[发明专利]一种差动电流互感器及剩余电流动作保护器

说明书

技术领域

本发明涉及漏电保护技术领域，特别涉及一种剩余电流动作保护器(Residual Current Device；RCD)，及剩余电流动作保护器RCD中的差动电流互感器(Differential Current Transformer；DCT)。

背景技术

剩余电流动作保护器RCD是一种电流动作型的漏电保护装置，差动电流互感器DCT是RCD中的一个重要组成部件，用于检测电力线路是否存在剩余电流(即漏电电流)。DCT的结构与变压器类似，包括铁芯和两个互相绝缘的绕在该铁芯上的线圈，当一次侧有剩余电流时，二次线圈就会感应出电流。此外，DCT还可以包括屏蔽外壳和支架。实际应用中，一次线圈与被检测的电力线相连接或者被检测的电力线路(如相线和零线)直接穿过该铁芯作为一次线圈，二次线圈与RCD中的开关装置连接。当用电设备正常运行时(即不存在对地泄漏电流)，线路中的电流呈平衡状态，DCT中电流矢量之和为零，铁芯没有磁通的变化，所以不会感应二次线圈，RCD的开关装置处于闭合状态。当用电设备存在对地泄漏电流时，电流矢量之和不为零，铁芯有磁通的变化，便会感应二次线圈，当这个电流值达到该RCD限定的阈值时，通过开关装置断开电源。

线性度和灵敏度是DCT的两个重要性能指标，它决定着RCD的稳定性和可靠性。

DCT的线性度由铁芯在图1所示B-H曲线(横坐标为磁场强度H，纵坐标为磁通密度B)中的工作位置所决定，其中，B可通过式(1)计算得到。

B=(Z1+Z′)I14.44fN22kS---(1)]]>

上式中，Z₁为负载电阻，Z′为二次线圈电阻，I₁为一次电流，f为信号频率，N₂为二次线圈的匝数，k为铁芯的叠片系数，S为铁芯的横截面积。

当铁芯的工作位置位于合理区域时，DCT具有很好的线性度性能。由于现有技术中的DCT已拥有很成熟的技术，因此该DCT的铁芯的工作位置被认为是具有较好线性的合理位置，即图1中B₁所对应的位置，B₁式中的S₁为现有技术中DCT的铁芯的横截面积。

DCT的灵敏性根据RCD中的采样电路来确定，图2为现有技术中RCD的采样电路示意图，其中，绕在DCT铁芯上的二次线圈的输入端和输出端分别与负载电阻Z₁的两端相连，负载电阻Z₁为可变电阻。实际应用中，采样电路在得到剩余电流后，还需要中间机构转换传递(如放大电路进行放大处理)，然后送入处理单元进行判定，当剩余电流达到阈值时，使执行机构动作。基于图2所示采样电路，可得到式(2)所示的DCT灵敏度表达式：