智能漏电保护器的设计.doc

0引言当今,电力已经作为现代社会的主要能源,与国民经济建设和人民生活有着极为密切的关系。因此,要求电力系统运行具有很高的安全性与可靠性。随着我国经济的高速发展,整个社会的用电量迅速增长,电力系统中的低压配电线路遍布工业,农业,服务业的各个角落,安全用电问题愈来愈受到人们的关注。短路或接地短路,尤其当故障回路具有相当高的电阻,且故障回路处于电弧水平时,这种“不安全的”短路或接地短路就具有火灾危险性。由于出现的剩余电流有时甚至远低于前接的过电流保护装置的额定动作电流,所以不能指望过电流保护装置(如熔断器或小型的断路器)及时分断,避免故障。只有当电流略高于过电流保护装置的额定电流时,才在经历较长的时间后,进行分断,所以要防止由接地短路酿成的火灾在此受到限制。导线和电气设备的部分绝缘损坏。电器或电动机的接线端子周围出现炭化的熔蚀点。电动机过载或扼流线圈的老化而出现匝间短路。电气设备中或安装设备的部件中潮湿或积有凝结水。在电气设备中积有导电尘埃或沉积物。以上均会引起接地电流即剩余电流和构成电弧的故障。这类故障会引起不完全的短路或接地短路并酿成火灾,并且有时会对人身安全造成重大的安全隐患[1]。随着微电子技术的不断发展,微处理器芯片的集成度越来越高,已经可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至A/D,D/A转换器等电路。人们把这种超大规模集成电路芯片称作“单片微控制器”,简称单片机[2]。单片机的出现,引起了仪器仪表结构的根本性变革。目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时,几乎没有不考虑采用微处理器使之成为智能仪表的,而在仪器仪表中使用最多的微处理器就是单片机。在数据采集系统中采用单片机技术,使之成为智能仪表后能够解决许多传统仪表不能或不易解决的问题。在国内外低压电器领域,单片机技术在智能型万能式断路器、智能型塑壳式断路器、电动机保护器等产品上已经取得了长足的应用和发展,使配电电器和保护电器的保护特性更准确、更可靠,取得了较大的社会效益和经济效益。将单片机技术应用到剩余电流断路器可以提高其可靠性,实现更适用用户的多功能的保护。因此,采用单片机技术的剩余电流断路器在功能的实现方面具有较强的优势[3]。1漏电保护器发展现状和设计任务漏电保护器的发展大约经历了三个阶段,即初始阶段、发展阶段和成熟阶段。1912年德国正式发明了电压型保护器,保护电机外壳漏电。1930年欧洲国家开始采用电压型保护器。1940年法国人发明了电流型保护器。1956年,德国开始生产电流型保护器。在1962年美国研制成功灵敏度为5mA的电流型保护器,标志漏电保护器开始进入发展阶段,德、日、法等国也相继研制成功灵敏度为30mA的电流型保护器[4]。到二十世纪七十年代,各国开始制定规程,强制在一些场所安装漏电保护器,标志漏电保护器的发展进入成熟阶段。我国研究漏电保护器起步要晚于国外,进入二十世纪七十年代以来,我国用电量逐年增加,触电事故也逐年增加,因此引起各部门的相当重视。近年来,我国在漏电保护器方面的科研、生产、应用有了较大的发展,国家标准主管部门先后组织编制了保护器产品标准、使用标准;此外,原国家机械委还制订了相关的产品行业标准;此外,国家建设部在GB50054《低压配电设计规范》和GB50096《住宅设计规范》等国家标准中,对低压配电系统和住宅中漏电保护器的应用均作了规定。国家标准要求漏电保护器在投入运行后,使用单位应建立运行记录及相应的管理制度,每月需在通电状态下,按动实验按钮,检查漏电保护器动作是否可靠。雷雨季节应增加检查次数。但是该试验只能用来检查漏电保护器的脱扣功能,不能用来校核额定漏电动作电流和分断时间的数值。所以国家标准还规定应定期进行漏电保护器的动作特性试验,测试漏电动作电流值、漏电不动作电流值和分断时间,而且,对上述试验中采用的检测仪表的精度等级做出了明确的规定。随着微电子技术的不断发展,单片机的集成度越来越高,功能越来越丰富。以单片机为主体,取代传统仪器仪表的常规测量电子线路,可以容易地将计算机技术与测量控制技术结合在一起,组成新一代的所谓“智能化测量控制系统”。在数据采集系统中采用单片机技术,能够解决许多传统仪表不能或不易解决的问题。这种新型的智能仪表在测量过程自动化,测量结果的数据处理以及功能多样化方面,都取得了巨大的进展[5]。,基本上都是电磁式剩余电流断路器。欧洲不带过电流保护的剩余电流断路器近几年的发展趋势是把二极和四极分成两个壳体,使二极剩余电流断路器的体积大为减小,二极宽度为2个模数(36mm),四极宽度为4个模数(72mm)。代表性的产品有SIEMENS公司的5SM1、5SZ3系列;ABB公