漏電斷路器帶載動(dòng)作特性試驗(yàn)方法分析及實(shí)現(xiàn)

林承志，陳金汕，張業(yè)真（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350002）

漏電斷路器帶載動(dòng)作特性試驗(yàn)方法分析及實(shí)現(xiàn)

林承志，陳金汕，張業(yè)真
（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350002）

文章依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，介紹了電子式漏電斷路器利用漏電開(kāi)關(guān)兼容試驗(yàn)裝置進(jìn)行帶負(fù)載剩余電流動(dòng)作特性的試驗(yàn)方法，驗(yàn)證其動(dòng)作正確性。試驗(yàn)有時(shí)會(huì)發(fā)生試驗(yàn)樣品燒毀的問(wèn)題，分析出現(xiàn)問(wèn)題的原因并設(shè)計(jì)出一個(gè)智能檢測(cè)模塊，在電子式漏電斷路器脫扣后可快速切斷檢測(cè)設(shè)備的試驗(yàn)電源，經(jīng)過(guò)了實(shí)際調(diào)試運(yùn)行，解決了試驗(yàn)樣品燒毀問(wèn)題，對(duì)該項(xiàng)試驗(yàn)的檢測(cè)工作具有重要的意義。

帶負(fù)載；電子式漏電斷路器；動(dòng)作特性

1 引言

近年來(lái)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，各行業(yè)對(duì)電能的需求和依賴不斷加大，因此承擔(dān)電能傳輸和分配、用電設(shè)備保護(hù)與控制任務(wù)的低壓開(kāi)關(guān)電器越來(lái)越引起國(guó)家及人民群眾的重視。家用漏電斷路器的主要功能是防止漏電電流引起的人身觸電、電氣火災(zāi)及電氣設(shè)備的損壞，在低壓配電網(wǎng)絡(luò)的安全保護(hù)中發(fā)揮了巨大的作用，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到廣大人民群眾的生活品質(zhì)。其中漏電斷路器的剩余電流動(dòng)作特性的試驗(yàn)項(xiàng)目是其性能好壞的關(guān)鍵性指標(biāo)。因此，文章結(jié)合電子式漏電斷路器的實(shí)際使用，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 169173.1-2003中帶負(fù)載下，對(duì)其進(jìn)行剩余電流動(dòng)作特性試驗(yàn)進(jìn)行研究，重點(diǎn)介紹了出現(xiàn)試驗(yàn)樣品燒毀的原因及處理方法。

2 漏電斷路器概述

漏電斷路器主要用于防止漏電事故的發(fā)生，當(dāng)電路中漏電電流超過(guò)預(yù)定值時(shí)能自動(dòng)脫扣的開(kāi)關(guān)電器。按脫扣方式不同可分為電子式與電磁式兩類[1]，下面簡(jiǎn)單介紹電子式漏電斷路器的工作原理。

由圖1所示可知，電子式漏電斷路器的動(dòng)作原理是當(dāng)主回路上無(wú)漏電流或漏電流達(dá)不到整定的動(dòng)作電流時(shí)，零序電流互感器轉(zhuǎn)換出的電壓太小，不足以觸發(fā)可控硅G極（控制極），此時(shí)

圖2 斷路器未脫扣時(shí)脫扣線圈與可控硅的等效圖

3 試驗(yàn)方法

目前對(duì)于電子式漏電斷路器在空載狀態(tài)下的剩余電流動(dòng)作特性，無(wú)論是檢測(cè)方法還是檢測(cè)設(shè)備都已十分成熟，但是帶負(fù)載時(shí)，剩余電流動(dòng)作特性的檢驗(yàn)對(duì)于多數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)而言會(huì)出現(xiàn)樣品燒毀的問(wèn)題。依據(jù)國(guó)標(biāo)GB 16917.1-2003《家用和類似用途的帶過(guò)電流保護(hù)的剩余電流動(dòng)作斷路器（RCBO）》中的9.9.1.3、9.9.1.4及9.9.1.5條款，對(duì)動(dòng)作功能與電源電壓有關(guān)的電子式漏電斷路器，每次試驗(yàn)應(yīng)在相應(yīng)的接線端子上施加1.1倍和0.85倍額定電源電壓進(jìn)行試驗(yàn)，且進(jìn)行帶負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，電子式漏電斷路器需如正常使用一樣通以額定負(fù)載電流足夠的時(shí)間（一般需要4～5小時(shí)），使電子式漏電斷路器達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)，而后才突加剩余電流以驗(yàn)證動(dòng)作特性[3]。

在空載時(shí)，驗(yàn)證動(dòng)作特性的各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)確定后，該試驗(yàn)的主回路按圖3所示連接，回路中產(chǎn)生剩余電流，當(dāng)達(dá)到規(guī)定值時(shí)電子式漏電斷路器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)脫扣。而帶負(fù)載時(shí)，為了滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，文中利用“漏電開(kāi)關(guān)兼容試驗(yàn)裝置”來(lái)提供試驗(yàn)電壓、電流，該試驗(yàn)線路的連接情況如圖4所示，線路相間兩端能提供（0～420）V的電源電壓Uin，因設(shè)備負(fù)載電阻R值為毫歐級(jí)，調(diào)節(jié)負(fù)載R兩端的壓降U2（A與A’斷口間的壓差為30V以內(nèi)），從而調(diào)整負(fù)載電流，就可長(zhǎng)時(shí)間輸出可達(dá)400A的純阻性負(fù)載電流，而這不會(huì)影響到輸入電壓Uin的大小。再通過(guò)調(diào)節(jié)Ra即可得到合適的剩余電流，當(dāng)按鈕S閉合時(shí)就實(shí)現(xiàn)了帶負(fù)載情況下向電子式漏電斷路器突加剩余電流[4]。

圖3 空載下驗(yàn)證動(dòng)作特性的試驗(yàn)回路

S—電源；V—電壓表；A—電流表； S1—多極開(kāi)關(guān)；S2—單極開(kāi)關(guān)；S3—操作除一個(gè)相線極以外的所有其他相線極的開(kāi)關(guān)；D—被試電子式漏電斷路器；R—可變電阻器

圖4 單相帶載試驗(yàn)線路圖

4 試驗(yàn)中問(wèn)題的分析及處理

4.1 試驗(yàn)問(wèn)題分析

由于試驗(yàn)的目的、電子式漏電斷路器工作原理及試驗(yàn)設(shè)備“漏電開(kāi)關(guān)兼容試驗(yàn)裝置”的特殊性可知，電子式漏電斷路器進(jìn)行帶負(fù)載剩余電流動(dòng)作特性試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)電子式漏電斷路器脫扣后，“漏電開(kāi)關(guān)兼容試驗(yàn)裝置”設(shè)備的A’與N’之間還會(huì)有Uin?U2的輸出電壓，若不及時(shí)切斷設(shè)備電源，則輸出電壓會(huì)一直施加在漏電斷路器的脫扣器線圈兩端，脫扣器線圈長(zhǎng)時(shí)間通電會(huì)造成線圈飽和以致燒毀，造成被試的電子式漏電斷路器的線路板燒毀損壞，表1列出了四組帶載試驗(yàn)及其試后情況。因?yàn)殡姶攀脚c電子式漏電斷路器的結(jié)構(gòu)不一樣，其內(nèi)部沒(méi)有電子線路板，就不會(huì)出現(xiàn)試驗(yàn)后漏電斷路器損壞的情況，該文在此不進(jìn)行分析。但電子式斷路器這種結(jié)果本不應(yīng)該出現(xiàn)的，這不利于該試驗(yàn)項(xiàng)目的檢測(cè)。

表1 試驗(yàn)及試品試后情況

4.2 解決方法

為解決電子式漏電斷路器的燒毀問(wèn)題，文中設(shè)計(jì)出對(duì)“漏電開(kāi)關(guān)兼容試驗(yàn)裝置”設(shè)備試驗(yàn)斷口狀態(tài)具有智能判斷功能的智能檢測(cè)模塊。通過(guò)合理利用智能芯片的片內(nèi)資源，設(shè)計(jì)出快速檢測(cè)斷口狀態(tài)的硬件電路，根據(jù)采集到的信息進(jìn)行邏輯判斷處理，據(jù)此控制“漏電開(kāi)關(guān)兼容試驗(yàn)裝置”的試驗(yàn)電源，在電子式漏電斷路器進(jìn)行帶載剩余電流動(dòng)作特性試驗(yàn)脫扣后可及時(shí)快速地切斷設(shè)備的試驗(yàn)電源，避免漏電斷路器的損壞。

圖5為智能檢測(cè)模塊工作原理框圖。圖中設(shè)備電源是“漏電開(kāi)關(guān)兼容試驗(yàn)裝置”輸出的電源。其工作原理為：電壓檢測(cè)線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路后傳遞給單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)電壓的變化情況發(fā)出控制信號(hào)給控制回路，控制設(shè)備電源的合分。

圖5 智能檢測(cè)模塊原理框圖

5 試驗(yàn)調(diào)試

將設(shè)計(jì)好的智能檢測(cè)模塊安裝到“漏電開(kāi)關(guān)兼容試驗(yàn)裝置”中，選擇型號(hào)為DZ47LE-32，C20,1P+N 與1P的兩個(gè)電子式漏電斷路器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，主要對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行防誤動(dòng)作與防不動(dòng)作測(cè)試：

（1）防誤動(dòng)作測(cè)試是將電子式漏電斷路器接入試驗(yàn)線路中，閉合漏電斷路器，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)電流及長(zhǎng)時(shí)間（5個(gè)小時(shí)）通電測(cè)試，在此期間，設(shè)備沒(méi)有發(fā)生誤動(dòng)作。

（2）防不動(dòng)作測(cè)試是將電子式漏電斷路器接入試驗(yàn)線路中，閉合漏電斷路器，施加漏電電流使漏電斷路器脫扣后，試驗(yàn)設(shè)備的主接觸器在100ms內(nèi)能切斷設(shè)備電源，設(shè)備未發(fā)生不動(dòng)作，且電子式漏電斷路器脫扣后未燒毀。

6 結(jié)語(yǔ)

文中針對(duì)困擾檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中帶負(fù)載下電子式漏電斷路器剩余電流動(dòng)作特性試驗(yàn)出現(xiàn)斷路器電子線路板燒毀的現(xiàn)象，分析原因后提出解決方案，即設(shè)計(jì)出一個(gè)智能檢測(cè)模塊，當(dāng)試驗(yàn)樣品脫扣后，智能檢測(cè)模塊能夠快速切斷檢測(cè)設(shè)備的電源，解決了試品燒毀問(wèn)題。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試調(diào)試運(yùn)行后，可以充分保證智能檢測(cè)模塊工作的可靠性。目前，該智能檢測(cè)模塊已投入實(shí)際運(yùn)用，在檢測(cè)試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)“誤動(dòng)作”與“不動(dòng)作”問(wèn)題，也未出現(xiàn)斷路器燒毀現(xiàn)象。文中設(shè)計(jì)出的智能檢測(cè)模塊很好地解決了檢測(cè)中的一個(gè)難點(diǎn)，對(duì)該項(xiàng)試驗(yàn)的檢測(cè)工作意義重大，也有助于提升檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)能力。

[1]漏電斷路器[J].電工技術(shù)，2002，05.

[2]代子鳳，吳鋒.漏電保護(hù)裝置在配電線路中的應(yīng)用[J].電工電氣，2010,01.

[3]GB 16917.1-2003. 家用和類似用途的帶過(guò)電流保護(hù)的剩余電流動(dòng)作斷路器[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).北京，2004.

[4]林芳建，李偉澤，許家峰. 帶載剩余電流動(dòng)作特性試驗(yàn)方法的研究[J]. 電工電氣，2012，04.

Analysis and Realization of the Test Method of Operating Characteristic with Load for Residual-current Circuit Breaker

LIN Cheng-Zhi, CHEN Jin-Shan, ZHANG Ye-Zhen
(Fujian Inspection and Research Institute for Product Quality, Fuzhou 350002, Fujian, China)

According to the national standard, this paper takes research on the test method which would cause burning down the test samples sometimes, the method that RCBO is operating characteristic under residual current with load with the leakage switch compatibility test equipment. This paper analyzes the reason of the problem, then designs a intelligent detection module, in order to rapid cutting off the power supply of equipment after the electronic type RCBO tripping. Through the actual debugging, it can solve the problem of the test sample burned. It is very important to the testing work of the project.

With load; RCBO; Operating characteristic

2015-01-26

林承志，男 ，福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，工程師陳金汕，男，福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，高級(jí)工程師張業(yè)真，男，福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院 ，助理工程師A極（陽(yáng)極）與K極（陰極）之間相當(dāng)于一個(gè)阻值1MΩ以上的電阻，而脫扣器線圈的阻值只有30Ω，因此脫扣器線圈與可控硅等效狀態(tài)如圖2所示[2]，由于可控硅的等效電阻遠(yuǎn)大于脫扣器線圈的電阻值，因此幾乎全部電壓加在可控硅的A 與K兩端，脫扣器幾乎無(wú)壓降，無(wú)法使脫扣器動(dòng)作。當(dāng)主回路上有漏電流產(chǎn)生并達(dá)到漏電動(dòng)作電流時(shí)，可控硅的G極被觸發(fā)，A與K兩端完全導(dǎo)通，電阻變?yōu)?，此時(shí)全部電壓降加在脫扣器線圈兩端，脫扣器線圈產(chǎn)生足夠大的吸力，帶動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，斷路器分?jǐn)嘀骰芈贰?/p>