一起漏電開關(guān)誤動作的分析

xpxys99 2018-02-06

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漏電開關(guān)用于直接接觸觸電的人生安全保護(hù)，由于其核心部件是一塊電子線路板，因此外界的某些干擾可能造成其動作。而部分國產(chǎn)質(zhì)量較差的電子整流器型熒光燈由于對外干擾抑制達(dá)不到規(guī)定值，其過電壓和諧波值都較大。本文主要從一個工程實例，分析出過電壓和諧波可以造成電子式漏電斷路器動作。

本人設(shè)計的某高校學(xué)生公寓樓，在配電箱安裝完畢以后部分公寓有發(fā)生開關(guān)燈時漏電開關(guān)跳閘現(xiàn)象。設(shè)計為每間公寓有一配電箱，箱內(nèi)安裝兩極隔離開關(guān)做總開關(guān)，燈與插座分別由單極斷路器及兩極漏電斷路器控制，如圖1。

一起漏電開關(guān)誤動作的分析

圖1：宿舍配電箱接線圖

照明燈具為36W電子鎮(zhèn)流器型熒光燈，在開關(guān)燈的瞬間插座的漏電開關(guān)跳閘（此時插座上不帶任何負(fù)載）。就某一個房間來講，有時是一次開關(guān)燈就跳，有時是數(shù)次開關(guān)以后才跳，現(xiàn)場采用500V，量程位0-500MΩ的兆歐表做線間及相間絕緣遙測后均>0.5MΩ。

誤動作原因

初步分析可能有以下兩個原因：1）漏電開關(guān)的抗干擾能力差，2）熒光燈在開關(guān)時存在過電壓及高次諧波現(xiàn)象。

1.本工程選用的是電子式漏電斷路器。電子式漏電斷路器由于其核心部件是一塊電子線路板，其電源取自線路，電路結(jié)構(gòu)圖如圖2。

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圖2：電子式漏電斷路器結(jié)構(gòu)圖

漏電開關(guān)動作的原因大概有以下幾種：

1）接線有誤：由于不同回路的零線共用或其他錯誤接線，使進(jìn)出漏電開關(guān)電流的矢量和大于動作電流，造成漏電開關(guān)動作。

2）極數(shù)選擇不當(dāng)；

3）接地裝置裝設(shè)不當(dāng)：包括1）將通過漏電開關(guān)的工作零線重復(fù)接地，2）未裝設(shè)漏電開關(guān)和裝設(shè)漏電開關(guān)的設(shè)備共用一個接地極。

4）工作零線對地絕緣電阻過低：在實際工作中，只注意配電相線對地絕緣的好壞，而忽略了工作零線對地絕緣電阻過低的情況。

5）電磁干擾：由于零序電流互感器由高靈敏度的電子元件組成，如零序電流互感器靠近其他導(dǎo)體安裝，當(dāng)導(dǎo)體流過的電流過大時，產(chǎn)生較強的磁場，從而影響零序電流互感器的正常工作。同樣，如果附近有其他較強的磁性物體，也會影響零序電流互感器的正常工作。

6）過電壓及高次諧波：由于線路存在對地電容，當(dāng)線路發(fā)生過電壓及高次諧波時，對地電容容抗較小，充電電流就大，此電容電流造成漏電開關(guān)動作。

經(jīng)檢查和分析，造成漏電開關(guān)動作的原因最大可能是過電壓及高次諧波，由于IC電路板的電源取自前端線路，線路上任何外部擾動信號均對其有一定的影響，其中，外部線路的過電壓及高次諧波對其影響比較大。一般電子式漏電斷路器的附件均具有濾波裝置，能有效的防止由于瞬態(tài)浪涌電壓和浪涌電流所引起的誤動作。

2.熒光燈采用的是36W的T8管，電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器實質(zhì)上是一個將低頻交流電壓轉(zhuǎn)換為高頻交流電壓的電源變換器。

一起漏電開關(guān)誤動作的分析

圖3：電子鎮(zhèn)流器熒光燈原理圖

目前普遍應(yīng)用的電子節(jié)能鎮(zhèn)流器電路大多為串聯(lián)推挽振蕩型，振蕩頻率為20～60kHz，基本電路構(gòu)成如圖3所示。

圖中整流二極管VD1～VD4 組成橋式整流與濾波電器C1 相配合構(gòu)成電子鎮(zhèn)流器的直流供電電源，輸出約300V 左右直流電壓（空載）。晶體三極管VT1 和VT2 以及高頻振蕩變壓器構(gòu)成變壓器反饋串聯(lián)推挽式開關(guān)振蕩電路, 也稱逆變電路或稱變流器。

將300V直流電源變?yōu)楦哳l交流電去點亮燈管。電阻R1 與電容器C2 組成積分電路, 與二極管VD5 、觸發(fā)二極管DB3 構(gòu)成啟動電路。電阻R2 、電容器C3 構(gòu)成了變流器的過壓保護(hù)電路, 同時還起到對VT1 和VT2 的緩沖保護(hù)作用。二極管VD6 、VD7 則起到鉗位穩(wěn)壓作用, 使VT1 和VT2兩只大功率三極管的開關(guān)振蕩工作狀態(tài)更趨穩(wěn)定；而電感線圈L 、電容C4 及C5 則構(gòu)成了串聯(lián)諧振輸出電路。

接通220V 交流電源后, 310V 直流電經(jīng)R1 對C2 充電, 當(dāng)C2 上電壓達(dá)到雙向DB3 的轉(zhuǎn)折電壓時, 觸發(fā)二極管由關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)。積分電容C2 所儲存電荷經(jīng)雙向觸發(fā)二極管加于開關(guān)振蕩三極管VT2 的基級上, 從而激勵三極管VT2 導(dǎo)通。此時300V 直流電經(jīng)C4 、燈管上端燈絲、C5 、燈管下端燈絲、L 、L3 、VT2 等, 并對諧振電容C5 充電。

由于振蕩變壓器各繞組的耦合作用, VT2 很快由導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗籚T1 則由截止變?yōu)閷?dǎo)通, 此時諧振電容、C5 通過燈絲、C4 、VT1 、L3 、L 放電。如此周而復(fù)始, VT1 、VT2 交替導(dǎo)通形成振蕩, 其頻率取決于L 、C5 串聯(lián)諧振電路, 一般為50kHz 左右。

同時在諧振電容C5 兩端產(chǎn)生一個Q 倍于振蕩電壓的高壓, 將燈管內(nèi)氣體擊穿而啟輝點燃，即啟動電路只是在電子鎮(zhèn)流器剛開始工作的瞬間起作用，待VT1 、VT2 的逆變電路進(jìn)入正常開關(guān)振蕩后, 燈管正常發(fā)光, 其內(nèi)阻急劇下降, 使L 、C5 串聯(lián)諧振電路Q 值大大下降, 故C5 兩端（即燈管兩端）的啟輝高電壓隨即降為正常工作電壓，維持燈管穩(wěn)定正常發(fā)光。此時C5 只等效于一個高阻值電阻并聯(lián)燈管兩端，而電感線圈L 只起到鎮(zhèn)流作用[2]。

電子鎮(zhèn)流器有以下參數(shù)反映其性能：1）自身功耗，2）光效比，3）浪涌電流，4）電磁干擾（EMI）,5)諧波等。其中浪涌電流在開燈瞬時產(chǎn)生，國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)型的電子鎮(zhèn)流器為正常進(jìn)線電流的10-15倍，國產(chǎn)低檔H級電子鎮(zhèn)流器約為正常進(jìn)線電流的15-20倍，進(jìn)口高檔為8-10倍，浪涌電流會使供電線路過電流。

其次，由于電子鎮(zhèn)流器工作在高頻狀態(tài)，有較大的高頻基波和高頻諧波通過電源線向電網(wǎng)傳播，產(chǎn)生電磁干擾。為了使干擾低于規(guī)定值，電子鎮(zhèn)流器必須有較好的濾波性能，這樣必然增加成本。目前，國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)型和進(jìn)口電子鎮(zhèn)流器能將產(chǎn)品對外干擾抑制在規(guī)定范圍內(nèi)，而國內(nèi)大量的H級電子鎮(zhèn)流器，大多都達(dá)不到要求，因而對外干擾很嚴(yán)重。