剩余电流互感器设计中应注意的一些问题

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2024年剩余电流保护装置的常见故障(3篇)

2024年剩余电流保护装置的常见故障(3篇)

2024年剩余电流保护装置的常见故障是指在2024年期间使用的剩余电流保护装置中可能发生的故障。

剩余电流保护装置是一种用于检测和防止电气设备中的剩余电流的安全装置。

它主要用于低压电路中,可以及时检测和切断电路中的剩余电流,以保护人身安全和防止设备损坏。

在2024年,剩余电流保护装置可能会出现以下常见故障:1. 误动作:剩余电流保护装置可能会出现误动作的情况,即在正常情况下没有剩余电流或剩余电流较小的情况下,保护装置却误切断电路。

这可能是由于装置内部元件的老化或故障导致的,也可能是由于外部干扰或电路的变动引起的。

2. 失效:剩余电流保护装置失效是指在正常发生剩余电流的情况下,保护装置却无法及时切断电路。

这可能是由于装置内部元件损坏或接触不良导致的,也可能是由于电源供应不稳定或电路负载过重导致的。

3. 灵敏度不足:剩余电流保护装置的灵敏度不足指的是对于较小的剩余电流无法及时检测和切断电路。

这可能是由于装置设计不合理或灵敏元件的性能不佳导致的。

4. 抗干扰能力差:剩余电流保护装置可能会受到外部干扰而误动作或失效。

这可能是由于电磁干扰、电压波动或电路共振等因素导致的。

5. 环境适应性差:剩余电流保护装置在不同的环境条件下可能表现出不同的故障。

例如,在高温或潮湿的环境中,装置可能容易受到损坏或故障。

6. 安装不合理导致的故障:剩余电流保护装置的安装不当可能导致故障的发生。

例如,电缆连接不牢固或接线错误、接地不良等都可能影响装置的正常工作。

7. 维护不及时:剩余电流保护装置需要定期进行检测和维护,以确保其正常工作。

如果维护不及时或不到位,装置可能发生故障。

为减少剩余电流保护装置故障,应注意以下事项:1. 选择合适的剩余电流保护装置,确保其性能符合国家标准或行业标准。

2. 严格按照生产厂家的安装和使用说明进行操作,确保装置安装正确,接线牢固。

3. 定期进行装置的检测和维护,发现问题及时修复或更换故障件。

4. 避免过载或过电压情况,以免对装置造成损坏。

电气火灾剩余电流原因分析及预防措施

电气火灾剩余电流原因分析及预防措施

电气火灾剩余电流原因分析及预防措施在电气火灾发生的事故中,除人为的因素以外,还包括有电气线路接触不良、电气故障、谐波、雷电、静电、电磁场和剩余电流漏电等,往往引起火灾与爆炸、电气设备故障、造成人身伤害和财产损失。

在电气火灾事故中,电气短路故障所占比一半以上,而电气火灾主要是由电气设备(含电气线路)上产生的高温或电火花、电弧等所导致的。

本文重点分析了电气火灾剩余电流产生的原因,并对如何预防、排查等进行了分析、探讨,尤其对地铁电气火灾剩余电流问题提出了一些具体的解决方法,并取得了一定的效果。

随着我国各种电气产品种类及数量的日益增多、负荷增大,电气线路也随之变得更加复杂,火灾隐患也随之呈上升趋势。

根据国家安全事故通报统计,我国每年都发生多起电气火灾事故,电气火灾占总火灾数的比例在快速上升,且电气火灾高居火灾事故总数的首位、损失都在火灾总损失的40%以上,造成了人民生命财产的重大损失,而且剩余电流的报警占比较大。

因此深入了解电气火灾产生的原因,并采取如何防范的相应措施是非常重要和紧迫的。

电气火灾是由于电气方面原因产生的火源而引起的火灾,一般是指各种发、送、变、配、用电设备及线路在带电运行状态下,由于非正常的原因,在电能转化为热能等其它形式的能量过程中引燃可燃物而导致的火灾。

还包括静电和雷电引起的火灾。

在电气线路中发生的泄露电流较为常见,所谓漏电流,就是线路的某一个地方因为相线或零线通过非预期负载(例如绝缘破损、受潮、绝缘能力下降)对大地连接产生电流。

当有漏电发生时,漏泄的电流在流入大地途中,如遇电阻较大的部位时,会产生局部高温,致使附近的可燃物着火,从而引起火灾。

一、电气火灾剩余电流产生的原因分析(一)电气火灾剩余电流监控系统工作原理当发生电气火灾剩余电流报警值时,电气火灾监控探测器将保护线路中的剩余电流电气故障参数信息转变为电信号,经数据处理后,探测器做出报警判定,将报警信息传输到电气火灾监控主机。

电气火灾监控主机在接收到探测器的报警信息后,经确认判断,显示电气故障报警探测器的部位信息,同时记录探测器的报警时间,主机控制器发出声光报警,警示人员采取相应的处置措施,排除电气故障、消除电气火灾隐患,防止电气火灾的发生。

剩余电流保护装置在使用管理中的问题及对策

剩余电流保护装置在使用管理中的问题及对策

剩余电流保护装置在使用管理中的问题及对策剩余电流保护装置是一种能够有效保护电气设备和人身安全的重要设备。

然而,在实际使用中,经常会出现各种各样的问题,给设备的保护和安全管理带来挑战。

本文就剩余电流保护装置在使用管理中的问题及对策进行分析,并提供相关建议。

问题一:误报、漏报剩余电流保护装置在使用过程中,经常因为设备老化、环境变化等原因导致误报或漏报。

误报会引起无谓的停电,影响正常生产和使用;漏报则会导致设备的保护功能失效,出现安全事故。

这些问题的出现主要是由于设备管理不严格、检修不及时等原因引起的。

对策:1.严格执行设备巡检制度。

每季度或每年对剩余电流保护装置进行一次全面检修,及时发现和处理设备故障。

2.采用摆动式巡检。

对剩余电流保护装置的状态进行不定期检查,提高检查的全面性和有效性。

3.定期进行设备的维护保养,确保设备长期稳定运行。

问题二:操作不规范剩余电流保护装置的操作不规范也是常见的问题。

例如,当剩余电流保护装置发生跳闸时,有些人会使用继电器绕路,使电流得以通过,这样的操作是非常危险的,会导致设备的保护功能失效。

还有一些人在操作剩余电流保护装置时会不穿绝缘鞋,这也是非常危险的。

对策:1.加强操作规范的宣传。

让每一位操作人员都理解剩余电流保护装置的重要性,培养操作规范的意识。

2.建立操作规范的制度。

制定剩余电流保护装置的操作流程,并在业务操作中加强执行。

3.提高操作人员的技能水平。

开展剩余电流保护装置的技能培训,提高操作人员的操作技能和安全意识。

问题三:设备老化随着剩余电流保护装置的使用时间的增加,设备随之老化,设备的保护和监测功能下降甚至失效。

对策:1.建立设备的完整档案,对设备的历史数据、使用状态、检修记录等进行全面管理。

2.建立设备更换制度,对超期服役的剩余电流保护装置进行更换。

3.采用设备养护技术,定期对设备进行加固、维护、更换配件等工作,提高设备的使用寿命。

结论剩余电流保护装置在使用过程中容易出现误报、漏报、操作不规范、设备老化等问题,这些问题对于设备的保护和安全管理有着很大的影响。

剩余电流保护装置在使用管理中的问题及对策

剩余电流保护装置在使用管理中的问题及对策

剩余电流保护装置在使用管理中的问题及对策农村低压电网大规模的改造工程,对电网结构进行了重新规划和布局,农村低压网络的设施设备状况得到了明显改善,电网健康水平、供电能力、供电可靠性和网络绝缘强度等等均得到了大大提高。

同时,农电体制的改革,也为电网的安全、稳定、经济运行提供了强有力的组织保证。

但是,”两改一同价”后,县级供电部门对农村低压电网的管理也从原来的乡镇或变压器台区延伸到千家万户农民的家用电能表,安全管理的难度和责任更大、更重,特别是农村人身电击伤亡事故和漏电引起的电气火灾及家用电器、设备烧坏事故时有发生。

其中,因保护装置的装设、使用和管理中存在的弊端和问题不能进行有效保护而导致事故的频发占了相当大的比例。

1现阶段剩余电流保护装置的装设、使用和管理中存在的问题1.1对装设保护装置的重要性及其作用认识不足。

农网改造后有些人认为农网安全性能提高了,没有必要安装保护装置。

也有相当一部分人认为保护装置跳闸动作次数比较频繁,需要比正常时增加工作量,怕麻烦、或者由于保护装置正常或非正常动作,极易造成停电的错觉等等,人为将保护装置强行重复合闸或者拆、退出。

特别是山区,供电网络遍布乡镇,分散性强,山大人稀,而且农网本身的隐患缺陷多而杂,线路及设备维护面广,因此,线路故障率较高。

许多基层管片电工为了减少工作量而人为地将配变的第一级保护装置或者主干(分支)线路的第二级保护装置有意识不装或者人为退出。

还有的是将损坏的保护装置退出,用刀闸取而代之,认为刀闸可形成明显的断开点,殊不知刀闸熔丝只对过负荷和短路起一定保护作用,而对过电压和漏电不起保护作用。

也有农村管片电工责任心不强,或自身对装设和使用保护装置基础知识欠缺,发现用户退出、损坏保护装置等行为听之任之,视而不见。

1.2产品质量差,保护装置不正常动作(分断),起不到保护作用。

1994年以前未经国家安全认证的老产品,在质量上的确存在着故障率高,不正常动作,用试跳按钮检定不出好坏等缺陷,但受到农村现有经济条件的限制,在不可能完全淘汰的前提下,这些旧产品还继续运行在农村低压网络中。

论剩余电流保护技术在电网应用中存在的问题及解决方法

论剩余电流保护技术在电网应用中存在的问题及解决方法
技 术 , 以 区分 增 加 的 漏 电 电流 是 漏 电设 备投 切 引起 的漏 电 , 是人 可 还
剩余 电流就是相线对地 的漏电电流 , △lI 十 + 嘉 即: = 夏 I I
而 对于 三相 线路 , 线 路绝 缘 状 况 较 差 时 , 且 各相 线 对 地都 有 漏 电电流。
从 在 讨 论 剩 余 电流 保 护技 术 之 前 ,首 先要 搞 清 两个 概 感器 实现 对剩 余 电流信 号 的检 测 ,当没 有剩 余 电流 时 , 电源流 出 的 电流 与流 入 的 电流相 等 , 剩余 电流 互感 器 的 在 念, 其一 , 何谓 剩余 电流?剩余 电流 是指 线路 中 的电流矢 量 电流 矢量 和 为零 : 当有剩 余 电流 时 , 出的 电流 与 流 入 的 流 和 , : l + +l+I 即 △ =I f 。 电流 不相 等 , 序 电流互 感器 二 次侧 有感应 信号 产生 。 当 零 也 就 是 漏 电保 护器 上 的零序 电流 互 感 器 检 测 的漏 电 剩余 电流值 达 到整定 动作 值 时 , 感器 二 次侧 感应信 号 经 互 电流 : 二 , 谓 对地 漏 电 电流 ? 指 线路 对 大 地 的泄 露 电 放 大后 推动脱 扣器 使开 关动作 , 其 何 实现剩余 电流 保护 。 流, 由于 电网 中 的线 路 对地 绝 缘 电阻不 是 无 穷大 , 存 在 且 现在 市场 上 的剩余 电流 断 路器 均 采 用 零 序 电流 互 感 对地 分布 电容 。 因此有 泄 漏 电流 产 生 , 这些 电流 一般 称为 器 检 测 漏 电信 号 ,这种 方 法 它检 测 的是 电网 中 的剩 余 电 漏 电 电流 , 也叫 固有 漏 电 电流。 流 , 三相 线 路 中 , 在 检测 到 的剩余 电流 , 各相 线 路对地 漏 是 在 一 定 条 件下 , 触 电或者 设备 故 障 漏 电, 一定 就 电或 者人体 触 电 电流 的矢 量和 , 人 不 因而 它无法 对线 路 中发生 会 引起 剩余 电流 的增加 ,反而 会 导致 剩余 电流 的减 少 , 因 的相 线 对地 漏 电或者人 体 触 电事故 进行 有效 的保护 , 围绕 此造 成 了人 体触 电或者 设备 故 障漏 电时 漏 电保 护 器 的 不 这 一 问题 人 们 进 行 了 广 泛 的 研 究 , 在 就 以 下 几 种 技 术 问 现 动作 , 即保护 死区 。 题进 行 分析 与探讨 :

剩余电流保护装置接线要点和注意事项你都清楚吗?

剩余电流保护装置接线要点和注意事项你都清楚吗?

剩余电流保护装置接线要点和注意事项你都清楚吗?剩余电流保护装置接线要点和注意事项剩余电流保护装置的正确接线,关系到保护装置能否正确动作,同时也关系到保护装置的正常运行、关系到能否起到防护人身电击、电气设备损坏、电气火灾事故的问题。

一、剩余电流保护装置接线要点1、根据低压系统接地型式确定接线方式剩余电流保护装置在安装接线前,首先应查清低压系统接地型式,我国低压系统接地型式有TT、TN、IT系统。

由于IT系统自形成一个封闭系统,在特殊情况下采用,且安全性能高,一般不采用剩余电流保护装置作为人身电击、电气火灾保护,在此不作论述。

TN系统中,又可分为TN-C、TN-C-S、TN-S系统。

剩余电流保护装置在TT、TN-C-S、TN-S系统中的接线要求是不同的,在TN-C 系统是不能安装剩余电流保护装置的,必须改造为TN-C-S、TN-S或局部TT系统后才能安装。

在TN-C-S系统中,对安装剩余电流保护装置的要求更严格,不然接线错误会造成误动作或拒动作。

①在TT系统中的接线要求在TT系统中,无论是220V电源供电的电气设备,接用二极二线式剩余电流保护装置,还是三相设备与单相设备共用的三相四线式380V电源供电的电气设备,接用三极四线式或四极四线式剩余电流保护装置,其中性线必须穿过剩余电流保护装置。

②在TN-S系统中的接线要求在TN-S系统中,必须满足上述1.1.1在TT系统中的接线要求外,还必须满足,保护(PE)线不能通过剩余电流保护装置。

③在TN-C-S系统中的接线要求TN-C-S系统由TN-C系统改造而来。

只有将TN-C系统改造为TN-C-S系统、TN-S系统或局部TT系统。

才允许安装剩余电流保护装置。

TN-C-S系统接线必须满足上述1.1.1、1.1.2中对N线和PE线的要求。

在TN-C-S系统中,剩余电流保护装置只允许使用在N线与PE线分开部分。

通过剩余电流保护装置的N线,不得作为PE线,不得重复接地。

剩余电流互感器的正确使用方法

剩余电流互感器的正确使用方法

剩余电流互感器的正确使用方法剩余电流互感器是电力系统中重要的保护装置,能够有效监测电路中的剩余电流,确保电力系统的安全运行。

本文将详细介绍剩余电流互感器的正确使用方法,帮助您充分发挥其保护作用。

一、剩余电流互感器概述剩余电流互感器,又称漏电保护器,是一种用于检测电力系统剩余电流的保护装置。

当系统中的剩余电流超过设定值时,剩余电流互感器会立即动作,切断故障电路,防止电气火灾和人身触电事故的发生。

二、剩余电流互感器的选用1.额定电压:选择剩余电流互感器时,应确保其额定电压与被保护电路的电压等级相符。

2.额定电流:根据被保护电路的负荷电流,选择合适的剩余电流互感器额定电流。

3.动作电流:根据实际需求,选择合适的动作电流。

动作电流越小,保护灵敏度越高,但容易产生误动作。

4.安装方式:根据安装位置和空间,选择合适的剩余电流互感器安装方式,如挂式、嵌入式等。

三、剩余电流互感器的正确使用方法1.安装:(1)在安装前,应检查剩余电流互感器的铭牌参数,确认无误后进行安装。

(2)按照产品说明书的要求,将剩余电流互感器安装在合适的位置,确保其与被保护电路的接线正确。

(3)接线时应注意,剩余电流互感器的接线端子应牢固、可靠,避免因接线不良导致保护失效。

2.调试:(1)在调试前,确保剩余电流互感器的电源和负载都已断开。

(2)使用专用测试仪器,检查剩余电流互感器的动作电流和动作时间是否符合要求。

(3)对剩余电流互感器进行模拟试验,验证其保护功能是否正常。

3.运行与维护:(1)定期检查剩余电流互感器的运行状态,确保其外观无损伤、接线无松动。

(2)定期对剩余电流互感器进行清洁,防止灰尘、污垢等影响其正常运行。

(3)定期进行模拟试验,验证剩余电流互感器的保护功能是否正常。

(4)发现剩余电流互感器动作异常时,应及时查明原因,排除故障。

四、注意事项1.遵循产品说明书进行操作,切勿随意更改剩余电流互感器的参数。

2.禁止在剩余电流互感器运行状态下进行接线、调试等操作。

有关剩余电流保护的几个问题

有关剩余电流保护的几个问题

剩余 电流 保 护 电 器 ( ei a Cr n O ea d Po cv R s ul u et pre r ete d r t t i D v e, ei 简称 R D 是国际电工委 员会 (E ) ̄ c s C) IC X 电流 型漏电保
触电击 防护时 , 只是作 为直接接 触电击 防护的补 充措 施 , 而
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图 3 TN—S系统 中的 R D的 典 型 接线 示 例 I C
表2 ' I N系统 中 R D额定漏电动作电流 E 与故障回路阻抗 的关系 额定漏电动作电流 / A m
R CD i I I ,a d TN s se ,s l r isa d d f rn e ew e r tcin o ei u l u rn p e ae e c sa d z r  ̄l e c u" n T,' T n y tms i a i e n i e e c sb t e n p oe t fr s a re ta r t d v e n eo 8 u n ee l mi t o d c d i x 一
尤 为 重要 l 。 2 J
线发生断线时 , 电流保护对碰壳 故障不起作 用。因此, 过 在
T N系统 中设置 R D 对完善和补充 T C, N系统的电击防护能力 及 防漏 电火灾性能都 是十分重要的。
表1 T T系统 中 R D 额定 漏 电动作 电流 C
』 设 备 最 大 接地 电阻 的 关 系 与
的故障电流。
22 R D在 T 系 统 中 的 应 用 . C r
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剩余电流互感器设计中应注意的一些问题1 剩余电流互感器的矢量图剩余电流互感器的主要功能是检测通过互感器铁心的主电路(一次回路)的剩余电流(接地故障电流),并将一次回路的剩余电流变换成二次回路的输出电压。

二次回路输出电压直接,或通过信号放大装置将信号放大以后施加到剩余电流脱扣器的脱扣线圈上,使脱扣器动作。

剩余电流互感器工作性能直接影响剩余电流保护电器的性能和可靠性。

剩余电流互感器一次回路和二次回路的电流与电压关系的矢量图见图1。

图1 剩余电流互感器电流和电压关系的矢量图图1中N 1为互感器一次回路导线,对贯穿式环形互感器,即为穿过互感器主电路的导线;N 2为二次回路导线,通常缠绕在环形铁心上,一次回路和二次回路通过铁心实现电磁耦合;I 1为一次回路的电流;I 2为二次回路的电流;I 0为铁心的磁化电流,E 2为二次回路的感应电压,θ为二次回路的电流滞后角。

根据矢量图,一次回路的电流、二次回路的电流及铁心的磁化电流之间的关系见式(1)和式(2)I 1I 2N 1 N 2 E 2 Z 2E 2N 1I 1 N 2I 2N 2I 2 N 1I 0 Φ θ θN 1I 1=N 2I 2+N 1I 0 (1)N 1I 1=22222201)cos ()sin (θθI N I N I N ++ (2)由式(2)可得出:I 1=12N E 2222222021)cos ()sin (θθZ N Z N N Z N ++ (3) 式中E 2为二次回路感应电压,Z 0为激磁阻抗,Z 2为二次回路阻抗。

由式(3)可以看出,在N 1、N 2等参数确定的条件下,相对于一次回路确定的电流值I 1,要提高二次回路的感应电压E 2,应尽可能提高互感器的激磁阻抗Z 0。

根据磁路定律,铁心的激磁阻抗由下式所示:Z 0=l SN μω21 (4)式中μ为铁心的导磁率,l 为铁心磁路的平均长度,S 为铁心截面积,ω为电源角频率。

2 提高互感器检测灵敏度和可靠性的措施剩余电流互感器应具有高的检测灵敏度和检测可靠性。

2.1 提高检测灵敏度的措施a) 选用高导磁率的材料剩余电流互感器检测的电流范围一般从几个毫安至几百毫安,而互感器一次回路导线由于受到主电路导线截面积的限制往往只有一匝或几匝,激磁安匝较小。

互感器是处在弱磁场的条件下工作,这就要求互感器的铁心具有较高的导磁率,尤其是要求有较高的初始导磁率。

剩余电流互感器的铁心一般采用高导磁率的铁镍软磁合金制成,例如1J85,其最大导磁率μm可大于0.628 H/m,初始导磁率μ0也可达0.0628 H/m以上,特别适合于在弱磁场条件下工作,可以制成高灵敏度的剩余电流互感器。

近年来也有些产品采用高导磁率的非晶态或微晶态合金材料制造剩余电流互感器,非晶和微晶合金材料具有较高的导磁率,铁心加工及热处理的工艺要求较低,成本也相应较低,但其材料的稳定性相对铁镍软磁合金还有差距。

对于剩余动作电流较大的其它剩余电流保护电器,例如剩余电流继电器等,也可以采用硅钢片、铁淦氧等其它高导磁材料制造的互感器铁心。

b) 提高互感器的激磁阻抗根据式(3)可知,剩余电流互感器的检测灵敏度还与互感器的激磁阻抗有关,即与一次回路的匝数N1、铁心的截面S和磁路平均长度l等有关。

增加一次回路匝数、增大铁心截面尺寸和减少磁路平均长度都能提高检测灵敏度。

但一次回路匝数受到主回路温升及结构的限制不能过多,即使额定电流较小的剩余电流保护电器一般也不会大于5-6匝。

额定电流较大的剩余电流保护电器,一次回路只能采用穿心式,不可能增加匝数。

而增大铁心截面尺寸和减少磁路长度又受到几何尺寸的限制,应根据剩余电流保护电器的结构综合进行考虑。

2.2 提高检测可靠性的措施剩余电流互感器的检测可靠性与互感器铁心的材料、结构及加工工艺有关。

a) 提高互感器的平衡特性从理论上讲,当没有接地故障时,通过互感器一次回路的每相电流在铁心中产生的磁通应相互抵消,剩余电流互感器的二次回路应该没有输出。

实际上,由于漏磁通的存在、一次回路导线布置不对称和互感器铁心周边方向导磁率的不均匀,即使主电路没有接地故障时,一次回路电流产生的磁通也不会完全抵消,二次回路就有一个微弱残留信号输出。

随着主回路工作电流的增大,不平衡的程度也会增大,尤其是电动机或用电设备起动时产生的大起动电流作用下,残留输出信号也会增大,甚至导致剩余电流保护电器误动作。

为此,要尽量减少残留输出信号,因此要求剩余电流互感器的一次回路导线尽量对称布置,磁回路的截面和导磁率均匀对称,以减少漏磁通的影响。

互感器铁心形状一般为圆环形,采用带材卷绕或用板材冲成环形薄片重叠而成,并采用适当的屏蔽层对互感器的铁心进行屏蔽,以减少漏磁通的影响。

对于大电流等级的剩余电流保护电器,因为额定电流较大,起动电流可达到几千安培,漏磁通的影响更为明显,必须采用更为完善的屏蔽措施,才能达到平衡特性的要求。

图2为某一型号剩余电流断路器互感器的结构,主要由铁心、绝缘罩壳、二次回路线圈、试验回路线圈、绝缘片、屏蔽片、屏蔽圈、二次回路和试验回路线圈引出线和绝缘外壳等组成。

整个互感器铁心,包括二次回路线圈、试验回路线圈和屏蔽等用环氧树脂封装在一个绝缘外壳中,二次回路线圈和试验回路线圈通过引出线引出。

1-屏蔽圈 2-屏蔽片 3-绝缘外壳 4-罩壳 5-屏蔽圈6-线圈 7-罩壳8-铁心 9-罩壳 10-绝缘片 11-环氧树脂 12-二次回路和试验回路引出线图2 剩余电流断路器互感器的典型结构b) 提高铁心材料的温度稳定性剩余电流保护电器要求在基准温度和极限温度下,其动作特性均应符合规定的要求。

因此必须考虑温度变化对互感器特性的影响。

如果温度变化时,导磁率或饱和磁感应密度产生较大的波动,有可能引起动作特性产生较大的波动,使剩余电流动作特性在极限温度下超出规定的要求。

因此要选用具有较高的温度稳定性的高导磁率的软磁合金材料,防止温度变化引起动作特性的变化。

c) 减小铁心材料的矫顽力在电路故障产生短路电流时,会对互感器产生较大的磁冲击,由于剩磁A 放大的影响可能使互感器的特性产生变化。

为减小这种影响,要求制造铁心的材料具有较小的矫顽力H c,以减少剩磁的影响,防止大电流冲击后引起动作电流的变化。

一般来讲,铁镍软磁合金制造的互感器较非晶合金和微晶具有更高温度稳定性和磁性能稳定性,在温度变化时和短路电流冲击后,动作电流不会发生明显的变化。

3 剩余电流互感器设计中的一些问题3.1 互感器铁心材料选用剩余电流互感器一次回路的激磁电流很小,处于弱磁场条件下工作,对额定剩余动作电流为0.006A的剩余电流保护电器,最小的工作磁场强度只有0.080 A/m左右。

在正常工作时经常会受到大起动电流或短路电流的冲击,不能因冲击电流产生的剩磁影响动作特性。

因此互感器的铁心材料一般采用具有高起始导磁率、高的最大导磁率和低矫顽力铁镍软磁合金材料,例如1J76、1J79、1J80、1J85等。

铁镍软磁合金材料具有极高的起始导磁率或最大导磁率,极低的矫顽力,较低的饱和磁感应密度,以及良好的温度稳定性。

例如,1J85冷轧带材II级和1J86冷轧带材,在0.08A/m磁场强度下的磁导率可达到62.5 mH/m以上,最大磁导率可达225-325 mH/m以上,矫顽力在1.2 A/m 以下,适合于制造高灵敏度要求的剩余电流互感器铁心,尤其是电磁式的剩余电流互感器的铁心。

对电子式剩余电流保护电器的互感器铁心也可采用1J79等牌号的铁镍软磁合金。

剩余电流互感器铁心制造方式有卷绕成环形和环形冲片两种,卷绕铁心的材料一般选用厚度为0.10-0.20 mm 的冷轧带材,冲片铁心的材料一般选用厚度为0.3-1.00的冷轧带材。

除了铁镍软磁合金外,也有采用非晶态或超微晶态的软磁合金材料制造剩余电流互感器铁心。

非晶态和超微晶态软磁合金具有制造工艺和热处理工艺简单、成本较低,最大导磁率和饱和磁感应密度高等优点,但起始磁导率较低,不适合于对起始磁导率和灵敏度要求较高的剩余电流保护电器使用,例如,电磁式剩余电流保护电器。

此外,对非晶态和超微晶材料机械性能较脆,易碎裂,其时效性及大电流冲击后的磁特性稳定性等问题还有待进一步研究和积累运行经验。

3.2 互感器结构设计1.剩余电流互感器的铁心一般采用环形结构,可采用卷绕铁心或冲片铁心。

铁心的尺寸根据剩余电流保护电器的结构、一次回路导体尺寸和灵敏度要求而定。

根据前面所述,要提高互感器的灵敏度和输出功率,应尽可能提高铁心的激磁阻抗,从激磁阻抗:Z 0=l SN μω21可以看出,要提高Z 0,除了提高磁导率μ以外,可还通过提高铁心截面积 S 、增加一次回路匝数N 1、缩小平均磁路长度 l 等。

根据结构,一次回路一般均设计为一匝,对额定电流较小的电磁式剩余电流保护电器也可以设计为几匝。

电子式剩余电流保护电器,对互感器的输出功率要求不高,铁心截面尺寸可设计得小一点。

对额定电流较小的剩余电流保护电器,互感器直径较小,如采用高磁导率的铁镍软磁合金,截面积可设计为10 mm 2至20 mm 2之间;额定电流较大时,互感器直径较大,平均磁路也长,铁心截面积应适当增大,可设计为30 mm2至50 mm2之间。

对电磁式剩余电流保护电器,要求互感器有较高的灵敏度和较高的输出功率,因此要增大铁心的截面积,例如额定电流为40A至63A的剩余电流保护电器,如采用高磁导率的铁镍软磁合金,铁心的截面积约在100mm2至200 mm2之间。

对A型剩余电流保护电器,要提高脉动电流时的输出,除了采取其他相应措施外(例如,改变磁滞回线形状,增加脉动直流时输出),也可增大互感器铁心截面积的尺寸。

具体铁心尺寸应根据剩余电流保护电器的整体结构、一次回路的导体尺寸及检测灵敏度的要求综合考虑。

2. 高磁导率的铁镍软合金材料的铁心在卷绕或加工完成后,要经过高温热处理后才能达到磁性能要求。

经过高温热处理的铁心对机械应力很敏感,在受到机械应力或冲击后,磁性能会急骤下降,使动作特性发生变化,因此在互感器设计时应对铁心采取足够的保护措施,防止正常使用过程中受机械应力的影响。

互感器铁心应放置在高强度工程塑料制成的外壳中,并采取适当的防振措施,如增加防振垫片,或充填防振硅脂等。

在剩余电流保护电器结构设计时,也要防止一次回路导体或其他部件对互感器施加过大应力。

3.3 互感器阻抗匹配在互感器几何尺寸和一次回路匝数确定的条件下,要达到最大的灵敏度,还应使二次回路阻抗与互感器的激磁阻抗匹配,这点对电磁式剩余电流保护电器尤其重要。

一般情况下,二次回路的电阻较小,当二次回路的电阻相对于阻抗可以忽略不计时,式(3)可简化为:I 1=12N E ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+222021Z N N Z N (5) 要提高灵敏度,即对应于一定的二次回路电压输出E 2,I 1越小越好,由式(5)可见,对应一定E 2 值时,I 1 越小,则式(5)括号内的值应越小。

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