專利名稱：一種三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低壓系統(tǒng)檢測(cè)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在三相四線制供電系統(tǒng)中，由于配電變壓器二次中性點(diǎn)接地完好，零線與A、B、C三相線構(gòu)成一個(gè)實(shí)用有效的整體。零線的存在，使三相電壓保持穩(wěn)定平衡，不會(huì)因?yàn)槿嘭?fù)荷不平衡而發(fā)生中性點(diǎn)位移，即使某相線熔絲熔斷，其他兩相負(fù)荷仍在正常電壓下工作。如果零線斷線，將發(fā)生中性點(diǎn)位移現(xiàn)象，三相電壓不能保持平衡，導(dǎo)致負(fù)荷側(cè)相電壓可能過高或過低，過高容易損壞用電設(shè)備，過低使得用電設(shè)備不能正常工作。如果采用保護(hù)接零的設(shè)備發(fā)生外殼漏電時(shí)，保護(hù)裝置不能正確動(dòng)作，對(duì)人身安全構(gòu)成威脅。零線斷線后，即使三相負(fù)載平衡，但當(dāng)三相負(fù)載使用不同步時(shí)，也會(huì)使三相負(fù)載電壓發(fā)生變化，影響用戶使用。目前低壓系統(tǒng)存在著大量不可預(yù)料的零線斷線事故，具體原因除了諧波等過載因素外，偷盜、施工造成零線斷線也是重要因素。因此在用電負(fù)荷側(cè)采用零線斷線檢測(cè)保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)在零線斷線時(shí)刻及時(shí)切斷故障電源的作用，對(duì)保護(hù)電設(shè)備及人身安全具有重大意義。本發(fā)明提供了一種三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置，可以有效檢測(cè)低壓系統(tǒng)的零線斷線斷線故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置，可以有效檢測(cè)系統(tǒng)的零線斷線故障，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備及人身安全的可靠保護(hù)。
本發(fā)明包括高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器1、隔直電容器2、直流電壓源3、測(cè)量電阻4。具有高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器1為檢測(cè)裝置提供直流注入通道，隔直電容器2在提供零序交流通道的同時(shí)，保護(hù)裝置的測(cè)量電阻和直流電壓源，直流電壓源3向系統(tǒng)注入恒定的、微小的直流電流，提供了測(cè)量激勵(lì)信號(hào)，通過對(duì)測(cè)量電阻4上直流壓降的采樣比較，實(shí)現(xiàn)三相四線制系統(tǒng)零線斷線的可靠檢測(cè)。高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器的A、B、C三相引線分別和系統(tǒng)A、B、C三相相連，電抗器中性點(diǎn)連接隔直電容器的一端，隔直電容器的另一端與系統(tǒng)零線相連，隔直電容器兩端并連有直流電壓源和測(cè)量電阻，直流電壓源和測(cè)量電阻為串聯(lián)連接?？梢杂行z測(cè)低壓系統(tǒng)的零線斷線斷線故障。
本發(fā)明采用一只具有高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器與被保護(hù)負(fù)荷并聯(lián)運(yùn)行，在電抗器的中性點(diǎn)和系統(tǒng)零線間接入一只電容器，電容器兩端并聯(lián)一個(gè)低壓直流電壓源Es，rs是直流電壓源串聯(lián)的輸出電阻。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由于系統(tǒng)側(cè)直流電阻很小可近似認(rèn)為將負(fù)載電阻短接，因此直流電壓源經(jīng)電源線路形成回路，直流電壓基本降落在rs上。當(dāng)零線發(fā)生斷線，Es只能經(jīng)過負(fù)載形成回路，rs上的壓降與負(fù)荷電阻形成分壓關(guān)系，電壓下降很多，通過電壓比較電路可方便檢出兩種狀態(tài)的電壓變化，判斷零線斷線故障，控制相關(guān)電路動(dòng)作可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載的保護(hù)。
圖2是檢測(cè)裝置接入三相四線制系統(tǒng)的系統(tǒng)接線圖，圖3為系統(tǒng)正常和發(fā)生零線斷線時(shí)的等效電路圖，其中(a)為零線未斷線狀態(tài)，(b)為零線斷線狀態(tài)。
圖3中，r1、r2分別為電源變壓器電阻和電抗器直流電阻，數(shù)值很小可忽略，R為負(fù)載電阻。因此在圖3(a)所示的零線未斷線條件下，rs上的壓降Vrs約等于Es。圖3(b)所示的零線斷開條件下，由于選擇的rs和R數(shù)值可比，因此為分壓關(guān)系，rs上的壓降 顯然小于正常情況下的壓降。由此可以判定系統(tǒng)是否發(fā)生了零線斷線故障。
裝置向三相四線制系統(tǒng)注入很小的直流電流，直流電流通過兩個(gè)途徑形成回路。其一是直流電壓源經(jīng)線路-電源變壓器三相繞組-中性點(diǎn)-零線-返回直流電壓源，另外一條是直流電壓源經(jīng)負(fù)載-負(fù)載中性點(diǎn)返回直流電壓源。具體而言，當(dāng)零線未斷開時(shí)，由于第一條回路直流電阻極小，直流電壓源電流基本由第一條支路流過，電壓壓降基本降落在直流電壓源的輸出阻抗(即測(cè)量電阻)上。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生零線斷線故障時(shí)，直流電流只能從第二條支路流通，由于負(fù)荷處于第二條支路上具有較大的電阻，和直流電壓源輸出阻抗成分壓關(guān)系，因此輸出阻抗上的壓降將大大減小。由此可以判別系統(tǒng)是否發(fā)生零線斷線故障。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明提供的三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置，無論負(fù)載是否對(duì)稱均可有效判別系統(tǒng)是否發(fā)生零線斷線故障，成本低廉，可靠性高，配合保護(hù)設(shè)備可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)人身安全及用電設(shè)備的保護(hù)。


圖1為本發(fā)明的三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置的原理圖。其中，高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器1、隔直電容器2、直流電壓源3、測(cè)量電阻4。
圖2為本發(fā)明的三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置接入系統(tǒng)的示意圖。
圖3為本發(fā)明的一種三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置測(cè)量原理的等效電路。其中圖3(a)為本發(fā)明的三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置在系統(tǒng)零線未斷線時(shí)的等效電路圖；圖3(b)為本發(fā)明的三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置在系統(tǒng)零線斷線時(shí)的等效電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1～圖3為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
。三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置包括高勵(lì)磁電抗三相鐵心電抗器1、隔直電容器2、直流電壓源3以及測(cè)量電阻4，如圖1所示。高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器的A、B、C三相引線分別和系統(tǒng)A、B、C三相相連，電抗器中性點(diǎn)連接隔直電容器的一端，隔直電容器的另一端與系統(tǒng)零線相連，隔直電容器兩端并連有直流電壓源和測(cè)量電阻，直流電壓源和測(cè)量電阻為串聯(lián)連接，如附圖2所示。
圖2是檢測(cè)裝置接入三相四線制系統(tǒng)的系統(tǒng)接線圖，圖3為系統(tǒng)正常和發(fā)生零線斷線時(shí)的等效電路圖，其中(a)為零線未斷線狀態(tài)，(b)為零線斷線狀態(tài)。
圖3中，r1、r2分別為電源變壓器電阻和電抗器直流電阻，數(shù)值很小可忽略，R為負(fù)載等效電阻。因此在圖3(a)所示的零線未斷線條件下，rs上的壓降Vrs約等于Es。圖3(b)所示的零線斷開條件下，由于選擇的rs和R數(shù)值可比，因此為分壓關(guān)系，rs上的壓降 顯然小于正常情況下的壓降。由此可以判定系統(tǒng)是否發(fā)生了零線斷線故障。
權(quán)利要求
1.一種三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置，其特征在于包括高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器(1)、隔直電容器(2)、直流電壓源(3)、測(cè)量電阻(4)；具有高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器(1)為檢測(cè)裝置提供直流注入通道，隔直電容器(2)在提供零序交流通道的同時(shí)，保護(hù)裝置的測(cè)量電阻和直流電壓源，直流電壓源(3)向系統(tǒng)注入恒定的、數(shù)值很小的直流電流，提供了測(cè)量激勵(lì)信號(hào)，通過對(duì)測(cè)量電阻(4)上直流壓降的采樣比較，實(shí)現(xiàn)三相四線制系統(tǒng)零線斷線的可靠檢測(cè)；高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器的A、B、C三相引線分別和系統(tǒng)A、B、C三相相連，電抗器中性點(diǎn)連接隔直電容器的一端，隔直電容器的另一端與系統(tǒng)零線相連，隔直電容器兩端并連有直流電壓源和測(cè)量電阻，直流電壓源和測(cè)量電阻為串聯(lián)連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置，其特征在于采用一只具有高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器與被保護(hù)負(fù)荷并聯(lián)運(yùn)行，在電抗器的中性點(diǎn)和系統(tǒng)零線間接入一只電容器，電容器兩端并聯(lián)一個(gè)低壓直流電壓源Es，rs是直流電壓源串聯(lián)的輸出電阻；在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由于系統(tǒng)側(cè)直流電阻很小可近似認(rèn)為將負(fù)載電阻短接，因此直流電壓源經(jīng)電源線路形成回路，直流電壓基本降落在rs上；當(dāng)零線發(fā)生斷線，Es只能經(jīng)過負(fù)載形成回路，rs上的壓降與負(fù)荷電阻形成分壓關(guān)系，電壓下降很多，通過電壓比較電路方便檢出兩種狀態(tài)的電壓變化，判斷零線斷線故障，控制相關(guān)電路動(dòng)作實(shí)現(xiàn)負(fù)載的保護(hù)。
3.按照權(quán)利要求1所述的三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置，其特征在于裝置向三相四線制系統(tǒng)注入很小的直流電流，直流電流通過兩個(gè)途徑形成回路。其一是直流電壓源經(jīng)線路—電源變壓器三相繞組—中性點(diǎn)—零線—返回直流電壓源，另外一條是直流電壓源經(jīng)負(fù)載—負(fù)載中性點(diǎn)返回直流電壓源。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種三相四線制系統(tǒng)零線斷線檢測(cè)裝置，屬于低壓系統(tǒng)檢測(cè)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。包括高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器(1)、隔直電容器(2)、直流電壓源(3)、測(cè)量電阻(4)；具有高勵(lì)磁電抗的三相鐵心電抗器(1)為檢測(cè)裝置提供直流注入通道，隔直電容器(2)在提供零序交流通道、保護(hù)裝置的測(cè)量電阻和直流電壓源的同時(shí)，隔斷電抗器對(duì)地的直流通道，直流電壓源(3)向系統(tǒng)注入恒定的、數(shù)值很小的直流電流，提供了測(cè)量激勵(lì)信號(hào)，通過對(duì)測(cè)量電阻(4)上直流壓降的采樣比較，實(shí)現(xiàn)三相四線制系統(tǒng)零線斷線的可靠檢測(cè)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該裝置無論負(fù)載是否對(duì)稱均可有效判別系統(tǒng)是否發(fā)生零線斷線故障，成本低廉，可靠性高，配合保護(hù)設(shè)備可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)人身安全及用電設(shè)備的保護(hù)。
文檔編號(hào)G01R31/00GK1746690SQ20051008656
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月8日
發(fā)明者尹忠東 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(北京)