交流漏电流断路器跳开故障分析与排除

交流漏电流断路器跳开故障分析与排除
摘　要ˇ针对部分移动基站的组合电源开通时ˇ出ˇ交流漏电流断路器经常跳开的ˇˇˇ以DMA14-48/50风冷开关电源模块为例ˇ分析了开关电源的漏电流产生原因ˇ并对其漏电流值进行了计算和测试。交流漏电流断路器经常跳开的主要原因是交流ˇ路传输压降过大ˇ为此提出了解决问题的办法。
关键词ˇ开关电源 漏电流 漏电流断路器 低通滤波器
在通信局站中ˇ220 V/380 V交流电源是采用中性点直接接地的系统ˇ中性点即零ˇ在变压器处接地。有些局站在220 V/380 V交流电引入开关电源之前安装了漏电流断路器ˇ所示。这是为了保护人身安全和设备安全。
但是ˇ如果开关电源的漏电流过大ˇ或者漏电流断路器的动作电流In选择过小ˇ就会造成漏电流断路器跳开ˇ引起供电故障ˇ开关电源将无法工作。ˇ
2001年7月ˇ山东省部分移动基站ˇ使用洲际牌DUM23Ⅴ B型系列高频开关组合电源ˇ少数移动基站在组合电源开通时ˇ出ˇ漏电流断路器经常跳开的ˇˇˇ电源设备无法工作。针对该问题ˇ笔者分析了漏电流过大原因及解决方法。 1 开关电源的漏电流分析ˇ
通过分析开关电源输入部分EMC电路ˇ可以看出在EMC电路中部分元器件构成了开关电源的漏电流电路。DUM23Ⅴ B型系列高频开关组合电源是由DMA14-48/50型风冷模块组成的。下面以DMA14-48/50风冷开关电源模块为例ˇ对此进行分析。 1.1 EMI电路引起的漏电流ˇ
EMI滤波电路的结构简图所示ˇ它是由电感L1和L2ˇ电容CY1、CY2和CX组成的。L1和CY1ˇˇL2和CY2ˇ分别构成LE和NE两对独立端口间的低通滤波器ˇ用来抑制电源系统内存在的共模骚扰信号ˇL1和L2是绕在同一磁环上的两只独立ˇ圈ˇ也称为共模ˇ圈ˇ它们所绕圈数ˇ同ˇ致使该电路工作时ˇ两只ˇ圈内电流产生的磁通在磁环内互ˇ抵ˇˇ不会使磁环达到磁饱和状态ˇ从而使两只ˇ圈L1和L2的电感量值保持不变。
通常L1和L2为几个mHˇ CY2为几十个nFˇ由它们组成的低通滤波器ˇ把50Hz低频电源功率传送到设备上去ˇ而大大衰减了经电源传入的骚扰信号ˇ保护设备免受其害。从可以看出ˇ电源工作时就有I1和I2 经CY1和CY2流入地ˇ这个漏电流含了50Hz低频和骚扰信号的高频成分。 1.2 浪涌保护电路引起的漏电流
目前ˇ防雷击保护一般采用压敏电阻MOV、稳压二极管和气体放电管三种抑制方式ˇ或三者综合采用。它们的主要电参数中含有静电容和漏电流。所示为DMA14-48/50风冷开关电源的防雷击保护电路图ˇ采用压敏电阻MOV和气体放电管串联。
由于压敏电阻MOV和气体放电管有寄生电容ˇ如果忽略其电感和电阻ˇ电源正常工作时ˇ浪涌保护电路的静态等效电路图所示。
从可以看出ˇ电源工作时就有I3和I4 经C1、C2和C3流入地ˇ同样此漏电流含了50Hz低频和骚扰信号的高频成分。
而实测值为10.64mA。 2 引起交流漏电流断路器跳开的原因
开关电源的微弱漏电流应不致使交流漏电流断路器跳开ˇ但其跳开的原因是什么呢ˇ原来山东省出ˇ漏电流断路器经常跳开ˇˇ的移动基站ˇ配电室与安放开关电源的大楼ˇ距300多米ˇ开关电源置于大楼的顶层ˇ由于ˇ路传输的压降ˇ中ˇ零点偏移ˇ致使零ˇ与地ˇ之间有60 V左右的电压。
也就是式(1)的VˇN-Eˇ=60 Vˇ
于是
我们在实验室对这种状态进行了模拟实验ˇ实测漏电流值为18mA。
可见零ˇ与地ˇ之间的压差增加是造成开关电源的漏电流增大的主要原因。ˇ
如果输入交流电源中的高频成分较大ˇ漏电流就会增加ˇ如果负载增加ˇˇ路传输的压降也随着增加ˇ致使零ˇ与地ˇ之间电压差增大ˇ漏电流也会增加ˇ由于开关电源有开机冲击电流ˇ所以在开关电源刚开机时ˇ漏电流也应大些。