漏电断路器带载动作特性试验方法分析及实现

林承志，陈金汕，张业真（福建省产品质量检验研究院，福建 福州 350002）

漏电断路器带载动作特性试验方法分析及实现

林承志，陈金汕，张业真
（福建省产品质量检验研究院，福建 福州 350002）

文章依据国家标准，介绍了电子式漏电断路器利用漏电开关兼容试验装置进行带负载剩余电流动作特性的试验方法，验证其动作正确性。试验有时会发生试验样品烧毁的问题，分析出现问题的原因并设计出一个智能检测模块，在电子式漏电断路器脱扣后可快速切断检测设备的试验电源，经过了实际调试运行，解决了试验样品烧毁问题，对该项试验的检测工作具有重要的意义。

带负载；电子式漏电断路器；动作特性

1 引言

近年来，国家经济高速发展，各行业对电能的需求和依赖不断加大，因此承担电能传输和分配、用电设备保护与控制任务的低压开关电器越来越引起国家及人民群众的重视。家用漏电断路器的主要功能是防止漏电电流引起的人身触电、电气火灾及电气设备的损坏，在低压配电网络的安全保护中发挥了巨大的作用，其质量好坏直接关系到广大人民群众的生活品质。其中漏电断路器的剩余电流动作特性的试验项目是其性能好坏的关键性指标。因此，文章结合电子式漏电断路器的实际使用，依据国家标准GB 169173.1-2003中带负载下，对其进行剩余电流动作特性试验进行研究，重点介绍了出现试验样品烧毁的原因及处理方法。

2 漏电断路器概述

漏电断路器主要用于防止漏电事故的发生，当电路中漏电电流超过预定值时能自动脱扣的开关电器。按脱扣方式不同可分为电子式与电磁式两类[1]，下面简单介绍电子式漏电断路器的工作原理。

由图1所示可知，电子式漏电断路器的动作原理是当主回路上无漏电流或漏电流达不到整定的动作电流时，零序电流互感器转换出的电压太小，不足以触发可控硅G极（控制极），此时

图2 断路器未脱扣时脱扣线圈与可控硅的等效图

3 试验方法

目前对于电子式漏电断路器在空载状态下的剩余电流动作特性，无论是检测方法还是检测设备都已十分成熟，但是带负载时，剩余电流动作特性的检验对于多数检测机构而言会出现样品烧毁的问题。依据国标GB 16917.1-2003《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）》中的9.9.1.3、9.9.1.4及9.9.1.5条款，对动作功能与电源电压有关的电子式漏电断路器，每次试验应在相应的接线端子上施加1.1倍和0.85倍额定电源电压进行试验，且进行带负载试验时，电子式漏电断路器需如正常使用一样通以额定负载电流足够的时间（一般需要4～5小时），使电子式漏电断路器达到热稳定状态，而后才突加剩余电流以验证动作特性[3]。

在空载时，验证动作特性的各项试验参数确定后，该试验的主回路按图3所示连接，回路中产生剩余电流，当达到规定值时电子式漏电断路器在规定时间内脱扣。而带负载时，为了满足标准的要求，文中利用“漏电开关兼容试验装置”来提供试验电压、电流，该试验线路的连接情况如图4所示，线路相间两端能提供（0～420）V的电源电压Uin，因设备负载电阻R值为毫欧级，调节负载R两端的压降U2（A与A’断口间的压差为30V以内），从而调整负载电流，就可长时间输出可达400A的纯阻性负载电流，而这不会影响到输入电压Uin的大小。再通过调节Ra即可得到合适的剩余电流，当按钮S闭合时就实现了带负载情况下向电子式漏电断路器突加剩余电流[4]。

图3 空载下验证动作特性的试验回路

S—电源；V—电压表；A—电流表； S1—多极开关；S2—单极开关；S3—操作除一个相线极以外的所有其他相线极的开关；D—被试电子式漏电断路器；R—可变电阻器

图4 单相带载试验线路图

4 试验中问题的分析及处理

4.1 试验问题分析

由于试验的目的、电子式漏电断路器工作原理及试验设备“漏电开关兼容试验装置”的特殊性可知，电子式漏电断路器进行带负载剩余电流动作特性试验时，当电子式漏电断路器脱扣后，“漏电开关兼容试验装置”设备的A’与N’之间还会有Uin−U2的输出电压，若不及时切断设备电源，则输出电压会一直施加在漏电断路器的脱扣器线圈两端，脱扣器线圈长时间通电会造成线圈饱和以致烧毁，造成被试的电子式漏电断路器的线路板烧毁损坏，表1列出了四组带载试验及其试后情况。因为电磁式与电子式漏电断路器的结构不一样，其内部没有电子线路板，就不会出现试验后漏电断路器损坏的情况，该文在此不进行分析。但电子式断路器这种结果本不应该出现的，这不利于该试验项目的检测。

表1 试验及试品试后情况

4.2 解决方法

为解决电子式漏电断路器的烧毁问题，文中设计出对“漏电开关兼容试验装置”设备试验断口状态具有智能判断功能的智能检测模块。通过合理利用智能芯片的片内资源，设计出快速检测断口状态的硬件电路，根据采集到的信息进行逻辑判断处理，据此控制“漏电开关兼容试验装置”的试验电源，在电子式漏电断路器进行带载剩余电流动作特性试验脱扣后可及时快速地切断设备的试验电源，避免漏电断路器的损坏。

图5为智能检测模块工作原理框图。图中设备电源是“漏电开关兼容试验装置”输出的电源。其工作原理为：电压检测线路实时监测电压，经过信号处理电路后传递给单片机系统，单片机系统根据电压的变化情况发出控制信号给控制回路，控制设备电源的合分。

图5 智能检测模块原理框图

5 试验调试

将设计好的智能检测模块安装到“漏电开关兼容试验装置”中，选择型号为DZ47LE-32，C20,1P+N 与1P的两个电子式漏电断路器进行现场调试，主要对检测设备进行防误动作与防不动作测试：

（1）防误动作测试是将电子式漏电断路器接入试验线路中，闭合漏电断路器，对试验设备进行调电流及长时间（5个小时）通电测试，在此期间，设备没有发生误动作。

（2）防不动作测试是将电子式漏电断路器接入试验线路中，闭合漏电断路器，施加漏电电流使漏电断路器脱扣后，试验设备的主接触器在100ms内能切断设备电源，设备未发生不动作，且电子式漏电断路器脱扣后未烧毁。

6 结语

文中针对困扰检测实验室中带负载下电子式漏电断路器剩余电流动作特性试验出现断路器电子线路板烧毁的现象，分析原因后提出解决方案，即设计出一个智能检测模块，当试验样品脱扣后，智能检测模块能够快速切断检测设备的电源，解决了试品烧毁问题。经过长时间测试调试运行后，可以充分保证智能检测模块工作的可靠性。目前，该智能检测模块已投入实际运用，在检测试验中未发现“误动作”与“不动作”问题，也未出现断路器烧毁现象。文中设计出的智能检测模块很好地解决了检测中的一个难点，对该项试验的检测工作意义重大，也有助于提升检测实验室的检测能力。

[1]漏电断路器[J].电工技术，2002，05.

[2]代子凤，吴锋.漏电保护装置在配电线路中的应用[J].电工电气，2010,01.

[3]GB 16917.1-2003. 家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器[S].中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.北京，2004.

[4]林芳建，李伟泽，许家峰. 带载剩余电流动作特性试验方法的研究[J]. 电工电气，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 ，福建省产品质量检验研究院，工程师陈金汕，男，福建省产品质量检验研究院，高级工程师张业真，男，福建省产品质量检验研究院 ，助理工程师A极（阳极）与K极（阴极）之间相当于一个阻值1MΩ以上的电阻，而脱扣器线圈的阻值只有30Ω，因此脱扣器线圈与可控硅等效状态如图2所示[2]，由于可控硅的等效电阻远大于脱扣器线圈的电阻值，因此几乎全部电压加在可控硅的A 与K两端，脱扣器几乎无压降，无法使脱扣器动作。当主回路上有漏电流产生并达到漏电动作电流时，可控硅的G极被触发，A与K两端完全导通，电阻变为0，此时全部电压降加在脱扣器线圈两端，脱扣器线圈产生足够大的吸力，带动脱扣机构动作，断路器分断主回路。