接地故障斷路器是如何工作的

接地故障斷路器（GFCI）在住宅布線中很常見。了解它們很重要，因為它們的存在是為了保護用戶和日常使用的電氣系統。

我們在住宅布線中隨處可見接地故障斷路器或GFCI插座。一些斷路器甚至具有接地故障保護特性。然而，即使接地在工業中如此重要，為什么我們沒有看到每個插座都配備了接地保護呢？那么什么是接地故障，這些插座的局限性是什么？

大多數人已經習慣于看到帶有綠色小LED以及測試和重置按鈕的插座。它們存在于每個房屋中，并且經常出現在戶外插座上。它們的名稱為接地故障斷路器，通?？s寫為GFCI或簡稱GFI。這些插座具有防止某些類型故障的特殊功能，盡管它們有局限性。

什么是接地故障？

在整個電氣系統中，每根中性線都連接到接地的接地導體。這種連接發生在電氣服務面板上，以及在每個電源隔離設備（如變壓器）之后。此外，幾乎所有金屬物體也都接地，例如電氣服務面板，甚至是您家中的熱水器。

當負載設備正常運行時，通過火線供電并通過零線返回電源。在三相系統中，電力是共享的——供應和返回——作為通過所有三根熱線的平衡。

地線永遠不會連接到任何內部電路或負載設備，因此永遠不應有任何理由將地線帶回共享中性連接的面板。大多數時候，綠色地線只是用螺絲釘連接到機器的金屬外殼或框架上，然后就在那里終止。

該接地線的存在是為了防止接地故障-如果內部熱線松動并且該線以某種方式接觸到接地的金屬外殼，則設備不再起作用，但電流現在可以繞過負載設備?？赡軙a生大量電流，并且設計合理的系統會響應斷路器跳閘或保險絲熔斷。

何時會發生接地故障？

接地故障可能發生在振動或安裝不當的設備上——例如不了解扭矩規格或錯誤的接線螺母尺寸。

與所有電子產品一樣，濕氣也可能是一個特別具有挑戰性的情況。即使沒有電線松動，水或其他導電液體也會形成從熱線到外殼的路徑。濕氣還可以形成從一臺機器的熱線到另一臺機器的接地的導電路徑，這就是為什么必須小心接近潮濕環境的原因。

接地故障斷路器如何工作？

必須正確安裝GFCI插座，其一組端子直接連接到電源的火線、中性線和接地端。當電路處于活動狀態時，此連接為插座內的一組電路供電，并通過綠色LED指示功能。如果不通電，電路將無法工作。因此，在這些插座上，在連接電源之前，您無法按下測試或重置按鈕。

在插座內，兩個小感應線圈非常精確地測量流過火線和中性線的電流。這些數字在所有情況下都應該相等。無論負載是連接到該插座還是連接到下游，通過熱線提供的所有電流都應通過中性線返回。

如果由于任何原因，熱線提供的電流超過零線中的電流5mA以上，它會立即用一個小的電磁線圈斷開電路。如果檢測到這種過電流，則意味著電流以某種方式離開電路并通過另一條接地路徑返回。如果存在水，則返回路徑可能會通過附近的任何金屬。

GFCI網點的局限性

5mA的值是這些設備在某些情況下如此重要但在其他情況下無效的原因。

當然，如果連接了一個GFCI插座來為每個設備供電，無論電源的電壓或相位如何，它都不會損害系統——相反，它會非常安全。但是連接的接地路徑已經完成了任務，斷路器將在不損壞機器的情況下跳閘。它們可以方便地放置、鎖定，然后在故障被糾正后重新設置。GFCI插座不會為保護機器增加任何價值。

但是，如果該接地故障具有將人用作導體的能力，我們必須非常關心他們的安全。僅10mA的電流就能引起非常痛苦的電擊和肌肉收縮。超過10mA，它會達到導致死亡的不同水平。如果在有人在場時發生接地故障，并且該人恰好位于故障和接地返回路徑之間，則他們可能會被殺死。

當電流超過15A-20A或許多機器可能超過100A時，普通斷路器會跳閘。這將遠遠超過致命的電流。如果操作員在達到過電流之前很久就被殺死，那么斷路器的保護有什么用？GFCI插座的目的是在電流故障超過5mA時使電路跳閘，可能會感覺到輕微的震動，但僅此而已。

何時應使用GFCI插座？

有幾個領域需要GFCI網點。首先，根據NFPA70第210.8節的要求，它們必須用于任何存在潮濕問題的地方，包括但不限于浴室、戶外、車庫、水槽和洗衣房。其次，它們可以可選地用于當操作員在附近時負載可能會遇到接地故障的任何插座，如果該操作員可能會接觸到該電。

三相設備不存在GFCI插座，因此不能在那里使用。它們也不會安裝在超過20A（或GFCI插座額定值）的單相設備上，也不會安裝在沒有實施適當安全步驟的情況下，任何人不會遭受接地故障的地方。

GFCI網點的快速總結

GFCI插座是一種標準化方法，可保護操作人員免受因意外連接帶電接地而造成的傷害和死亡。在水可能導致更快故障的區域以及不期望人類操作員利用適當的安全和PPE實踐來保證自身安全的區域中，它們最受重視。