剩余电流漏电保护器

lccz 的日志剩余电流动作保护器 (RCD)2009-07-14 23:37:12 标签 Tag ：2398 人阅读剩余电流动作保护器 (RCD) Residual current devices (RCD)1 简述原理RCD 的主要特性示于下面的图表 F67 。其铁芯包绕了一电气回路的全部载流导体， 在磁芯内产生的磁通在一瞬间都与这些导体电流的算术和有关 ;在一方向流过的电流假设为正 (I1)，则在相反方向流过的电流就为负 (I2)。在无故障的正常回路中 I1 + I2=0 ，在磁芯内没有磁通，线圈内的电动势为零。接地故障电流 Id 穿过磁芯流向故障点，但却经大地或经 TN 系统的保护线返回电源。穿过磁芯的诸导体的电流因此不再平衡，电流差在磁芯内产生了磁通。此电流被称作 “ 剩余 ” 电流，这一原理也被认作， “ 剩余电流 ” 原理。在磁芯内产生的变磁通在绕组内感应出一电动势，这样就有电流 I3 流过使脱扣器动作的线圈。 如果剩余电流大于能使脱扣器动作的电流值， 不论是直接动作的还是经电子， 继电器动作的，断路器就要跳闸。图表 F67 ： RCD 的动作原理。对地泄漏电流就象瞬态过电压一样，并不因为有故障才出现，它们都可引起 RCD 误动。目前已开发一些技术来解决这类误动问题。稳定的对地泄漏电流每一低压电气装置都有其稳定的对地电流，它因下列原因而产生 : *三相回路中带电导体对地固有的电容不平衡 (1); *单相回路带电导体对地的电容。电气装置越大，该等电容和泄漏电流也越大。电子设备 (例如自动化、 信息化和计算机化等系统的电子设备 )内的滤波用电容器常使对地泄漏电容显著增大，当无更精确的数据时， 23OV 、 50 HZ 电气装置的稳定对地泄漏电流可用下列值来估算 : *单相或三相回路 :1.5 mA/100m ; *加热地板 :1 mA/KW; *传真机 :1 mA ; (1) 在三相系统内，如果三根相线对地电容相等，其对地电容泄漏电流将为零，在实际电气装置中这一情况是不可能出现的。*信息技术工作站 :2 mA; *信息技术终端设备 :2 mA; *打印机 :1 mA ; *照相复制机 :1.5 mA 。符合 IEC 和许多国家标准的额定动作电流为 I n 的 RCD 能在 0.5 I n~ I n 范围内动作，因此在 RCD 后的回路泄漏电流必须不大于 0.5 I n。在实际应用中可将回路更多分小 ~一些，以将稳定的泄漏电流限制到 0.25In ，可避免 RCD的误动。在十分特殊的情况下，例如对 IT 系统进行扩建或部分改建时必须向制造商咨询。瞬态泄漏电流冲电在给上述的电容通电的开始的瞬间可产生十分短促的高频瞬态电流，其情况和图表 F68 所示相似。当 IT 系统突然发生第一次故障时，由于两非故障相对电压的突然升高也可产生高频瞬态对地泄漏电流。图表 F68:0.5us/1OO kHz 瞬态电流的标准波型。共模过电压电力网络由于种种原因而承受过电压 :例如大气过电压、电网运行条件的突然变化 (如发生故障、熔断器熔断、开关投切等 )，这类突然的变化常在系统的感性和容性回路中引起大瞬态电压和电流， 直到出现新的稳定运行状况。 记录数据表明在低压系统内这种过电压通常在 6kV 以下，并可近似地以通用的 1.2/50us 的脉冲波形来表示 (见图表 F69) 。图表 F69:1.2/5us 瞬态电压的标准波型。这类过电压能产生一瞬态电流，其可用通的 8/2Ous 的电流脉冲波形来表示，其峰值可达几十 A(见图表 F70) 。图表 F7O:8/20us 脉冲电流的标准波型。对瞬态电流的 “ 免疫 ” 能力每一 RCD 必须具有对图表 F71 所示要求的对不期望跳闸的最低水平的 “ 免疫 ” 能力， ” S”型 RCD 或具备延时层次 I 或 11 的 RCD( 见图表 F38) 能防止所有瞬态泄漏电流引起的不期望的跳闸，其中包括持续时间小于 40 ms 的浪涌抑制器的泄漏电流。上述高频 (或单向 )瞬态过电压或过电流，以及其他电磁扰动源 (接触器线圈、继电器、干接触 )、静电荷放电、辐射电磁波 ,无线电、点火系统等 )，都是日益重要的电磁兼容范畴的组成部分。更具体的叙述见施耐德电气公司技术性出版物 1 20 一 149 页。 RCD 能避免电磁扰动和电涌扰动一叮能引起的误动是至关重要的。扰动过电压试验项目1.2/50us 的脉冲要求的能承受的量值6 kV 峰值暂态电流 0.5us/1OO kHz 脉冲 200A 峰值 （ 1）8/20us 脉冲 200A 峰值。10 mA RCD 为 60A 峰值“ S”型或延时型 RCD 为5kA 峰值（见注）操作过电压 重复突发的瞬态量IEC 60801-4 4 kV 静电荷 静电放电 IEC 60801-2 8 kV 辐射波 电磁场 IEC 60801- 3 3V/m 注： (1) 对于 I n<10mA 的 RCD ，不要求作此试验若（ IEC 61008-1) 。带延时的 RCD 通常安装在靠近电气装置的电源进线处，在该处源于外部的涌流是最为严重的， 5kA 的峰值电流试验能体现这种高性能工作状况的要求。图表 F71:RCD 电磁兼容承受水平的试验实际上，图表 F71 所示的水平值是与设计和制造规范的要求相符合的。“ A Si ” 型 RCD 能避免由于电网污染、雷电效应、高频电流、直流分量、瞬涌、过低工作温度 (-25 OC)引起的误动作。对直流分量的 “ 免疫 ”电气设备和机械设备常将辅助直流电源用于控制和显示，某些用电器具内还设整流器件 (二极管、三端双向晶闸管、闸流管 )。当整流器件后发生接地故障时，故障电流内可能含有直流分量。危险程度与用电器具内直流回路的绝缘水平有关， 需根据不同情况作不同的处理。 这种问题一般发生在工业的电气应用上。IEC 按剩余电流内存在直流分量时 RGD 仍能正常运作的能力，将它分作如下类型 : *AC 型 :只能因交流而动作 ; *A 型：在剩余电流内含有单向脉冲时能动作。*B 型：能在纯直流条件下动作。注 :在一般应用中通常装设 AC 型 RCD 。 A 型 RCD 只在有特殊要求情况下作为 AC 型的一种变型来应用。装设分离式环形电流互感器 RCD 的建议剩余电流的检测元件是一个高导磁率的封闭磁回路 (通常是环形的 )， 在其上用导线绕有一个线圈，它们组合成一个环形的电流互感器。由于它的高导磁率，磁芯包绕的导线在布置上稍许的不对称，以及其贴近处存在铁质材料，(铁质外壳、底盘等 )都足以影响磁力线的对称性，当出现大负载电流时 (电动机的起动电流、变压器的通电涌流等 )，可引起 RCD 的误动。除非采取了特殊的措施， RCD 的额定动作电流与最大相电流 Iph(max.) 的比值通常小于 1/1000 。如果采用了图表 F74 所示的措施，此比值的限值可大大提高 (即降低 RCO 误动的灵敏度 )，图表 F75 概括了这些措施。L=环形磁芯直径的 2 倍图表 F74: 减小 I n/ Iph (max.) 比值的三个措施。措施 磁芯内径 误动灵敏度将回路电缆准确地穿过环形磁芯中心 (mm) 降低系数3 加大环形磁芯 Ф 50~Ф 100Ф 80~Ф 200Ф 120~Ф 2002 2 6 采用钢或软铁的屏蔽套管*套管壁厚 0.5mm *套管长度为环形磁芯内径的 2 倍*导体全部包绕在套管内，将环形磁芯两端的芯片重叠Ф 50Ф 80Ф 120Ф 2004 3 3 2 这些措施可结合采用。如果准确地将电缆置于 200 mm 内径的环形磁芯内 (内径直径 50 mm 本已足够 ) 并将电缆穿入屏蔽套套管内，则上述 1/1000 的比值变成 1/30000 。图表 F75: 减 I Δ n/ Iph(max.) 比值的方法。剩余电流动作断路器参数的选用 (RCCB-IEC61008)额定电流RCCB 应按它所承载的持续负载电流来选定其额定电流。*如果 RCCB 位于回路断路器之后并与它串接， 则两者的额定电流应相同， 也即 Ipn〉 = In1 （ 1 ）（见图表 F76a) 。*如果 RCCB 位于一组受断路器保护的回路之前， 如图表 F76b 所示， 则 RCCB 的额定电流按下式确定 :In〉 =K U XK S (In1+In2+In3+In4)对承受电动力效应的要求对短路的防护必须在回路的上端装设 SCPD( 短路防护电器 )， · 但当 RCCB 是与下端的断路器 (或熔断器 )安装在同一个 (符合合适标准的 )配电箱内时， 则该等 (出线回路上的 )SCPD 可以替代起到短路防护的作用。 RCCB 和 SCPD 之间必须协调配合，制造商一般提供 RCCB 和断路器或熔断器之间特性配合的表格 (见图表 F77) 。图表 F76; 剩余电流动作的断路器 (RCCB) 。图表 F77: 制造商提供的 RCCB 和断路器、熔断器配合的典型表格某些国家标准规定需作担保承受能力的试验，其试验电流需大 In，以确保级间过电流防护的协调。