B型剩余电流保护器技术的进一步发展

新能源技术的应用，促进了电源变频技术和变频调速技术的应用，使得B型剩余电流保护技术得到了进一步的发展。B型剩余电流保护电器检测故障电流的范围，不仅包括了平滑直流剩余电流、两相或三相桥式整流产生的剩余电流、高频交流剩余电流等故障电流，还包括了变频装置可能产生的多种频率复合波形的剩余电流。由于采用了新型的检测技术，B型剩余电流保护电器在扩大功能的同时，产品体积也在进一步缩小。

12.8.1.1 家用B型剩余电流断路器

SIEMENS公司在20世纪90年代后期推出的5SMB型家用剩余电流断路器，其额定工作电压415V，额定电流63A，额定剩余动作电流为0.03A和0.3A，4极，宽度为144mm。随着直流传感器技术和信号处理技术的发展，Do-epke和西门子等公司在近几年推出了新颖的DFSB型剩余电流断路器，其额定电流I_n为16～125A，极数分为2极、4极，额定电压：2极为230V，4极为230V/400V、290V/500V，额定剩余动作电流I_Δn为0.03～0.5A，外形尺寸：2极为85mm×36mm×69.5mm、4极为85mm×72mm×69.5mm，产品体积比早期产品大大缩小，约为原来体积的一半左右，达到了小体积、高性能和节能节材的要求。图12-53为Doepke公司的4极B型剩余电流断路器的外形。

由于一般的电流互感器只能检测交流电流，不能检测平滑直流，对平滑直流电流的检测需要另外增加一个检测装置。因此，DFSB型剩余电流断路也是采用两套不同的检测装置来分别检测AC型/A型剩余电流和B型剩余电流，其检测原理如图12-54所示。DFSB型剩余电流断路器的AC型/A型剩余电流检测采用与电源电压无关的检测方式，在电源电压故障时也能可靠动作，B型剩余电流检测采用受控电感的工作原理来检测，需要对电子控制电路供电，因此其检测方式与电源电压有关，但其工作电压范围很宽，最小动作电压为AC30V，可确保在低电源电压条件下B型剩余电流检测的可靠性。图12-55是Doepke公司剩余电流断路器的检测互感器，其中包含了两组铁心，上方较小用于平滑直流检测，下方为电磁式剩余电流互感器，体积上明显大于检测B型电流信号的互感器，以确保有足够的能量输出。

图12-53 Doepke公司的4极B型剩余电流断路器外形

DFSB型剩余电流断路器不仅可以检测交流故障电流、脉动直流故障电流和平滑直流故障电流，还可检测直至1MHz的高频正弦波交流故障电流。额定剩余动作电流为30～300mA的剩余电流断路器，在高频时的动作电流不会超过300mA，额定剩余动作电流为500mA的剩余电流断路器，在高频时的动作电流也为500mA。因此，DFSB型剩余电流断路器除了具有一般的B型剩余电流断路器的保护功能外，还可对至1MHz的高频故障电流进行保护，确保在这种场合下不会引起电气火灾和间接接触的危险（选择合适的接地电阻）。

图12-54 B型剩余电流保护电器的工作原理图(www.xing528.com)

A—判别元件（剩余电流脱扣器） B—执行元件（开关装置） CT₁—检测元件（AC型/A型电流检测） CT₂—检测元件（B型电流检测） E—B型剩余电流信号处理电路 R_A—负载保护接地电阻 R_B—电源接地电阻 T—试验装置

12.8.1.2 B型配电装置用剩余电流断路

配电装置用剩余电流断路器的发展趋势是由塑料外壳式断路器和剩余电流模块派生而成的。B型配电装置用剩余电流断路器的发展趋势也是采用拼装的方式。图12-56为ABB公司的RC223 B型剩余电流模块，可与Tmax T4断路器组装成B型剩余电流断路器。ABB的B型剩余电流断路器除了能检测交流故障电流、脉动直流故障电流和平滑直流故障电流外，还可检测频率高于50Hz的交流故障电流并可设定灵敏度，共分400Hz、700Hz、1000Hz三个等级，以适应不同使用场合频率的需要，例如汽车工业（1000Hz）、纺织工业设备（700Hz）以及机场和三相电流传动装置（400Hz）等。ABB公司的B型剩余电流断路器的所有功能还可以通过准确设置的自诊断功能来进行检验。

图12-55 Doepke公司的剩余电流断路器的检测互感器

图12-56 ABB公司B型RCD的RC223模块

目前，B型剩余电流断路器的市场容量还不是很大，为减少投资，B型剩余电流模块往往由专业制造厂商制造，然后与塑料外壳式断路器制造厂商配套。例如，Doepke公司就是一个B型剩余电流装置的专业制造商，该公司不仅生产家用B型剩余电流断路器，也生产B型剩余电流模块。图12-57为默勒公司的NZM2塑料外壳式断路器与Doepke公司的DFL8B型剩余电流模块组装而成的B型剩余电流断路器。其主电路额定电流为100～250A，检测剩余电流的频率范围为0～100kHz。额定剩余动作电流分为不可调节和可调节两种：不可调节的额定剩余动作电流为0.03A；可调节的额定剩余动作电流为0.3A、0.5A、10A，可调节延时时间为60ms、150ms、300ms、450ms。A型脉动直流故障电流的检测与电源电压无关，能在0～400V的电压范围内正常工作，高频交流与直流故障电流的检测与电源电压有关，但工作电压范围很宽，能在50～400V的电压范围内正常工作。带B型剩余电流保护的塑料外壳式断路器能在交流故障电流（包括直至1000Hz的高频交流故障电流）、脉动直流故障电流和平滑直流故障电流的条件下正确动作。