專利名稱：向漏電保護(hù)裝置之電流互感器繞組補償電流的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于漏電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠克服現(xiàn)有電源變壓器中性點接地系統(tǒng)之三級保護(hù)系統(tǒng)中的第二級和第三級漏電保護(hù)器技術(shù)缺陷的，向漏電保護(hù)裝置 之電流互感器繞組補償電流的方法和裝置。
背景技術(shù)：
電源變壓器中性點接地系統(tǒng)中，漏電保護(hù)器(也稱剩余電流保護(hù)器)設(shè)計之初，基于用電線路相線上的電阻性和電容性漏電流小于其動作電流，引起保護(hù)器動作的一定是故障漏電流。但實際上，相線上的正常漏電流，或者能夠維持用電系統(tǒng)正常工作的漏電流比動作電流可能要大，導(dǎo)致漏電保護(hù)器誤動作，產(chǎn)生了供電可靠性和用電安全性之間的矛盾。在日常生產(chǎn)和生活中的這種矛盾表現(xiàn)為為了確保安全用電，需要使用漏電保護(hù)器。由于種種原因，漏電保護(hù)器經(jīng)常性地甚至于頻繁性地誤動作，造成供電中斷，對供電的可靠性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。有這樣幾種情況會出現(xiàn)這種矛盾1.用電線路的固有電容性漏電流，會導(dǎo)致漏電保護(hù)器動作，如電熱式地暖設(shè)施和地面電熱除潮設(shè)施，因相線與地面緊貼，線路長且扁平， 會產(chǎn)生電容性漏電，使漏電保護(hù)器動作，但是這種漏電是正常的且不可避免，不能因為漏電保護(hù)器非正常動作而讓其退出運行；2. —些寫字樓辦公樓有重要的數(shù)據(jù)設(shè)備，為了抗電網(wǎng)中的電壓電流浪涌干擾，在用電側(cè)加裝大容量的電容器，一旦投入運行，電容器會對地產(chǎn)生電容性漏電流導(dǎo)致漏電保護(hù)器動作，人們解決的方法是采用隔離變壓器。這樣做雖然解決了供電的可靠性，但是沒有顧及安全性，也增加了成本；3.裝有多臺電腦的網(wǎng)吧或辦公樓， 由于每臺電腦正常工作時有5毫安左右的正常漏電流，電腦臺數(shù)多了，也會導(dǎo)致漏電保護(hù)器動作，而且這個漏電流隨著季節(jié)和空氣濕度會發(fā)生變化。4.鋪設(shè)好的既有供用電系統(tǒng)，由于地面潮濕，絕緣老化或局部破損，導(dǎo)致電阻性漏電流增加，使漏電保護(hù)器非正常動作或頻繁誤動作，嚴(yán)重時合不上閘。這種情況令人處于安全用電和可靠供電的兩難中。線路雖有漏電但不影響供用電系統(tǒng)的正常使用，又很難找到故障點。讓漏電保護(hù)器退出運行，又有用電安全性的問題。5.工程施工現(xiàn)場出現(xiàn)的漏電保護(hù)器頻繁動作的問題。施工現(xiàn)場環(huán)境惡劣， 各種粉塵多潮氣重，導(dǎo)致剩余電流保護(hù)經(jīng)常動作，令現(xiàn)場的電氣工程師煩惱不已，一方面因工期要求必須供電，一方面用電安全壓力很大。6.農(nóng)村供電網(wǎng)中，大量裝配有漏電保護(hù)器， 由于供電線路長，人員技術(shù)水平不高，設(shè)備性能不好，導(dǎo)致漏電保護(hù)器經(jīng)常動作，供電中斷。 農(nóng)村電工人員常用的辦法是退出漏電保護(hù)器的運行，或者隨意更換動作電流整定值大的漏電保護(hù)器，這給安全用電帶來很大的隱患。上述種種問題的出現(xiàn)，已經(jīng)產(chǎn)生了欲將電源變壓器的中性點由接地改為不接地的動議(“低壓電網(wǎng)接地問題調(diào)研” 2008國際供電會議論文， 《低壓電器》2010 No. 3于世根等)，撼動國標(biāo)的執(zhí)行，說明這是一個備受關(guān)注的重要問題。解決上述問題的技術(shù)路線是采用補償電流的方法。檢索到于群等人在2004年的 《煤礦機(jī)電》發(fā)表“基于電流補償法的礦井高壓電網(wǎng)漏電保護(hù)系統(tǒng)”的文章。中國申請專利號為201010244560. 3，名稱為“基于電容電流時域補償?shù)拇半娋W(wǎng)接地漏電保護(hù)方法”。上述的電流補償方法，都是用在電源變壓器中性點不接地的系統(tǒng)中。對于常用的電源變壓器中性點接地系統(tǒng)，目前尚無采用向漏電保護(hù)器用電流互感器一次繞組中補償電流的方法和直ο由于常用接地系統(tǒng)所用的漏電保護(hù)器，相比礦井和船舶所用的漏電保護(hù)器，體積小、成本低，技術(shù)簡單。有必要低成本地解決如下問題的方法。1.有正常電容性漏電條件下，漏電保護(hù)器既能保證高靈敏的起到保護(hù)作用，又能保證供電的可靠性，而不是靠調(diào)高漏電保護(hù)的動作電流來保證可靠供電，增加人身觸電風(fēng)險。2.有正常電阻性漏電條件下，漏電保護(hù)器既能保證高靈敏的起到保護(hù)作用，又能保證供電的可靠性，而不是靠調(diào)高漏電保護(hù)的動作電流來保證可靠供電，增加人身觸電風(fēng)險。這兩點是要求把正常漏電和故障漏電區(qū)分開來，而不是將這兩者都視為故障漏電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種向漏電保護(hù)裝置之電流互感器繞組補償電流的方法，能夠區(qū)分維持正常供電條件下的正常漏電流和用電過程中產(chǎn)生的故障漏電流，用向漏電保護(hù)器用電流互感器一次繞組中補償電流的方法，平衡正常漏電電流，使漏電保護(hù)器不誤動；本發(fā)明的第二目的在于提供一種實現(xiàn)向漏電保護(hù)裝置之電流互感器繞組補償電流的方法的裝置。本發(fā)明的第一目的是這樣實現(xiàn)的包括提供電阻性補償電流的電阻器支路，提供電容性補償電流的電容器支路，提供補償電流Ic的補償電源，穿過漏電保護(hù)器用電流互感器磁芯的一次繞組；所述的補償電流Ic的大小可通過電阻器支路、電容器支路的調(diào)節(jié)實現(xiàn)，或者通過補償電源的電壓值調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。本發(fā)明的第二目的是這樣實現(xiàn)的包括提供電阻性補償電流的電阻器支路，提供電容性補償電流的電容器支路，提供補償電流Ic的補償電源，穿過漏電保護(hù)器用電流互感器磁芯的一次繞組。所述的提供補償電流Ic的為補償電源或者直接來自供電電源，也可通過分壓器， 或者變壓器來產(chǎn)生補償電源，并使補償電源產(chǎn)生的補償電流。本發(fā)明通過帶漏電保護(hù)器的空氣開關(guān)合閘次數(shù)，和與合閘次數(shù)關(guān)聯(lián)的補償電流值的大小，區(qū)分用電系統(tǒng)中能夠維持正常供電的正常漏電電流和意外故障漏電電流。正常漏電由補償電流來平衡，保證可靠供電；意外漏電由漏電保護(hù)器動作，切斷電源，保證用電安全。解決了現(xiàn)有的電源變壓器中性點接地系統(tǒng)中，所用漏電保護(hù)器可能產(chǎn)生的供電可靠性和用電安全性之間的矛盾。


圖1為本發(fā)明在單相兩線制電路中實施時的原理圖； 圖2為本發(fā)明在三相四線制電路中實施時的原理圖3為本發(fā)明的裝置與單相單極帶漏電保護(hù)的空氣開關(guān)一起使用的線路圖； 圖4為本發(fā)明的裝置與三相三極帶漏電保護(hù)的空氣開關(guān)一起使用的線路圖； 圖5為本發(fā)明的一種簡化裝置與單相單極帶漏電保護(hù)的空氣開關(guān)一起使用的線路圖； 圖6為本發(fā)明的一種簡化裝置與三相三極帶漏電保護(hù)的空氣開關(guān)一起使用的線路圖； 圖中1-電阻器支路；2-電容器支路；3-補償電源；4-一次繞組；5-空氣開關(guān)；6-脫口機(jī)構(gòu)；7-電流互感器二次側(cè)信號處理單元；8-電流互感器。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖廣2所示，本發(fā)明的方法，包括提供電阻性補償電流的電阻器支路1，提供電容性補償電流的電容器支路2，提供補償電流Ic的補償電源3，穿過漏電保護(hù)器用電流互感器磁芯的一次繞組4 ；所述的補償電流Ic的大小可通過電阻器支路1、電容器支路2的調(diào)節(jié)實現(xiàn)，或者通過補償電源3的電壓值調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。所述的電阻器支路1，電容器支路2或者補償電源3的調(diào)節(jié)，根據(jù)維持可靠供電條件下的正常漏電流的大小，通過手動或自動方式實現(xiàn)，以保證帶漏電保護(hù)器的空氣開關(guān)不跳閘為宜。所述的補償電流Ic的大小可以由帶漏電保護(hù)器的空氣開關(guān)合閘次數(shù)分檔確定， 也可以是通過能夠檢測正常漏電流的儀器在合間前確定。所述的穿過漏電保護(hù)器用電流互感器磁芯的一次繞組4，可以兼用穿過電流互感器磁芯的零線，或者是所有的相線中的一根相線，或者是另外加入的一段導(dǎo)線構(gòu)成電流互感器的，除零線和所有相線外的另一個一次繞組。所述的補償電源3可直接來自于供電電源，也可通過分壓器，或者變壓器來產(chǎn)生補償電源。所述的調(diào)整補償電流Ic是使在正常供電時，漏電保護(hù)器用電流互感器中的剩余電流總保持小于動作電流。本發(fā)明的裝置，包括提供電阻性補償電流的電阻器支路1，提供電容性補償電流的電容器支路2，提供補償電流Ic的補償電源3，使補償電流穿過漏電保護(hù)器用電流互感器磁芯的一次繞組4。所述的各部分集成于一個獨立的裝置內(nèi)，其外形和卡槽與現(xiàn)有技術(shù)的單極或雙極空氣開關(guān)相同，并設(shè)置于漏電保護(hù)器旁。所述各部分集成于現(xiàn)有的漏電保護(hù)器中。圖3示出了本發(fā)明在單相供電情況下的實施例，采用1伏安容量的變壓器，Uc=6 伏，最大補償電流120毫安，做成與單極空氣開關(guān)相同尺寸和卡槽，裝在原有帶漏電保護(hù)器的空氣開關(guān)旁，可實現(xiàn)上述功能。圖4示出了本發(fā)明在三相四線制系統(tǒng)中的實施例，采用1伏安容量的變壓器，Uc=6 伏，最大補償電流120毫安，做成與單極空氣開關(guān)相同尺寸和卡槽，裝在原有帶漏電保護(hù)器的空氣開關(guān)旁，可實現(xiàn)上述功能。圖5示出了本發(fā)明在單相供電情況下的實施例，直接使用供電電源，最大補償電流120毫安，做成與單極空氣開關(guān)相同尺寸和卡槽，裝在原有帶漏電保護(hù)器的空氣開關(guān)旁， 可實現(xiàn)上述功能。圖6示出了本發(fā)明在三相四線制系統(tǒng)中的實施例，直接使用供電電源，最大補償電流120毫安，做成與單極空氣開關(guān)相同尺寸和卡槽，裝在原有帶漏電保護(hù)器的空氣開關(guān)旁，可實現(xiàn)上述功能。這是三相四線制供電情況下的實施方法。
圖5和圖6所示方法的優(yōu)點在于簡單，但是提供補償?shù)幕芈废牡墓β侍螅环瞎?jié)約用電的要求。本發(fā)明的工作原理
如圖1中相線中的電流i+s為正常的負(fù)載電流k與正常的漏電電流L之和，即A =〖《., I。
導(dǎo)致漏電保護(hù)器誤動作的正是〖5 中正常的漏電電流《 ,。圖1中的穿過電流互感器磁芯的零
線(一次繞組)中的電流^為正常的負(fù)載電流‘與本方法提供的補償電流ι.之和(中性點接地
系統(tǒng)中，零線中的漏電流可忽略)，即:k=ki“c。正常供電時，穿過電流互感器的磁芯的總
的剩余電流是它們的差值二 ,ι,·,. ++.= ,ι + ic。當(dāng)無補償電流時，ιη:,若大于動作電
流，漏電保護(hù)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)令空氣開關(guān)跳閘。但《η:.是能夠維持正常供電的漏電流，空氣開關(guān)
跳閘，就是誤動作，應(yīng)該避免。引入補償電流Ic，使剩余電流If小于動作電流，即保證正常供電。只有當(dāng)供電線路上產(chǎn)生了新的漏電電流(可能是設(shè)備故障漏電，可能是環(huán)境溫度和濕度變化使正常的漏電電流變化，或者是人身觸電)，使《,,:中增加了一個故障漏電流分量，打
破原有的U -丨的平衡關(guān)系，才使漏電保護(hù)器動作，這是正常的動作不是誤動作。這就是本
發(fā)明能夠區(qū)分正常漏電和故障漏電的原理?？梢酝ㄟ^如下的一種方法確定正常漏電流的大小合閘前確保無人觸電，第一次合閘，若能夠合上閘，說明相線上的漏電流小于30毫安； 若合不上，再一次合閘的同時，補償電流增加約30毫安；若能夠合上，說明供電的相線上有 30毫安左右的正常漏電流，若第二次合不上閘，第三次合閘的同時，補償電流增加到60毫安；若能夠合上閘，說明供電的相線上有60毫安左右的正常漏電流，依次類推直到合上閘為止。沒有故障漏電的情況下，相線和零線之間的負(fù)載無論大小，總是保持平衡，只有沒有經(jīng)過零線的電流，才被認(rèn)為是漏電。合閘之初，通過補償電流已經(jīng)確認(rèn)了正常漏電流的大小，并使漏電保護(hù)器不跳閘了，以后正常供電過程中，再有跳閘的情況，要么是有人觸電，要么是某個用電設(shè)備的絕緣損壞，從而解決可靠供電與安全用電之間的矛盾。參考圖1和圖2，本發(fā)明使補償電源電壓與電網(wǎng)電壓Uc成線性相關(guān)，并在電容C和電阻R兩端并聯(lián)過壓保護(hù)二極管。當(dāng)電網(wǎng)電壓升高，Uc也跟著升高，使過壓保護(hù)二極管產(chǎn)生多余的補償電流，打破原有的平衡，使漏電保護(hù)器動作，切斷電源。補償電源電壓Uc與電網(wǎng)的相電壓共用，當(dāng)空氣開關(guān)的進(jìn)線端的零線斷掉，相電壓消失，補償電流消失，打破原來的電流平衡關(guān)系，同樣是導(dǎo)致漏電保護(hù)器動作，切斷相線。此方法解決了零線斷掉，在停電假象的情況下容易造成的人身觸電的情況。實現(xiàn)此功能的必要條件是，補償電流必須大于零。圖2為三相四線制系統(tǒng)中的原理圖，區(qū)分正常漏電和故障漏電的原理和操作方法與圖 1的單相兩線制系統(tǒng)相同。本發(fā)明試驗案例某企業(yè)的地暖產(chǎn)品，由于線路貼地面鋪設(shè)，且線路扁平，電容性漏電流較大為25 110 毫安(電流大小與地暖的功率大小相關(guān))，由于泥瓦工在鋪地板施工時難免 造成加熱板絕緣局部受損，造成電阻性漏電流為IiTlOO毫安，甚至更大，使得業(yè)主的空氣開關(guān)要么合不上， 要么頻繁動作。將本發(fā)明的裝置做成外形、大小和雙極空氣開關(guān)相同，且有卡口，與既有的空氣開關(guān)一起裝到原配電箱中，跳閘現(xiàn)象即可消除。本發(fā)明的裝置，試用前用環(huán)氧樹脂密封，試用結(jié)束后收回，以確保本發(fā)明不失新穎性。本發(fā)明的裝置試用的場合，既有電阻性又有電容性漏電電流，既補償了電容性漏電，又補償了電阻性漏電。事實上絕大多數(shù)情況都是如此，只是電容性和電阻性漏電電流的大小比例不同而已。
權(quán)利要求
1.一種向漏電保護(hù)裝置之電流互感器繞組補償電流的方法，包括提供電阻性補償電流的電阻器支路(1)，提供電容性補償電流的電容器支路(2)，提供補償電流Ic的補償電源 (3)，穿過漏電保護(hù)器用電流互感器磁芯的一次繞組(4)，其特征是所述的補償電流Ic的大小可通過電阻器支路(1)、電容器支路(2)的調(diào)節(jié)實現(xiàn)，或者通過補償電源(3)的電壓值調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的向漏電保護(hù)裝置之電流互感器繞組補償電流的方法，其特征是所述的電阻器支路(1)，電容器支路(2)或者補償電源(3)的調(diào)節(jié)，根據(jù)維持可靠供電條件下的正常漏電流的大小，通過手動或自動方式實現(xiàn)，以保證帶漏電保護(hù)器的空氣開關(guān)不跳閘為宜。
3.如權(quán)利要求1所述的向漏電保護(hù)裝置之電流互感器繞組補償電流的方法，其特征是所述的補償電流Ic的大小可以由帶漏電保護(hù)器的空氣開關(guān)合閘次數(shù)分檔確定，也可以是通過能夠檢測正常漏電流的儀器在合間前確定。
4.如權(quán)利要求1所述的向漏電保護(hù)裝置之電流互感器繞組補償電流的方法，其特征是所述的穿過漏電保護(hù)器用電流互感器磁芯的一次繞組(4)，可以兼用穿過電流互感器磁芯的零線，或者是所有的相線中的一根相線，或者是另外加入的一段導(dǎo)線構(gòu)成電流互感器的，除零線和所有相線外的另一個一次繞組。
5.如權(quán)利要求1或2所述的向漏電保護(hù)裝置之電流互感器繞組補償電流的方法，其特征是所述的補償電源(3)可直接來自于供電電源，也可通過分壓器，或者變壓器來產(chǎn)生補償電源。
6.如權(quán)利要求1所述的向漏電保護(hù)裝置之電流互感器繞組補償電流的方法，其特征是所述的調(diào)整補償電流Ic是使在正常供電時，漏電保護(hù)器用電流互感器中的剩余電流總保持小于動作電流。
7.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的向漏電保護(hù)裝置之電流互感器繞組補償電流的方法的裝置，其特征是包括提供電阻性補償電流的電阻器支路(1)，提供電容性補償電流的電容器支路(2)，提供補償電流Ic的補償電源(3)，使補償電流穿過漏電保護(hù)器用電流互感器磁芯的一次繞組(4)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征是所述的各部分集成于一個獨立的裝置內(nèi)，其外形和卡槽與現(xiàn)有技術(shù)的單極或雙極空氣開關(guān)相同，并設(shè)置于漏電保護(hù)器旁。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征是所述各部分集成于現(xiàn)有的漏電保護(hù)器中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種向漏電保護(hù)裝置之電流互感器繞組補償電流的方法和裝置，包括提供電阻性補償電流的電阻器支路，提供電容性補償電流的電容器支路，提供補償電流Ic的補償電源，穿過漏電保護(hù)器用電流互感器磁芯的一次繞組，所述的補償電流Ic的大小可通過電阻器支路、電容器支路的調(diào)節(jié)實現(xiàn)，或者通過補償電源的電壓值的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。本發(fā)明通過帶漏電保護(hù)器的空氣開關(guān)合閘次數(shù)及其關(guān)聯(lián)補償電流值的大小，區(qū)分用電系統(tǒng)中正常漏電電流和意外故障漏電電流。正常漏電由補償電流來平衡，保證可靠供電；意外漏電由漏電保護(hù)器動作，切斷電源，保證用電安全。解決了現(xiàn)有電源變壓器中性點接地系統(tǒng)中所用漏電保護(hù)器產(chǎn)生的供電可靠性和用電安全性之間的矛盾。
文檔編號H02H3/32GK102354950SQ20111031020
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者譚昆玲, 鄒守寶 申請人:譚昆玲