[发明专利]电流传感的方法及装置

说明书

本申请是一九八七年十二月七日递交的序号为129，160的“故障探测”申请的部分继续申请。该申请的内容在此涉及。

本发明涉及电流传感，特别是涉及高电感区域的电流传感，在那里电流很大，需要检测到微小的电流变化。

我们知道把检测磁场变化作为电流测量指示的不同电流定位器。这些探测器包括位于磁叠片附近具有霍尔效应原理的磁传感器。装置通常被夹紧在一个或一个以上的导体周围，且导体附近的磁场变化由磁叠片传递的霍尔效应装置检测。这些变化被转换成电流的大小。装置通常的形式为两个半园形的部份。它的开闭在一公共的节点附近，因此它能够配合周围的导体。一闭锁装置或弹簧装置将叠片构成的元件卡紧在导体周围。霍尔效应装置位于一个半园部份的磁叠片所形成的缝隙中。因此在早期的装置中，其铁磁感应器的磁通路上至少存在有三处断路。这就限制了装置的磁效应，因此也限制了装置的电流感应能力和灵敏度。

在另外一种有名的磁定位器中，磁芯是由磁带状的叠片构成，磁性材料的带状物设置成环绕导体的园形，其方式使得两端彼此连接。叠片为具有刚性的单组材料且永久地处于环绕的导体之中。磁感应线圈位于叠片之上。预加应力于叠片上，因此存在有结合力以维持接合的端部具有一最小的磁阻。在带状芯片中形成缝隙，以形成饱和区用以限制由磁芯引起的磁通量。此外，装置对高饱和条件敏感，因此，装置的磁材料具有低的导磁率。

在早期申请的传感装置中，磁带状物体或叠片的结构具有坚固的特性。因此，不能调整电流传感装置以适应相对于放置其周围的导体结构的最佳磁结构。此外，早期的装置不包括用于强电感区确定电流灵敏度的装置，在这些地方具有大的电流且需要克服不必要的邻近电磁场的影响。因此，有必要提供克服这些困难的电流传感装置。

特别是对测量微弱故障电流的需要不断增长，例如在电力系统中，有很高的电流产生并且可能发生象转子或与发电机相关联的励磁机的微小对地故障的可能性。如此微小的故障电流需要早期并且在其值很低时被发现;以防止整个发电机组的不必要的和损失很大的断路。

提供确定故障是在发电系统的发电机侧或励磁机侧也是需要的。能探测到故障在励磁机侧，则可更容易和损失小地切断励磁机而非发电机转子。相应地就需要有用于发电机故障系统中的地电流定位器，它能够确定故障位于定位器的哪一侧。

在专利申请129，160中，叙述了以高度灵敏的方式检测故障电流的技术。借助于同步信号和来自于电路的杂散电容的散布，就可感应出小的故障电流。该系统可用在本发明的转子系统中对地故障电流的检测。

本发明提供了对在较大电流系统中灵敏电流的探测的装置和方法。也提供了用屏蔽将电流传感装置与不良电磁效应相隔离的系统。

根据本发明，电流传感装置致少由二组磁性材料的叠片构成和使两组叠片之间磁分隔的方法。叠片为具有柔性的材料以适应于缠绕导体。一组叠片较之另一组叠片更靠近导体。柔性材料具有相对的悬空端，当悬空端放置在导体附近支座上时，磁感应器位于一组叠片的相对悬空端之间。提供锁定的方式以固定支座上叠片的悬空端。

本发明的最佳方案包括三组叠片，分别为用于磁感应的中央或第一组，磁屏蔽的外组和磁过滤或缓冲的内组。借助于内磁组，装置可在更大的半径范围内调整相对于导体的位置，而不影响由第一叠片组的测量叠片所感应出的磁场强度。

对磁组进行磁隔离的方式是由适当的塑料形成的，用电绝缘的塑料材料环绕内组和外组，其宽度超过叠片的宽度。

又依据本发明，电流传感装置用于感应数值低于10毫安的转子对地故障电流，此处的转子电流约为1000安培。

本发明的进一步说明可参见附图。

图1是表示电流感应装置在电路中的位置及其与转子对地故障位置关系的基本电路图。

图2为简化的电路框图，它表示了传感系统的一些元件。

图3是电流传感装置一端所示的情况，剖面表示了部分固定方式。

图4是用剖面表示的固定方式的局部侧示图。

图5是电流传感装置的叠片组的视图。

图1是表示交流发电机励磁电路的典型图。导线10和11为用来输送90-460V直流电到负载13的汇流条，电缆或电线，负载13代表电刷部件和用负载表示的交流发电机励磁器的转子的直流电路。直流电源来自直流电源励磁发电机。