漏电开关技术培训

菱 电 气 公 司 的 M54123 、 M54133 ， 美 国 Fairchild 半 导 体 公 司 的
RV4141、RV4141A等。
3.基于M54123、54133的剩余电流保护器
下图为采用VG54123（M54123）高速集成电路的电气原理图。互感器二次回路的输出电压输入到
集成电路的输入端（端口1和2），当输入电压达到集成电路的动作门电压（约为10 mV左右）时
3.基于单片机的剩余电流保护器
随着微电子技术和计算机技术的发
展，有的剩余电流保护器开始采用
微处理器控制器对信号进行放大、 运算、处理和控制，不仅进一步提 高了装置的保护性能和可靠性，扩
展了剩余电流保护电器的功能，使
剩余电流保护电器具有剩余电流测 量、预报警、故障报警、显示及通 信等多种功能，而且可以简化硬件 结构。 采用单片机的剩余电流动作断路器便于集成更多保护功能，如过、欠压保护，电子
剩余电流≠漏电电流
假剩余电流问题(false residual current)：剩余电流互感器受 外界大电流磁场干扰、剩余电流互感器线圈绕制不均匀、剩 余电流互感器铁心制造工艺问题等均可造成假剩余电流。
1. 剩余电流保护技术发展研究现状
剩余电流≠漏电电流
假剩余电流问题(false residual current)：剩余电流互感器受外界大电流磁场干扰 、剩余电流互感器线圈绕制不均匀、剩余电流互感器铁心制造工艺问题、一次穿 心导体不对称等均可造成假剩余电流。
后触发Di的触发极，可控硅
导通，接通 L 的供电回路， 使剩余电流脱扣器动作。
，因此可靠性及抗干扰性能力均较差，误动作
也较多。
2.基于分立元件的剩余电流保护器
可控硅：CR03AM-12
选择不同触发电流的可控硅可改变漏
电动作灵敏度；
3.基于M54123、54133的剩余电流保护器
剩余电流保护电器的专用集成电路是专门为剩余电流保护电器的特 殊要求而设计的电路，使电路能以最少的外接元件完成剩余电流保 护电器信号放大和处理的要求。
，集成电路的输出端（端口7）电位立即变成高电位，使可控硅SCR导通，从而使脱扣器动作。
VG54123 的动作时间没有
延时，集成电路的响应时 间小于 6 ms，一般用于非 延时的剩余电流保护电器 。
集成电路输入端的二极管
是嵌位二极管，防止瞬态 过电压的影响。 该芯片信号放大倍数无法
积分电容C1/uF
1. 剩余电流保护技术发展研究现状
随着智能电网的发展，采用电力电子技术的非线性负荷不断增多， 目前电网中非线性负荷比例已超过20%[34-37]。漏电故障发生时的剩 余电流波形不只是纯正弦波形，出现平滑直流、脉动直流分量， 甚至有高频分量。
问题：基于正弦信号
的 剩 余 电 流检 测 方 法 不 能 对 复 杂的 非 线 性 剩余电流进行准确检 测 ， 需 要 在漏 电 电 流 量 测 技 术 方面 解 决 面 临的新问题。
外部调整，调整动作电流 相对困难。 影响剩余电流动作灵敏度 的参数：RL、C1.
3.基于M54123、54133的剩余电流保护器
右图为采用 M54133 集成电路的电气原
理图。互感器二次回路的输出电压输入
到集成电路的输入端（端口13和15）， 当输入电压达到集成电路的动作门电压 （约为 15 mV 左右）时，集成电路的 输出端（端口 8 ）电位立即变成高电位 ，使可控硅SCR导通，从而使脱扣器动 作。 通过改变输入端口 13 和 14 的并联电阻 RL ，可以改变剩余电流保护电器的剩 余电流动作值。 M54133 内置延时调节功能，可以通过 端口 7 的外部电容调节延时时间，即通 过开关S可选择端口7的并联电容，调节 延时动作时间。
1. 剩余电流保护技术发展研究现状
剩余电流保护器是指能 同时完成检测剩余电 流，将剩余电流与基 准值相比较，以及当 剩余电流超过基准值 时，断开被保护电器
、或输出机械触点开
闭信号或发出报警信 号的装置。
1. 剩余电流保护技术发展研究现状
剩余电流是通过剩余电流保护电器主回路的电流瞬时值 矢量和的有效值，一般采用剩余电流互感器来检测电 路中的剩余电流。主回路的带电导体穿过剩余电流互 感器，构成互感器的一次回路导体，二次回路线圈的 导体缠绕在互感器的铁心上。
测电路如右图所示， CT 是
剩余电流互感器， L 是剩余 电流脱扣器的脱扣线圈， D1-D4 组成的桥式整流电路
对可控硅Di和脱扣线圈组成
的电路供电。互感器二次回 路输出信号经过 D5 整流以
电路结构简单、成本低； 但二次回路输出直接触发触发极，调整动作电 流比较困难，动作电流分散性也大； 此外，电路中缺乏必要的抑制电磁干扰的措施
式过电流保护、接地故障保护、电弧故障保护等，还可集成重合闸功能，目前采用
微处理器的剩余电流保护器有自动重合闸漏电断路器、A型漏电断路器、B型漏电断 路器等。
4.剩余电流保护新技术
B型、B+型剩余电流保护器； 小型漏电自动重合闸断路器，包含重合闸前故 障检测功能 ，只有故障消失后才进行重合闸，提高保护可靠性； 变频电机驱动系统漏电保护问题，现有剩余电流保护技术无 法满足变频驱动系统的漏电保护要求，误动作较多； 漏电保护与电弧故障保护的集成化；
剩余电流保护技术交流
主要内容
剩余电流保护技术发展研究现状 基于分立元件的剩余电流保护器 基于M54123、M54133的剩余电流保护器
基于单片机的剩余电流保护器
剩余电流保护新技术
1. 剩余电流保护技术发展研究现状
剩余电流保护技术广泛应用于低压配电网，用以防止人 身触电和电气火灾事故。这项技术的研究开始于二十 世纪初[16,24]，早期的漏电保护器为电压动作型，现已 被淘汰[27,28]。现今各国使用的漏电保护装置基本都是 剩余电流动作型产品[27-29]。
3.基于M54123、3 芯片的基本工作原理与M54123
芯片相同。其不同处在于增加了稳压、
恒流、抗干扰、抑噪、延时等端口功能 ，从而具有稳定可靠、可重复等功能。 M54133 芯片的精辟之处在于采用了双
积分电容C 1、C 2，它们分别控制Tw1
、Tw2 开启脉冲波的脉冲宽度，能有效 识别正弦波的漏电信号和非正弦的干扰 脉冲，区分正弦波漏电信号的基波和正 弦波干扰的高次谐波。从而控制触发信 号的输出，大大增强了电路使用于复杂 电网环境下的抗干扰性，保证了漏电断 路器的工作可靠性，是优良的漏电保护 专用集成电路。
专用集成电器在单片芯片上集成了稳压回路、基准电源、干扰抑制
、差分放大、电平判别、整形驱动等多种功能单元，具有功耗小（ 静态功耗约为5 mW，动态功耗约为200 mW）、工作电压范围大、
抗干扰能力强等优点。
目前国内常用的专用集成电路有上海复旦微电子公司的VG54123， FM2140 、 FM2145 ，无锡华润矽科微电子公司的 CS54123 ，日本三
含有整流装置的电力电子设备主要产生脉动直流剩余电流和平滑直流
剩余电流； 变频调速装置除产生脉动直流和平滑直流剩余电流外，还会产生与电 机旋转频率和 PWM 载波频率相关的复杂剩余电流，其频率范围可达 0~1000Hz，甚至更高。
1. 剩余电流保护技术发展研究现状
剩余电流保护技术分类
正弦交流剩余电流检测技术 脉动直流剩余电流检测技术 平滑直流剩余电流检测技术
5.河北工业大学研制的部分样机
磁心
补偿电流Is 被测电流I 霍尔元件
电磁互感器法 霍尔效应、磁光效应、磁调制
信号放大
Uo
采样电阻
剩余电流 波形
正弦交流 脉动直流 复合电流 平滑直流
AC型
A型
F型
B型
Ia Ib Ic IN I0
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√ √
√ √ √
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2.基于分立元件的剩余电流保护器
采用分立元件的剩余电流检
IΔ ＞
电源
漏电 断路器 输 入 滤 波 器
f1
控制电路 输 出 滤 波 器 变频器 f2
M 3~
电机
f3
PE
1. 剩余电流保护技术发展研究现状
非线性剩余电流
非线性负荷是电网谐波电流的主要来源。早期的谐波污染源为 变压器、电弧炉以及日光灯等电器。随着电力电子设备的广泛应 用，各种电力电子装置已成为目前最大的谐波源，主要包括各类 整流装置和变频调速装置。