[發明專利]一種用于檢測剩余電流的電流互感器和剩余電流保護裝置

在審

• 申請號: 201110193766.2
• 申請日: 2011-07-12
• 公開（公告）號: CN102881437A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 鄭永剛;蘇邯林
• 申請（專利權）人: 三信國際電器上海有限公司
• 主分類號: H01F38/28
• 分類號: H01F38/28;G01R15/18;G01R31/02;H02H3/32
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技術領域

本發明涉及一種一種用于檢測剩余電流的電流互感器，外形呈圓環形，其用于對AC、脈動DC、平滑DC周期性檢測的接地故障保護裝置。

所述保護裝置包括：

激磁單元(2)，連接所述電流互感器的一次(初級)繞組(5)，施加激磁信號(Ie)；

比較判斷單元(4)，連接到所述電流互感器的二次(次級)繞組(3)；

執行單元(6)，切斷一次繞組，負載停止供電。

本發明還涉及一種包括這樣一種電流互感器的接地故障保護裝置。

背景技術

已有的接地故障電流保護裝置是用環形鐵芯形式用于檢測AC型故障電流的電流互感器。這些裝置或者是由電源系統供電的或者它們利用輔助電源工作。

當還須檢測故障電流中脈動DC、平滑DC分量時，該保護裝置包括電路，以測量該測量環形鐵芯磁化特征發生偏移。按照公知的方式，利用激磁單元測量該偏移，以便將激磁信號施加到環形鐵芯的二次繞組。

專利EP?356344?B1公開了一種對AC、DC或周期性故障電流靈敏的接地故障保護裝置，這種裝置包括激磁單元交替激磁的2個次級繞組。根據由對地漏電故障電流引起的磁場的偏移和磁路的飽和，利用積分多次(integration?times)測量故障信號。

專利US?4276510公開了一種用于檢測接地故障電流的裝置，其具有一環形鐵芯形式的電流互感器。在這種裝置中，處理電路能使一返回補償電流向回發送到環形鐵芯，以補償由故障電流引起的偏移。在這種情況下，由于補償電流與故障電流成比例，提供取決于補償電流的測量信號以用于處理故障電流。

專利CN?1387213A公開了一種用于漏電保護裝置的檢測互感器和對地漏電保護裝置，設計一種環形鐵芯形式的對地漏電故障電流檢測互感器。在這種裝置中，由帶材的特性處理測量信號。

現有的技術的裝置包括激磁信號頻率增加就具有呈現很大損耗的磁化特征的環形鐵芯。如果環形鐵芯的材料是鐵磁類型的，激磁頻率可以高，但對于對接地故障電流測量足夠的飽和磁感應強度，矯頑力也高。公知的軟磁材料具有低的矯頑磁場，這些軟磁材料具有完全環形的磁化曲線并且不能檢測磁飽和。另一種公知的軟磁性材料當溫度發生變化時不穩定，也引起高頻損耗并需要增加對激磁單元的激磁功率。

因而，對現有技術的環形鐵心激磁、激磁單元要提供高功率。這種情況導致很難與小尺寸模塊化的剩余電流保護裝置相兼容，此外，用于激磁的高功率引起保護裝置的明顯發熱。應用高功率還意味很弱的故障電流的檢測不精確，例如很難檢測到小至幾毫安的故障電流。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于檢測接地故障電流的電流互感器，能夠降低激磁功率和提高檢測故障電流的靈敏度，還提供一種包括此電流互感器的接地故障保護裝置。

根據本發明的檢測電流互感器由以鐵(80％)為主的磁性材料構成，該磁性材料具有的晶粒尺寸小于20nm，其靜態或低頻磁化特征為：磁化曲線為明顯的矩形，以及矯頑力低于3A/m。

該靜態磁化特性明顯與直流特性或十分緩慢變化的特征相一致。

優先考慮，該矩形磁化曲線是這樣的，即初始磁導率與最大磁導率的比值大于0.85。

優先考慮，在靜態或低頻下，該矯頑磁場低于1.5A/m。

優先考慮，該電流互感器的磁路具有一矯頑磁場對零磁場感應強度比，使得對于大于1T的零磁場感應強度，該矯頑磁場低于3A/m。

優先考慮，在一個實施樣例中，對于低于3A/m的磁場，在靜態曲線或頻率低于400Hz時，電流互感器的感應強度的變化大于2T。

優先考慮，在一個實施樣例中，通過在磁場中的縱向熱處理得到該磁路，其最大磁導率達到110000。

優先考慮，該磁路的材料主要以鐵(80％)為主的其顆粒尺寸小于20nm的細微結構顆粒。

優先考慮，利用材料厚度小于30μm的帶材得到該磁路材料。

優先考慮，該電流互感器用一塑料保護殼保護材料受損。

優先考慮，該磁性材料形成的磁路的帶材厚度小于15mm。

優先考慮，該磁性材料卷繞呈環形件形成該磁路。

在本發明的對AC、脈動DC、平滑DC周期性檢測的接地故障保護裝置的一個實施樣例中，包括：

以環形鐵芯形成的接地故障電流檢測電流互感器，包括1個二次繞組。

激磁單元(2)，連接所述電流互感器的一次(初級)繞組(5)，施加激磁信號(Ie)；