交流漏電流斷路器跳開故障分析與排除

交流漏電流斷路器跳開故障分析與排除
摘　要ˇ針對部分移動基站的組合電源開通時ˇ出ˇ交流漏電流斷路器經常跳開的ˇˇˇ以DMA14-48/50風冷開關電源模塊為例ˇ分析了開關電源的漏電流產生原因ˇ并對其漏電流值進行了計算和測試。交流漏電流斷路器經常跳開的主要原因是交流ˇ路傳輸壓降過大ˇ為此提出了解決問題的辦法。
關鍵詞ˇ開關電源 漏電流 漏電流斷路器 低通濾波器
在通信局站中ˇ220 V/380 V交流電源是采用中性點直接接地的系統ˇ中性點即零ˇ在變壓器處接地。有些局站在220 V/380 V交流電引入開關電源之前安裝了漏電流斷路器ˇ所示。這是為了保護人身安全和設備安全。
但是ˇ如果開關電源的漏電流過大ˇ或者漏電流斷路器的動作電流In選擇過小ˇ就會造成漏電流斷路器跳開ˇ引起供電故障ˇ開關電源將無法工作。ˇ
2001年7月ˇ山東省部分移動基站ˇ使用洲際牌DUM23Ⅴ B型系列高頻開關組合電源ˇ少數移動基站在組合電源開通時ˇ出ˇ漏電流斷路器經常跳開的ˇˇˇ電源設備無法工作。針對該問題ˇ筆者分析了漏電流過大原因及解決方法。 1 開關電源的漏電流分析ˇ
通過分析開關電源輸入部分EMC電路ˇ可以看出在EMC電路中部分元器件構成了開關電源的漏電流電路。DUM23Ⅴ B型系列高頻開關組合電源是由DMA14-48/50型風冷模塊組成的。下面以DMA14-48/50風冷開關電源模塊為例ˇ對此進行分析。 1.1 EMI電路引起的漏電流ˇ
EMI濾波電路的結構簡圖所示ˇ它是由電感L1和L2ˇ電容CY1、CY2和CX組成的。L1和CY1ˇˇL2和CY2ˇ分別構成LE和NE兩對獨立端口間的低通濾波器ˇ用來抑制電源系統內存在的共模騷擾信號ˇL1和L2是繞在同一磁環上的兩只獨立ˇ圈ˇ也稱為共模ˇ圈ˇ它們所繞圈數ˇ同ˇ致使該電路工作時ˇ兩只ˇ圈內電流產生的磁通在磁環內互ˇ抵ˇˇ不會使磁環達到磁飽和狀態ˇ從而使兩只ˇ圈L1和L2的電感量值保持不變。
通常L1和L2為幾個mHˇ CY2為幾十個nFˇ由它們組成的低通濾波器ˇ把50Hz低頻電源功率傳送到設備上去ˇ而大大衰減了經電源傳入的騷擾信號ˇ保護設備免受其害。從可以看出ˇ電源工作時就有I1和I2 經CY1和CY2流入地ˇ這個漏電流含了50Hz低頻和騷擾信號的高頻成分。 1.2 浪涌保護電路引起的漏電流
目前ˇ防雷擊保護一般采用壓敏電阻MOV、穩壓二極管和氣體放電管三種抑制方式ˇ或三者綜合采用。它們的主要電參數中含有靜電容和漏電流。所示為DMA14-48/50風冷開關電源的防雷擊保護電路圖ˇ采用壓敏電阻MOV和氣體放電管串聯。
由于壓敏電阻MOV和氣體放電管有寄生電容ˇ如果忽略其電感和電阻ˇ電源正常工作時ˇ浪涌保護電路的靜態等效電路圖所示。
從可以看出ˇ電源工作時就有I3和I4 經C1、C2和C3流入地ˇ同樣此漏電流含了50Hz低頻和騷擾信號的高頻成分。
而實測值為10.64mA。 2 引起交流漏電流斷路器跳開的原因
開關電源的微弱漏電流應不致使交流漏電流斷路器跳開ˇ但其跳開的原因是什么呢ˇ原來山東省出ˇ漏電流斷路器經常跳開ˇˇ的移動基站ˇ配電室與安放開關電源的大樓ˇ距300多米ˇ開關電源置于大樓的頂層ˇ由于ˇ路傳輸的壓降ˇ中ˇ零點偏移ˇ致使零ˇ與地ˇ之間有60 V左右的電壓。
也就是式(1)的VˇN-Eˇ=60 Vˇ
于是
我們在實驗室對這種狀態進行了模擬實驗ˇ實測漏電流值為18mA。
可見零ˇ與地ˇ之間的壓差增加是造成開關電源的漏電流增大的主要原因。ˇ
如果輸入交流電源中的高頻成分較大ˇ漏電流就會增加ˇ如果負載增加ˇˇ路傳輸的壓降也隨著增加ˇ致使零ˇ與地ˇ之間電壓差增大ˇ漏電流也會增加ˇ由于開關電源有開機沖擊電流ˇ所以在開關電源剛開機時ˇ漏電流也應大些。