同时由于RCD剩余电流甄别有可能采用单方向电流输入,用于电子式RCD的信号比对或抵消电磁式RCD磁平衡机构的固有磁场,为便于后边的剩余电流甄别,如果这样剩余电流互感器输出侧设置了半波整流部件,对于连续的交流剩余电流,故互感器的二次输出为半波脉动波形。而对于本身就是脉动直流的剩余电流而言, AC型RCD就意味着可能有50%的故障概率被忽略,A型RCD的剩余互感器利用了铁芯的磁滞造成的二次侧电流的时间位移(如图3所示),保证了配电系统中的无论是连续的还是任何角度的剩余故障电流,在二次侧固定的半波整流输出中均可检出接地故障电流。
图3 剩余电流互感器一次侧于二次侧电流相位位移示意。
同时考虑到互感器二次侧线圈电阻与滤波电容构成的RC延时,RCD剩余电流互感器的故障电流检测的时间应在5-10毫秒左右。
(2) 故障电流甄别时间:
故障电流甄别时间不同类型的RCD 存在一定的差异,在剩余电流是连续的交流剩余电流时,对于信号放大驱动的电子型RCD而言,甄别时间几乎可以忽略不计,但对于靠电磁力驱动的电磁型RCD,甄别时间与剩余电流大小有一定的关系,电流大动作可能相对快些。
对于采用半波检测的A型RCD在检测脉动直流剩余电流时,由于半波故障电流在剩余电流互感器二次侧感应输出电流的幅值不同,两个半波的故障电流的甄别时间也不近相同,特别时电磁型RCD,相对时间差更加明显。
对于有延时功能的RCD,延时功能也是在这个环节通过R-C延时或数字设置实现的。
(3) 触发时间
对于RCD的触发时间,如果是一体化的RCD多采用电磁机械直接触发后面的脱口机构,触发时间同样是可以忽略的, 但对于独立的剩余电流动作模块(MRCD)通过触点控制断路器分离脱口器驱动断路器的话,这段时间可能影响RCD的整体动作时间。
(4) 开关机构动作时间
开关机构动作时间是从自由脱口机构从触发到触头断开的动作时间,这与断路器的类型及壳架等级有关,通常小型断路器(MCB)类家用开关的机构动作时间约为7-10毫秒;250A以下的塑壳断路器机构动作时间约为10-15毫秒;400-630A的塑壳断路器机构动作时间约为15-20毫秒。
根据上述的分析,对于常用的AC型瞬动家用RCBO,电子式保护动作时间总体在20毫秒左右,电磁式保护动作时间总体在30毫秒左右。对于一体化或在工厂拼装的630A以下的带剩余电流保护的塑壳断路器(CBR)在没有延时的状态下,保护动作时间总体上也能在40毫秒以下。而对于A型RCBO在检测额定稳态脉动剩余电流时,某一个半波保护动作时间总体上可能大于100毫秒。对于采用分离脱扣驱动MCCB动作的MRCD来说,一定要组装完成后整体测试保护动作时间。
2.各类标准法规要求RCD的动作时间
各类标准均是在现有技术可以达到和保证基本安全的前提下提出的要求,特别是IEC等世界范围内任何的国际标准,更是各成员国根据基本安全需要和各国国情制定的最低标准。
(1)RCD的基本产品标准
目前各类RCD执行的产品标准均是参考IEC60755《剩余电流动作保护电器(RCD)的一般要求》标准制定。RCD主要用来对可能致命的电击危险提供防护,以及对引起火灾危险电流的持续接地故障提供防护。 标准规定了这类电器的动作特性。在IEC60364系列标准《低压电气装置》的各个部分中详细规定了应如何安装RCD,以便达到要求的保护水平。
IEC60755最早是以技术报告的形式在1983年发布IEC/TR755《剩余电流动作保护电器(RCD)的一般要求》,此后随着产品发展和IEC相关标准的变化及新需求对技术报告做了数次修订,2017年在IEC/TR755:2008(2.0版)《剩余电流动作保护电器(RCD)的一般要求》技术报告的基础上发布了IEC60755:2017(1.0版)《剩余电流动作保护电器(RCD)的一般要求》标准。标准明确表明RCD执行下列防护:
A: 人身电击防护:
-故障防护(间接接触防护);
-特定RCD产品可基本防护(直接接触防护)失效后的补充防护。
B:持续接地故障电流防护:
-可引起火灾事故的接地电流防护;
-基本过电流保护不能实现的接地故障电流防护。
(2)产品标准对RCD保护动作时间的的基本要求
IEC60755标准对RCD保护动作时间的要求始终于IEC60364保持一致,并根据产品技术的发展进行修订。以用于人身电击防护的RCD为例,RCD产品标准完全遵从IEC60479-1和IEC60364-4-41标准的要求:
在IEC/TR755:1983中IEC根据当时IEC364-4-41的相关要求,对RCD分为TA和TB两类, 其中TB类则是对不能满足TA类要求的RCD的动作特性要求, 同时要求用于人身电击防护总直接触电的补充防护的RCD应不大于30mA。各类RCD的保护动作应满足图4的基本要求
图4 IEC/TR755:1983对RCD 动作时间的要求。
在IEC/TR755 RCD一般要求发布后的3年后我国也参考此报告的基础上发布了我国第一份GB6829-86《漏电电流保护器》 的中国标准, 其动作时间要求如下图所示
图5 GB6829-86对RCD 动作时间的要求。
我国国标要求虽然与IEC要求有差异,但在5 IΔn和0.25A的剩余动作电流时的动作时间小于0.04s要求是一致的。
IEC/TR755-1983版报告未考虑到TB类RCD与TA类RCD间的配合问题,实际使用中存在着配合失效的问题,
随着RCD在我国近10年的推广和应用,以及GB13955-92《漏电保护器的安装与运行》的发布, 我国在1995年修订发布了GB6829-95标准, 本版继续等效采用IEC/TR755,强调了在我国使用的AC型RCD的动作特性,其中1 IΔn时动作时间不大于0.1s, 这也是后来不同有关RCD使用规范中均要求RCD动作时间小于0.1s的主要原因。
2000年后,我国全面推广等同采用IEC标准, RCD的动作时间要求也与IEC/TR60755标准等同。其中无延时RCD A型或AC型RCD在AC剩余电流条件下的动作特性要求均满足下表的要求。
图6 IEC/TR60755 对RCD在交流剩余电流下的特性要求。
同时对各类延时型RCD提出了相应的延时要求。强调了适用于不同使用场所RCD的不驱动时间。
(3)RCD的安装使用标准
RCD的安装使用标准主要是IEC60364的相关标准:
用于人身电击防护RCD保护动作时间主要依据是我们熟悉的IEC/TS 60479-1的电流与时间对人体的作用曲线:
无论是我们熟悉的30mA.1s 还是其他的简化校验公式,最终还以可靠RCD分断的时间和预期故障电流值是否符合上述电流-时间关系验证。
3. 系统对RCD的分断时间要求
(1)人身电击防护的后备保护
对于故障防护时,由于接地故障电流值通常大于1000mA,常规无延时RCD均会起到保护作用,根据前面的分析,如果两个不同额定剩余电流值的无延时的RCD,对于普通交流剩余电流,各类RCD的剩余电流检测时间基本相同,虽然这些RCD的动作时间可能有差异,但均会动作,因此作为后备保护的RCD一定要选用带有延时的RCD。 而对于人身电击防护的后备防护实际上应纳入故障防护的范畴,应在系统及设备保护接地正常的基础上,加上固定延时部分的时间考虑,评估确认上级RCD的动作。
(2)电气火灾及其他接地故障的防护:
此类RCD的选用一定要选择具有延时功能的RCD,对于家用及类似场所安装的RCD应选用额定剩余电流300mA的S型保护特性RCD,而对于由专业人员管理的配电系统支路的RCD应根据系统中的运行泄漏电流,选用符合IEC60947-2标准,具有延时功能的RCD。
文章来源:电气工程师合作组 EEO 微信公众号:DQGCSclub 作者:胡宏宇返回搜狐,查看更多