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在低壓配電系統(tǒng)中，漏電斷路器用于防止電氣火災和保護人身觸電安全。由于電磁式漏電斷路器結(jié)構簡單，工作時不需要輔助電源，且工作穩(wěn)定可靠，在國內(nèi)外廣泛使用。漏電斷路器在運行過程中其動作特性會受假剩余電流等干擾因素的影響，除此之外，雷擊浪涌電流等大電流通過電磁式漏電斷路器時產(chǎn)生的磁場比較強，很容易影響漏電斷路器的工作特性，可能導致漏電斷路器誤動作甚至損壞，因此必須對電磁式漏電斷路器進行外界磁場干擾分析，找出敏感元件，并對其進行屏蔽設計。

添加磁屏蔽措施可降低外界干擾磁場對電磁式漏電斷路器的影響，提高電磁式漏電斷路器抗雷擊浪涌電流干擾的能力，磁屏蔽可以分為恒定磁場屏蔽和交變磁場屏蔽。一般情況下，可以采用高磁導率的鐵磁材料進行恒定磁場和低頻交變磁場的屏蔽，鐵磁材料可以改變磁力線的走向，將大部分磁通集中在鐵磁材料內(nèi)部，以達到屏蔽效果；可以采用高電導率的材料進行高頻交變磁場的屏蔽，在時變磁場下導電材料內(nèi)部產(chǎn)生渦流，從而抵消大部分干擾磁場。

目前，現(xiàn)有的磁場屏蔽研究主要針對工作磁場強、體積大的電氣設備，與工作磁場弱、體積小的電磁式漏電斷路器的磁屏蔽有一定區(qū)別。正常情況下通過漏電斷路器的負荷電流較小，因此正常負荷電流產(chǎn)生的磁場對其特性影響較小。如果線路發(fā)生過載或短路故障，其電流通過漏電斷路器時會產(chǎn)生較強的干擾磁場。另外當配電線路遭受雷擊時，由于雷擊浪涌電流非常大，也可能會導致漏電斷路器誤動作甚至損壞。雷擊浪涌電流對漏電斷路器的影響非常復雜，包括線路傳導干擾和空間磁場耦合干擾。

空間磁場耦合干擾主要是浪涌電流產(chǎn)生的磁場直接對漏電斷路器造成干擾，對此，省部共建電工裝備可靠性與智能化國家重點實驗室（河北工業(yè)大學）、河北省電磁場與電器可靠性重點實驗室（河北工業(yè)大學）、國網(wǎng)天津市電力公司城西供電分公司的研究人員李奎、李常宇、牛峰、羅晨、武一，在2022年第9期《電工技術學報》上撰文，對電磁式漏電斷路器的空間磁場干擾問題進行研究，確定了磁脫扣器的敏感方向，并對導體走線結(jié)構和屏蔽結(jié)構進行優(yōu)化設計，使其抗干擾能力達到20kA以上。

圖1 雷擊浪涌電流干擾實驗設備

研究人員通過分析電磁式漏電斷路器工作特性，發(fā)現(xiàn)磁脫扣器對外界磁場最為敏感，平行于磁脫扣器磁路平面方向的外界磁場對其影響最大，而外界磁場方向與磁脫扣器磁路平面垂直時，外界磁場影響最小。

圖2 漏電斷路器內(nèi)部結(jié)構

另外，他們指出電磁式漏電斷路器內(nèi)部導體應盡量遠離磁脫扣器，且其走線方向應與磁脫扣器磁路處于同一平面，電流通過內(nèi)部導體產(chǎn)生的磁場對磁脫扣器影響最小。而采用高飽和磁感應強度的鐵磁材料設計磁脫扣器屏蔽罩，可以減少大電流產(chǎn)生的空間磁場對磁脫扣器的干擾，同時應避免屏蔽罩沿磁脫扣器磁路面的垂直方向開槽，防止屏蔽罩屏蔽效果的降低。

研究人員表示，通過對電磁式漏電斷路器內(nèi)走線的優(yōu)化設計和磁脫扣器的磁屏蔽設計，可以有效降低外界磁場和內(nèi)部負荷電流對電磁式漏電斷路器的影響，提高其抗空間磁場干擾的能力。

本文編自2022年第9期《電工技術學報》，論文標題為“電磁式漏電斷路器的空間磁場抗擾分析及屏蔽結(jié)構設計”。本課題得到了國家自然科學基金和河北省自然科學基金資助項目的支持。