雷击过电压对RCD误跳闸影响

雷击过电压和操作过电压是造成剩余电流断路器（RCD）误跳闸的主要原因之一。

1、开关操作引起的过电压

操作过电压通常低于几千Hz的阻尼振荡形式，图1为通过接触器切换由PVC电缆供电的电动机所引起过电压振荡。为避免不期望的误跳闸，RCD必须能抗电涌电流。

图1电动机开关操作引起的过电压

2、雷击引起的过电压

雷击线路附近的间接雷击将导致架空线路和埋地电缆中出现雷击过电压，在装置的初始处可能达到6kV，而在终端回路处的过电压则较小。

在用户装置处，电涌电流可以沿电源系统进入用户电气装置。TT系统中，通常因发生闪络导致SPD动作，电涌电流进入电气装置的接地系统，见图2。而TN系统中，电涌电流沿PEN导体直接进入接地系统导致电位差减小，很少发生闪络，此时进入电源系统的电涌电流实际是电容电涌。

图2 TT系统装置中由远端雷击引起的电涌电压的电位分布

注：

3、埋地电缆中的过电压

通常认为，雷暴不会在埋地的电缆中产生过电压，事实并非如此。资料显示，1986年夏天，维也纳发生了两次大的雷暴，随后调查了RCD的非正常跳闸情况，共检查了1988个装置，其中，1365个由地下电缆供电，另外623个由架空线路供电。两次雷暴后，76个由埋地电缆供电和102个由架空电缆供电的装置处RCD跳闸。埋地电缆系统中发生的过电压可以用该装置的接地系统与变电站接地系统相联系来解释。如果雷击过电压进入装置的电源线路，接地装置的电压会同步上升。电涌波形符合IEC标准的8/20µs波形，见图3。该过电压将由装置的绝缘承受，否则将导致SPD动作击穿放电。

图3 IEC标准波形：8/20μs

4、过电压产生的雷电流和续流

在230 V/400V系统中，超过50%的电涌放电会引发低压线路产生续流，其峰值受系统的接地故障阻抗限制。在TT系统中，续流通常在交流电压的过零处熄灭，切断时间总是小于10ms，见图4。在TN系统中很少发生闪络，即使有续流，也会被过流保护装置切断。

图4电涌闪络产生续流示意

IEC标准提供了两种类型RCD：通用型（G型），以及具有短延迟的选择性型（S型）。S型RCD因其固有的延迟特性而能有效避免跳闸；G型RCD如果具有不小于10ms的最小不动作时间，也可以避免跳闸。新的G型（IΔn=30 mA 最小不动作时间不小于10ms）通过使用储能原理很容易实现此要求，见图5。

在TN系统中，由于PEN导体与接地系统相连导致很少发生闪络现象。一旦发生闪络，末端过流保护器不可避免地跳闸；当采用新G型RCD，就可以避免不期望的跳闸，而不妨碍附加保护功能的实现。根据需要，上级采用S型RCD可以确保装置持续供电。

图5 G型、新G型和选择性型（S型）RCD的跳闸特性

结论

01

电涌过电压的幅值和频率比操作过电压更高，容易造成RCD不期望的跳闸。

02

雷击线路附近可以在埋地电缆内产生电涌过电压，导致用户RCD不期望的跳闸。

03

为避免不期望的误跳闸，RCD必须能抗电涌电流。

04

S型RCD能有效避免跳闸；特别设计的带有储能功能的新G型RCD具有不小于10ms的最小不动作时间，也能避免终端回路RCD跳闸，且不影响其附加防护功能。

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