專利名稱：一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于使用于低壓電網(wǎng)用電設(shè)備中的接地短路保護(hù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng) 域，尤其涉及一種當(dāng)單相或三相用電設(shè)備的絕緣因故障發(fā)生接地短路時(shí)， 能夠限制短路電流及由其引發(fā)的電弧，保護(hù)變壓器、低壓電網(wǎng)、用電設(shè)備 及控制開關(guān)保護(hù)裝置——特別是剩余電流動作保護(hù)裝置的電子放大元件免 遭短路電流的沖擊破壞，防止火災(zāi)發(fā)生，能夠可靠斷開接地短路電路的分 勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
在遍布城鄉(xiāng)的380V、 380V/220V低壓電網(wǎng)上，連接有眾多的外殼可導(dǎo) 電的用電設(shè)備——不僅有工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電設(shè)備，還包括有城鄉(xiāng)居民生活、 黨政軍機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、金融、學(xué)校、商貿(mào)、餐飲、賓館等單位所使用 的用電設(shè)備，這些用電設(shè)備在運(yùn)行使用過程中，隨著使用時(shí)間的增加，設(shè) 備自身的絕緣會逐漸老化；由于使用不當(dāng)或維護(hù)、維修不及時(shí)形成的過負(fù) 荷將會加速絕緣老化的進(jìn)程；操作過電壓和大氣(雷電)過電壓將會導(dǎo)致 絕緣薄弱點(diǎn)擊穿。因此，由于設(shè)備絕緣的損壞造成的外殼帶電現(xiàn)象時(shí)有發(fā) 生，并會造成以下不安全隱患
——人體觸及帶電設(shè)備外殼時(shí)將危及生命安全；
一一用電設(shè)備中的帶電部件對外殼放電時(shí)，將會因接地電弧性短路而
引發(fā)火災(zāi)；
另外，設(shè)備中的帶電部件在設(shè)備發(fā)生接地短路時(shí)，短路電流將在設(shè)備 絕緣擊穿處和連接設(shè)備的保護(hù)線(PEE或PEN、 PES)的接點(diǎn)松脫處產(chǎn)生電 弧——當(dāng)電弧產(chǎn)生的熱量足以引燃周圍可燃物和導(dǎo)線自身絕緣物時(shí)，火災(zāi) 將會發(fā)生；當(dāng)接點(diǎn)不松脫時(shí)，持續(xù)的短路電流難以使過電流保護(hù)開關(guān)動作， 故障回路末端的導(dǎo)線也將難以承受短路電流產(chǎn)生的熱量，使其自身絕緣物
引燃而發(fā)生火災(zāi)。
由電的熱效應(yīng)公式(熱量)Q=0.24I2Rt可知，電弧和故障回路導(dǎo)線所
產(chǎn)生的熱量與短路電流的平方成正比，而單相接地短路電流的大小不單與 故障設(shè)備距電源變壓器的距離有關(guān)(距變壓器近時(shí)短路回路阻抗較小，則 短路電流大，反之遠(yuǎn)時(shí)短路電流小)，還與低壓電網(wǎng)的接地方式有關(guān)——在
TT接地方式電網(wǎng)中，接地故障回路的阻抗較大，僅電源接地與設(shè)備接地電 阻就達(dá)10—20Q，故此短路電流一般在20—IOA間；而在TN-C、 TN-C-S、 TN-S電網(wǎng)中，單相接地短路就是單相線路短路，故障回路的阻抗較小，一 般在O. 5—1Q之間，則短路電流在500—200A之間。故障短路電流未能使 過電流保護(hù)開關(guān)動作前，最小持續(xù)電流(10A)電弧的發(fā)熱功率P則會達(dá)到 220VX10A=2200W。而引燃火災(zāi)所需的最低功率P約在60--100W間。最小 發(fā)熱功率是引燃功率的22倍，可見接地短路引發(fā)火災(zāi)的危檢系數(shù)是多么的 驚人。
近十年來，在我國城鄉(xiāng)家庭及其他公共場合電氣火災(zāi)事故頻頻發(fā)生， 約占火災(zāi)總數(shù)的30%左右。在電氣火災(zāi)中，接地電弧性短路引發(fā)的火災(zāi)事故 又占一半以上。因此，接地短路事故不但對供用電產(chǎn)生影響，而且還會燒 毀設(shè)備、線路并引發(fā)火災(zāi)，給國家、集體、個(gè)人造成重大財(cái)產(chǎn)損失和不必
要的人員傷亡。
目前，在農(nóng)村供電的TT系統(tǒng)、城鎮(zhèn)供電的TN系統(tǒng)中，普遍使用的單 相接地短路保護(hù)裝置有如圖la所示的熔斷器RD和如圖lb所示的帶短路保 護(hù)功能的短路開關(guān)。這兩種保護(hù)裝置的動作參數(shù)都是電流值。為了確保正 常的供用電，其短路開關(guān)K的斷開動作電流值或熔斷器RD的熔斷電流I' 都要躲過用電設(shè)備的啟動電流和線路尖峰電流值。而單相接地短路回路的 阻抗較大，短路電流較小，因此，這兩種保護(hù)裝置都難于在火災(zāi)發(fā)生前可 靠的啟動短路開關(guān)K斷開故障電路。
另一種是如圖lc所示廣泛使用的在電路上用電器的控制開關(guān)中設(shè)置的 由電流互感器TA、電子電路放大器V和脫扣線圈TQ構(gòu)成的末級剩余電流動 作保護(hù)裝置。其工作原理是利用剩余電流Io經(jīng)電流互感器TA將二次感應(yīng)
電流12輸入電子電路放大器V， 12經(jīng)該電子電路放大后輸出控制信號使控制
的常開觸點(diǎn)VK導(dǎo)通，并使脫扣線圈TQ啟動由機(jī)械鎖扣2和彈簧3構(gòu)成的 執(zhí)行裝置使短路開關(guān)QF斷開。該保護(hù)裝置雖能對接地短路事故起到保護(hù)作
用，但該保護(hù)裝置在運(yùn)行中存在以下缺點(diǎn)
1、 當(dāng)TN系統(tǒng)中的用電設(shè)備發(fā)生絕緣故障時(shí)，剩余電流Io會很大，即 為單相金屬性短路電流1/')。此電流對故障回路的電源(變壓器的線圈XI、 X2、 X3)、開關(guān)、線路將產(chǎn)生危害性沖擊；對用電設(shè)備及與其連接的末端線 路將產(chǎn)生損毀性沖擊。
2、 對安裝于故障回路中的3級(1級、2級、末級)剩余電流動作保 護(hù)裝置電子電路放大器V的電子元器件將產(chǎn)生嚴(yán)重危害。這是因?yàn)槟┘?剩余電流動作保護(hù)裝置中常開觸點(diǎn)VK導(dǎo)通時(shí)一次額定動作電流設(shè)定在毫安 級(末級一般設(shè)定在30mA左右)，而設(shè)備接地時(shí)所產(chǎn)生的剩余電流Io最小
(在TT系統(tǒng))也在10A左右、最大(在TN系統(tǒng))可達(dá)到500A。該剩余電 流是剩余電流動作保護(hù)裝置額定動作龜流(IAV)的300—16000倍。由電流 互感器TA的工作原理可知， 一次回路電流和二次回路電流存在下列近似關(guān) 系N丄^ N山。其中R、 N2為電流互感器的一次、二次匝數(shù)，L、 L為電 流互感器-一次電流a=i。=id('))， 二次電流(即放大器輸入電流)。由上式 可知，電流互感器的一、二級匝數(shù)是不變的，當(dāng)i,是額定動作電流U勺 300—16000倍時(shí)，i2即輸入電子電路放大器V的電也將增大300--16000 倍。且不說放大器對輸入電流放大了多少倍，僅增大了 300—16000倍的輸 入電流就足以對放大器的的電子元器件產(chǎn)生嚴(yán)重危害和沖擊，將直接影響 電子元器件的壽命和剩余電流動作保護(hù)裝置功能的可靠性。這也是運(yùn)行中 的剩余電流動作保護(hù)裝置保護(hù)功能喪失、使用壽命短的的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供能夠?qū)Φ蛪弘娋W(wǎng)(380V、 220V/380V)上的用電 設(shè)備發(fā)生絕緣故障造成接地短路事故時(shí)起到限流、消弧、防止火災(zāi)、結(jié)構(gòu) 簡單、使用壽命長、功能可靠的限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的總的技術(shù)方案就是在用電設(shè)備的外殼保護(hù)線PE與 電源線路的中性點(diǎn)間連接一檢測機(jī)構(gòu)。
其中，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的第一技術(shù)方案為 一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置，包括 控制接地短路開關(guān)的由機(jī)械鎖扣構(gòu)成的短路開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 控制所述機(jī)械鎖扣的分勵(lì)脫扣線圈；
所述短路開關(guān)所控制的用電設(shè)備的外殼體與所述分勵(lì)脫扣線圈和電源 中性點(diǎn)的連接處間串接有限流電阻和電磁繼電器，形成檢測觸發(fā)回路，構(gòu)
成所述用電設(shè)備發(fā)生接地短路的檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)；
所述分勵(lì)脫扣線圈的一端通過所述電磁繼電器的常開觸點(diǎn)與電源的中 性點(diǎn)連接，另一端與相線連接，形成啟動回路，并構(gòu)成連接于相線上的短 路開關(guān)動作的啟動機(jī)構(gòu)。 -
其附加技術(shù)特征為
所述的檢測觸發(fā)回路中串聯(lián)有單向?qū)ǖ亩O管；
所述的電源中性點(diǎn)為電源中性線上的電連接點(diǎn)； 所述的電源中性點(diǎn)為三相線通過連接三個(gè)相同參數(shù)的電容或電感并聯(lián) 后形成的連接點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明〖1的所采用的第二技術(shù)方案為 一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置，包括
控制接地短路開關(guān)的由機(jī)械鎖扣構(gòu)成的短路開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
連接于線路間的剩余電流放大機(jī)構(gòu)，以及 兩端分別與線路中性點(diǎn)及相線間連接并串聯(lián)有剩余電流放大機(jī)構(gòu)控制
開關(guān)的用于控制所述機(jī)械鎖扣的分勵(lì)脫扣線圈；
在所述短路開關(guān)所控制的用電設(shè)備的外殼體與所述分勵(lì)脫扣線圈和電 源中性點(diǎn)的連接處間串接有限流電阻，形成檢測觸發(fā)回路，從而構(gòu)成所述 用電設(shè)備發(fā)生接地短路的檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)；
所述分勵(lì)脫扣線圈的一端通過所述剩余電流放大機(jī)構(gòu)控制開關(guān)與電源 的中性點(diǎn)連接，另一端與相線連接，形成啟動回路，并構(gòu)成連接于相線上
的短路開關(guān)動作的啟動機(jī)構(gòu)。 其附加技術(shù)特征為
所述的檢測觸發(fā)回路中串聯(lián)有單向?qū)ǖ亩O管； 所述的電源中性點(diǎn)為電源中性線上的電連接點(diǎn)；
所述的電源中性點(diǎn)為三相線通過連接三個(gè)相同參數(shù)的電容或電感并聯(lián) 后形成的連接點(diǎn)；
所述的剩余電流放大機(jī)構(gòu)連接于構(gòu)成所述檢測回路的兩個(gè)端點(diǎn)之間； 所述的剩余電流放大機(jī)構(gòu)連接于所述檢測回路和由分勵(lì)脫扣線圈形成 啟動回路之間；
所述的檢測回路中串接有電磁繼電器，其中該電磁繼電器的的常開觸 點(diǎn)與所述剩余電流放大機(jī)構(gòu)的控制開關(guān)并聯(lián)連接。
在上述的技術(shù)方案中本發(fā)明所采用的第一技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比 具有以下優(yōu)點(diǎn)
一一在該單相接地短路保護(hù)裝置中設(shè)置了檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)，其檢測的參 量采用接地短路時(shí)檢測中性線N(或N')與設(shè)備外殼保護(hù)線PE間的直流(或 交流)電流(或電壓)信號，而該信號與接地短路電流值的大小無關(guān)，當(dāng) 檢測的信號達(dá)到約定值時(shí)，檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)給啟動機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，使電磁繼 電器的常開觸點(diǎn)JDK閉合；啟動機(jī)構(gòu)向斷路執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu) 使斷路器斷開，從而實(shí)現(xiàn)對單相接地短路的保護(hù)功能。該保護(hù)裝置解決了 現(xiàn)有單相短路保護(hù)裝置(熔斷器、帶短路功能的斷路器)當(dāng)短路電流小于 其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的動作電流而拒動的問題。
■~一該保護(hù)裝置的檢測機(jī)構(gòu)，如圖2中的設(shè)備保護(hù)線PE雖經(jīng)檢測元器 件接于N(或N')，與如圖l所示的剩余電流動作保護(hù)裝置所保護(hù)的設(shè)備保 護(hù)線PE接于電源的PE (TN-C系統(tǒng)接于PEN)最終都是回電源組成回路，但 該保護(hù)裝置的檢測回路極大地限制了接地短路回路的電流。由原來的幾百 安降為幾十毫安，避免了短路電流對電網(wǎng)、設(shè)備的沖擊；消除接地電弧性 短路造成的火災(zāi)；使電子放大元器件免遭危害，從而延長剩余電流動作保 護(hù)裝置的功能壽命，為剩余電流動作保護(hù)裝置長期可靠運(yùn)行提供了保障。
一一由于短路電流達(dá)到幾十個(gè)毫安時(shí)即可實(shí)現(xiàn)短路故障的保護(hù)，因此 該方案可以優(yōu)先克服因設(shè)備外殼帶有危險(xiǎn)電壓時(shí)對人身的間接電擊危害。 ——本裝置具有保護(hù)功能的壽命長和可靠性高的特點(diǎn)。


圖la:為采用熔斷器RD為接地短路保護(hù)裝置的接線原理圖lb:為具有短路保護(hù)功能的短路保護(hù)裝置接線原理圖lc:為在電路上用電器的控制開關(guān)中設(shè)置有末級剩余電流動作保護(hù)
裝置的短路保護(hù)接線原理圖2a:為適用于單相電路的限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置電
路原理圖2b:為適用于三相電路的限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置電 路原理圖3a:為上述圖2a中的構(gòu)成單相電路限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保 護(hù)裝置的檢測電路的原理圖3b:為上述圖2b中的構(gòu)成三相電路限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保 護(hù)裝置的檢測電路的原理圖4a:為適用于具有剩余電流合動保護(hù)機(jī)構(gòu)的單相電路的限流消弧分 勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置電路原理圖4b:為適用于具有剩余電流合動保護(hù)機(jī)構(gòu)的三相電路的限流消弧分 勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置電路原理圖5a:為圖4a限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置中檢測回路的原 理圖5b:為圖4b限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置中檢測回路的原 理圖6a:另一種適用于具有剩余電流分動保護(hù)機(jī)構(gòu)的單相電路的限流消
弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置電路原理圖6b:另一種適用于具有剩余電流分動保護(hù)機(jī)構(gòu)的三相電路的限流消 弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置電路原理圖7a:為圖6a限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置中檢測回路的原 理圖7b:為圖6b限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置中檢測回路的原 理具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所提供的限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝 置的結(jié)構(gòu)和電路原理作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
方案一
如圖2a為本發(fā)明所提供的使用于單相電路的限流消弧分勵(lì)脫扣型接地 短路保護(hù)裝置的電路原理圖。該接地短路保護(hù)裝置包括由用于控制短路 開關(guān)QF和連接有彈簧3的機(jī)械鎖扣2構(gòu)成的短路開關(guān)動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)；其中 一端與短路開關(guān)QF下的電源中性線N的接線點(diǎn)4連接、另一端通過電磁繼 電器的常開觸點(diǎn)JDK與相線L3連接形成啟動回路的分勵(lì)脫扣線圈TQ，該分 勵(lì)脫扣線圈TQ用于控制上述機(jī)械鎖扣2，并構(gòu)成連接于相線上的短路開關(guān) QF動作的啟動機(jī)構(gòu)；在短路開關(guān)QF所控制的用電設(shè)備M的保護(hù)線PE與電 源中性線N的接線點(diǎn)4間串接有限流電阻R和電磁繼電器JD形成檢測觸發(fā) 回路，并構(gòu)成用電設(shè)備M發(fā)生接地短路的檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)。
如圖2b為本發(fā)明所提供的使用于三相電路的限流消弧分勵(lì)脫扣型接地 短路保護(hù)裝置的電路原理圖。該接地短路保護(hù)裝置同樣包括由用于控制 短路開關(guān)QF和連接有彈簧3的機(jī)械鎖扣2構(gòu)成的短路開關(guān)動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 其中一端與短路開關(guān)QF下的由三個(gè)相線分別連接三個(gè)相同參數(shù)的電容C1、 C2、 C3 (或相同參數(shù)的電感Ll、 L2、 L3)并聯(lián)后形成的連接點(diǎn)構(gòu)成的電源 中性線N'的接線點(diǎn)4連接、另一端通過電磁繼電器的常開觸點(diǎn)JDK與相線 Ll連接形成啟動回路的分勵(lì)脫扣線圈TQ，該分勵(lì)脫扣線圈TQ用于控制上 述機(jī)械鎖扣2，并構(gòu)成連接于相線上的短路開關(guān)QF動作的啟動機(jī)構(gòu)；在短 路開關(guān)QF所控制的用電設(shè)備M的保護(hù)線PE與上述電源中性線N的接線點(diǎn)4 間串接有限流電阻R和電磁繼電器JD形成檢測觸發(fā)回路，并構(gòu)成用電設(shè)備 M發(fā)生接地短路的檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)。
上述圖2a和圖2b限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置的電路工作
原理為
用電設(shè)備M絕緣良好時(shí)，即用電設(shè)備的絕緣未損壞，不發(fā)生接地短路， 外殼不帶電時(shí)，由電磁繼電器JD構(gòu)成的檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)兩端的電壓很低。此 時(shí)檢測觸回路中的電流為零，電磁繼電器JD不會觸發(fā)其常開觸點(diǎn)JDK閉合， 因此不會使啟動回路連通，執(zhí)行機(jī)構(gòu)也就不會動作使短路開關(guān)斷開。
其中檢測觸發(fā)元件電磁繼電器JD只相當(dāng)于一個(gè)阻抗，并不影響電網(wǎng)的 正常運(yùn)行。按《低壓電力技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，電壓允許偏差為+7%和-10%， 同時(shí)要求三相負(fù)荷不平衡率《25%，即公用中性線電流應(yīng)不大于相線電流 的1/4。故接線點(diǎn)4中性線N對設(shè)備保護(hù)線PE (對地間)電壓L^220VX10 % + 2X 1/4=3V左右。這個(gè)3V左右的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以使電磁繼電器JD觸發(fā) 其常開觸點(diǎn)JDK閉合，因此不會使啟動回路連通，執(zhí)行機(jī)構(gòu)也就不會動作
當(dāng)用電設(shè)備M的絕緣損壞而發(fā)生接地短路故障時(shí)，用電設(shè)備M的外殼 即帶有相電位，檢測回路兩端的電壓升為相電壓(220V)，這肘，檢測觸發(fā) 回路繼電器JD動作并使其常開觸點(diǎn)JDK閉合，啟動回路連通，脫扣線圈TQ 產(chǎn)生的電磁力打開機(jī)械鎖扣2，短路開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，斷開短路開關(guān)達(dá)到 電源斷路的目的。
檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)以保護(hù)人身免遭危險(xiǎn)電壓(50V)的危害為前提，并有 一定的可靠系數(shù)。設(shè)檢測機(jī)構(gòu)的起始動作電壓為40V，則其動作可靠系數(shù) KJK=50/40=1.25?；芈分械碾娮鑂用于調(diào)整檢測回路動作靈敏度并保證具有 一定的可靠性要求。當(dāng)該電阻越大時(shí)，回路中的電流就越小，電磁繼電器 的端電壓就越小，靈敏度降低；反之靈敏度升高。
當(dāng)線路上發(fā)生運(yùn)行事故或其他與本短路開關(guān)不同相線的用電設(shè)備發(fā)生 相線與中性線短路時(shí)，中性線的電位會隨之升高，該檢測回路中的繼電器、 電阻將把其他相線的電位傳到本用電設(shè)備M的外殼，這時(shí)將會對本用電設(shè) 備的絕緣產(chǎn)生危害，并會對使用本用電設(shè)備的工作人員產(chǎn)生電擊的危險(xiǎn)。 而此時(shí)因沒有形成通路繼電器不動作。為解決上述問題，如圖3a和3b所
示，在構(gòu)成圖3a和3b所示的使用于單相和三相電路中限流消弧分勵(lì)脫扣 型接地短路保護(hù)裝置的檢測觸發(fā)回路中串聯(lián)--二極管D，以反向截止傳入用 電設(shè)備M外殼的危險(xiǎn)電位。
方案二
如圖4a所示，本發(fā)明提供的另一種適用于單相電路中具有剩余電流合 動保護(hù)機(jī)構(gòu)的限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置電路原理圖。該裝置 包括由控制接地短路開關(guān)QF并連接有彈簧3的機(jī)械鎖扣2構(gòu)成的短路開 關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；連接于相線L3和中性線N間的由電流互感器TA、電子電路放 大器V構(gòu)成的剩余電流合動保護(hù)機(jī)構(gòu)；以及兩端分別與中性線N的接線點(diǎn)4 和相線L3連接并串聯(lián)有剩余電流放大機(jī)構(gòu)控制開關(guān)、用于控制機(jī)械鎖扣2 的分勵(lì)脫扣線圈TQ;在短路開關(guān)所控制的用電設(shè)備M的保護(hù)線PE與上述電 源中性線N的接線點(diǎn)4間串接有限流電阻R， 二極管D形成檢測觸發(fā)回路， 并構(gòu)成用電設(shè)備M發(fā)生接地短路的檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)。
如圖4b所示，本發(fā)明提供的另一種適用于三相電路中具有剩余電流合動保 護(hù)機(jī)構(gòu)的限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置電路原理圖。該裝置包括 由控制接地短路開關(guān)QF并連接有彈簧3的機(jī)械鎖扣2構(gòu)成的短路開關(guān)執(zhí)行 機(jī)構(gòu)；套于三個(gè)相線L1、 L2、 L3上的由電流互感器TA、電子電路放大器V 構(gòu)成的剩余電流合動保護(hù)機(jī)構(gòu)；以及一端與由三個(gè)相線分別連接三個(gè)相同 參數(shù)的電容C1、 C2、 C3 (或相同參數(shù)的電感L1、 L2、 L3)并聯(lián)后形成的連 接點(diǎn)構(gòu)成的電源中性線N'的接線點(diǎn)4連接，另一端通過剩余電流合動保護(hù) 機(jī)構(gòu)的常開觸點(diǎn)VK與相線Ll連接形成啟動回路的分勵(lì)脫扣線圈TQ。該分 勵(lì)脫扣線圈TQ用于控制上述機(jī)械鎖扣2，并構(gòu)成短路開關(guān)QF動作的啟動機(jī) 構(gòu)；在短路開關(guān)所控制的用電設(shè)備M的保護(hù)線PE與上述電源中性線N'的 接線點(diǎn)4間串接有限流電阻R， 二極管D形成檢測觸發(fā)回路，并構(gòu)成用電設(shè) 備M發(fā)生接地短路的檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)。
上述圖4a和圖4b為具有剩余電流合動保護(hù)機(jī)構(gòu)的限流消弧分勵(lì)脫扣 型接地短路保護(hù)裝置的電路工作原理為
當(dāng)用電設(shè)備M絕緣良好時(shí)，即用電設(shè)備的絕緣未損壞、不發(fā)生接地短
路、外殼不帶電時(shí)，其剩余電流為零，即I。二0，連接于中性線N和設(shè)備保護(hù)
線PE之間的檢測回路電流1」為零。此時(shí)剩余電流合動保護(hù)機(jī)構(gòu)不會使其控 制的常開觸點(diǎn)VK導(dǎo)通，因此不會使啟動回路連通，執(zhí)行機(jī)構(gòu)也就不會動作
使短路開關(guān)斷開。
當(dāng)用電設(shè)備M的絕緣損壞而發(fā)生接地短路故障時(shí)，接于中性線N或N' 與設(shè)備保護(hù)線PE之間的檢測回路兩端即有電壓，當(dāng)電壓為40V時(shí)，檢測回 路的電流1,設(shè)為剩余電流動作裝置的額定動作電流I^，即I產(chǎn)I，此時(shí)， 由檢測回路將接地短路電流I/1)限至額定動作電流Im。剩余電流1。二I尸Ia k，電子放大回路的VK觸點(diǎn)導(dǎo)通，連通脫扣線圈回路，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作而切 斷電源。
上述如圖4a和圖4b具有剩余電流合動保護(hù)機(jī)構(gòu)的限流消弧分勵(lì)脫扣 型接地短路保護(hù)裝置具有的優(yōu)點(diǎn) .
-、能將設(shè)備接地短路1/"限至剩余電流動作保護(hù)裝置的額定動作電 流1^，消除短路電流對電源變壓器、設(shè)備、線路及剩余電流放大元件的沖 擊；
二、 能將短路電流產(chǎn)生的電弧功率消減至引燃功率之內(nèi)；
三、 結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，能極大的延K:剩余電流動作保護(hù)裝置功能 的壽命。
如圖6a和6b所示為另一種分別適用于具有剩余電流分動型保護(hù)機(jī)構(gòu) 的單相和三相電路的限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置電路原理圖。 該裝置的電路結(jié)構(gòu)分別與圖4a和圖4b的結(jié)構(gòu)基本相同，聽不同的是構(gòu)成 上述限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置的檢測回路的連接方式不同。 當(dāng)用電設(shè)備M的絕緣損壞而發(fā)生接地短路故障時(shí)，為了使檢測回路能夠起 到連通由分勵(lì)脫扣線圈構(gòu)成的啟動機(jī)構(gòu)，因此將該檢測回路連接于剩余電 流互感器TA的負(fù)荷側(cè)N或N'與用電設(shè)備M的保護(hù)線PE之間。繼電器常開 觸點(diǎn)JDK與剩余電流放大器V的觸點(diǎn)VK并聯(lián)于由脫扣線圈形成的啟動回路。
其工作原理為
當(dāng)用電設(shè)備M的絕緣損壞發(fā)生接地短路故障時(shí)，相線的漏電電流經(jīng)設(shè)
備外殼保護(hù)線PE、檢測回路至剩余電流互感器TA的負(fù)荷側(cè)流回電源，此時(shí)， 對互感器TA來說，剩余電流1 =0，所以，它不會動作，放大器VK不導(dǎo)通 啟動回路。而檢測回路開始工作，當(dāng)檢測回路兩端電壓達(dá)到約定值時(shí)，繼 電器JD動作觸發(fā)其常開觸點(diǎn)JDK閉合而連通脫扣線圈TQ的啟動回路使開 關(guān)斷開，從而達(dá)到接地短路實(shí)現(xiàn)分勵(lì)脫扣的目的。
上述結(jié)構(gòu)的具有剩余電流分動保護(hù)機(jī)構(gòu)的單相和三相電路的限流消弧 分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置具有的優(yōu)點(diǎn)為
一、 能將設(shè)備接地短路電流L")限至剩余電流動作保護(hù)裝置的額定動 作電流I^以下，使剩余電流1。=0，最大限度的保護(hù)電子放大元器件免遭短 路電流的危害沖擊，延長剩余電流動作保護(hù)裝置功能的壽命。
二、 消除短路電流對電源變壓器、線路、用電設(shè)備的沖擊危害。
三、 能實(shí)現(xiàn)設(shè)備接地短路與線路絕緣故障的分別脫扣。'
四、 能將接地短路電流產(chǎn)生的電弧功率消減至引燃功率之內(nèi)，杜絕由 此引發(fā)的火災(zāi)。
五、 結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，壽命長。
六、 可取消低壓TN接地系統(tǒng)為TT系統(tǒng)，以節(jié)省從電源引出的至用電 設(shè)備間的保護(hù)線。因TN系統(tǒng)主要是為設(shè)備接地短路時(shí)提供一個(gè)能使短路電 流或剩余電流盡可能大的閉合通路，以使短路保護(hù)裝置或剩余電流動作保
護(hù)裝置動作。
七、 可取消用電設(shè)備的保護(hù)接地裝置。因設(shè)備的保護(hù)接地主要是為剩 余電流1。的產(chǎn)生提供一個(gè)通路，以使剩余電流動作保護(hù)裝置動作。
八、 可用于IT系統(tǒng)的用電設(shè)備接地保護(hù)控制。對系統(tǒng)內(nèi)的主要設(shè)備可 用于信號報(bào)警；對次要設(shè)備可用于跳閘。
在圖5a、 5b、 7a和7b所示的檢測回路中連接由單向?qū)ǘO管D的 目的，同樣是為了避免當(dāng)線路上發(fā)生運(yùn)行事故或其他與本短路開關(guān)不同相 線的用電設(shè)備發(fā)生相線與中性線短路時(shí)，中性線的電位升高將電位傳到本 用電設(shè)備M的外殼，會對本用電設(shè)備的絕緣產(chǎn)生危害和對使用本用電設(shè)備 的工作人員產(chǎn)生電擊的危險(xiǎn)。
權(quán)利要求
1、一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置，包括控制接地短路開關(guān)的由機(jī)械鎖扣構(gòu)成的短路開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；控制所述機(jī)械鎖扣的分勵(lì)脫扣線圈；其特征在于所述短路開關(guān)所控制的用電設(shè)備的外殼體與所述分勵(lì)脫扣線圈和電源中性點(diǎn)的連接處間串接有限流電阻和繼電器，形成檢測觸發(fā)回路，構(gòu)成所述用電設(shè)備發(fā)生接地短路的檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)；所述分勵(lì)脫扣線圈的一端通過所述繼電器的常開觸點(diǎn)與電源的中性點(diǎn)連接，另一端與相線連接，形成啟動回路，并構(gòu)成連接于相線上的短路開關(guān)動作的啟動機(jī)構(gòu)。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置， 其特征在T:所述的檢測觸發(fā)回路中串聯(lián)有單向?qū)ǖ亩O管。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置， 其特征在于所述的電源中性點(diǎn)為電源中性線上的電連接點(diǎn)。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置， 其特征在于所述的電源中性點(diǎn)為三相線通過連接三個(gè)相同參數(shù)的電容或 電感并聯(lián)后形成的連接點(diǎn)。
5、 一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置，包括 控制接地短路開關(guān)的由機(jī)械鎖扣構(gòu)成的短路開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 連接于線路間的剩余電流放大機(jī)構(gòu)，以及兩端分別與線路中性點(diǎn)及相線間連接并串聯(lián)有剩余電流放大機(jī)構(gòu)控制開關(guān)的用于控制所述機(jī)械鎖扣的 分勵(lì)脫扣線圈 其特征在于在所述短路開關(guān)所控制的用電設(shè)備的外殼體與所述分勵(lì)脫扣線圈和電 源中性點(diǎn)的連接處間串接有限流電阻，形成檢測觸發(fā)回路，從而構(gòu)成所述 用電設(shè)備發(fā)生接地短路的檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu) 所述分勵(lì)脫扣線圈的一端通過所述剩余電流放大機(jī)構(gòu)控制開關(guān)與電源 的中性點(diǎn)連接，另一端與相線連接，形成啟動回路，并構(gòu)成連接于相線上 的短路開關(guān)動作的啟動機(jī)構(gòu)。
6、 如權(quán)利要求5所述的一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置， 其特征在于所述的檢測觸發(fā)回路中串聯(lián)有單向?qū)ǖ亩O管。
7、 如權(quán)利要求5所述的一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置， 其特征在于所述的電源中性點(diǎn)為電源中性線上的電連接點(diǎn)。
8、 如權(quán)利要求5所述的一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置， 其特征在于所述的電源中性點(diǎn)為三相線通過連接三個(gè)相同參數(shù)的電容或 電感并聯(lián)后形成的連接點(diǎn)。
9、 如權(quán)利要求5所述的一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置， 其特征在于所述的剩余電流放大機(jī)構(gòu)連接于構(gòu)成所述檢測回路的兩個(gè)端 點(diǎn)之間。
10、 如權(quán)利要求5所述的一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置，其特征在于所述的剩余電流放大機(jī)構(gòu)連接于所述檢測回路和由分勵(lì)脫扣 線圈形成啟動回路之間。
11、 如權(quán)利要求10所述的一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置，其特征在于所述的檢測回路中串接有繼電器，其中該繼電器的的常開觸 點(diǎn)與所述剩余電流放大機(jī)構(gòu)的控制開關(guān)并聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明屬于低壓電網(wǎng)中單相及三相用電設(shè)備絕緣故障導(dǎo)致的單相接地短路保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地講涉及一種限流消弧分勵(lì)脫扣型接地短路保護(hù)裝置。其技術(shù)方案包括由斷路開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、斷路開關(guān)動作啟動機(jī)構(gòu)和短路檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。由于用于控制觸發(fā)該短路保護(hù)裝置的電流或電壓信號與原接地短路回路的短路電流大小無關(guān)，解決了長久以來接地短路事故依靠熔斷器和以電流為參量的短路開關(guān)難于在其保護(hù)范圍內(nèi)的回路導(dǎo)線，特別是與用電設(shè)備相連接的末端絕緣導(dǎo)線產(chǎn)生最大允許升溫(引燃著火)前及時(shí)斷開電路的難題。
文檔編號H02H3/32GK101350514SQ20081007928
公開日2009年1月21日 申請日期2008年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日
發(fā)明者常家瑜, 常立柱, 常素云 申請人:常立柱