电气装置的测量原理及实践

发布时间:15-05-20 17:05分类:技术文章 标签:电气装置
剩余电流保护装置RCD
剩余电流保护装置,是用于保护人或者动物不受电击。RCD的原理是,流向负载的三相电流,和经由中性线返回的电流,这两个电流值不相等,而是存在一定的差值,即差动电流,也即剩余电流。若差动电流高于RCD的脱扣电流值,RCD装置将脱扣,断开主电源。上述的差动电流是流向大地的漏电流(通过绝缘或电容耦合)或故障电流(故障绝缘或局部短路)。
上述RCD保护装置,只有在RCD安装正确、规格匹配、切接地的那组值低于限值时才会有效。
图RCD保护装置示意图 其中: L1,L2,L3输入端,连接供电网络
L1’,L2’,L3’输出端,连接负载 IΔ=IL1+ IL2+ IL3-IN
上述公式对任何类型的负载连接方式(单项,三相三线,三项四线,对称负载,非对称负载)都有效。
RCD装置脱扣的条件为: IΔ﹥IΔtrip IΔ…….差动电流,为故障电流及漏电流总和
IΔtrip……. RCD脱扣电流
依据动作电流的波形不同,可分为三种类型的RCD保护器: •AC型
对交流形式的差动电流比较敏感,这种形式的RCD装置使用较普遍,因为大多数负载使用交流电
•A型
除了对交流电敏感外,其对全波及半波整流的电流波形也较敏感。这种形式的RCD装置不经常使用,因为通常不会有这种形式的负载电流(例如,发动机)
•B型
除了对交流电、半波及全波整流电较敏感外,还会对直流电敏感。这种形式的RCD也较少使用(例如,三相全波整流)
依据RCD保护装置的脱扣时间形式,可分为2种形式RCD: •标准型(瞬间脱扣)
•有选择型(延迟脱扣)
为确保RCD装置实现保护功能,需对RCD的以下参数进行设置: •接触电压UC
•脱扣时间tΔ •脱扣电流IΔ •接地电阻RE
上述提到的所有参数,应该在夏天、干燥的情况下测试,因为此时接地电阻达到其*大值。否则,应该定期对其进行测试,例如每个月,或者:
•每次跳闸/脱扣之后 •每次短路之后 •在较大的雷电天气后
•在改变接地条件后(例如,在接地系统周围挖洞,或者对接地系统周围烘干) 1.
接触电压 什么是接触电压?
当电气装置发生故障时,故障电流通过接地线流入大地,故障电流在接地电阻上会产生一个压降,成为故障电压。当人体接触到故障设备时,
故障电压的一部分可能会施加在人体上,如右图所示,因此称为接触电压。
*大接触电压UL
通常为50V,在一些情况下,如农村环境、医院、计算机机房等,仅为25V
接触电压的测量
为安全起见,在将RCD装置与任何电路连接前,应该测量接地导体的连续性及绝缘电阻。测量时,测量电流通常为IΔn/3或IΔn/2,因为这样才能保证在测量过程中RCD装置不会脱扣(前提是RCD装置的安装正确,且负载无故障)。
Eurotest 61557提供了两种测量接触电压的方式: •无辅助测量接地桩
•使用辅助测量接地桩 a) 无接地桩 测量原理如下图:
TT系统中接触电压测量原理 与测量设备的实际连接
测试仪器在负载端模拟了一个故障,产生一个由相线至PE线再到大地的故障电流。测试电流经过的回路:从仪器到接地电极之间的保护导体,从接地电极电源变压器之间的大地,电源变压器二次侧,从变压器至测试仪之间的相线。可以假设待测设备的接地电阻,比回路中的其他所有电阻都要高,因此大多数的故障电压集中在接地电阻上。接地电阻上的电压可认为是接触电压,相线端为参考点。
上述原理,给出了在TT系统中非常方便且结果非常精确的一种测试方法,这种方法无需探头。对于那些需要精确测量接触电压,尤其是需要精确计算接地电阻的时候,建议使用根本方法。
b) 使用辅助接地桩 测量原理如下所示: 与设备的实际连接 原理图 注意:
•若接触电压高于允许的*大值,需要检测其接地电阻
•若在测量接触电压过程中RCD脱扣,则说明测试前已经有较大的泄露电流或故障电流通过。因此应该将负载断开,因为其在测量过程中产生了故障电流。

发布时间:14-10-16 10:03分类:技术文章 标签:电气装置测量原理
2.2、保护导体、总等电位联结及辅助等电位联结导体与接地导体导通性
上述提到的导线为保护装置中非常重要的部分,可避免人接触到危险的高压。这些导体只有在选择了合适的型号及良好的连接情况下,才能发挥作用。因此,我们需要对其连通性及接触电阻进行检测。
概述
依据规定,测试电压应在4-24V(AC或DC)范围内。测量原理如下(直流,U-I原理):
图16测量原理
电池电压Ub驱动测试电流,流经测试回路中的电流计A及内阻Rint,压降由电压表V测得。计算电阻Rx时,通常会出现下述情况:
不同电线的连接处通常会生锈,生锈点会包含在测试回路中。这些生锈点会起到原电池的作用,即其电阻依赖于测试电压的极性。这*是为什么会规定要去测试电压的极性。目前的一些测试仪,在测量时可以自动调节电压的两级。
results(+)=U/I=Rx(+):开关位于上图中实线位置
results(-)=U/I=Rx(-):开关位于上图中虚线位置 其中:
U:Rx上的压降由电压计V测量 I:由Ub产生的测试电流由电流计A测量
实际测试中,保护导体中会存在电感,要确保测量仪器能够在这种情况下进行测试。横截面很小且长度过长的电缆、接触不良、错误连接等等,都可能造成高电阻。接触不良是产生高电阻*常见的原因。
由于对保护导体的测量非常复杂,通常只进行下列三种主要的测量:
1、测量与主保护接地端子(MPEC)相连的保护导体
2、测量与熔断盒内保护导体端子(PCC)相连的保护导体 3、辅助连接导体的测量
图17 MPEC及PCC之间的连通性 图18 PCC熔断盒内连通性测量 图19
MPEC与避雷线的连通性 测量结果应符合下列条件: R(PE)≤UL/Ia 其中:
R(PE):保护导体电阻 UL:*大接触电压(通常为50V)
Ia:(保护设备正常工作)的电流 •Ia=I△n差动电流保护-RCD(剩余电流保护)
•Ia=Ia(5s)过电流保护 2.3、辅助接地
有时电气主接地不能够完全防止故障电流带来的触电危险,因此需要进行辅助接地,见下图:
图20主接地和辅助接地 注释:lightningearthing防雷接地;additional
equalizing等电位联结;Telec-system通讯系统接地;active accessible
conductive part易接触的主动触导体;groundwork
earthing工作接地;passiveaccessible conductive part易接触的被动导体
主接地包括与MPEC(总保护接地端子)或PCC(保护导体端子)相连接的保护接线。
若负载(例如三相电动机)中产生故障电流,该故障电流Isc会经由主接地导线流向大地。由于过高的接地电阻RPE,该电流可能会产生一个较高的对地电压UC。但是临近的被动导体(例如暖气片)的电势仍然与大地相同,故主动导体与被动导体之间产生了危险电压UC。若这两个设备(主动导体与被动导体)之间的距离少于2.5m,则很有可能导致触电(同时接触到这两部分)。
为了避免这种情况的发生,*要进行辅助接地,也*是说,需要将主动与被动导体相连接(同电势,则不会产生压降,因此不会触电)。
如何确定是否需要辅助接地?
方法是:测量主动导体(例如仪器金属外壳)到MPEC(PCC)之间的电阻,见下图:
图21保护接线电阻的测量
若测试结果不满足:RPE≤UL/Ia(其中:UL为*大接触电压,Ia为设备额定电流),则需要辅助接地。(因为接地电阻过大!)
一旦进行辅助接地,*要检测其有效性。检测方法是:测量主动和被动导体之间的电阻,见下图。测量结果也要满足:R≤UL/Ia。
图22检查辅助接地的有效性
在实际情况中,主接地的接地电阻常常会超过标准值,尤其是存在过电流保护装置的情况下。
图23短路时,测量被动导体的接触电压
测试仪器将会短暂地承受火线L和保护线PE之间的电压(测试电流可能高达23A)。测试电流可能会引起负载和MPEC(PCC)之间产生压降。
值得注意的是,测试回路中不能有RCD(漏电保护)装置,否则会导致出错。因此若存在RCD装置,应将其短路。

发布时间:14-10-16 10:03分类:技术文章 标签:电气装置 2
建筑电气装置的测量
除了测量之外,对设备的外观检查也很重要(比如绝缘材料的颜色,导体型号,可靠的接地,使用的材料)。同时,在想要了解电气装置的功能时,需进行一些功能测试,比如电机转动方向,加热系统等。本文将详细讨论测量原理及实践。
不论使用哪种测量仪器测量参数(绝缘电阻,接地电阻,故障回路阻抗等),测量结果都必须是正确可靠的。
由于存在误差,测量结果必须进行校正。EN61557标准规定了不同参数的*大允许误差。
参数 允许误差 测量结果的校正 绝缘电阻 ±30% R×0.7 故障回路阻抗 ±30% Z×1.3
保护导体等的电阻 ±30% R×1.3 接地电阻 ±30% R×1.3 接触电压 (+20%/-0%)UL
R+5V(UL=25V) R+10V(UL=50V) RCD断电时间 (±10%)tL R+0.1tL(标准RCD)
R+0,1tLmax.(Sel.RCD) R–0,1tLmin.(Sel.RCD) RCD断电电流 (±10%)IΔN
R+0,1IDN(上限) R–0,1IDN(下限) 表1.测量结果校正 其中: R:仪器的测量结果
UL:*大接触电压(25或50V) tL:RCD断开时间 tLmax:RCD断开时间*大值
tLmin:RCD断开时间*小值 IΔN:RCD额定差动电流 2.1、绝缘电阻
电气装置的带电部分及主动导体(例如仪器外壳)之间的绝缘电阻,是防止人体接触到电源电压的*基本的安全参数。带电体之间可能存在短路及漏电流,故带电体间的绝缘电阻也非常重要。
图8.接线柜绝缘失效情况
上图显示了由于接线柜绝缘材料的失效,相线与金属外壳之间绝缘失效。此时产生一个故障电流If,流向保护线并经过接地电阻流向大地。在RE上产生的压降称为故障电压。
不同的绝缘材料适用于不同的场合,例如电缆,连接部分,配电柜绝缘材料,开关,电源插座,外壳等。不论使用什么样的绝缘材料,绝缘电阻应该达到规定的大小,因此需要测量绝缘电阻。
2.1、绝缘电阻测量的介绍
电气装置*次与主电源连接之前需要测量绝缘电阻。测量时,应闭合所有的开关,断开所有的负载,以确保测量不受负载的影响。
测量原理如下: 图9.绝缘电阻测量原理 U-I原理 测量结果=Ut/I=Ri 其中:
Ut:直流测试电压(由电压表V测量)
I:经过绝缘电阻Ri的测试电流(由电流计A测量) Ri:绝缘电阻
测试电压的选择,依赖于被测绝缘电阻所在主电源的额定电压,测试电压有以下几种选项:
•50VDC •100VDC •250VDC •500VDC •1000VDC 2.1.1、绝缘电阻的测量—导体之间
在所有导体之间进行绝缘电阻的测量,按照以下步骤:
•分别测量相线L1,L2,L3和中性线N之间的绝缘电阻
•分别测量相线L1,L2,L3和保护线PE之间的绝缘电阻 •分别测量相线L1和L2、L3
•测量相线L2和L3 •中性线N和保护线PE之间 图10.绝缘电阻测量示例 注意:
•开始测量前关闭主电源! •测试过程中所有开关要闭合!
•测试过程中所有负载要断开! 下表显示了绝缘电阻*小值的规定 电源额定电压
额定测试电压(V) 所允许的绝缘电阻*小值(MΩ) 安全低电压 250V 0.25
安全低压~500V 500V 0.5 大于500V 1000V 1.0
表2.相线之间绝缘电阻的*低允许值 2.1.2、不导电的墙体和地板
在某些场合下,我们会期望房间与保护接地导体间完全绝缘(例如:在实验室中进行特殊的试验等)。在这种房间内不会受到电击,地板和墙都是由绝缘材料做成,且在安装电气设备时应满足:
•出现绝缘故障的情况下,不可能同时触碰到电位不同的导体
•不可能同时触碰到主动及被动导体
在这种房间内,将故障电流引入到大地的保护接地线PE是不允许存在的。
绝缘的墙和地板保护操作者在绝缘故障的情况下不受电击。
使用绝缘电阻测试仪,测量非导电的墙和地板的绝缘电阻时,应按照以下步骤进行(使用下述特殊的测量电极)。
图11.测试电极
在测试电极和保护接地PE间进行测量,注意保护接地PE一定是在房间外。
为确保接触良好,应在测试电极和被测物(墙体或地板)之间放一块潮湿的布。测量时,应对电极施加一定的压力(地板测量时施加750N,墙体测量时施加250N)。
测试电压为: •500V:对地的额定电压小于500V •1000V:对地额定电压大于500V
正确的测试结果应大于: 50kΩ:对地的额定电压小于500V
100kΩ:对地额定电压大于500V 注意:
•测量时*好使用电压测试的两极(反向的测试端),并对测量结果取平均值。
•等测量结果稳定后再读数。 图12.墙和地板绝缘电阻的测量

  1. 脱扣时间 什么是脱扣时间?
    即RCD装置在差动电流(亦即剩余电流)的作用下,其脱扣器断开的时间
    *大允许的脱扣时间 RCD类型 IΔn 2IΔn 5 IΔn* 注释 瞬时 0.3s 0.15s 0.04s
    *大允许值 延时 0.5s 0.2s 0.15s *大允许值 0.13s 0.06s 0.05s *小允许值
    *在额定差动电流IΔn≤30mA时,测试电流应使用0.25A,而不是5IΔn.
    脱扣时间的测量 测试原理图和接触电压的测试原理图一样,测试电流为0.5A, IΔn,
    2IΔn, 5IΔn.为确保安全,测试前应该*测试接触电压.
    若脱扣时间超出了允许的极限值,则应该更换RCD装置. 3. 脱扣电流
    什么是脱扣电流 可造成RCD装置脱扣的*小差动电流IΔ 脱扣电流的允许范围
    IΔ=(0.5~1)×IΔ……AC型 IΔ=(0.35~1.4)×IΔ……A型 IΔ=(0.5~2)×IΔ……B型
    脱扣电流的测量
    测量电路图和接触电压测量的原理图一样。测试仪器产生一个0.5IΔn的电流(或更低),并且不断增加直至RCD装置脱扣(或者达到1.1IΔn)
    若脱扣电流不再要求范围内,则应该检查RCD装置、其安装电路以及所连接负载的状况。若测试结果太低,则说明可能已经存在较高的泄露电流或故障电流。
    下图为测试AC型RCD装置的测试电流波形:
    不同的装置产生的电流波形、步长可能不同,但原理是一致的。 4. 接地电阻
    见电气装置的测量原理及实践(四)部分的内容

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

相关文章

网站地图xml地图