前 言

有部分客戶反饋到，將漏電保護器配置于變頻器（Variable-frequency Drive、以下簡稱VFD）的輸入電路中時，會在啟動或運行VFD時經常出現跳閘，客戶在多次檢查后均為找到故障成因，因此很多人就認為是VFD有問題，但事實上，這并不是問題的關鍵所在，為此本文將根據源試驗的設計原則分析此問題，并提出相應的解決方案。

一、漏電保護開關的工作原理

漏電保護開關檢測到輸入共模電流，即對地漏電流，由漏電流檢測到的電流互感器同時通過R / S / T三重火線和零線，無論多個三相負載如何 或單相載荷。 在R / S / T和N導線的4行中流動的電流之和始終為零。 當負載側具有短路現象或在地面上有大電容時，輸出側的電流將通過地球返回到網格。 此時，電流變壓器的總和不為零，稱為漏電流。 當檢測到的電流在一定程度上過大時，就會觸發保護開關跳閘。

二、使用VFD對地漏電流的產生原因分析

在應用中為何會產生較大的漏電流

普通電機的繞組和機殼之間存在著較大的分布電容，在電網供電的情況下，電源線上只有50Hz的工頻電壓，由于頻率很低，通過分布電容的漏電流很小。但在用VFD驅動電機時，由于VFD輸出的是幾kHz的PWM(高頻脈寬調制）的電壓波形，輸出電壓是在0V到530V之間快速跳變的脈動電壓，該脈動電壓產生諧波，這些諧波對于同樣的電機同樣的分布電容，漏電流會增大百倍以上，因此容易發生一運行變頻，漏電開關就跳閘現象。

VFD輸入端安規電容的作用

輸入端安規電容的作用主要是減小VFD內部對外部電網的干擾影響，由于有幾組的電容保護，VFD可以承受較大的來自電網的電壓突波，比如雷擊等，而不至于損壞；

由于VFD中安規電容取值很小（4700PF），對于工頻的阻抗很大（1.4M），對漏電流的貢獻很小（每相約0.15mA ,且三相平衡時基波漏電流之和為零）。

但如果電網中的電壓諧波很高時，電網灌入VFD的漏電流就會明顯加大，且三相不會抵消，漏電流的值與電壓諧波的頻率成正比，與諧波電壓的幅值成正比。因此容易發生漏電開關一合閘就會跳閘現象。

總結

上述漏電流可能會遠遠大于50mA，而實際的具體數據，將與以下幾個因素有關：

1、電機電纜線的長度；

2、電機電纜線是否有屏蔽；

3、VFD的調制頻率；

4、是否使用無線電射頻干擾（RFI）濾波器；

5、電機是否接地。

三、減小漏電流的方法

載波頻率：載波頻率越高，漏電流越大，漏電流的有效值與頻率約為開方關系。

輸出頻率：當輸出頻率很高時，漏電流不大，但是當零頻率相鄰時，VFD三相輸出的漏電流是疊加關系，并且漏電流的有效值變大。

“零地合一”接線方式對漏電流的影響

所謂的零是指網格的PE端子作為VFD，由于殼體的漏電流通過零線返回到網格，但漏電保護開關理論上沒有檢測到這種部分漏電流，理論上，如果VFD和 電動機負載殼體未連接（主要是電機外殼），漏電流是可以為零的，但這只是理論上的，從現實角度來分析的話漏電流是無法達到零的。

輸出電抗器的作用：在VFDU/V/W輸出端加電抗器,提高了負載的高頻阻抗，可以減小漏電流。

四、三科VFD漏電保護的解決方案

VFD通常不使用泄漏，通常使用諸如接地，等電位等的措施來解決泄漏問題。 然而，為了滿足EN50178安全標準，有必要確保VFD可靠地接地，地線的電線橫截面積為2或高于正常地，以避免人身傷害。
對于必須應用于泄漏保護要求的情況，建議使用符合IEC60755或DINVDE0664-100標準的B型漏電保護開關。 漏電保護開關充分考慮了電磁兼容性VFD的特點，這是良好解決了三相整流器電氣設備的漏電保護問題。
建議使用總電磁，額定漏電流值200 mA，漏電保護開關的作用約為0.4-1秒是VFD的漏電保護。 然而，漏電保護開關不跳閘，例如跳閘，調整VFD最小波浪并延長泄漏動作時間。
VFD操作輸出上的漏電流大于3次，并且存在漏電流，如外部電機，當功率頻率時，漏電保護裝置的選擇應大于漏電流的10倍。 必須考慮以下因素來確定系統漏電流的尺寸，并選擇適當的漏電保護開關，并改善電力傳輸后泄漏保護現象。

一般漏電斷路開關之額定電流選擇計算公式

I△n ≧ 10×〔Ig1+Ign+3×(Ig2+Igm)〕

注：Ig1、Ig2：實際運轉時電纜線之漏電電流；

Ign：VFD輸入側噪聲濾波器之漏電電流；

Igm：實際運轉時電機之漏電電流。

由上述公式之相關變動參數得知，會影響漏電電流大小之因素有：

1、電纜線的漏電電流(有二部分）。

& 漏電斷路開關濾波器的電纜線長之漏電電流。

& VFD、電機的電纜線長之漏電電流。

2、濾波器的漏電電流(包含VFD在內)。

3、電機的漏電電流。

各部分漏電電流值(單位：mA)

1、電纜線的漏電電流=A×(實際電纜線長/1000m);電纜廠商提供各線徑每1000m之漏電電流值A。

2、濾波器的漏電電流(包含VFD在內)一由供應廠商提供。有的濾波器其漏電電流最大值為75mA。

3、電機的漏電電流數值一電機供應廠商提供。

設計舉例

使用VFD的數控車床系統中，前端使用了漏電保護，但是經常跳脫，分析如下：一臺VFD的功率5.5KW，漏電斷路器漏電電流75mA。以過去經驗來評估時，在一切正常的情況下其中因電纜線長及電機本體的漏電電流影響不大，主要影響因素有濾波器的漏電電流(含VFD在內)及負載側是否依第3種接地(10Q以下)施工，故建議如下：

如果必須在變頻器的電源側安裝漏電保護開關，建議選擇200 mA或更高，操作時間為0.1秒或更長，但不保證漏電電路已關閉，必須跳轉，并且必須打開 它（電纜長度和電動機））在正常漏電流范圍內是正常的，并且負載側在第三種地面（10Q或更小）的結構中有效。