[发明专利]一种零剩余电流保护电路方法及其剩余电流保护断路器

说明书

技术领域

本发明属于供用电可靠和安全控制技术领域，进一步属于剩余电流保护技术领域，具体涉及一种能够克服现有电源变压器中性点接地系统之三级保护系统的技术缺陷的零剩余电流保护方法及其剩余电流保护断路器。

背景技术

电源变压器中性点接地系统中，剩余电流保护断路器（也称剩余电流保护器，或称漏电保护断路器）设计之初，基于用电线路相线上的电阻性和电容性漏电流小于其动作电流，或者为零，引起保护器动作的一定是故障漏电流。但实际上，相线上的正常漏电流，或者能够维持用电系统正常工作的漏电流可能比不动作电流                                                要大，虽然能够正常供电，但是漏电流已经接近动作电流，导致剩余电流保护断路器的抗干扰能力很差，极易产生误动作。如果正常的漏电流大于动作电流，导致合不上闸。

现有的剩余电流保护装置还存在越级跳闸，造成大面积停电问题。造成上一级或上两级的剩余电流保护断路器动作（称为越级跳闸），甚至于最低一级剩余电流保护断路器还没有动作，上一级或上两级的剩余电流保护断路器已经动作的一个经常性的原因是，上一级或上两级的剩余电流保护断路器尽管能正常供电，但其剩余电流已经超过不动作电流且接近动作电流，一旦其供电范围内发生小于下一级剩余电流保护断路器的动作电流的漏电，就会出现下一级的剩余电流保护断路器没有动作，反而是上一级或上两级的剩余电流保护断路器动作。或者由于上一级或上两级的剩余电流保护断路器工作时的剩余电流已经超过不动作电流且接近动作电流，一旦受到干扰，最末一级的不动作，其上级的剩余电流保护断路器动作。尽管通常配备的上一级剩余电流保护断路器的动作电流大于下一级的剩余电流保护断路器的动作电流。只有当所有三级的剩余电流保护断路器在正常供电时的剩余电流皆为零时，才可以肯定不会出现越级跳闸。

现有的剩余电流保护装置还存在拒（绝）动作的问题。除了重复接地等不正常使用造成的拒动作外，还有一种情况是，剩余电流中含有直流分量，使剩余电流保护断路器的灵敏度大大降低，失去漏电保护作用。

上述种种问题的出现，已经产生了欲将电源变压器的中性点由接地改为不接地的动议（“低压电网接地问题调研” 2008国际供电会议论文，《低压电器》2010 No.3 于世根等），撼动国标的执行，说明这是一个备受关注的重要问题。

就这个问题的解决，发明人检索到2004年《煤矿机电》第三期第31页“基于电流补偿法的矿井高压电网漏电保护系统”。中国专利申请（201010244560.3）“基于电容电流时域补偿的船舶电网接地漏电保护方法”。上述两种电流补偿方法的应用存在很大的局限性：一是只用在电源变压器中性点不接地系统中，二是只用在了电流互感器的二次侧信号处理上。

中国专利申请（201110310203.3）采用了交流电流补偿的方法，将补偿电流的方法用在电流互感器的一次绕组上，能够使剩余电流保护断路器在有正常漏电流，使其合不上闸的场合，能够合上闸。但是有两个缺陷：一是尽管合上闸了，可能使其剩余电流处在临界状态，稍有干扰就产生误动作。二是没有对剩余电流互感器中的剩余电流中的直流分量进行补偿。现在的用电设备中有很多整流变频设备，这些设备容易导致剩余电流存在直流分量，使电流互感器的磁路进入直流磁饱和状态，进而使剩余电流保护断路器产生拒动作。

还有很多专利技术试图解决现有技术存在的技术缺陷，但在解决剩余电流保护断路器的抗干扰能力方面，几乎都是通过手动或自动增加动作电流的办法来解决剩余电流保护断路器的误动作问题，而且是在剩余电流互感器的二次侧的信号上进行处理。由于剩余电流互感器磁芯材料导磁性能所限，磁芯材料不可能在很高的剩余电流，很高的剩余磁通密度的条件下，还能够具有剩余电流等于零时的导磁特性。因此用提高剩余电流动作值来解决误动作问题，既有造成拒动作的技术风险，又受磁性材料导磁性能和磁芯尺寸的限制，不能从根本上解决问题。

为了很好的解决安全用电和可靠供电，有必要低成本地解决剩余电流保护断路器在正常供电时的交直流剩余电流皆为零的问题，只有如此，才能确保剩余电流保护断路器具有很高的抗干扰能力，解决误动作问题，同时解决一种因磁芯中的直流磁通导致磁饱和而产生的拒动作问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种使剩余电流保护断路器在正常工作时，剩余电流互感器中的剩余交流电流、剩余交流磁通为零或接近于零，在有正常漏电流的情况下，大大提高其抗干扰能力，保证不发生误动作的零剩余电流保护方法。