剩余电流保护器设计选用中注意的几个问题

2023-02-11

正文:

引言:

剩余电流保护器的作用众所周知, 本文通过剩余电流保护器的运行及原理, 严格按照相关标准和规范要求, 针对剩余电流保护器的实际应用中的几种拒动/误动/不会动作情况展开分析, 以得出在设计中应注意的几个问题。

1. 剩余电流保护器的运行及工作原理

1.1 剩余电流保护器的运行

剩余保护器在使用中发生跳闸, 经检查未发现开关动作原因时, 允许试送电一次, 如果再次跳闸, 应查明原因, 找出故障, 不得连续强行送电。漏电保护器一旦损坏不能使用时, 应立即请专业电工进行检查或更换。事实上, 很多原因都会造成剩余保护器拒跳, 误动作及不会动作, 从而起不到保护作用。因此, 展开分析几点起不到保护作用的原因, 正确设计选用剩余电流保护器, 对防止触电伤亡事故的发生, 有着极为重要的作用。

1.2 剩余电流保护器的工作原理

RCD的原理框图如上图所示。通常情况下, 三相及中性线电流的相量之和等于零, 所以剩余电流互感器铁芯中的各相电流所感应的磁通量之和也是零。此时, 主开关依然保持着闭合状态, 这是因为剩余电流互感器的二次侧绕组没有输出任何的信号。剩余电流互感器检测线路中的剩余电流。当人触及到带电体时、设备绝缘体发生漏电或者损坏时、接地线出现故障时, 主回路里的各相电流的相量之和即剩余电流就不会再等于零。此时在剩余电流互感器的环形铁芯中发生的故障电流就会出现磁通的情况.信号调理电路对剩余电流信号进行调理, 判别电路将调理后的剩余电流与预定值作比较, 当达到或超过预定值时, 发出报警或脱扣信号给执行电路;

2 设计选用剩余电流保护器过程中常见问题分析

2.1 因线路中含直流分量而拒动

目前, 国内现有RCD绝大多数属于AC型, 它是以高导磁率, 线性度好的剩余电流互感器为检测元件, 可以检测交流正弦波电流, 但不能用以检测直流电流。随着计算机, 电子办公器具及家用电器的日益增多, 二极管整流, 晶闸管移相控制等都使电流波形产生失真, 造成接地故障电流中含有的直流分量越来越多。

不同故障电流下的磁通如上图所示。可见, 当故障电流信号是完整正弦波时, 所产生的磁滞是一个完整的环, 磁通较大, 此时采样到的信号可使脱口机构动作;而当故障电流信号含有直流分量时, 没有了正弦交流波的负半周, 感应磁线圈磁滞环也是不完整的, 只有一半甚至更少, 产生的磁通大大减少, 此时故障电流信号虽达到或超过预定值, 但由于磁通能量不够, 会出现拒动现象。

2.2 因电磁兼容性差而误动或拒动

如上图所示, 对于电子式剩余电流保护器, 它的零序电流互感器的二次回路和脱扣器之间接入了一个电子放大线路, 在这个放大线路中, 互感器二次回路的输出电压经过通过继电器使脱扣器动作, 需要最低工作电压, 其对外部电压的波动敏感, 电磁兼容性差, 可能出现非故障时误动或故障时拒动的状况。这对于要求供电可靠性及动作灵敏度较高的回路尤为不利。

2.3 对别处发生接地故障而转移至此回路的危险电压不会动作

如上图所示, 变配电房采用TN-S, TN-C-S系统, 此时若系统内某一回路发生相线接大地故障, 故障电流经接触电阻Re沿大地而不是PE线经接地装电阻Rb返回变压器中心点, 对于通常采用断路器过流脱扣器做接地故障保护的回路, 故障回路阻抗较大, 断路器过流脱扣器将不动作。危险故障电位沿PE线传导至室外设备金属外壳, 此时室外设备回路虽设有剩余电流保护器, 并带危险故障转移电压Uf, 如上图RCD, 但该室外回路穿过RCD的剩余电流互感器的相线, 中性线电流相量和无异常, RCD不动作, 该回路无接地故障, 过流保护器也不动作。又室外没有等电位联结条件, 该危险转移电位Uf将直接构成人身安全威胁。

3 针对上述分析提出几点应对措施:

3.1 对于含有直流分量的线路, 剩余电流保护电器应采用A型。A型产品增大电动势能量, 在电气线路添加电容器, 增大磁通能量;使用低磁滞低感应磁线圈, 改进剩余电流互感器的磁特性, 提高对脉动直流电流的检测灵敏度。《民用建筑电气设计规范》10.7.9条:用于计算机电源插座的数量不宜超过5个 (组) , 并应采用A型剩余电流动作保护装置.

3.2 如下图所示, 电磁式剩余电流保护器的零序电流互感器的二次回路输出电压不经任何放大, 通过磁线圈直接激励剩余电流脱扣器, 其动作功能与线路电压无关, 电磁兼容性好, 从而保证了动作可靠性。依据《民用建筑电气设计规范》7.7.10条第9款第1点, 对于电子信息设备, 医疗电气设备线路, 应采用电磁式产品.

3.3 此时需采用局部TT系统, 以隔断危险故障转移电位沿PE线传导途径, 而值得一提的是, 对于产生相地故障的故障回路, 若能采用剩余电流保护器保护, 则可以从上游断开故障回路, 将从源头避免危险转移故障电压的产生, 更有利确保人生安全。

设计案例:湖州农村电网变配电房, 某一架空出线回路, 坠落于水塘内而接大地, 因该变配电房各出线回路均装有300m A漏电保护器, 相线, 大地构成故障回路, 因故障回路阻抗大, 过电流脱扣器不动作, 而剩余电流互感器中相量不平衡而脱扣器动作, 杜绝了危险故障转移电位的产生, 供电中断, 但符合以人为本的原则。

结束语:

电力是现代社会发展的基础动力, 而供电安全则是保障社会发展的基础要件。供电线路作为同人们生活最为息息相关的供电网络, 其供电安全直接影响着社会的稳定, 随着电网建设的完善, 线路逐渐完善了保护设施建设, 其中剩余电流保护器是最为常见的, 虽然在推广使用中剩余电流保护器的应用逐渐趋于成熟, 但仍旧存在诸多不足需要予以改善、商榷。

摘要：随着城乡一体化的发展、城市化建设进程的加速、经济工业的腾飞, 社会对于供电要求越来越高, 其中低压供电线路直接同用户终端电器相连, 因此其供电安全问题备受关注。剩余电流保护器是用电安全的重要装置, 必须正确选用, 保持其灵敏可靠, 并充分发挥其作用。

关键词：剩余电流保护器,选用,注意问题,直流分量,电磁兼容,转移故障电压