[发明专利]差动探测环形线圈及装置

说明书

技术领域

本发明涉及配电设备的差动中断，特别涉及在强激励电流下跳闸的可靠性。

更一般地，本发明涉及一种用于探测差动电流的环形线圈，并涉及该环形线圈的几何结构最优化，以便减少干扰次级信号的产生。

本发明还涉及不受误跳闸影响的差动探测和保护装置。

背景技术

对任何电力线，流出和流入电流的矢量和应该为零。故障，例如接地故障，不管怎样总会发生，且残余差动电流可能残留在线路导体之间。为了探测这种电流，有时也被称为零相位或泄漏电流，通常求助于由任何有电流流过的导体发出的同心同轴磁场。被检查的电力线被导磁率高于空气的环围绕，其中环集中了任何可能产生的残余磁场。那么，围绕在环周围的所谓的次级绕组将成为与环中磁场成比例的电压的电源，其信号使导线导体中的差动初级电流强度能够被确定。

环的磁特性施加在特定材料上，所述特定材料通常被加工为具有较小厚度，然后被叠置。所以，根据传统选择，探测环是呈环形线圈2的形式，如图1A和1B所示，由高导磁率材料的条带4自卷绕而成。条带4的横截面基本上恒定；它的长度允许形成许多匝6_i、或者层，这取决于环在条带的成为环形线圈2内侧端的一端8与另一端之间的需用容积。

为了形成差动探测和中断装置，环形线圈2设有匝数可变的次级绕组10，其在图1C中表现为延伸360°。环形线圈2定位在待检查的导线12的周围，该导线在图示情况下由两根铜线12组成。应该理解的是，该例子是示意性的，并且两根线12能够由例如在FR2 749 987或任何其它实施例中描述的三相及中性电源的四根电线的初级绕组替换。

由于导线导体12之间的差动电流的存在，处理装置14探测到线圈绕组10中的次级信号，该处理装置14能够给出对次级信号或相应差动初级电流的估计。如果达到阈值(尤其对于差动初级电流是30mA)，那么切断继电器16将发送信号以切断与初级导体12相连的系统，从而断开相关设备。

理论上，当线12位于环形线圈2的中心、并有两个反向电流流过它们时，它们的感应磁场在环形线圈2中彼此抵消，在次级绕组10中不会探测到信号。但是，特别地，由于强初级电流的存在，可能会产生次级信号。这种相应于错误差动初级电流的错误次级信号可以特别地由探测装置2、10、12的磁场或几何的不对称引起。

对于被探测的错误差动电流，重要的是不要导致设备的误跳闸。不同方法已经被探讨以最小化它们的影响，例如与文献FR2 799 840中所描述的屏蔽装置相关的方法，或者与文献FR2 749 987中所描述的不同材料形成的环形线圈并置有关。除了第一种解决方法的笨重和第二种的复杂，这些布置也不能解决所有的问题，由于干扰次级信号而引起的误跳闸问题仍然存在。

发明内容

在其它优点中，本发明所要解决的一个技术问题是减少现有系统的缺点，特别是避免可能会引起配电设备误跳闸的差动电流的误探测。为了这个目的，最优化探测环形线圈的几何结构，从而使穿过环形线圈的磁通量被均匀化，而且不会产生任何干扰次级信号。

根据它的一个特征，本发明涉及一种能够用于差动探测的环形线圈，其中形成该环形线圈的条带的一个端部设有能使磁通量流动更均匀的装置，其分布在更长的绕组长度上。

根据本发明的环形线圈包括横截面基本上恒定的磁性材料的条带，该条带被卷绕，有利的是被环形地卷绕，以形成连续的匝，这些匝通过条带的相对面彼此相邻。条带包括与预定长度的端部相连的两端，所述长度有利地对应于环形线圈的一匝。至少一个与环形线圈内条带的内侧端相连的端部设有使磁通量能够均匀化的装置。相比于没有所述均匀化装置的同一值，在存在均匀化装置的情况下，通过改进，特别是逐渐地减少、优选连续地降低在由条带端部和相邻匝限定的容积内的磁性材料容积密度，而获得磁通量的均匀化作用。换句话说，均匀化装置改进了端部与其相邻匝之间的磁耦合，从而使该磁耦合从末端开始逐渐增加。

特别地，相对密度的减少，也就是磁耦合的减少，能够通过“轻质化”所述端部而获得，这通过部分除去或减少条带横截面和/或表面的材料，即，更一般地通过轻质化元件实现。通量均匀化装置可以例如包含于条带端部内的凹部中，例如孔，该孔特别可以是三角形的，从而端部包含朝向其末端磁性材料的质量减少。凹部可以由多个孔形成，这些孔优选横向于条带，且具有朝向条带末端方向渐增的长度。

可选的是，轻质化元件可以通过在端部的一边或两边剪切条带而得到，从而形成朝向相关末端的尖端。厚度的减少也是可能的。