剩余電流保護(hù)斷路器應(yīng)用

1、四極剩余電流保護(hù)斷路器的應(yīng)用四極剩余電流保護(hù)斷路器應(yīng)用與常見(jiàn)故障分析摘要：以住關(guān)于三極剩余電流保護(hù)斷路器資料非常多，但隨著各種供電系統(tǒng)的引入，四極剩余電流保護(hù)斷路器應(yīng)用也逐漸增多，本文介紹了四極剩余電流保護(hù)斷路器的工作原理、分類、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求和試驗(yàn)?zāi)康?，舉例分析剩余電流保護(hù)斷路器常見(jiàn)故障以及在各類供電系統(tǒng)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：剩余電流保護(hù)；供電系統(tǒng)0 引言過(guò)去很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期內(nèi)我國(guó)推廣TN-C系統(tǒng)，以節(jié)約一根PE線，因此對(duì)接地故障的防護(hù)只能通過(guò)三相零序保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于零序電流互感器只能包繞三根相線而不能包繞PEN線，平時(shí)三相不平衡電流、諧波電流和正常泄漏電流的存在使得斷路器動(dòng)作整定值相當(dāng)大，因此TN-

2、C系統(tǒng)的零序電流防護(hù)既不能防接地電弧火災(zāi)，也不能防人身電擊，只能保護(hù)線路的絕緣。所以在TN-C系統(tǒng)內(nèi)只有對(duì)三相用電設(shè)備可以用三極剩余電流保護(hù)斷路器來(lái)保護(hù)。但隨著TN-S、TN-C-S、TT和IT系統(tǒng)的引入，四極剩余電流保護(hù)斷路器應(yīng)用逐漸廣泛。這類斷路器具有雙重保護(hù)功能，即:對(duì)設(shè)備提供過(guò)載和短路保護(hù)；對(duì)人提供間接接觸保護(hù)，即由于絕緣損壞而導(dǎo)致對(duì)地電壓增大的危險(xiǎn)。剩余電流斷路器還可以對(duì)由于過(guò)電流保護(hù)裝置不能檢測(cè)出的而長(zhǎng)期存在的接地故障可能引起火災(zāi)危險(xiǎn)和其它危險(xiǎn)提供附加保護(hù)。在有關(guān)的保護(hù)措施失效時(shí)，額定剩余電流不超過(guò)30mA的剩余電流裝置還可用作對(duì)直接接觸起附加保護(hù)作用。1 工作原理及常用分類常見(jiàn)的

3、剩余電流保護(hù)斷路器分為機(jī)械式和電子式，這里僅介紹電子式剩余電流保護(hù)斷路器。工作原理：電子式剩余電流保護(hù)斷路器主要由零序電流互感器、電子控制漏電脫扣器及帶有過(guò)載和短路保護(hù)的斷路器組成。根據(jù)基爾霍夫電流可知，任一時(shí)刻，流入任一節(jié)點(diǎn)的電流恒等于流出此節(jié)點(diǎn)的電流，即任一時(shí)刻，流入（出）某節(jié)點(diǎn)的電流矢量和為零。零序電流互感器的工作原理是：感測(cè)一次側(cè)中瞬時(shí)電流的矢量和是否為零，當(dāng)被保護(hù)的電路出現(xiàn)絕緣故障時(shí)，負(fù)載側(cè)有對(duì)地泄載電流，即零序電流互感器的矢量和不為零，零序電流互感器二次繞組中便產(chǎn)生互感電壓，該信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算控制器運(yùn)算后，當(dāng)泄漏電流達(dá)到整定動(dòng)作值時(shí)，驅(qū)動(dòng)晶閘管，接通電磁脫扣器電源，電磁脫扣器吸合，使斷

4、路器跳閘，從而達(dá)到漏電保護(hù)器的作用。常用分類：1）按CBR的剩余電流功能在功能上是否與線路電壓有關(guān)可分為：有關(guān)或無(wú)關(guān)。2）按直流分量出現(xiàn)情況下的性能分類：AC型CBRA型CBR3）還可按剩余動(dòng)作電流可調(diào)與不可調(diào)；延時(shí)與非延時(shí)分類。2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求及試驗(yàn)?zāi)康姆治霭碐B14048.2-2008低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第2部分 斷路器標(biāo)準(zhǔn)要求，四極斷路器在三極斷路器試驗(yàn)要求基礎(chǔ)上增加以下項(xiàng)目：1） N極過(guò)載保護(hù)特性驗(yàn)證2） 應(yīng)在第四極和它相鄰的一極上進(jìn)行極限分?jǐn)嗄芰υ囼?yàn) 電子式剩余電流保護(hù)斷路器在符合斷路器的試驗(yàn)要求外還需補(bǔ)充下述試驗(yàn)程序試驗(yàn)程序試驗(yàn) 項(xiàng) 目條款B動(dòng)作特性介電性能在額定電壓極限值下操作

5、試驗(yàn)裝置在過(guò)電流條件下的不動(dòng)作電流的極限值在沖擊電壓引起的浪涌電流的情況下CBR抗誤脫扣的性能在接地故障包含直流分量的情況下CBR的工作情況按B.3.1.2.1分類的CBR在電源電壓故障情況下的工作狀況按B.3.1.2.2分類的CBR在電源電壓故障情況下的工作狀況B.8.2B.8.3B.8.4B.8.5B.8.6B.8.7B.8.8B.8.9B剩余短路接通和分?jǐn)嗄芰?Im)B.8.10B環(huán)境條件的影響B(tài).8.11B抗擾度試驗(yàn)發(fā)射試驗(yàn)B.8.12.1B.8.12.2上述試驗(yàn)項(xiàng)目中各種動(dòng)作特性、接通和分?jǐn)嗄芰?、環(huán)境條件影響和抗擾度試驗(yàn)的目的非常明確，下面僅對(duì)條款B.8.5-在過(guò)電流條件下的不動(dòng)作電

6、流的極限值試驗(yàn)?zāi)康淖鞣治觯?驗(yàn)證在過(guò)電流條件下不動(dòng)作電流極限值的試驗(yàn)電路 S-電源 V-電壓表 A-電流表 S1-雙極開(kāi)關(guān) D-被試CBR Z-可調(diào)阻抗 試驗(yàn)?zāi)康模?）要求： 1,調(diào)節(jié)阻抗Z，使電路中流過(guò)的電流等于下列兩個(gè)值中的一個(gè)較小值:6In；最大短路脫扣電流整定值的80。2,對(duì)于具有可調(diào)剩余電流整定值的CBR，試驗(yàn)在最小整定值下進(jìn)行。3, 試驗(yàn)應(yīng)在功率因數(shù)為0.5下進(jìn)行。 目的：1，斷路器在直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載時(shí)，即使配有軟起動(dòng)器也會(huì)在起動(dòng)器產(chǎn)生56In的電流，為防止在起動(dòng)感性負(fù)載時(shí)誤動(dòng)作，剩余電流保護(hù)斷路器在最小整定值和低功率因數(shù)的情況下仍需滿足上述試驗(yàn)要求。 2，取上述電流的較小

7、值是為確保剩余電流保護(hù)斷路器不會(huì)因?yàn)殡姶琶摽垡鹫`動(dòng)作，致使試驗(yàn)失敗2)要求： 1，將處于斷開(kāi)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)S1閉合，然后經(jīng)2s后再斷開(kāi)。2，對(duì)每一可能組合的電流回路重復(fù)試驗(yàn)三次，相鄰兩次閉合操作的時(shí)間間隔至少為1 min。CBR不應(yīng)脫扣。 目的：可靠運(yùn)行并且能躲過(guò)電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載的起動(dòng)時(shí)間。3 四極電子式剩余電流保護(hù)斷路器的選用原則 現(xiàn)階段常見(jiàn)的供電系統(tǒng)有TN-C、TN-C-S、TN-S、TT、IT，詳見(jiàn)下圖 1，首先考慮四極斷路器在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用關(guān)于四極斷路器的應(yīng)用，目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程還沒(méi)有對(duì)是否使用做出硬性的規(guī)定，雖然地區(qū)性四極電器的設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)出臺(tái)，但安裝與不安裝四極電器的爭(zhēng)論還在進(jìn)行中

8、，某些地區(qū)的使用近年來(lái)出現(xiàn)一窩蜂的趨勢(shì)，各斷路器制造廠也紛紛設(shè)計(jì)，制造各種型號(hào)的四極斷路器投放市場(chǎng)。四極斷路器主要分以下幾種類型A型：N極不安裝過(guò)電流脫扣器，且N極始終接通B型：N極不安裝過(guò)電流脫扣器，且N極與其它三極一起合分C型：N極安裝過(guò)電流脫扣器，且N極與其它三極一起合分D型：N極安裝過(guò)電流脫扣器，且N極始終接通根據(jù)以上的用途，1) TN-C系統(tǒng)中 N線與保護(hù)線PE合二為一(PEN線)，考慮安全，任何時(shí)候不允許斷開(kāi)PEN線，因此一般在TN-C系統(tǒng)中不使用四極斷路器或推薦使用A型或D型四極斷路器。2)在TN-S、TN-C-S系統(tǒng)中確保維修時(shí)保障檢修者的安全，推薦使用四極斷路器，TN-S系統(tǒng)

9、中如使用四極斷路器推薦使用B型或C型，在TN-C-S系統(tǒng)中前一部分推薦使用A型或D型，后部分推薦使用B型或C型。3) TT系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)為電氣維修安全裝用四極開(kāi)關(guān)，一般在推薦使用B型。4) IT系統(tǒng)一般不引出中性線，不存在采用四極斷路器的問(wèn)題。5)裝設(shè)雙電源切換的場(chǎng)所，由于系統(tǒng)中所有的中性線(N線)是通聯(lián)的，為了確保被切換的電源開(kāi)關(guān)(斷路器)的檢修安全，必須采用四極斷路器。2，考慮剩余電流保護(hù)斷路器在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用1） TN-C系統(tǒng)中由于PEN線的存在，四極剩余電流保護(hù)斷路器不起作用，所以在TN-C系統(tǒng)中不能使用四極剩余電流保護(hù)斷路器。2） 在TN-S、TN-C-S的后部分，為實(shí)現(xiàn)電氣隔離以保證電

10、氣維護(hù)、測(cè)試和檢修安全和剩余電流保護(hù)的要求，可使用四極剩余電流保護(hù)斷路器。3） 在TT系統(tǒng)中為安全起見(jiàn)應(yīng)使用四極剩余電流保護(hù)斷路器。4） 裝設(shè)雙電源切換的場(chǎng)所的斷路器如帶RCB，不論是TN系統(tǒng)還是TT系統(tǒng)都應(yīng)安裝四極剩余電流保護(hù)斷路器。  4 常見(jiàn)故障分析 1) 剩余電流保護(hù)斷路器的負(fù)載側(cè)的導(dǎo)線較長(zhǎng)，有的是緊貼地面敷設(shè)，存在著較大的對(duì)地電容，這樣就存在著較大的對(duì)地電容電流，有可能引起斷路器誤動(dòng)。 解決方法：剩余電流保護(hù)斷路器盡可能靠近負(fù)載安裝，或者選用剩余電流保護(hù)動(dòng)作稍大的斷路器。 2) 剩余電流保護(hù)斷路器的負(fù)載側(cè)的零線接地，會(huì)使正常工作電流經(jīng)接地點(diǎn)分流入地，造成漏電斷路器

11、誤動(dòng)作。解決方法：將零線接到剩余電流保護(hù)斷路器電源側(cè)的零線。 3) 三極剩余電流保護(hù)斷路器，誤用于三相四線電路中。零線中的正常工作電流不經(jīng)過(guò)零序電流互感器，例如在電梯中，主電路電源為三相供電，但電梯內(nèi)存在220V照明回路，所以，只要接通照明回路，斷路器就會(huì)動(dòng)作。解決方法：三相四線電路必須使用三相四線漏電斷路器。 4）由于剩余電流保護(hù)動(dòng)作，致使故障擴(kuò)大化。例如在西安某小區(qū)，四極剩余電流保護(hù)斷路器CM1L-400，其三相相線分別負(fù)責(zé)三個(gè)住宅樓，其中由A、B二相供電的二個(gè)樓宅還未入住，由C相供電一個(gè)樓宅已入住并有多戶在裝修，致使斷路器C相負(fù)載較大，而A、B二相無(wú)負(fù)載。由于C相裝修人員使用絕緣性能不良

12、的手持式電動(dòng)工具，使CM1L斷路器多次動(dòng)作，致使C相和N相觸頭損傷，造成N相斷相。“斷零”事故造成樓層大部分電器設(shè)備損壞，造成嚴(yán)重影響。解決方法：盡量使斷路器各相負(fù)載平衡，如必須使用這種接線方式，斷路器應(yīng)使用A或D型斷路器5）剩余電流保護(hù)斷路器在使用變頻器時(shí)易跳閘。變頻器的輸出波形含有高次諧波，而電機(jī)及變頻器與電機(jī)間的電纜會(huì)產(chǎn)生泄漏電流，該泄漏電流比工頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)大了許多，所以產(chǎn)生該現(xiàn)象。解決方法：選用剩余電流保護(hù)動(dòng)作稍大或具有延時(shí)動(dòng)作的斷路器。5 剩余電流保護(hù)斷路器作用的有限性 1）剩余電流保護(hù)斷路器只能在所保護(hù)的回路內(nèi)發(fā)生故障時(shí)起作用，不能防止從別處沿PE線或裝置外導(dǎo)電部分傳導(dǎo)來(lái)的故障電壓引起的電擊事故。2）有些電氣設(shè)備，例如消防電氣設(shè)備，是不允許裝用剩余電流保護(hù)斷路器。3）電子式剩余電流保護(hù)斷路器接地故障時(shí)，如斷路器處殘壓低于50V，不能使斷路器可靠動(dòng)作，但50V對(duì)于人身電擊還很危險(xiǎn),特別是在浴室和游泳池等特別潮濕的場(chǎng)