CN109521252A - 直流漏电流的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流漏电流的检测装置，包括：电子发射器用于产生电子束；电子加速器用于对电子发射器产生的电子束中的电子加速，使电子获得动能；电磁偏转线圈包括磁芯以及绕制在磁芯上的绝缘导线，磁芯具有气隙，绝缘导线具有输入端和输出端，根据输入端和输出端将电磁偏转线圈串接在待测线路中；电子发生器产生的电子穿过电磁偏转线圈的气隙，打在荧光显示屏上。本实施例提供的直流漏电流的检测装置，可以实现根据荧光显示屏上图像的位置，直观的判断漏电流的大小；不影响线路供电质量，并且当直流***的支路数量多时也方便检测。

Description

直流漏电流的检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，特别涉及一种直流漏电流的检测装置。

背景技术

随着电力***的应用越来越广泛，电力***的安全变得尤为重要。

电力***中的直流电源设备，作为主要电气设备的保安电源及控制信号电源，是一个十分庞大的多分支供电网络。直流电源***的可靠运行是保障电力可靠运行的技术基础，在直流***中，当直流***的正极或负极与大地之间的绝缘水平低于某一规定值时，称为直流***接地。直流***分布范围广，外露部分多，当收到尘土潮气腐蚀时，使某些绝缘薄弱原件绝缘降低或者绝缘破坏造成直流接地。直流接地中危害较大的是两点接地，可能构成接地短路，造成继电器短接，造成严重事故。另外，电流泄漏也可能导致电击造成的伤害或死亡，因此，漏电流的检测成为影响电力***的安全因素之一。

目前，关于直流***接地故障的检测方法主要通过电桥平衡法。电桥平衡原理就是在正、负母线之间人为的接入一个电阻桥路，让其与直流***正负母线对地绝缘电阻组成一个电桥，电桥以地作为桥路中间点，通过接在两个电阻桥之间继电器来判断是否存在绝缘故障。当***正常没有绝缘故障时，直流母线正负极对地绝缘电阻与阻值相等，电桥平衡，继电器中仅有小于整定值的微小不平衡电流流过，装置不发出报警信号；而当发生绝缘故障时，正负母线对地绝缘电阻不均匀下降或一端直接接地，电桥失去平衡，此时继电器中会有较大的不平衡电流流过，如果此电流比整定值大时，装置将通过继电器发出绝缘报警信号，表示发生绝缘故障。

基于此，本发明的发明人发现，电桥平衡法检测只能检测到不平衡电流，发出报警，不能直接确定故障位置，通常要通过拉路法实现对故障支路的检测，会影响直流***的电量供给。当直流***的支路数量多或对供电可靠性要求高的时候，电桥平衡法往往无法满足检测需求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流漏电流的检测装置，从而克服现有的拉路法检测会影响直流***的电量供给的缺点。

本发明提供一种直流漏电流的检测装置，所述检测装置包括：电子发射器、电子加速器、电磁偏转线圈以及荧光显示屏；所述电子发射器用于产生电子束；所述电子加速器用于对所述电子发射器产生的电子束中的电子加速，使所述电子获得动能；所述电磁偏转线圈包括磁芯以及绕制在磁芯上的绝缘导线，所述磁芯具有气隙，所述绝缘导线具有输入端和输出端，根据所述输入端和输出端将所述电磁偏转线圈串接在所述待测线路中；所述电子穿过所述电磁偏转线圈的气隙处，轰击在所述荧光显示屏上。

在一种可能的实现方式中，当所述待测线路为直流接地支路时，所述绝缘导线为单支导线，根据所述单支导线的输入端和输出端将所述电磁偏转线圈串接在所述直流接地支路中。

在一种可能的实现方式中，当所述待测线路为电源主回路时，所述绝缘导线为双支导线，所述双支导线的缠绕方式、匝数均相同。

在一种可能的实现方式中，所述双支导线具有正极输入端、正极输出端、负极输入端、负极输出端，所述双支导线的正极输入端与电源正极相连接，所述负极输出端与电源负极相连接，所述导线的正极输出端、负极输入端分别与负载的输入、输出端相连接。

在一种可能的实现方式中，所述电磁偏转线圈的磁芯垂直于水平方向设置，所述气隙的磁场方向为竖直方向。

在一种可能的实现方式中，当所述待测线路不存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或竖直的线；当所述待测线路存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或竖直的线与不存在漏电流时发生水平方向的偏移；电子束水平方向的偏移距离为偏转距离。

在一种可能的实现方式中，所述电磁偏转线圈的磁芯与水平方向平行设置，所述气隙的磁场方向为垂直于纸面方向。

在一种可能的实现方式中，当所述待测线路不存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或水平的线；当所述待测线路存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或水平的线与不存在漏电流时发生竖直方向的偏转；电子束竖直方向的偏移距离为偏转距离。

在一种可能的实现方式中，所述待测线路的漏电流大小所述电子束在所述荧光显示屏上的偏转距离成正比。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本实施例提供的直流漏电流的检测装置，通过设置电磁偏转线圈包括磁芯以及绕制在磁芯上的绝缘导线，所述磁芯具有气隙，所述绝缘导线具有输入端和输出端，根据所述输入端和输出端将所述电磁偏转线圈串接在所述待测线路中；电子发生器产生的电子穿过所述电磁偏转线圈的气隙处，轰击在所述荧光显示屏上。本实施例提供的直流漏电流的检测装置，可以实现根据荧光显示屏上图像的位置，直观的判断漏电流的大小；不影响线路供电质量，并且当直流***的支路数量多时也方便检测。

并且，与被测***不存在任何电气联系，无须向直流***注入任何辅助信号(如低频交流信号)，对直流***的运行不会产生任何影响，实现非侵入式检测；针对高频漏电也能准确检测和保护；检测电路实现相对简单，在查找故障支路时非常实用，性价比较高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种直流漏电流的检测装置；

图2为本发明实施例提供的待测线路为电源主回路时的检测装置；

图3为本发明实施例提供的待测线路为直流接地支路时的检测装置；

图4为本发明实施例的荧光显示屏上漏电流的显示示意图；

图5为本发明实施例的磁场方向为垂直纸面方向的磁偏转原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种直流漏电流的检测装置，所述检测装置包括：电子发射器1、电子加速器2、电磁偏转线圈3以及荧光显示屏4；

所述电子发射器1用于产生电子束。

具体地，电子发生器负责产生带电粒子，在电子发生器里，灯丝通电加热后，表面产生大量的热电子，灯丝必须选用熔点高、电阻率大的材料，一般是用钨丝制成的，通过强电流后，灯丝被加热到一千度以上。阴极必须选用逸出功低的材料，阴极表面原子的外层电子，受到一定的热能或电能的激励后，会脱离原子核的束缚越出轨道而成为自由电子。

所述电子加速器2用于对所述电子发射器产生的电子束中的电子加速，使所述电子获得动能。

所述电磁偏转线圈3包括磁芯以及绕制在磁芯上的绝缘导线，所述磁芯具有一定的气隙，所述绝缘导线具有输入端和输出端，根据所述输入端和输出端将所述电磁偏转线圈串接在所述待测线路中。

可以理解为，待测线路为电磁偏转线圈的绕组，绕制在检测磁芯上。待测线路与漏电检测装置为非电气连接。

所述电子穿过所述电磁偏转线圈3的气隙处，轰击在所述荧光显示屏4上。

具体地，带电粒子经过电子加速器极板后，获得动能被加速，电磁偏转线圈的导线采用共模方式绕制，磁芯具有气隙，当电流流经有负载后，从电源负端返回。若检测支路发生漏电故障时，会对大地产生一个漏电流，在磁芯的气隙处形成与漏电流数值成正比的电磁场B，进而改变带电粒子的运动轨迹，打在荧光屏时会与原点形成位移，可以实时准确的反应直流电路中的漏电流状态。

由此，本实施例提供的直流漏电流的检测装置，通过设置电磁偏转线圈3包括磁芯以及绕制在磁芯上的绝缘导线，所述磁芯具有气隙，所述绝缘导线具有输入端和输出端，根据所述输入端和输出端将所述电磁偏转线圈串接在所述待测线路中；电子发生器1产生的电子穿过所述电磁偏转线圈3的气隙处，轰击在所述荧光显示屏上。本实施例提供的漏电流的检测装置，可以实现根据荧光显示屏上图像的位置，直观的判断漏电流的大小；不影响线路供电质量，并且当直流***的支路数量多时也方便检测。

并且，与被测***不存在任何电气联系，无须向直流***注入任何辅助信号(如低频交流信号)，对直流***的运行不会产生任何影响，实现非侵入式检测；针对高频漏电也能准确检测和保护；检测电路实现相对简单，在查找故障支路时非常实用，性价比较高。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，针对两种待测线路，对电磁偏转线圈进行进一步限定。

在一种可能的实现方式中，图2为本发明实施例提供的待测线路为电源主回路时的检测装置，请参阅图2，当所述待测线路为电源主回路时，所述绝缘导线为双支导线，所述双支导线的缠绕方式、匝数均相同。

具体地，所述双支导线具有正极输入端a、正极输出端c、负极输入端d、负极输出端b，所述双支导线的正极输入端a与电源正极相连接，所述负极输出端b与电源负极相连接，所述导线的正极输出端c、负极输入端d分别与负载的输入、输出端相连接。

若检测支路不存在漏电故障时，从电源正端流出的电流大小与流入负端电源的电流大小相等、方向相反，穿过传感器时两个电流产生的磁场相互抵消，电磁偏转线圈无磁场产生，粒子沿着原有运动方向打在荧光屏上，形成固定亮点。若检测支路发生漏电故障时，通过正极或者负极会对大地产生一个漏电流，此时从电源正端流出的电流与流入电源负端的电流会存在一个电流差值，穿过电磁偏转线圈两个电流产生的磁场无法相互抵消，在气隙处形成与漏电流数值成正比的电磁场B，进而改变带电粒子的运动轨迹，打在荧光屏时会与原点形成位移，可以实时准确的反应直流电路中的漏电流状态。需要说明的是，本实施例中电磁偏转线圈的绝缘导线，为了描述与待测线路的连接关系，定义了正极输入端a、正极输出端c、负极输入端d、负极输出端b，负极输出端b也可以与与电源正极相连接，但是此时，所述负极输出端a与电源负极相连接，所述导线的正极输出端d、负极输入端c分别与负载的输入、输出端相连接。

在一种可能的实现方式中，图3为本发明实施例提供的待测线路为直流接地支路时的检测装置，请参阅图3，当所述待测线路为直流接地支路时，所述绝缘导线为单支导线，根据所述单支导线的输入端e和输出端f将所述电磁偏转线圈串接在所述直流接地支路中。

可以认为，地线支路为电磁偏转线圈的绕组，绕制在检测磁芯上。正常情况下，直流接地支路中不存在电流，因此输入端、输出端仅仅是为了区分。

正常情况下，直流接地支路中不存在电流，当直流接地支路产生漏电流时，电磁偏转线圈在气隙处形成与漏电流数值成正比的电磁场B，进而改变带电粒子的运动轨迹，打在荧光屏时会与原点形成位移，可以实时准确的反应直流电路中的漏电流状态。

由此，本实施例提供的直流漏电流的检测装置，可以实现可以只检测支路直流接地信号，不受***分布电容的影响。

实施例三

本实施例中，在上述实施例的基础上，对电磁偏转线圈的设置方向进行进一步限定。

在一种可能的实现方式中，请参阅图2、图3，所述电磁偏转线圈的磁芯垂直于水平方向设置，所述气隙的磁场方向为竖直方向。

当所述待测线路不存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或竖直的线。

具体地，当不施加水平磁场时，电子束在所述荧光显示屏上形成点。为了观察方便，可以在电磁偏转线圈的气隙处外加水平磁场，此时不存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成竖直的线。

当所述待测线路存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或竖直的线与不存在漏电流时发生水平方向的偏移；电子束水平方向的偏移距离为偏转距离。

在一种可能的实现方式中，所述电磁偏转线圈的磁芯与水平方向平行设置，所述气隙的磁场方向为垂直于纸面方向(附图未示出)。

当所述待测线路不存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或水平的线。

具体地，当不施加水平磁场时，电子束在所述荧光显示屏上形成点。为了观察方便，可以在电磁偏转线圈的气隙处外加竖直磁场，此时不存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成水平的线。

图4为本发明实施例的荧光显示屏上漏电流的显示示意图，请参阅图4，当所述待测线路存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或水平的线与不存在漏电流时发生竖直方向的偏转，电子束竖直方向的偏移距离为偏转距离。

实施例四

本实施例中，对漏电流的大小进行进一步分析。图5为本发明实施例的磁场方向为垂直纸面方向的磁偏转原理图，请参阅图5，电磁偏转线圈气隙处形成的均匀磁场，通过加速的电子e,以速度v沿着Z方向进入磁场B，受到洛伦兹力的作用，(洛伦兹力的方向根据漏电流发生的位置方向不同)发生偏转，偏转半径R为：

电子离开磁场与Z轴夹角为Φ为：

偏转距离S为：

其中，L为荧光屏幕到电子出磁场的横向偏移距离，l为电子在磁场中的横向偏移距离。

电子加速器电压为V，那么有：

其中，e为电子的电荷量。

且：B＝K₁I (5)

其中，K₁为常数，I为漏电流值。

根据计算，公式中其余参量为定值，那么公式可以简化为：

其中，K为简化公示后的常数值。

因此，所述待测线路的漏电流大小与所述电子束在所述荧光显示屏上的偏转距离成正比。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种直流漏电流的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：

电子发射器、电子加速器、电磁偏转线圈以及荧光显示屏；

所述电子发射器用于产生电子束；

所述电子加速器用于对所述电子发射器产生的电子束中的电子加速，使所述电子获得动能；

所述电磁偏转线圈包括磁芯以及绕制在磁芯上的绝缘导线，所述磁芯具有气隙，所述绝缘导线具有输入端和输出端，根据所述输入端和输出端将所述电磁偏转线圈串接在所述待测线路中；

所述电子穿过所述电磁偏转线圈的气隙处，轰击在所述荧光显示屏上。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，当所述待测线路为接地支路时，所述绝缘导线为单支导线，根据所述单支导线的输入端和输出端将所述电磁偏转线圈串接在所述接地支路中。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，当所述待测线路为电源主回路时，所述绝缘导线为双支导线，所述双支导线的缠绕方式、匝数均相同。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述双支导线具有正极输入端、正极输出端、负极输入端、负极输出端，所述双支导线的正极输入端与电源正极相连接，所述负极输出端与电源负极相连接，所述导线的正极输出端、负极输入端分别与负载的输入、输出端相连接。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电磁偏转线圈的磁芯垂直于水平方向设置，所述气隙的磁场方向为竖直方向。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，

当所述待测线路不存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或竖直的线；

当所述待测线路存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或竖直的线与不存在漏电流时发生水平方向的偏移；

电子束水平方向的偏移距离为偏转距离。

7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电磁偏转线圈的磁芯与水平方向平行设置，所述气隙的磁场方向为垂直于纸面方向。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，

当所述待测线路不存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或水平的线；

当所述待测线路存在漏电流时，所述电子束在所述荧光显示屏上形成点或水平的线与不存在漏电流时发生竖直方向的偏转；

电子束竖直方向的偏移距离为偏转距离。

9.根据权利要求6或8所述的检测装置，其特征在于，所述待测线路的漏电流大小与所述电子束在所述荧光显示屏上的偏转距离成正比。