專利名稱：一種零序電流互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種剩余電流保護斷路器的零部件，尤其是涉及一種零序電流互感器。
背景技術(shù)：
相應(yīng)于任何絕緣良好的電路而言，電路中流入和流出的電流矢量和應(yīng)該始終為零。要是人們發(fā)現(xiàn)流經(jīng)某一電路中電流的矢量和不為零時，就可以斷定該電路中存在剩余電流。剩余電流產(chǎn)生的原因通常是由于絕緣損壞或是接地故障，其結(jié)果可能會危害人的生命安全、引起火災(zāi)或產(chǎn)生其他危險。為了避免剩余電流可能產(chǎn)生的危險，除了應(yīng)保證電路的絕緣免于損壞以及避免接地故障的發(fā)生之外，一般在電路中串聯(lián)一個能對剩余電流起作用的裝置作為保護系統(tǒng)，這類裝置通常與斷路器一起使用，組成剩余電流保護斷路器。剩余電流保護斷路器能在因絕緣損壞而導(dǎo)致對地電壓增大的情況下，對人提供間接接觸保護，以及對因接地故障可能會引起的火災(zāi)及其他危險提供附加保護。剩余電流保護斷路器中的剩余電流保護裝置通常包括一個零序電流互感器、一個電子控制器、一個電磁脫扣器以及一個由數(shù)個絕緣部件構(gòu)成的保護外殼。其中，零序電流互感器用于檢測被檢測 流經(jīng)其初級線圈電路中的剩余電流，電子控制器收集從零序電流互感器次級線圈感應(yīng)生成的電信號，經(jīng)過判斷和比較后，產(chǎn)生動作信號，用于控制電磁脫扣器的狀態(tài)，而電磁脫扣器則是響應(yīng)電子控制器的動作命令，控制斷路器的分合狀態(tài)。保護外殼則是用來絕緣和隔離剩余電流保護裝置中的帶電零部件，并對以上所述各部件起到一個支撐和定位的作用。以四極斷路器為例，零序電流互感器用于測量被檢測電路對應(yīng)的四條電路中同時流過電流的總和，因此，零序電流互感器的的中央穿過被互感器外殼用十字形的格局相互隔離的四條電路作為零序電流互感器的初級線圈。理論上，當(dāng)電路及負載正常工作時，同時流經(jīng)零序電流互感器中四條電路的電流在每一瞬間矢量和為零，此時，零序電流互感器的鐵芯中的感應(yīng)磁場為零，次級線圈沒有電流輸出。然而，由于初級線圈的四條電路在穿過零序電流互感器時的幾何結(jié)構(gòu)并非完全對稱，因此，盡管電路中流經(jīng)初級線圈的電流的矢量和為零，初級線圈導(dǎo)電回路產(chǎn)生的不均勻的感應(yīng)磁場還是會通過零序電流互感器的環(huán)形鐵芯在次級線圈產(chǎn)生原本不應(yīng)存在的輸出電流。當(dāng)初級線圈導(dǎo)電回路中流經(jīng)的電流達到一定程度，次級線圈的輸出電流將會超過電子控制器原先設(shè)定的動作閾值，此時，電磁脫扣器就會驅(qū)動斷路器脫扣。剩余電流保護斷路器就產(chǎn)生了誤動作。以上用四極斷路器為例，在三極或二極電路中也會發(fā)生類似情況。為了減小穿過環(huán)形鐵芯的初級線圈導(dǎo)電回路產(chǎn)生不均勻的感應(yīng)磁場對次級線圈的影響，現(xiàn)有的技術(shù)是，在繞有次級線圈的環(huán)形鐵芯外側(cè)有一個差不多完全圍繞其的封閉的導(dǎo)磁屏蔽罩，在此導(dǎo)磁屏蔽罩的外側(cè)兩邊，沿軸向布置著一定數(shù)量的由導(dǎo)磁金屬制成的軸向屏蔽環(huán)，試圖通過導(dǎo)磁屏蔽罩和軸向屏蔽環(huán)隔離和均衡來自軸向和徑向的漏磁場對零序電流互感器的干擾?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點是，盡管軸向的漏磁場可以通過增加軸向屏蔽環(huán)的數(shù)量或厚度來滿足隔離要求，徑向的漏磁場卻只有導(dǎo)磁屏蔽罩隔離，因此，在通過較大電流時，仍有漏磁場穿過導(dǎo)磁屏蔽罩薄弱的徑向屏蔽層，干擾零序電流互感器的鐵芯，使次級線圈產(chǎn)生錯誤的輸出電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠消除現(xiàn)有系統(tǒng)的缺陷，特別是避免剩余電流保護斷路器在通過較大電流時因漏磁場的干擾而產(chǎn)生的誤動作的零序電流互感器。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種零序電流互感器，包括環(huán)形鐵芯41、次級線圈43、軸向屏蔽環(huán)44、互感器外殼45和初級線圈導(dǎo)電回路42，所述的次級線圈43繞在環(huán)形鐵芯41上，該環(huán)形鐵芯41軸向兩側(cè)均設(shè)有相同數(shù)量的軸向屏蔽環(huán)44，所述的互感器外殼45呈環(huán)狀，且緊密包夾著環(huán)形鐵芯41、次級線圈43及軸向屏蔽環(huán)44，互感器外殼45的中央被十字分隔成四個空間，所述的初級線圈導(dǎo)電回路42穿設(shè)在分隔成的空間內(nèi)，其特征在于，所述的互感器還包括第一徑向屏蔽環(huán)472和第二徑向屏蔽環(huán)471，第一徑向屏蔽環(huán)472和第二徑向屏蔽環(huán)471分別設(shè)在環(huán)形鐵芯41的徑向內(nèi)外兩側(cè)，同軸向屏蔽環(huán)44 一起緊密包夾住環(huán)形鐵芯41。 所述的第一徑向屏蔽環(huán)472和第二徑向屏蔽環(huán)471均由金屬導(dǎo)磁材料制成的條帶卷繞制成。所述的金屬導(dǎo)磁材料為娃鋼。條帶卷繞的厚度和環(huán)形鐵芯41軸向兩側(cè)的軸向屏蔽環(huán)44的數(shù)量滿足當(dāng)使零序電流互感器以最小的體積滿足通過規(guī)定的最大電流時，不至于因不均勻的感應(yīng)磁場而在環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生使次級線圈輸出誤動作電流。所述的初級線圈導(dǎo)電回路42兩端連接有進線端接線端子421及出線端接線端子422。所述的初級線圈導(dǎo)電回路42的數(shù)量為2、3或4。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、處于環(huán)形鐵芯和次級線圈徑向內(nèi)外兩側(cè)的徑向屏蔽環(huán)和軸向兩側(cè)的軸向屏蔽環(huán)從所有方向遮擋了環(huán)形鐵芯周圍的雜散磁場，通過調(diào)整徑向屏蔽環(huán)的厚度及軸向屏蔽環(huán)的數(shù)量，可以使零序電流互感器以最小的體積滿足通過規(guī)定的最大電流時，不至于因不均勻的感應(yīng)磁場而在環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生使次級線圈輸出誤動作電流。2、采用了可根據(jù)需要調(diào)整厚度的磁場屏蔽結(jié)構(gòu)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中零序電流互感器徑向屏蔽薄弱的缺陷，從而保證了剩余電流保護斷路器的可靠運行。3、能夠消除現(xiàn)有系統(tǒng)的缺陷，特別是避免剩余電流保護斷路器在通過較大電流時因漏磁場的干擾而產(chǎn)生的誤動作，通過優(yōu)化零序電流互感器屏蔽層的幾何結(jié)構(gòu)，形成對稱式結(jié)構(gòu)，從而使穿越環(huán)形線圈的磁通量被均勻化，不會產(chǎn)生干擾次級線圈的信號。


圖1為零序電流互感器的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明零序電流互感器的分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明零序電流互感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為裝在電路斷路器上的剩余電流保護裝置示意圖；圖5為剩余電流保護裝置分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為現(xiàn)有技術(shù)的零序電流互感器的分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為現(xiàn)有技術(shù)的零序電流互感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實例，提供一種用于剩余電流保護斷路器中的零序電流互感器，用以檢測電路中的剩余電流，當(dāng)檢測到電路中的剩余電流達到脫扣閾值時，剩余電流保護裝置中的電磁脫扣器動作，推動斷路器脫扣，最終使斷路器斷開電路。圖4表示了一個四極斷路器I與剩余電流保護裝置2的機械連接和相對位置。參見圖5，圖5為所述的剩余電流保護裝置2的分解示意圖，所述剩余電流保護斷路器中的剩余電流保 護裝置2通常包括一個零序電流互感器4、一個電子控制器3、一個電磁脫扣器5以及一個由數(shù)個絕緣部件構(gòu)成的保護外殼6。零序電流互感器4用于檢測流經(jīng)其初級線圈中的剩余電流、電子控制器3收集從零序電流互感器4次級線圈感應(yīng)生成的電流信號，經(jīng)過判斷和比較后產(chǎn)生動作信號，用于控制電磁脫扣器5的狀態(tài)，電磁脫扣器5響應(yīng)電子控制器3的動作命令，控制斷路器I的分合狀態(tài)，而保護外殼6則是用來隔離上述部件中的帶電零件，并對上述部件支撐和定位。參見圖6、圖7，現(xiàn)有的技術(shù)的零序電流互感器4由環(huán)形鐵芯41、初級線圈導(dǎo)電回路42、次級線圈43、軸向屏蔽環(huán)44、導(dǎo)磁屏蔽罩46和互感器外殼45構(gòu)成，環(huán)形鐵芯41的外觀呈環(huán)形，次級線圈43沿環(huán)形鐵芯41的截面繞制，在繞有次級線圈43的環(huán)形鐵芯41外側(cè)有一個差不多完全圍繞其的封閉的導(dǎo)磁屏蔽罩46,導(dǎo)磁屏蔽罩46由二個相互扣住的金屬半蓋461和462構(gòu)成，在此導(dǎo)磁屏蔽罩46的外側(cè)兩邊沿軸向布置著一定數(shù)量的由導(dǎo)磁金屬制成的軸向屏蔽環(huán)44。導(dǎo)磁屏蔽罩46和軸向屏蔽環(huán)44用于隔離來自軸向和徑向的漏磁場，初級線圈導(dǎo)電回路42從互感器外殼45的中間穿過。參見圖1，從外觀上看，零序電流互感器4中環(huán)形鐵芯和次級線圈由互感器外殼45包裹，并由互感器外殼45支撐和定位，初級線圈導(dǎo)電回路42的各相分別從互感器外殼45中間被分成上下左右四格的相互隔離和絕緣的空間穿過，初級線圈導(dǎo)電回路42兩端分別帶有進線端接線端子421及出線端接線端子422。圖2、圖3為本發(fā)明所述的零序電流互感器4，其是在現(xiàn)有技術(shù)上(圖6、圖7所示)上做的改進，由環(huán)形鐵芯41、初級線圈導(dǎo)電回路42、次級線圈43、軸向屏蔽環(huán)44、第二徑向屏蔽環(huán)471、第一徑向屏蔽環(huán)472和互感器外殼45構(gòu)成，環(huán)形鐵芯41的外觀呈環(huán)形，由高導(dǎo)磁材料的條帶卷繞制成，次級線圈43沿環(huán)形線圈41的截面繞制，環(huán)形鐵芯41的徑向內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)有第一徑向屏蔽環(huán)472和第二徑向屏蔽環(huán)471，第二徑向屏蔽環(huán)471、第一徑向屏蔽環(huán)472與環(huán)形鐵芯寬度相等，在繞有次級線圈43的環(huán)形鐵芯41的外側(cè)兩邊，沿軸向布置著一定數(shù)量的由金屬導(dǎo)磁材料制成的軸向屏蔽環(huán)44，軸向屏蔽環(huán)44的外徑覆蓋到較大的第二徑向屏蔽環(huán)471的外側(cè)，而其內(nèi)徑則覆蓋到較小的第一徑向屏蔽環(huán)472的內(nèi)側(cè)，徑向屏蔽環(huán)的條帶卷繞的厚度和設(shè)在環(huán)形鐵芯41軸向兩側(cè)的軸向屏蔽環(huán)44的數(shù)量滿足當(dāng)使零序電流互感器以最小的體積滿足通過規(guī)定的最大電流時，不至于因不均勻的感應(yīng)磁場而在環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生使次級線圈輸出誤動作電流?；ジ衅魍鈿?5包裹在環(huán)形鐵芯41、次級線圈43、第二徑向屏蔽環(huán)471、第一徑向屏蔽環(huán)472和軸向屏蔽環(huán)44的四周，使得前述部件成為一個整體。互感器外殼45的另一個作用是用作零序電流互感器4上的一次和二次電路之間的電氣隔離，互感器外殼45的中央劃分為四格，初級線圈導(dǎo)電回路42從中穿過，其各極相互絕緣。當(dāng)斷路器I為三極或兩極時，則使用互感器外殼45中央四個空格中的三個或是兩個。初級線圈導(dǎo)電回路42的兩端分別帶有進線端接線端子421及出線端接線端子422，所述徑向屏蔽環(huán)471、472由金屬導(dǎo)磁材料的條帶卷繞制成。根據(jù)本發(fā)明的一個特定的實施例，第二徑向屏蔽環(huán)471、第一徑向屏蔽環(huán)472均由金屬導(dǎo)磁材料制成的條帶卷繞制成。金屬導(dǎo)磁材料為娃鋼。以上所述的裝置是一個優(yōu)選的實施例，以四極剩余電流保護斷路器為例，其它二極、三極剩余電流保護斷 路器也包括在本技術(shù)方案之中。
權(quán)利要求
1.一種零序電流互感器，包括環(huán)形鐵芯(41)、次級線圈(43)、軸向屏蔽環(huán)(44)、互感器外殼(45)和初級線圈導(dǎo)電回路(42)，所述的次級線圈(43)繞在環(huán)形鐵芯(41)上，該環(huán)形鐵芯(41)軸向兩側(cè)均設(shè)有相同數(shù)量的軸向屏蔽環(huán)(44)，所述的互感器外殼(45)呈環(huán)狀，且緊密包夾著環(huán)形鐵芯(41)、次級線圈(43)及軸向屏蔽環(huán)(44)，互感器外殼(45)的中央被十字分隔成四個空間，所述的初級線圈導(dǎo)電回路(42)穿設(shè)在分隔成的空間內(nèi)，其特征在于，所述的互感器還包括第一徑向屏蔽環(huán)(472)和第二徑向屏蔽環(huán)(471)，第一徑向屏蔽環(huán)(472)和第二徑向屏蔽環(huán)(471)分別設(shè)在環(huán)形鐵芯(41)的徑向內(nèi)外兩側(cè)，同軸向屏蔽環(huán)(44)一起緊密包夾住環(huán)形鐵芯(41)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零序電流互感器，其特征在于，所述的第一徑向屏蔽環(huán)(472)和第二徑向屏蔽環(huán)(471)均由金屬導(dǎo)磁材料制成的條帶卷繞制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種零序電流互感器，其特征在于，所述的金屬導(dǎo)磁材料為硅鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種零序電流互感器，其特征在于，條帶卷繞的厚度和環(huán)形鐵芯(41)軸向兩側(cè)的軸向屏蔽環(huán)(44)的數(shù)量滿足當(dāng)使零序電流互感器以最小的體積滿足通過規(guī)定的最大電流時，不至于因不均勻的感應(yīng)磁場而在環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生使次級線圈輸出誤動作電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零序電流互感器，其特征在于，所述的初級線圈導(dǎo)電回路(42)兩端連接有進線端接線端子(421)及出線端接線端子(422)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種零序電流互感器，其特征在于，所述的初級線圈導(dǎo)電回路(42)的數(shù)量為2、3或4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種零序電流互感器，包括環(huán)形鐵芯、次級線圈、軸向屏蔽環(huán)、互感器外殼和初級線圈導(dǎo)電回路，所述的次級線圈繞在環(huán)形鐵芯上，該環(huán)形鐵芯軸向兩側(cè)均設(shè)有相同數(shù)量的軸向屏蔽環(huán)，所述的互感器外殼呈環(huán)狀，且緊密包夾著環(huán)形鐵芯、次級線圈及軸向屏蔽環(huán)，互感器外殼的中央被十字分隔成四個空間，所述的初級線圈導(dǎo)電回路穿設(shè)在分隔成的空間內(nèi)，所述的互感器還包括第一徑向屏蔽環(huán)和第二徑向屏蔽環(huán)，第一徑向屏蔽環(huán)和第二徑向屏蔽環(huán)分別設(shè)在環(huán)形鐵芯的徑向內(nèi)外兩側(cè)，同軸向屏蔽環(huán)一起緊密包夾住環(huán)形鐵芯。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有當(dāng)零序電流互感器通過較大電流時不致因結(jié)構(gòu)不對稱而在次級線圈上產(chǎn)生誤動作電流等優(yōu)點。
文檔編號H01F27/36GK103065782SQ201110325420
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者丁一先, 趙瑞峰 申請人:上海電器股份有限公司人民電器廠