(cái)產(chǎn)安全。因此，保護(hù)設(shè)備必須嚴(yán)格符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以確保其在規(guī)定或宣稱的運(yùn)行環(huán)境下都能穩(wěn)定、可靠地發(fā)揮作用。
本文在介紹各種保護(hù)設(shè)備的同時(shí)，也特意列出了各種保護(hù)設(shè)備對(duì)應(yīng)的適用標(biāo)準(zhǔn)，供讀者參考。
保護(hù)裝置按電氣安全防護(hù)的分類來進(jìn)行分析：
防止電擊的保護(hù)設(shè)備（4-41）
防止熱效應(yīng)的保護(hù)裝置（4-42）
防止過電流的保護(hù)裝置（4-43）
防止瞬態(tài)過電壓的保護(hù)裝置（4-44）
防止電擊的保護(hù)設(shè)備
用于自動(dòng)斷開電源的裝置應(yīng)安裝在所需保護(hù)電路的起點(diǎn)或其上游位置。
自動(dòng)斷開電源可以采用的保護(hù)器件有過流保護(hù)器件（OCPD）和剩余電流保護(hù)器件（RCD）。
OCPD的選型
對(duì)于TN和TT系統(tǒng)，OCPD的選型（動(dòng)作電流閾值）須考慮故障環(huán)路阻抗；對(duì)于IT系統(tǒng)，由于電源側(cè)帶電導(dǎo)體不接地，單一故障不會(huì)導(dǎo)致短路，OCPD的選型要考慮兩個(gè)因素，一是兩倍的故障環(huán)路阻抗，二是單點(diǎn)接地故障時(shí)可接觸部件的電壓不得高于50V。
RCD的分類
根據(jù)適用的的波形，RCD分為AC型, Type A型, F型和B型。(見附錄)
根據(jù)功能，RCD分為RCCB，RCBO，CBR和MRCD
RCCB (Residual Current Circuit Breaker)，是一種剩余電流動(dòng)作斷路器，不具備內(nèi)置的過電流保護(hù)功能。
RCBO（Residual Current Breaker with Overcurrent Protection），是一種剩余電流動(dòng)作斷路器，內(nèi)置過電流保護(hù)功能。
CBR（Circuit Breaker with Residual Current Protection） 是一種集成了剩余電流保護(hù)功能的斷路器。
MRCD 是一種模塊化RCD，需與斷路器配合使用。
RCD的選型
- 按電路波形類型選型（AC型，A型，B型或F型）。當(dāng)RCD串聯(lián)安裝時(shí)，如果上游的RCD應(yīng)至少達(dá)到下游的RCD類型要求（F型>B型>A型>AC型）。
- 按保護(hù)對(duì)象類型選型。對(duì)于面向普通人（BA1），兒童（BA2）和殘疾人（BA3）的交流裝置，RCD的選擇應(yīng)滿足：符合IEC61008-2-1的RCCB，符合IEC 61009-2-1的RCBO，或者滿足IEC 62423的RCCB和RCBO。對(duì)于面向受過培訓(xùn)的人員（BA4）或?qū)I(yè)人員（BA5）時(shí)，RCD的選擇應(yīng)滿足：符合IEC 61008（所有部分）的RCCB，符合IEC 61009（所有部分）的RCBO，符合IEC 62423的RCCB和RCBO，或者滿足IEC 60947-2的CBR和MRCD。
- 按系統(tǒng)接地類型選型（過流保護(hù)的動(dòng)作電流閾值）。對(duì)于TN系統(tǒng)（TN-S或TN-C-S的S部分），RCD的選型須考慮故障環(huán)路阻抗，對(duì)于TT系統(tǒng)，接地故障時(shí)可接觸部件的電壓不得高于50V。對(duì)于IT系統(tǒng)，單一接地故障沒有影響，兩重接地故障應(yīng)考慮2倍的兩倍的故障環(huán)路阻抗，以及兩重接地故障時(shí)可接觸部件的電壓不得高于50V。
IT系統(tǒng)的監(jiān)控裝置
對(duì)于IT系統(tǒng)，可能選用的監(jiān)控裝置包括絕緣監(jiān)控裝置（IMD），殘余電流監(jiān)控器（RCM）和絕緣故障定位裝置（IFLS）。
防止熱效應(yīng)的保護(hù)器件
設(shè)備應(yīng)安裝在在預(yù)期的所有運(yùn)行條件下，能夠安全地散發(fā)熱量或電弧/火花的位置，以避免產(chǎn)生有害的熱效應(yīng)。
保護(hù)器件應(yīng)盡可能靠近所需保護(hù)電路的起點(diǎn)安裝。
對(duì)于有疏散要求的地點(diǎn)，如BD2（低密度/疏散困難），BD3（高密度/易于疏散）和BD4（高密度/疏散困難），除用于疏散的裝置外，開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備應(yīng)僅限授權(quán)人員訪問。若安裝在通道內(nèi)，開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備應(yīng)置于符合 IEC 60670-24、IEC 61439-2、IEC 61439-3 或 IEC 62208 標(biāo)準(zhǔn)的外殼中。
在有火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的BE2地點(diǎn)，用于保護(hù)、控制或隔離的開關(guān)設(shè)備應(yīng)有一定的防塵外殼保護(hù)：IPX4，IPX5（有粉塵情況），IPX6（有導(dǎo)電性粉塵情況）。RCD應(yīng)符合IEC 61008，IEC 61009，IEC 62423或IEC60947-2。IT系統(tǒng)的RCM應(yīng)符合IEC 62020。IT系統(tǒng)的IMD應(yīng)符合IEC 61557-8，其響應(yīng)值不得低于100 Ω/V（如果與公共配電系統(tǒng)之間通過隔離變壓器連接：40 Ω/V）或滿載時(shí)絕緣電阻的50%。
電弧故障檢測(cè)裝置（AFDD）應(yīng)滿足IEC 62606，應(yīng)安裝在所需保護(hù)的終端電路的起點(diǎn)處。
防止過電流的保護(hù)器件
過流保護(hù)器件應(yīng)滿足以下標(biāo)準(zhǔn)之一：IEC 60269-2，IEC 60269-3，IEC 60269-4，IEC 60898 (所有部分)，IEC 60947-2，IEC 60947-3，IEC 60947-6-2，IEC 61009 (所有部分)，IEC 62423。
過流保護(hù)可以進(jìn)一步區(qū)分為過載保護(hù)和短路保護(hù)。
過載保護(hù)裝置的選擇
過載保護(hù)裝置的選擇應(yīng)滿足以下要求：
a) 保護(hù)裝置的額定電流或整定電流 In 應(yīng)大于或等于電路的設(shè)計(jì)電流 IB；
b) 保護(hù)裝置的額定電流或整定電流 In 應(yīng)小于或等于電纜的載流能力 Iz；
c) 能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)確保保護(hù)裝置動(dòng)作的電流 I? 應(yīng)小于或等于電纜載流能力 Iz 的 1.45 倍。
滿足 a)、b) 和 c) 條件并不一定在所有情況下都能實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)，例如在出現(xiàn)小于 I? 的持續(xù)過電流時(shí)。在此類情況下，應(yīng)考慮選用截面積更大的電纜，或選用 I? 值小于或等于 Iz 的保護(hù)裝置。
過載保護(hù)裝置的選擇應(yīng)確保在存在諧波電流的情況下能夠正常工作。
當(dāng)并聯(lián)導(dǎo)體中的電流不均衡時(shí)，應(yīng)為每根導(dǎo)體分別設(shè)置過載保護(hù)裝置。
短路保護(hù)裝置的選擇
短路保護(hù)裝置的選擇需要考慮短路分?jǐn)嗄芰Γ↖CU或 Icn），其應(yīng)等于或大于其安裝點(diǎn)處的最大預(yù)期短路電流。除了分?jǐn)嗄芰?，還要考慮動(dòng)作時(shí)間，以防止電路總的電纜或?qū)w絕緣保護(hù)超過其最大允許溫度，即I2t（let-through energy）應(yīng)小于導(dǎo)體的最大可承受能量k2S2。（k為考慮了導(dǎo)體材料的電阻率、溫度系數(shù)、熱容量，以及適當(dāng)?shù)某跏己妥罱K溫度的一個(gè)系數(shù)，S為以平方毫米計(jì)的導(dǎo)體截面積。）
短路保護(hù)裝置與符合 IEC 61439-6 的母線槽系統(tǒng)或符合 IEC 61534（所有部分）的電源軌道系統(tǒng)配套使用時(shí)，短路保護(hù)裝置的選擇應(yīng)符合以下條件之一：
? 保護(hù)裝置的最大動(dòng)作時(shí)間不得超過母線槽或電源軌道系統(tǒng)所規(guī)定的額定短時(shí)耐受電流（ICW）對(duì)應(yīng)的最大時(shí)間；或
? 母線槽或電源軌道系統(tǒng)的額定條件短路電流（ICC）應(yīng)等于或大于安裝點(diǎn)處的預(yù)期短路電流。
過流保護(hù)裝置的安裝位置
一般情況下，在導(dǎo)體載流能力發(fā)生降低的每一個(gè)位置，應(yīng)設(shè)置過載保護(hù)裝置。在導(dǎo)體的通能（let-through energy）耐受能力（k2S2）發(fā)生降低的部位，應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)裝置。
防止過電壓的保護(hù)器件
為了實(shí)現(xiàn)絕緣配合而需要限制電路中的暫態(tài)和瞬態(tài)過電壓，主要的保護(hù)器件是浪涌保護(hù)器（SPD）。
SPD應(yīng)安裝在盡可能靠近配電系統(tǒng)起點(diǎn)的位置。
為防止雷擊效應(yīng)和操作過電壓，應(yīng)使用經(jīng) Class II測(cè)試的SPD。
當(dāng)建筑物配備有外部防雷系統(tǒng)，可以使用經(jīng)過Class I 測(cè)試的SPD。
如果需要在固定電氣裝置的下游位置安裝額外的SPD，例如在分配電箱或插座處，可以選擇經(jīng)過Class II 或 Class III 測(cè)試的SPD。不得單獨(dú)使用這些下游 SPD，并且它們應(yīng)與上游 SPD 進(jìn)行配合協(xié)調(diào)。
在某些情況下為了防止來自其他來源的暫態(tài)過電壓威脅，也可能需要額外配置SPD，例如：
– 由安裝內(nèi)部用電設(shè)備產(chǎn)生的操作過電壓；
– 來自其他引入服務(wù)（如電話線、互聯(lián)網(wǎng)連接）的過電壓；
– 來自供電其他結(jié)構(gòu)（如附屬建筑、室外裝置/照明、為外部傳感器供電的電力線路）的服務(wù)線路上的過電壓；
在此類情況下，應(yīng)考慮將 SPD 安裝在盡可能靠近這些威脅源起點(diǎn)的位置。
SPD的選擇
SPD的選擇應(yīng)考慮以下參數(shù)：
– 被保護(hù)設(shè)備的電壓保護(hù)水平（Up）和額定沖擊耐受電壓（Uw）；
– 持續(xù)運(yùn)行電壓（Uc），依電源系統(tǒng)類型（TT、TN、IT）；
– 標(biāo)稱放電電流（In）和沖擊放電電流（Iimp）；
– SPD 之間的配合；
– 預(yù)期短路電流；
– 跟隨電流的分?jǐn)嗄芰Α?/p>
隔離和切換的裝置
下表總結(jié)了執(zhí)行隔離和切換的各類裝置及其功能和適用標(biāo)準(zhǔn)。
附錄 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
IEC 60669系列：家用及類似固定電氣裝置用開關(guān)
第1部分：一般要求
第2-1部分：特殊要求 – 電子開關(guān)
第2-2部分：特殊要求 – 電磁遠(yuǎn)程控制開關(guān)（RCS）
第2-3部分：特殊要求 – 延時(shí)開關(guān)（TDS）
第2-4部分：特殊要求 – 隔離開關(guān)
第2-5部分：特殊要求 – 用于家庭和建筑電子系統(tǒng)（HBES）的開關(guān)及相關(guān)附件
第2-6部分：特殊要求 – 用于室內(nèi)外標(biāo)志和燈具的消防員專用開關(guān)
IEC 60670：家用及類似固定電氣裝置用電氣附件的接線盒和外殼
第24部分：用于安裝保護(hù)裝置和其他耗能電氣設(shè)備的外殼的特殊要求
IEC 60884系列，家用及類似用途插頭和插座
IEC 60898系列，電氣附件 – 用于家用及類似安裝的過電流保護(hù)斷路器
IEC 60906系列，IEC 家用及類似用途插頭和插座系統(tǒng)
IEC 60947系列：低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備
第2部分：斷路器
第3部分：開關(guān)、隔離器、開關(guān)-隔離器和熔斷器組合單元
第4-1部分：接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器 – 電磁式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器
第4-2部分：接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器 – 交流半導(dǎo)體電動(dòng)機(jī)控制器和起動(dòng)器
第4-3部分：接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器 – 用于非電動(dòng)機(jī)負(fù)載的交流半導(dǎo)體控制器和接觸器
第5-1部分：控制電路器件和開關(guān)元件 – 電磁式控制電路器件
第6-1部分：多功能設(shè)備 – 轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)備
第6-2部分：多功能設(shè)備 – 控制和保護(hù)開關(guān)設(shè)備（CPS）
IEC 61008系列
家用及類似用途的剩余電流動(dòng)作斷路器（RCCBs），無內(nèi)置過電流保護(hù)
IEC 61009系列
家用及類似用途的剩余電流動(dòng)作斷路器（RCBOs），帶內(nèi)置過電流保護(hù)
IEC 61095：家用及類似用途的電磁式接觸器
IEC 61439系列
低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備成套裝置
第2部分：電源開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備成套裝置
第3部分：供普通人員操作的配電板（DBO）
第6部分：母線槽系統(tǒng)（母線橋）
IEC 61534 系列，電源軌道系統(tǒng)
IEC 61643 系列，低壓電涌保護(hù)裝置
第11部分：連接至低壓電力系統(tǒng)的電涌保護(hù)裝置 - 要求與試驗(yàn)方法
第12部分：連接至低壓電力系統(tǒng)的電涌保護(hù)裝置 - 選擇與應(yīng)用原則
IEC 61984:2008，連接器：安全要求與測(cè)試
IEC 61984:2008, Connectors – Safety requirements and tests
IEC 61995（所有部分），家用及類似用途燈具連接裝置
IEC 62020，電氣附件：家用及類似用途的剩余電流監(jiān)測(cè)器（RCMs）
IEC 62208，低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備用空外殼 -一般要求
IEC 62305，雷電防護(hù)（所有部分）
IEC 62423，家用及類似用途的 F 型和 B 型剩余電流動(dòng)作斷路器（帶或不帶內(nèi)置過電流保護(hù)）
IEC 62606，電弧故障檢測(cè)裝置的一般要求
IEC 62626，低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的封閉式設(shè)備
第1部分：IEC 60947-3 范圍之外的封閉式隔離開關(guān)，用于維修和維護(hù)期間的隔離功能
附錄 RCD的類型
Type AC
確保在出現(xiàn)剩余正弦交流電流時(shí)跳閘。
Type A
其跳閘功能可確保在以下情況下動(dòng)作：
- 與 AC 型 RCD 相同的剩余正弦交流電流；
- 脈動(dòng)直流剩余電流；
- 疊加在平滑直流電流（6mA）上的脈動(dòng)直流剩余電流。
Type F
其跳閘功能可確保在以下情況下動(dòng)作：
- 與 A 型 RCD 相同的剩余電流（即正弦交流電流和脈動(dòng)直流電流）；
- 對(duì)于由相與中性線之間或相與接地中導(dǎo)體之間供電的電路中可能產(chǎn)生的復(fù)合剩余電流；
- 對(duì)于疊加在 10m A 平滑直流電流上的脈動(dòng)直流剩余電流。
Type B
其跳閘功能可確保在以下情況下動(dòng)作：
- 與 F 型 RCD 相同的剩余電流；
- 對(duì)于頻率高達(dá) 1000 Hz 的正弦交流剩余電流；
- 對(duì)于疊加在額定剩余動(dòng)作電流（IΔn）40% 的平滑直流電流上的交流剩余電流；
- 對(duì)于疊加在額定剩余動(dòng)作電流（IΔn）40% 或10 mA（取較大值）的平滑直流電流上的脈動(dòng)直流剩余電流；
- 對(duì)于可能由整流電路產(chǎn)生的剩余直流電流；
- 對(duì)于平滑直流剩余電流。
RCD的跳閘功能應(yīng)不受剩余電流的極性影響，且無論剩余電流是突然施加或緩慢上升的。
