残余电流监测的合理警报阈值

保护目标

目前，越来越多的工业生产设备都配备了剩余电流测量装置。 这种监测措施主要用于实现断层和植物保护目标。 在某些特殊情况和条件下，还可以通过符合 IEC 62020 标准的剩余电流监控器来映射防火保护。

除了这些保护目标外，根据国际标准，还可以避免作为固定装置定期检查一部分的绝缘测量。

额定电流为 270 A 的生产设备的剩余电流值

生产设备大多是复杂的电气系统，由不同的电气设备组合而成。 在大多数情况下，PLC 负责控制。 虽然单个电气设备的系统相关泄漏电流受标准监管，但在复杂的系统中可能会出现更大的系统相关泄漏电流。 通常，这些是电容滤波电流，可将谐波成分消散到保护接地导体中。

在工业环境中的生产设备上检测到以下振荡图。 可以检测到一个基本振荡，在 20 毫秒的时间间隔内振荡了三次。因此，在 FFT 分析中，预计最大振幅出现在 150 赫兹处。

由于这些数值往往很高，因此无法使用传统的 RCD 来保护系统的人身安全或防火。 因此，我们干脆省略了可自由接入的插座和相关的 RCD 个人保护装置。

现在的问题是，如何在剩余电流测量中处理与系统相关的较高剩余电流，特别是因为在系统的各种运行状态下，很少能建立稳定的幅值。 下图中的测量值来自一家额定电流为 270 A 的大型制造厂。

如何找到合理的警报阈值

相对较大的电流值主要是由于单个设备的电容滤波电流造成的。 变频器是造成这种情况的主要原因。 如果将这些测得的剩余电流值与 PLC 内部的设备运行状态联系起来，就可以确定设备的正常状态。

该程序可对设备进行智能监控。 也可以用这种方法将开机峰值宣布为正常状态。 不再需要对用于植物保护的单个设备进行成本高昂的单独监控。

不过，一般来说，还应该注意的是，这种溶液未被批准用于个人防护。 如下图所示，由于增加了电容和电阻电流矢量，TRMS 信号中的高电容电平几乎检测不到 15 至 30 mA 的电平。

如果没有 30 mA 电阻分量(IRC)，剩余电流为 250 mA(IRC)。 如果电阻分量增加到 30 mA，则总剩余电流仅为 251.8 mA。

下面将以相同有效值的振荡图来说明问题。

电容电流滞后电阻分量 90° 或 5 毫秒。如果电容泄漏电流的频率较高，是导体中 50 赫兹基频的整数倍，如上述 150 赫兹的例子，那么即使 50 赫兹和 150 赫兹信号之间有不同的偏移，问题也几乎不会改变。

对于相位偏移 90° 或 5 ms 的所有电容电流信号以及 50 Hz 的所有整数倍信号，TRMS 随电阻电流增加而增加的百分比如下式所示。

在 PLC 控制系统中选择报警阈值时应考虑到这些关系。 在我们的表格中，如果相同的保护目标仍然有效，则必须对数值进行如下更改。

在一些项目中，测量到的剩余电流值还通过能量测量模块与 PLC 和相应的相电流相连。

在某些应用中，100 Hz 或 2 kHz 以上的频率成分被刻意省略。 该设置可在丹尼森斯Danisense剩余电流监控器的操作终端上进行。 这样，频率较高的电容频率成分只能以强阻尼形式计入 TRMS 值。

这样，与系统相关的泄漏电流往往可以减少，电阻故障电流的变化也更容易被检测到。 这一程序似乎是合理的，因为传统 RCD 和 RCM 的继电器功能也可根据标准对较高频率成分进行总体抑制。