電磁式延時型剩余電流動作斷路器的研制

胡建平

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學院,湖南 衡陽 421001)

電磁式延時型剩余電流動作斷路器的研制

胡建平

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學院,湖南 衡陽 421001)

提出了一種電磁式延時型剩余電流動作斷路器研發(fā)過程，分析了產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)的設(shè)計選形過程。以電磁式延時型剩余電流動作斷路器產(chǎn)品為例，建立起基礎(chǔ)式研發(fā)、針對性試驗思路，對相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)人員有學習價值。

延時型剩余電流動作斷路器；基礎(chǔ)式研發(fā)；參數(shù)選定

1 概述

為了有效地減少由于漏電事故造成停電的范圍，利于查找、排除故障，保證用電的安全性、可靠性，原有的單一漏電保護方式已不能適應(yīng)用電的需求，實現(xiàn)選擇性漏電保護已成為必然趨勢。而實現(xiàn)由總漏電保護、分支漏電保護及終端漏電保護構(gòu)成的三級漏電保護是一種更加安全可靠的漏電保護方式?？偮╇姳Ｗo、分支漏電保護與終端漏電保護在動作時間和動作電流上協(xié)調(diào)配合，可達到選擇性保護的要求。終端漏電保護應(yīng)選用一般型的剩余電流動作斷路器，目前一般型剩余電流動作斷路器為動作快速型?？偮╇姳Ｗo應(yīng)選用長延時型的剩余電流動作斷路器。

2 確定關(guān)鍵指標

延時型剩余電流動作斷路器(以下簡稱SRCCB)的性能和各項技術(shù)指標按照現(xiàn)有的產(chǎn)品作為基礎(chǔ)，作基礎(chǔ)式研發(fā)應(yīng)達到當今國內(nèi)外同類產(chǎn)品的先進水平，相關(guān)技術(shù)指標如下：

2.1 基本參數(shù)

(1)額定電壓Un：2P AC230V/240V 50/60Hz；4P AC400V/415V 50/60Hz

(2)額定電流In：40A、63A、100A

(3)產(chǎn)品極數(shù)：2P、 4P

(4)額定剩余動作電流I△n：0.03A、0.1A、0.3A、0.5A

(5)額定剩余不動作電流I△no：0.5I△n

(6)剩余動作電流帶直流分量時的特性：AC型、A型

(7)電壽命，大于2000次

(8)Inc =I△c = 10kA

2.2 主要技術(shù)指標

(1)SRCCB的接通和分斷能力：IΔm：630A(In=63A)、500A(In=40A)。

(2)SRCCB剩余電流動作時的分斷時間和不驅(qū)動時間見表1。

表1

注：5A,10A,20A,50A,100A,200A的試驗僅在按GB16916.1-2003中9.9.2.4所述的驗證正確動作時進行。

2.3 SRCCB符合標準的要求

SRCCB應(yīng)符合GB16916.1-2003《家用和類似用途的不帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCCB)第1部分：一般規(guī)則》(IEC61008-1:1996)和GB16916.21-1997《家用和類似用途的不帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCCB)第2.1部分:一般規(guī)則對動作功能與線路電壓無關(guān)的RCCB的適用性》。

3 設(shè)計思路

延時型剩余電流動作斷路器的原理如圖 1 所示。

1.接線端子；2.主電路；3.觸頭；4.零序電流互感器5.脫扣器；6.操作機構(gòu)；7.試驗回路;8.延時電路板

圖1 SRCCB原理圖

3.1 主電路的設(shè)計

由于延時型剩余電流動作斷路器的開發(fā)基礎(chǔ)為普通型剩余電流動作斷路器。延時型動作斷路器在沒執(zhí)行動作時，其載流情況與普通型完全相同。因此，在設(shè)計時只需要考慮SRCCB在執(zhí)行動作時由于延時動作所引起的電磁效應(yīng)，關(guān)鍵設(shè)計就是觸頭系統(tǒng)。SRCCB觸頭的設(shè)計除了要滿足承載額定電流和正常分斷電路、滿足壽命指標外，還需要滿足多極觸頭能同時分斷電路從而不能影響到產(chǎn)品的延時效果。因此，觸頭參數(shù)的滅弧能力設(shè)計顯得尤為重要。由于普通型RCCB的相關(guān)參數(shù)都很成熟，因此我們做了進一步改進，具體對比如表2所示。

同時我們將滅柵片的排列方式由原來的矩形改進成梯形，以保持動觸頭在轉(zhuǎn)動過程中能始終與柵片的距離不發(fā)生改變，以提升柵片的滅弧能力。通過試驗對比，改進后的滅弧系統(tǒng)的滅弧能力能滿足要求。滅弧系統(tǒng)改進如圖 2 所示。

表2 RCCB與SRCCB滅弧系統(tǒng)對比

圖2 滅弧系統(tǒng)的改進

3.2 剩余電流檢測電路的設(shè)計

剩余電流檢測使用與RCCB相同材料的制成的零序電流互感器(以下簡稱ZT)。檢測電路中增加了無源延時電路，要求ZCT的輸出電壓要提高。因此ZT的內(nèi)徑需要作出相應(yīng)的更改，以提高輸出電壓。為了適應(yīng)輸出電壓的提高。對 ZCT 匹配參數(shù)作了更改。具體參數(shù)對比如表3 所示。

表3 剩余電流檢測單元參數(shù)對比

3.3 延時線路板的設(shè)計

延時電路利用無源電路中電容充放電、二極管單向?qū)ǖ忍匦越M成的延時電路。具有延時間精確可調(diào)的特點。主要由微型集成電路、可控硅CR08、貼片電容、電阻、穩(wěn)壓管、二極管等電子原器件組成。原理圖見圖3。

圖3

4 試驗

通過PRE設(shè)計軟件預先確定參數(shù)建模試制，然后分階段分項目進行試驗摸底，根據(jù)S型產(chǎn)品特點，依照GB16916.1-2003《家用和類似用途的不帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCCB)第1部分：一般規(guī)則》(IEC61008-1:1996)和GB16916.21-1997《家用和類似用途的不帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCCB)第2.1部分:一般規(guī)則對動作功能與線路電壓無關(guān)的RCCB的適用性》。同時參考奧地利電工協(xié)會/奧地利工業(yè)標準E8601擬定進行以下試驗項目：在40°時的可靠性、程序F(短路試驗)、程序G(氣候試驗)、在I△m時的性能等試驗項目。

依據(jù)試驗結(jié)果對預先確認的參數(shù)進行落實或修正定形，當所有參數(shù)全部定形之后，再根據(jù)GB16916等相關(guān)標準進行全套型式試驗以及依據(jù)實際需要進行相關(guān)的國內(nèi)外如國內(nèi)3C、美國的UL、荷蘭的KEMA、俄羅斯的PCT認證等認證工作。

5 結(jié)束語

電磁式延時型剩余電流動作斷路器具有抗電壓干擾能力強。同時能實現(xiàn)分級保護、分區(qū)保護等、同時能防止因終端產(chǎn)品誤動作引起上端電網(wǎng)的斷電現(xiàn)象。以現(xiàn)有產(chǎn)品為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)式的產(chǎn)品研發(fā)思路，將要開發(fā)的產(chǎn)品依照現(xiàn)有產(chǎn)品分解成相關(guān)和不相關(guān)的模塊，再對不相關(guān)模塊進行參數(shù)預定；再進行相關(guān)試驗進行修正。按此方法研發(fā)新產(chǎn)品，會節(jié)約研發(fā)成本，提高產(chǎn)品研發(fā)的成功率。同時能大量縮短研發(fā)周期。

[1] GB 16916.1-2003 家用和類似用途的不帶過電流保護的剩余電流動作斷路器( RCCB) [S].2003.

[2] 鄭永剛.額定電流125A電磁式剩余電流動作斷路器的形制[M].上海：機械工業(yè)出版社，2011.

[3] 奧地利電工協(xié)會/奧地利工業(yè)標準E8601[S].

Development of Electromagnetic Time Delay Residual Current Operated Circuit Breakers

HUJian-ping

(Hunan Vocational and Technical College of High Speed Railway,Hengyang 421001,China)

This paper proposes a new type electromagnetic time delay residual current operated circuit breaker development process,the designanalysis of product related parameters of form selection process.Based on the electromagnetic type time delay residual current operated circuit breaker products as an example,set up the basis of R & D,to test ideas,learn the value of related products R & D personnel.At the same time to supplement the relevant product parameters but also on the national standard GB16916.

time delay residual current operated circuit breaker;based R & D;parameter selection

1004-289X(2015)05-0053-03

TM56

B