具有自恢復功能的過欠電壓保護斷路器ARVP ABB ARVP產品介紹
行業標準JGJ242-2011《住宅建築電氣設計規範》6.3.2條規定：「每套住宅應設置自恢複式過、欠電壓保護電器」，2015年機械行業標準JB/T12762-2015《自恢複式過欠電壓保護器》產品標準頒布。樹上鳥教育電氣設計培訓
目前，市場上符合JB/T12762-2015《自恢複式過欠電壓保護器》規範的產品有兩種：一種是帶過電流保護功能的自恢複式過欠電壓保護器，採用MCB、過欠電壓保護和自恢復一體化設計；另一種是不帶過電流保護的自恢複式過欠電壓保護器，採用磁保持繼電器和模擬電路來實現過欠電壓保護的電器，在主迴路中使用時需要串聯斷路器才能作為主開關。這兩類產品各有特點，用戶可以根據實際需求情況來選擇使用。
1 ABB帶過電流保護、具有自恢復功能的過欠電壓保護斷路器產品介紹
2015年，北京ABB低壓電器有限公司作為JB/T12762-2015《自恢複式過欠電壓保護器》的第一參加起草單位共同編製了本標準。同年開發了國內第一款帶過電流保護、具有自恢復功能的過欠電壓保護斷路器SH200NAARVP（以下簡稱ARVP）。
ARVP根據極數分1P+N和3P+N兩種，如圖1所示（為便於分析，本文主要以1P+N的ARVP為例進行介紹）。
與以往ABB開發的系列過欠電壓保護產品相比，ARVP具有以下優點：具備過欠電壓保護後電壓正常時的自恢復功能；具備過電壓反時限保護功能；具備「死循環」故障的自動合閘鎖定功能及解鎖功能；具備更精確的異常電壓保護延時功能和較高的抗干擾能力；具備人性化的設計：微過壓或微欠電壓保護跳閘後，如果後端用戶需要緊急用電，此時較短的時間內合閘通電不會導致後端負載損傷，也不會造成安全事故，可以通過手動合閘短時用電。
1.1 ARVP產品的結構和工作原理樹上鳥教育電氣設計培訓
圖2為ARVP產品的結構模塊組成圖。ARVP產品由MCB模塊和自恢複式過欠電壓保護驅動模塊兩部分組成，驅動模塊由電動機操作機構（電機、齒輪傳動機構）和控制電路組成。
ARVP電器原理框圖如圖3所示：由電源電路、電壓採樣電路、斷路器（分合閘）位置檢測電路、微處理器、電機驅動電路、電機、齒輪傳動機構、微型斷路器（MCB）等部分組成。電壓採集電路、電源電路和MCB分別從電源的輸出端取電（即供電），電源電路提供12V的直流電源為微處器、驅動電路和直流電機供電。電壓採集電路會將從供電端採集到的電壓信息發送給微處理器，位置檢測電路從MCB的輸出端檢測開關位置狀態，並將狀態信號反饋給微處理器，以便微處理器作為是否發送驅動信號給驅動電路的條件；當電機接收到驅動電路提供的正反轉驅動工作信號後，驅動齒輪操作機構運動，根據設計的變速比驅動MCB自動分合閘動作。
1.2 ARVP的功能
ARVP是一款帶過電流保護的過欠電壓保護微型斷路器產品，完全符合JB/T12762-2015《自恢複式過欠電壓保護器》的相關要求，並且可以作為JGJ242-2011《住宅建築電氣設計規範》要求具備自恢複式過欠電壓保護器和總開關為一體化產品的理想選擇。下面介紹ARVP主要具有功能和優點。
1.2.1 隔離功能樹上鳥教育電氣設計培訓
ARVP產品是集MCB和自恢複式異常電壓功能於一體的產品，具有隔離功能。由於MCB模塊採用S200系列的微型斷路器，其內部觸頭耐壓可達2000V/1min，內部觸頭的開距大於5mm，遠遠高於其他同等條件下作為隔離功能開關產品觸頭常規開距4mm的要求。
與JB/T12762-2015《自恢複式過欠電壓保護器》中提及的不帶過電流保護的自恢複式過欠電壓保護器OUPA（繼電器原理）產品相比，ARVP作為住宅入戶主開關具有更大的優勢，因為繼電器原理的產品沒有設計滅弧室，開斷距離不足，在電流被接通或分斷過程及過載、短路電流出現時很容易造成觸頭熔焊，從而導致OUPA產品使用壽命降低。尤其是當ARVP應用在常規戶內配電系統（如放射式、樹榦式、混合式）設計中，後端使用電子式剩餘電流保護產品時，其L極、N極雙切斷且具良好隔離功能，對後端用戶的人身安全更有保障。
1.2.2 過電流保護功能
ARVP產品作為帶過電流保護的OUPA產品，S200系列MCB模塊設計有磁脫扣和熱脫扣保護裝置，具有良好的過電流保護功能，由於其設計了大的觸頭開距和合理的滅弧室結構，分斷能力可達6kA。
過電流保護後，ARVP產品會直觀顯示當前故障狀態：指示燈紅燈常亮。過電流故障的情況下，ARVP產品不會執行自動合閘動作；過電流故障排除後，ARVP指示燈會根據前端電壓的實際情況顯示其電壓的狀態，且自恢復（自動合閘）功能處於鎖定狀態。
當過電流故障被排除後，且前端電壓處在正常值的範圍內，可以通過手動合閘一次解除自恢復鎖定，從而使產品恢復原始自恢復功能的狀態。
1.2.3 異常（過欠）電壓保護及反時限延時脫扣保護功能
ARVP的控制電路採用數字電路來實現，其採用的微型處理器（單片機）具有速度快、可靠性高、功耗低的特點，能夠在JB/T12762-2015《自恢複式過欠電壓保護器》規定的過欠電壓閾值下精確地驅動其快速動作，尤其在實現各過壓閾值的反時限功能（即過壓值越大，過壓保護延時脫扣時間越短/脫扣速度越快）方面，延時和脫扣動作時間非常準確，克服了上一代過欠電壓保護產品實現反時限功能困難的缺陷（傳統的過欠電壓產品中僅僅設計了定時限保護脫扣功能）；並且，ARVP產品的過欠電壓閾值在不同溫度下受環境影響而造成漂移的問題得到了很好的解決，具有更高抗干擾能力。
1.2.4手動/自動合閘自由選擇功能樹上鳥教育電氣設計培訓
ARVP產品設計了外側操作手柄和自恢復（自動合閘）功能開啟和關閉的轉換開關，如圖4所示。具有外部操作手柄是與繼電器原理OUPA產品重要區別之一。當用戶在緊急情況下需要斷開OUPA前端的電源和後端的負載時，可以很方便地操作外側操作手柄來實現。某些時候出於安全考慮，需要臨時關斷自動合閘功能時，可以推動自動/手動轉換開關到手動位置，從而使得產品自恢復功能失效，不必擔心由於自恢復（自動合閘）誤操作對後端的危害。
1.2.5持續過欠電壓-自恢復循環自鎖保護功能
圖5為住宅建築常規設計的TN-C-S系統，當「斷零」造成三相電壓不平衡出現「死循環」故障。後端負載是造成三相不平衡電壓的必要條件，當OUPA（帶過電流保護或不帶過電流保護）前端出現三相不平衡電壓時，OUPA保護分閘，將前端的電源與後端的負載隔離，負載被切斷，OUPA前端的三相電壓很快進入平衡狀態，並且由於OUPA具備探測前端電壓正常時的自恢復功能，當過壓保護使得負載斷開後，OUPA前端電壓由於沒有不平衡的負載接入而電壓很快進入到正常範圍且被OUPA探測到，隨後OUPA驅動實現自恢復動作，使得後端負載再次接通到電源迴路中，其實此時的故障並沒有排除，OUPA前端的三相系統很快又進入到電壓不平衡狀態，使得OUPA再次由於異常電壓保護而分閘，切斷負載與供電電源之間的迴路。該供電迴路進入到一種異常電壓分閘、自動合閘、再異常電壓分閘、再自動合閘的死循環狀態時，線路中的某個負載會最終由於異常電壓而被毀壞，才終止該死循環。SH201NAARVP產品設計自鎖功能，預防了此種死循環造成後端設備或負載被毀壞的問題，即在短時間（設定3min）內此種循環連續發生3次異常電壓分閘—自動合閘，且3min內產品在第4次過欠電壓保護分閘後，自動合閘功能將被鎖定。這種自鎖功能的設計很好地保護了後端負載或設備免遭「死循環」故障造成的破壞。
與鎖定功能對應，ARVP設計了解鎖功能，即當自動合閘功能由於「死循環」被鎖定後，符合以下3種條件中任意一種時，即可解除鎖定：系統斷電後重新上電，自動解鎖。當系統故障解決後，終端用戶手動複位一次即可解鎖。自鎖後，延時等待30min後檢測產品前端電壓，若電壓恢復到正常可自動複位電壓範圍，則自動複位，手柄若能夠保持在合閘位置，則自動解鎖；若手柄自複位後，隨即由於電壓故障原因又分閘（即不能保持在合閘位置）時，則繼續延時等待30min後，再次檢測電壓是否正常進行相應的動作。
ARVP針對「死循環」問題設計的自動合閘（自恢復）鎖定功能和解鎖功能也是區別於繼電器原理（不帶過電流保護）OUPA類產品的功能之一。
1.2.6 輕微過欠電壓時緊急情況樹上鳥教育電氣設計培訓
可手動合閘短時用電功能根據多年來對過欠電壓產品用戶和市場的分析和了解，ARVP產品根據客戶的實際需求，人性化地設計了輕微過欠電壓類獨特的功能。即輕微過欠電壓保護後，或過欠電壓保護後，產品前端電壓進入輕微過欠電壓範圍，在緊急情況下可通過手動合閘短時用電的一種功能。由於JB/T12762-2015《自恢複式過電壓保護器》的反時限過欠電壓保護閾值及動作時間根據EN50550-2011《家用和類似用途的工頻過電壓保護裝置（POP）》的相關指標要求制定。而國內設備大多數情況下過電壓值在低於300V時，後端負載設備往往存在一定的裕量設計，在一定時間內不會對設備造成危害（過去傳統過欠電壓產品定時限過壓產品過壓閾值為294V，一般認為電壓低於294V不會在短時間內造成較大危害）。所以，ARVP在設計上將294V以下的過電壓值定義為緊急情況下可手動合閘短時用電的電壓。同理，ARVP也具備輕微欠電壓功能時可手動合閘短時用電功能。輕微過欠電壓時，ARVP指示燈綠色閃爍。當設定的短時用電時間計時完成後，若ARVP前端電壓是正常電壓，則產品會保持在合閘位置；若ARVP前端電壓為規範定義的異常電壓值，則ARVP執行規範要求的反時限過欠電壓保護動作；若在輕微過欠電壓短時用電過程中電壓進入到了嚴重過欠電壓保護值的範圍，則ARVP會立即執行規範要求的反時限過欠電壓閾值保護動作。
1.2.7 各種故障狀態判斷及指示功能
ARVP產品上設計了狀態指示燈，狀態指示燈根據產品內部的智能設計來判斷並顯示ARVP上一次保護原因或狀態。當指示燈綠色常亮時，表示電壓正常，電流正常；當指示燈紅色閃爍時，表示ARVP正處在過電壓保護狀態；當指示燈紅色常亮時，表示ARVP正處在過電流保護狀態；當指示燈綠色閃爍時，表示ARVP進行了過電壓保護且ARVP前端的電壓處在輕微過欠電壓的範圍內，則用戶可以由於緊急需求手動合閘進行短時用；當指示燈紅綠色交替閃爍時，表示由於出現了「死循環」故障，自動合閘功能處於被鎖定的狀態。
1.3 ARVP的性能指標樹上鳥教育電氣設計培訓
ARVP作為帶過電流保護的自恢複式過欠電壓保護斷路器，其性能指標符合GB/T10963.1-2005《電氣附件家用及類似場所用過電流保護斷路器第1部分：用於交流的斷路器》和JB/T12762-2015《自恢複式過電壓保護器》的相關性能技術指標的具體要求。各種保護動作和自恢復（自動合閘）功能均通過了安全型式試驗，並獲得CCC認證。產品的主要性能指標如表1所示。2帶過電流保護OUPA產品（ARVP）和不帶過電流保護OUPA產品的對比和分析市場上可供選擇的兩類OUPA產品（帶過電流保護的OUPA/ARVP和不帶過電流保護的OUPA）都符合JB/T12762-2015《自恢複式過電壓保護器》的相關要求，本文將從結構、工作原理、保護功能、安全性、人性化設計、使用場合和成本等方面進行對比和分析。
2.1 結構和工作原理對比與分析
ARVP為一體化結構，單相迴路產品寬度為3P（52.5mm），三相迴路中使用的ARVP寬度為5P（87.5mm），並且ARVP產品本身具有滅弧裝置，其控制電路採用的是精度高、反應快的數字電路設計。
不帶過電流保護功能的OUPA類產品主要由控制電路和繼電器模塊構成，控制電路採用簡單的模擬電路來實現，當控制電路探測到過欠電壓故障時，延時並驅動繼電器觸頭斷開，切斷L極；當控制電路探測到電壓正常時，延時並驅動繼電器觸頭閉合，接通L極。單個不帶過電流保護的單相迴路使用的OUPA產品寬度為2P（36mm），單個不帶過電流保護三相迴路使用的OUPA產品寬度為4P（72mm）。但是，在眾多場合都需要與斷路器串接配合使用，該方案總體佔用空間要遠遠大於ARVP（帶過電流保護一體式OUPA），並且，從本身電路設計上，其控制電流閾值的精度、反應速度和可靠性都低於ARVP。
2.2 功能對比與分析
帶過電流保護自恢複式過欠電壓保護斷路器（ARVP）相比於不帶過電流保護自恢複式過欠電壓保護器，ARVP在功能上增加了過電流保護斷路器的相關功能。由於ARVP產品自身獨特的一體化結構和驅動原理，再加上人性化的設計，使得其在功能上優於不帶過電流保護的OUPA產品，主要的功能對比及分析見表2。
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2.3 安全性對比與分析
ARVP產品是一款具備雙切斷功能的可自恢複式過欠電壓保護型斷路器，不但具有過電流保護功能、過欠電壓保護功能、電壓正常時的自複位功能，而且具備優秀的隔離功能（內部觸頭斷開時，觸頭開距可達5mm），可以作為主迴路中的開關被安全的使用。
另外，更重要的是在主迴路上使用的安全性更可靠，如在國內常規的住宅建築配電系統中，過欠電壓保護器的後端往往會安裝使用電子式剩餘電流保護產品，選用ARVP，在「斷零」導致的過欠電壓保護後，ARVP產品會（雙切）徹底斷開主迴路中的電流，避免了後端電子式剩餘電流產品由於供電問題而失效的剩餘電流保護功能造成的危害。不帶過電流保護的OUPA產品由於設計原理和結構的緣故，不具備過電流保護功能和安全的隔離功能，即使前端加裝過電流保護產品，也會由於過欠電壓保護時只能單切迴路中L極，使得「斷零」造成的過欠電壓保護後，後端串聯的電子式漏電保護器失效，但N線可能攜帶的危險電流仍然危害著後端的人身安全；不帶過電流保護的OUPA產品沒有外側操作手柄，無法通過手動方式從外部切斷OUPA觸頭的連接，在緊急情況下，也會存在一定的安全隱患。
2.4人性化設計對比與分析
相對於市場上已經投放的不帶過電流OUPA產品，ARVP的微過欠電壓保護功能、緊急時可短時用電設計、可操作外側手柄實現手動合閘分閘操作設計、「死循環」故障的防護鎖定設計、3種解鎖方式設計、幾種常見故障的智能判斷故障指示設計、可本地手動切換選擇自動合閘/手動合閘功能的設計等都顯示了其人性化設計方面的特點。
2.5使用場合的對比與分析樹上鳥教育電氣設計培訓
ARVP產品由於是靠控制電路控制電機齒輪組驅動裝置的方案來控制一側MCB實現過欠電壓保護和自動合閘，ARVP產品保護可實現L極、N極雙切斷功能，ARVP具有良好的過電流保護功能、額定耐受電壓功能、隔離功能等，並且使用額定電流範圍遠遠大於繼電器原理的不帶過電流OUPA產品的情況。在安裝空間方面，儘管ARVP產品佔用空間略大於單獨的不帶過電流保護的OUPA產品，但是鑒於不帶過電流OUPA產品往往需要在前端加裝MCB產品才能正常使用，故ARVP產品的實際有效安裝空間小於不帶過電流保護產品組合結構的實際有效安裝空間。
綜上所述，ARVP產品的使用場合比不帶過電流保護的OUPA產品的使用場合更為廣泛。比如，ARVP產品可以作為JGJ242-2011《住宅建築電氣設計規範》和GB50368-2005《住宅建築規範》要求的住宅入戶總開關使用、ARVP產品可以安全地應用到目前普遍採用的3種配電箱系統（放射式戶內配電箱系統、樹榦式戶內配電箱系統和匯合式戶內配電箱系統）設計中，此類系統中都存在經濟型電子式剩餘電流保護器設計與過欠電壓保護產品後端的典型設計。3結語本文重點介紹一款預防過欠電壓故障造成危害的新產品———帶過電流保護OUPA（ARVP）。並將ARVP產品與市場上已經存在的不帶過電流保護OUPA產品從功能、安全性、人性化設計、使用場合、結構原理和成本等方面進行了分析和對比，為電力設計者和用戶在合理、安全選擇使用OUPA類產品時提供參考。
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