漏电断路器检测标准探讨

2018-01-28薛昊

天津冶金 2018年3期

薛昊

（天津市电工技术科学研究院，天津300232）

0 引言

随着社会的发展，自动化水平越来越高，人们对于用电安全重视程度也越来越高。自动化水平的发展使漏电断路器得到了普遍应用。国家标准GB16917.1-2014适用于家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器（RCBO)，逐步取代2013年版标准。由于漏电断路器种类众多，国家标准分别从各个方面对漏电电路器进行分类。本文对漏电断路器试验中遇到的问题进行探讨，对新标准中增加的试验项目进行简单剖析。

1 漏电断路器分类

剩余电流动作断路器，俗称漏电断路器，在正常运行条件下能接通、承载和分断电流，在规定条件下，当剩余电流达到规定值时，能使触头断开的机械开关电器[1]。其分类种类众多，包括电流型漏电断路器和电压型漏电断流器。有关电源电压故障可以分断故障的漏电断路器和电源电压故障不能分断线路的漏电断路器，电流故障类型有AC型和A型之分。其中AC型主要是针对交流漏电电流起保护作用，对于线路中出现直流电流漏电不会起作用。A型漏电断路器则对交流漏电电流和直流脉动漏电电流都会起到保护作用。A型断流器与AC型断路器保护性相比，更加全面和安全。漏电电流主要会引起人的触电伤亡，所以世界各国对于漏电断路器的推广和使用都比较重视。在国外A型漏电断路器是必须使用的，国内对于直流漏电电流还不太重视，所以在国内AC型漏电断路器的使用还比较流行。相信今后A型漏电断路器会逐步在市场上得到重视，取代AC型漏电断路器的市场主流位置。

在实际电路中各种保护电器数量众多，由于实际线路会用到多级保护，本线路拥有漏电断路器保护的同时，在前一级也会有漏电断路器进行保护，这就出现了S型漏电断路。它具有延时功能，在实现多级保护同时，也可以实现选择性保护等功能。在实际工作中，由于AC型漏电断路器1P+N型更加贴近民用漏电断路器，因此本文仅对这一类型断路器进行主要分析。

漏电断路器在分类上一般分为电流型漏电断路器和电压型漏电断路器。电流型漏电断路器一般又分为电子式漏电断路器和电磁式漏电断路器。目前市场上的漏电断路器主要是电子型，即泄露电流的检测功能，主要由电子元件检测完成，信号传送到电子板进行分析判断，从而驱动执行机构分断故障线路。与之对应的还有一类是电磁式漏电断路器，目前国外不允许使用电子式漏电断路器，因此电磁式漏电断路器在国外比较普遍。国内则广泛使用电子式漏电断路器。电子式漏电断路器与电磁式漏电断路器相比，造价成本比较低，性价比高，但容易受到电磁干扰。电磁式漏电断路器主要靠其内部的零序互感器检测漏电电流，当穿过其内部的电流矢量和不为零时，就会驱动执行机构切断故障电路。电磁式漏电断路器不受电源电压的影响，绝缘耐压能力强，受电源电压影响小，不容易受到电磁干扰，稳定性高。电子式漏电开关则需要电源电压，当电源电压发生故障时（电源缺相或者电源过压欠压等情况），可能无法起到漏电保护功能。电磁式漏电断路器具有较强的抗干扰能力，可靠性高，动作功能也不会受到电源影响。电子式漏电开关结构简单，便于调整漏电参数，但是比较容易受到干扰，同时也受电源电压影响。

2 用途及试验方法

电流型和电压型这两种漏电断路器一般适用于不同的线路中，为实现漏电断路器对人身的保护，应区别选用漏电断路器。供电系统一般分为3种类型，电源中性线不直接接地或者通过阻抗接地称为IT系统；中性点直接接地的TT系统，同时引出中性线，即常见的三相四线制电源；中性点也接地，在引出了中性线的同时，引出PE线组成PEN线的TN系统。电流型漏电断路器适用于变压器中性点接地线路中。当发生人员触电情况时，线路中的三相电流与N相电流的矢量和不为零，漏电开关的零序互感器会检测出电流信号，从而驱动执行机构动作，切断危险线路。电压型漏电断路器则适用于变压器不接地的配电系统中，当人员发生触电时，变压器的零线会出现一个瞬时的高电压，从而触发漏电开关的动作。为此，国家标准GB16917中的分标准中，将与电源电压有关和与电源电压无关两部分区分开来。

在新国家标准中，要求在实际负载下进行试验IΔt特性试验,并且使泄露电流和工作电流之和小于相应型号断路器（C型、B型或者D型断路器，这3种断路的瞬时脱扣和热脱扣特性不同）过流瞬时脱扣范围的下限。C型断路器适用于感性负载和通用的照明电路，一般适用于家庭和学校。B型断路器适用于纯阻性负载和电感比较低的线路中。D型断路器一般适用于感性负载和具有较大冲击电流的线路中，一般适用于电机负载例如工厂企业。在老标准中允许在空载情况下进行漏电断路器的泄露电流试验。当漏电开关断路器试验时，在无载情况下对漏电断路器分别通过 IΔn、2IΔn 和 5IΔn，检查漏电开关的准确动作性。对于拥有多个频率的漏电断路器，还要求在最低和最高频率下分别进行试验。试验项目分别包括:（1）当剩余漏电电流平稳缓和地增加时，测量漏电断路器是否正确动作，检测使漏电断路器动作的泄露电流，使泄露电流小于人体的触电电流，从而实现保护线路功能。为此国家标准做出了相应规定。试验中，即闭合漏电开关并平稳增加泄露电流，从而触动漏电断路器动作，测量泄露电流。（2）当线路中出现泄露电流，在线路中闭合漏电断路器，漏电断路器检测出泄露电流从而分断开关。试验中，即试验线路首先调试好试验电流，最后再闭合漏电开关，检测漏电开关的动作时间，国家标准规定要求分别测量5次，每次动作时间要小于相应规定时间。目的是为了测量漏电断路器的稳定性，考察开关漏电模块的准确性。（3）在稳定运行的线路中突然增加泄露电流，原来处于闭合位置的漏电开关检测出泄露电流并切断故障。试验中即先调节线路，使试验线路中电流等于泄露电流，然后断开配试开关，保持漏电开关处于闭合位置，再闭合配试开关，从而测量动作时间。为了满足市场对于漏电保护选择保护功能的需要，漏电开关断路器出现延时动作型号，对于S型漏电断路器还进行了补偿试验。（4）当使用出现5IΔn和500A之间的剩余电流值时，验证漏电断路器的动作可靠性。新标准中为了更加真事地模拟实际情况，要求漏断路器还要在实际有载负荷的线路上进行上述试验，目的是尽量模拟实际线路中遇到的情况。例如，实际线路中不可避免地会遇到高次谐波、线路电源波动等影响，这些都会引起漏电断路器的误动作。为此新国家标准要求增加这部分试验项目。

一般漏电开关在进行动作特性试验时，都会对环境温度做出要求。漏电断路器由微型断路器和漏电检测模块组合而成。由于微型断路器拥有空心线圈和双金属片等热敏感元件，温度的变化会改变漏电断路器的内阻，影响漏电断路器的载流能力，从而导致漏电断路器的实际额定电流发生变化。因此国家标准规定，分别在20℃基准温度、极限温度-5℃和40℃进行试验，同时在试验时要求漏电开关达到热稳定后再进行相应动作特性试验。从日常试验过程中对漏电断路器的测量数据可以看出，两个温度下的动作特性略有不同，但偏差还是微弱的。漏电开关达到热稳定的目的是使漏电断路器的内阻达到稳态，从而测量漏电断路器的准确动作特性。

标准中，对于动作功能与电源电压有关的RCBO又单独列出了一条分条款，即调整电源的倍数，分别为1.1倍和0.85倍，目的是试验电源电压变化时，漏电断路器可以正常动作分断漏电电流。电压性漏电断路器结构较为复杂，内部有检测电路、中间放大电路和执行结构[2]，主要是为了检测电源电压。当电源电压大于其内部的基准电压时，就会触动执行机构，断开漏电电路。国标9.9.1.5模拟的这种特殊的试验条件就是为了检测电压型漏电断路器的动作特性。