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剩余电流动作保护器的测试原理及检测方法

时间:2015-06-12 08:13:17  编辑:电工  栏目:漏电保护器
导读:

有关剩余电流动作保护器的测试原理及检测方法,剩余电流动作保护器的测试内容,剩余电流动作保护器的测试中应注意的问题。

剩余电流动作保护器的测试原理及检测方法

剩余电流动作保护器(简称RCD,俗称漏电开关)作为一种保护电器,是防止人身电击、电气火灾及电气设备损坏的有效设施。

当保护器中的互感器流过电流的向量和不等于零,与流经中性线的返回电流之间有差值,这个差值为剩余电流值。如果该差值高于额定的RCD的动作电流,RCD将跳闸,从而切断电源。

RCD作为国家强制性实施安全认证的电工产品,其质量的优劣将直接关系到使用者的生命和财产的安全。在低压配电系统中,安装合格的RCD是防止人身电击和漏电引起电气火灾及电气设备损坏事故的有效技术措施。尤其在农村低压电网中,RCD对减少人身电击伤亡,防止电气设备损坏已取得了明显的效果。

为保证RCD能够正常工作,在发生漏电的情况下,迅速可靠地切断电源,必须尽早地发现不能正常工作的RCD,并及时地给予维修或更换,因此电气工作人员必须定期对RCD进行测试。

对于家用普通的剩余电流动作保护器,通常采用按保护器上的试验按钮,使保护器人为跳闸的方式进行试验,但是这种方式,只能检测该保护器的机械操作机构能否正常动作,不能检测其电气装置是否正常工作。

也有的采取通过一个合适的电阻将相线对地连接的方式来进行测量。这种方法,只能从一定程度上验证剩余电流保护器能否动作,但不能测量出其动作时间和动作电流。这种方法不可取也不安全。

新标准GB 13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》明确要求,应采用专用的测试仪表对保护器定期做特性试验,严禁采用动物或直接接地的方法做试验。

一、剩余电流动作保护器的测试原理

进行RCD检测,需专用的仪表模拟发生相线对地短路的情况,使RCD动作,从而测得RCD的各项参数值。目前国内外检测RCD的接线方式主要有三种,如图1所示。
图1
剩余电流动作保护器的测试原理

图1 测试时的三种接线方式

第一种方式,可变电阻都接在负荷侧的带电导体和外露可导电部分之间。电流随可变电阻RP的减小而增大。这种方式对于系统接地型式TN-S、TT和IT系统均可采用。在IT系统中,试验时为使RCD动作,需要将系统的一点直接接地。

第二种方式,可变电阻都接在电源侧的一根带电导体和负荷侧的另一带电导线之间。(www.dgjs123.com 电工技术之家)电流随可变电阻RP的减小而增大。在试验时应断开负荷。这种方式对于TN-S、TT、IT系统均可采用。
第三种方式,采用辅助电极的方法来测量,电流随着可变电阻RP的减小而增大。这种方式可适用于TN-S、TT和IT系统。为使RCD在试验时动作,需将系统的一点直接接地。

二、剩余电流动作保护器的测试内容

为了确保所使用的RCD成功进行人身和设备的保护,一般应测量接触电压、分断时间、脱扣电流及接地电阻

1、接触电压UC
接触电压是在故障状态下,在可导电元件上产生的触及人体的电压。故障电流经过电气设备流到大地,通过接地电阻RE(TT系统)产生电压降,即为故障电压。有一部分故障电压是为人体所承受的,这部分电压就是接触电压UC,如图2所示。

剩余电流动作保护器的测试内容

ZB:人体阻抗,RS:地板/脚下电阻,RE:外露可导电部分的接地电阻,IF:故障电流,
UC:接触电压,US:地板/脚下电阻的电压降,UF:故障电压
图2 接触电压的原理图
接触电压的允许最大值叫做极限接触电压,用UL表示,通常为50V。在某些要求高的场合(如医院等)只允许24V。

2、分断时间tΔ
又称动作时间、脱扣时间、跳闸时间等,是指RCD在额定动作电流IΔn下跳闸所需要的时间。要求保护器应该在规定的动作时间内跳闸。
测量分断时间电路图与接触电压测量相同,见图1。但测试电流一般是0.5IΔn、IΔn、2IΔn,也可以是5IΔn。为了安全,测试仪表应在测量跳闸时间之前测量接触电压。如果测得的分断时间超出允许极限,应更换不合格的RCD,因为跳闸时间主要取决于RCD的性能。

3、脱扣电流IΔ
又称动作电流、分断电流、跳闸电流等,是指断开RCD时的剩余动作电流值IΔ。要求实际的剩余动作电流值应小于额定剩余动作电流值IΔn,大于额定剩余不动作电流值,通常为0.5IΔn。

4、接地电阻RE
对用于预防人身电击的RCD保护,接地电阻值大小是极其重要的。如果接地电阻太大,在故障状态下,导致电气设备上产生较高的接触电压。因此安装RCD后的接地电阻必须满足:REIΔn≤50V。

三、剩余电流动作保护器的测试中应注意的问题

1、测量时应断开负载
由于负载中存在各种电器设备,这些电器在正常工作时就会有一定的泄漏电流,如果在测试时不断开负载,测得的动作电流值将是实际RCD动作电流值与所有负载泄漏电流值之差。另外,由于在RCD特性测试时,会引起RCD动作跳闸,因此,也需要测量时提前断开负载。

2、相线、中性线和保护线应正确对应
相线(L,俗称火线)、中性线(N,俗称零线)和保护线(PE,俗称地线)应正确对应。
测量时必须明确三根线的性质(即哪个是中性线、相线、保护线),如果采用三孔插座的接线,应该遵循“左零右火,接地在上”的原则。

3、间接测量泄漏电流
设备的防电击保护不仅依靠基本绝缘,还包括附加的安全措施,即将能触及的可导电部分与设施固定布线中的保护(接地)线相连接,对于Ⅰ类设备在正常工作时,都会有一定的泄漏电流,因为这些设备的泄漏电流相加,小于RCD的额定不动作电流值,即为0.5IΔn,因此不会引起RCD动作。
当带负载测量RCD的动作电流时,其测得值应为实际RCD动作电流值与所有负载泄漏电流值之差,据此原理,可以在断开负载时重新测量,这时就可以得出正常工作时的泄漏电流值。

4、接触电压不超限值
在进行RCD测试时,规范的仪器应先测量接触电压值,如果该值超过允许值(50V或24V),应该对系统进行改造才能继续进行测试。这是因为,当接地电阻值过大时,由故障电流在接地电阻上引起的电压降过大,即当电器的外露可导电部分带电时,接地电阻大,引起RCD动作。当人体接触电气设备的外露可导电部分时,就会发生人身电击。如果安装动作电流小于30mA的RCD,且性能可靠,即RCD可立即断电,保护了人身安全。RCD起到应有的保护作用。

5、选择测试仪器
测试RCD的动作特性,是国家标准强制性规定必须进行的,因此在选择仪器时应该选择由正规生产厂家生产,并经过相关部门检测合格的产品。
最好选用一台能够同时完成接触电压、脱扣时间、脱扣电流、接地电阻四项测试的仪器。如MI2121型测试仪能测单相、三相三线、三相四线剩余电流保护器的动作特性。

6、三相三线剩余电流保护器的测量
对于三相三线保护器的测量,有的仪器采用由被测系统提供电源,其电源要求为220V±10%。如果将仪器供电电源的相线接在某根相线,中性线接在PE线上,由于仪器本身工作时需要电流,就成了泄漏电流的一部分,如果该值超过RCD的动作电流值,则会引起RCD动作而无法进行正常的测试。因此,建议采用由电池供电的测试仪器,如美翠牌MI2121型测试仪,它采用电池供电,在各种场合均可适用。

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