剩余电流监测在各类用、配电系统是必不可少的一项安全措施,随着近些年开关器件的创新与发展,产生的剩余电流波形变得越来越复杂,并逐渐向高频化发展,对剩余电流检测提出了更大的挑战。传统的AC型剩余电流传感器只能对低频交流进行检测,而A型剩余电流传感器能对低频交流及脉动直流进行检测,面对剩余电流高频化的趋势,两者已经不能满足电力系统保护要求,这种情况下,就需要更高性能要求的B型剩余电流传感器。国标IEC 62752、GB/T 41589 与 IEC 62955、GB/T 40820对B型剩余电流传感器做出了相关规定。
本文主要介绍 B型剩余电流传感器 相关性能参数,选择产品时可供参考。
一、工作电压范围
通常较宽的工作电压范围可以容忍较大的电源波动,提升产品的兼容性、可靠性和灵活性,扩大产品的适用场景,同时可以降低外部设计和维护成本。目前市面上的B型剩余电流传感器工作电压范围大致为:
1) DC5V±3%,即4.85~5.15V范围
2) DC5V±5%,即4.75~5.25V范围
3) DC5V±10%,即4. 5~5.5V范围
二、静态功耗或静态工作电流
产品在没有检测电流(空载)时的工作电流称为静态工作电流,根据静态工作电流可以计算出静态功耗。静态功耗越低意味着能量消耗越少,发热也越少,电子元件老化更慢,产品长期运行更加稳定可靠。B型剩余电流传感器静态工作电流一般为30mA,20mA,10mA或更低。静态工作电流在20mA以上时,可能会有较明显的发热。
三、工作环境温度范围
产品具有宽工作温度范围,表明产品选取的原材料具有更高的温度等级。B型剩余电流传感器一般为工业级温度-40℃~+85℃或-40℃~+105℃。目前主要应用于充电桩领域,若环境温度高且充电线缆发热较严重时,可能会导致产品温度比较高,因此具有更宽的工作温度范围可以保证产品正常运行。
四、动作电流
国标规定了B型剩余电流传感器,对不同的剩余电流波形,有不同的动作电流范围。这些剩余电流波形主要有:
A)交流波形
1) AC
2) A+0º ,A-0º
3) A+90º, A-90º
4) A+135º, A-135º
5) 叠加直流电流的交流波形DC+AC,DC+ (A+0º)等
6) 不同频率的混合的复合交流波形F
B)平滑直流、脉动直流波形
1) SDC+,SDC-
2) 2PDC+,2PDC-
3) 3PDC+,3PDC-
产品典型动作电流最好位于国标规定上下限的中心值,这样即使产品动作点受温度、磁场、大电流等影响有所漂移,也仍然能保证满足标准要求。比如对于平滑直流类型的剩余电流,国标规定SDC+动作下限值为3mA,上限值为6mA,宜选取产品SDC+典型动作电流为4.5mA左右。
五、动作时间
B型剩余电流传感器对于不同波形的剩余电流,从采样到中间判断计算,到最后输出TRIP动作信号的时间即动作时间,动作时间越快,表明传感器响应速度越快,有利于迅速处理漏电事故。
六、故障自检与故障输出
B型剩余电流传感器一般带有TEST自检功能,通过TEST/CHK引脚给入信号,传感器内部会产生模拟剩余电流波形,传感器通过检测该波形以验证功能是否正常。部分产品还带有ERROR故障输出信号,用于表明产品是否处于正常工作状态。
七、大电流或强磁场冲击后引起的动作点漂移
B型剩余电流传感器采用磁通门原理,内部磁芯因材料成分不同,在通过几十上百安培大电流或强磁场后,磁芯不会恢复到之前的状态,会有不同程度的漂移,从而引起动作电流漂移,漂移严重的会导致动作电流超出国标要求范围。不同厂家的产品,可能动作点漂移大小不同,为避免漂移超标,有些产品带有CLR零点校准功能,每次大电流/强磁场冲击后需要进行零点校准或清零。也有产品因为磁芯材料选取经过严格测试验证,漂移非常小,因此无需零点校准或清零。
八、抗磁通涡流和磁场干扰能力
磁通涡流或者外界磁场干扰有可能引起剩余电流传感器误动作。传感器应具有一定的抗磁通涡流和磁场干扰的能力。
剩余电流传感器中心穿入一根长度约1米,内阻为0.03Ω~0.1Ω的导线,连接导线两端时会产生磁通涡流,此时TRIP信号应无输出。
调整外部磁铁加至传感器表面的磁场为50mT,此时TRIP信号应无输出。