在低压配电系统中，漏电断路器用于防止电气火灾和保护人身触电安全。由于电磁式漏电断路器结构简单，工作时不需要辅助电源，且工作稳定可靠，在国内外广泛使用。漏电断路器在运行过程中其动作特性会受假剩余电流等干扰因素的影响，除此之外，雷击浪涌电流等大电流通过电磁式漏电断路器时产生的磁场比较强，很容易影响漏电断路器的工作特性，可能导致漏电断路器误动作甚至损坏，因此必须对电磁式漏电断路器进行外界磁场干扰分析，找出敏感元件，并对其进行屏蔽设计。

添加磁屏蔽措施可降低外界干扰磁场对电磁式漏电断路器的影响，提高电磁式漏电断路器抗雷击浪涌电流干扰的能力，磁屏蔽可以分为恒定磁场屏蔽和交变磁场屏蔽。一般情况下，可以采用高磁导率的铁磁材料进行恒定磁场和低频交变磁场的屏蔽，铁磁材料可以改变磁力线的走向，将大部分磁通集中在铁磁材料内部，以达到屏蔽效果；可以采用高电导率的材料进行高频交变磁场的屏蔽，在时变磁场下导电材料内部产生涡流，从而抵消大部分干扰磁场。

目前，现有的磁场屏蔽研究主要针对工作磁场强、体积大的电气设备，与工作磁场弱、体积小的电磁式漏电断路器的磁屏蔽有一定区别。正常情况下通过漏电断路器的负荷电流较小，因此正常负荷电流产生的磁场对其特性影响较小。如果线路发生过载或短路故障，其电流通过漏电断路器时会产生较强的干扰磁场。另外当配电线路遭受雷击时，由于雷击浪涌电流非常大，也可能会导致漏电断路器误动作甚至损坏。雷击浪涌电流对漏电断路器的影响非常复杂，包括线路传导干扰和空间磁场耦合干扰。

空间磁场耦合干扰主要是浪涌电流产生的磁场直接对漏电断路器造成干扰，对此，省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室（河北工业大学）、河北省电磁场与电器可靠性重点实验室（河北工业大学）、国网天津市电力公司城西供电分公司的研究人员李奎、李常宇、牛峰、罗晨、武一，在2022年第9期《电工技术学报》上撰文，对电磁式漏电断路器的空间磁场干扰问题进行研究，确定了磁脱扣器的敏感方向，并对导体走线结构和屏蔽结构进行优化设计，使其抗干扰能力达到20kA以上。

图1 雷击浪涌电流干扰实验设备

研究人员通过分析电磁式漏电断路器工作特性，发现磁脱扣器对外界磁场最为敏感，平行于磁脱扣器磁路平面方向的外界磁场对其影响最大，而外界磁场方向与磁脱扣器磁路平面垂直时，外界磁场影响最小。

图2 漏电断路器内部结构

另外，他们指出电磁式漏电断路器内部导体应尽量远离磁脱扣器，且其走线方向应与磁脱扣器磁路处于同一平面，电流通过内部导体产生的磁场对磁脱扣器影响最小。而采用高饱和磁感应强度的铁磁材料设计磁脱扣器屏蔽罩，可以减少大电流产生的空间磁场对磁脱扣器的干扰，同时应避免屏蔽罩沿磁脱扣器磁路面的垂直方向开槽，防止屏蔽罩屏蔽效果的降低。

研究人员表示，通过对电磁式漏电断路器内走线的优化设计和磁脱扣器的磁屏蔽设计，可以有效降低外界磁场和内部负荷电流对电磁式漏电断路器的影响，提高其抗空间磁场干扰的能力。

本文编自2022年第9期《电工技术学报》，论文标题为“电磁式漏电断路器的空间磁场抗扰分析及屏蔽结构设计”。本课题得到了国家自然科学基金和河北省自然科学基金资助项目的支持。