[实用新型]一种宽动态范围的剩余电流保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及剩余电流保护技术领域，特别涉及一种宽动态范围的剩余电流保护装置。 

背景技术

现有的剩余电流保护装置的电路框图参见图1所示。该装置由单一铁芯材料的剩余电流互感器1、剩余电流信号放大检波单元3、剩余电流信号识别控制与驱动单元4、执行单元5和脱扣线圈6组成，放大检波单元3、识别控制与驱动单元4、执行单元5的直流工作电源由三相四线（A、B、C、N）供电主回路经整流器7整流后提供。 

作为剩余电流感应器件的剩余电流互感器（ZCT）1，一般是由采用单一的坡莫合金带（或超微晶合金带）绕制的铁芯1-1及绕在铁芯1-1上的二次绕组1-2构成，呈圆环形的外型结构，参见图2所示。 

被检测即被保护的主电路干线必须要先穿过剩余电流互感器1才能到达负载侧2。当负载侧2出现人身触电或漏电事故时，参见图1所示，剩余电流互感器1的二次绕组1-2上将形成剩余电流I△并由下式表示： 

当出现的剩余电流I△值达到或超过设定的基准值时，剩余电流保护器将在设定时间内跳闸，从而切断电源，起到保护作用。

由剩余电流互感器（ZCT）1的二次绕阻1-2采集到的剩余电流I△一般为×100微安级，需经放大并检波后才能作出处理。若允许的额定剩余电流为I△n值，则当I△＞I△n时，经I△信号识别单元3判别后通过识别控制与驱动单元4输出一个高电平信号去触发执行单元5的可控硅导通从而使串联在可控硅与阳极的脱扣线圈6回路中得电而切断断路器开关，使负载失电，从而避免了漏电事故的进一步扩展。 

但这并非意味着剩余电流I△值可以不受限制地任意增加，在一般情况下，当剩余电流I△值处在毫安级（5mA~1000mA)范围时在二次绕组1-2上采集到的剩余电流I△信号与主电流一样，是50Hz的正弦波，且其幅值也与剩余电流的大小成正比，因而能实时且准确地反映用电现场的故障情况。但当剩余电流I△值达到或超过安倍级（＞1A）以上时，实际上在剩余电流检测回路中采集到的剩余电流I△信号将出现严重的畸变，且剩余电流越大，I△信号幅值反而降低，这将导致剩余电流信号识别回路无法正常工作或出现误判的情况。究其原因，这是因为此时剩余电流互感器1已经达到或超过了铁芯1-1的“磁饱和”状态。 

经分析可知：采用坡莫合金带或超微晶合金带绕制成的剩余电流互感器1的铁芯1-1，对于检测mA级剩余电流时可以有较高的灵敏度，但由于其饱和磁感应强度不高，通常为0.5~0.6特斯拉，导致在出现大的剩余电流时，从ZCT的二次绕组上采集到的I△信号畸变，幅值下降，这种情况将导致剩余电流保护器不能动作或不能“跳闸”，从而出现了误判的情况。 

人体触电与用电设备的电气洩漏所形成的剩余电流I△值一般为mA级（5mA~1000mA），虽然用电设备较严重的接地故障电流有时会大到数安倍或以上级，例如，单相接地故障，但是由于上述铁芯“磁饱和”的原因，其二次绕组1-2感应到的剩余电流I△值的数值有时远未达到剩余电流断路器的额定运行电流值，因而断路器也不会动作（执行跳闸），起不到保护作用。因而这个问题如不解决也将带来诸如“火灾”这样的灾难性的后果。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种宽动态范围的剩余电流保护装置，它不仅能够准确地检测出mA级（5mA~1000mA）的剩余电流，而且也能检测出安培级（≥1A）的剩余电流，其动态范围（剩余电流最大值与剩余电流最小值之比）可达10⁶以上，采用这种宽动态范围的剩余电流保护装置，不仅能够对发生人体触电或设备电气洩漏事故的人或设备起到保护作用，还能对用电设备因接地故障产生的较大剩余电流而造成事故的用电设备起到保护作用。