电子式剩余电流断路器和电磁式剩余电流断路器对比分析简版

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1、电磁式剩余电流断路器与电子式剩余电流断路器对比分析1产品结构：跟据IEC61008或IEC61009标准,将剩余电流断路器分为脱扣与电源电压无关的剩余电流断路器和脱扣与电源电压有关的剩余电流断路器，前者为电磁式，后者为电子式。1.1电磁式剩余电流断路器：脱扣与电源电压无关的电磁式剩余电流断路器基本原理如图1所示，图1电磁式剩余电流断路器基本原理a:无剩余故障电流b：存在剩余故障电流图2永磁平衡式电磁脱扣器的工作原理对于电磁式剩余电流断路器的脱扣器A是“永磁平衡式电磁脱扣器”，脱扣器的工作原理如图2所示，当零序互感器二次线圈没有检测出剩余故障电流时，

2、磁场力矩与弹簧力矩相等，脱扣器处于静止状态（图2a）；当零序互感器二次线圈检测出剩余故障电流时，电流产生的电磁力矩抵消原磁场力矩，弹簧力矩大于磁场力矩使脱扣器动作，继而驱动开关机构分断电路（图2b）。由于脱扣器与电源之间不存在电的连接，所以电磁式剩余电流断路器保护动作与电源电压无关，其动作能量直接来自零序互感器的二次感应电流和断路器闭合时储存的机械能。1.1电子式剩余电流断路器：脱扣器与电源电压有关的电子式剩余电流断路器基本原理和相应电子线路原理如图3、图4所示。胎换骨图3电子式剩余电流断路器基本原理图4.电子线路原理图电子式剩余电流断路器的脱扣器

3、为“电压分励脱扣器”，当系统发生接地故障时，零序互感器检出的剩余电流经电子放大器放大后驱动电压分励脱扣器动作，并推动开关机构分断电路。图5所示了电磁式剩余电流断路器和电子式剩余电流断路器两类产品工作原理的区别，从中可以看出：电子式剩余电流断路器与前者最大的差异是电子放大器和分励脱扣器工作及驱动均需用系统电源支持。图5.电磁式与电子式剩余电流断路器工作原理区别电子式剩余电流断路器由于电子放大器的作用，使内部的零序互感器二次感应电流仅可为一电压或电流信号，对其能量并无特殊要求，同时也使脱扣器的设计大为简单，在今天的微电子时代，此类产品的材料成本和生产成

4、本均较低，这也是在我国得以大量使用的主要原因。1两类剩余电流断路器产品的可靠性分析1.1当电源系统异常时电磁式与电子式剩余电流断路器保护功能的可靠性由于电磁式与电子式剩余电流路器最大的差异是保护动作是否需要系统电源支持，这就决定了不需要系统电源支持的电磁式剩余电流断路器在下述常见的电源系统异常时，仍可以对接地故障提供可靠保护；电子式剩余电流断路器此时则因缺少有效的工作电压不能可靠地对接地故障进行保护。1.1.1系统电源发生局部N线断裂故障常用的单相或四极电子式剩余电流断路器的电子放大器和分励脱扣器的电源通常取自系统某一相线和N线，这就会造成系统出现

5、上述故障时产品不能正常进行接故障保护。由于此时电源相线对地电压仍为危险电压，所以剩余电流断路器所保护的区域仍有发生直接或间接触电故障、接地故障引起的火灾的隐患。1.1.1系统电源发生局部断相故障对于安装在三相配电系统的多级电子式剩余电流断路器，如果断相故障发自剩余电流断路器的供电相线，其接地保护功能也将失效，此时来自其它两相的接地故障不能由剩余电流断路器进行保护性分断。1.1.2由于供电相线发生接地故障，使相线对N线电压低于剩余电流断路器工作电压当系统发生上述故障时，电子式剩余电流断路器不能进行保护性分断，虽然根据我国标准要求此时相线对N线的电压已

6、低于50V，但如果安装在同相中其它保护设备不能及时分断故障电路将会造成后续两个危险隐患：局部PE线电位升高，增加没有进行等电位联接的地方发生触电故障的危险；由于接地故障电流的持续作用造成火灾。1.2电磁式与电子式剩余电流断路器自身工作的可靠性电磁式与电子式剩余电流断路器自身工作的可靠性主要应从以下几方面加以分析：1.2.1工作温度对可靠性的影响剩余电流断路器使用的工作温度主要来自环境温度、工作中流过导线的负荷电流产生的温度和内部元件工作发热产生的温度三部分。电磁式剩余电流断路器使用的永磁平衡式电磁脱扣器极限工作温度通常在1200C左右，且自身在没有

7、剩余电流作用时不发热。因实际使用中环境温度和工作中流过导线的负荷电流产生的温度，使电磁脱扣器的工作温度一般不会高于850C，所以电磁脱扣器不会出现退磁拒动等影响工作可靠性的故障。电子式剩余电流断路器中的电子放大器，在系统电源接通后，电子元件一直处于工作状态，因此对于电子式剩余电流断路器电子元件的工作温度，与电磁式剩余电流断路器相比，除环境温度和工作中流过导线的负荷电流产生的温度外，还有内部电子元件工作发热产生的温度，其工作条件更要严酷。有资料显示：集成电路器芯片、可控硅等电子元件在850C环境下工作时，老化失效率要比在400C的环境下高出5-6倍，

8、由于电子放大器中的多种电子元件同时工作，因此同在850C内部工作温度下，电子式剩余电流断路器的失效率是电磁式剩余电流断路器