專利名稱：一種分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于使用于低壓電網(wǎng)中的單相短路保護(hù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤
其涉及一種由單相220V電網(wǎng)終端負(fù)載設(shè)備的相線與中性線短路時，可斷開 短路開關(guān)的分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
在低壓380/220V電網(wǎng)中，尤以220V單相電網(wǎng)更為龐大，廣泛。不僅 城鄉(xiāng)居民生活用電的照明、家用電器的供電需要單相線路，黨、政軍機(jī)關(guān)、 企事業(yè)單位、金融、學(xué)校、商貿(mào)、餐飲、賓館等需要單相線路供電，工農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備供電也需要單相線路。影響低壓線路安全、可靠供電的主要 因素是線路絕緣、電器、設(shè)備絕緣和其質(zhì)量。在供電使用過程中，任何一 方面一處出現(xiàn)問題都將會造成單相電路短路的故障。短路事故不單影響供 用電，還將燒毀設(shè)備和線路并引發(fā)火災(zāi)，給國家、集體、個人造成重大財 產(chǎn)損失，甚至造成重大人員傷亡。據(jù)統(tǒng)計，目前所出現(xiàn)的70%的用電事故 均是由于電路的短路故障所造成。
目前，普遍使用的單相短路保護(hù)裝置主要包括有熔斷器和啟動執(zhí)行電 流線圈串接于線路中的短路保護(hù)開關(guān)。上述保護(hù)裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、使用 方便的特點，但這些保護(hù)裝置——要么熔斷絲串接于相線上，要么如圖1 所示的用于啟動短路開關(guān)K的機(jī)械鎖扣1的脫扣線圈串接在相線L上。即 用于啟動或斷開短路開關(guān)的參量都是電流值。只有當(dāng)短路電流值達(dá)到熔斷 器保護(hù)裝置的熔斷電流或短路保護(hù)開關(guān)的動作電流時，才能通過熔斷保險 絲或電磁線圈TQ產(chǎn)生足夠大的電磁力啟動機(jī)械鎖扣1帶動短路開關(guān)K動 作切斷短路電路。然而，由于單相短路回路阻抗較大，短路電流較小，上 述單相短路保護(hù)裝置難于在短路電流對導(dǎo)體或連接件產(chǎn)生的熱作用造成危 害(導(dǎo)體絕緣層燃燒)前切斷短路電流(即流經(jīng)單相短路保護(hù)裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁線圈TQ的短路電流達(dá)到額定值的5_16倍時，機(jī)械鎖扣1才能夠在 0.1秒內(nèi)啟動短路開關(guān)k動作切斷短路電路)；當(dāng)短路電流小于動作電流時， 勢必因時間的延遲，短路故障將會引發(fā)火災(zāi)或其他事故。
專利號為ZL02126652.2、授權(quán)公告號為CN1323476C的發(fā)明專利公開 了一種直流系統(tǒng)短路保護(hù)裝置，該保護(hù)裝置由包括數(shù)據(jù)采集電路、轉(zhuǎn)換電 路和工業(yè)計算機(jī)等部件構(gòu)成，其工作原理為采用同時滿足支流支路電流大 于短路故障識別電流和直流母線電壓小于短路故障識別電壓時，作為直流 系統(tǒng)出現(xiàn)故障的標(biāo)志，從而在經(jīng)選擇性判據(jù)發(fā)出控制信號經(jīng)繼電器輸出電 路輸給斷路器保護(hù)跳閘控制電路。該電路采用短路電流和電壓同時作為判 斷短路的信號，同樣存在著由于單相短路回路阻抗大短路電流較小，不能 在短路故障發(fā)生時，同步實現(xiàn)給短路保護(hù)裝置中跳閘控制電路輸出短路信 號的缺陷。另外包括其他的短路保護(hù)裝置，多采用極其復(fù)雜的電子元器件 構(gòu)成各種功能機(jī)構(gòu)構(gòu)成，而電子器件的使用壽命有限，并且組成的電路復(fù) 雜故障率高，因此存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用壽命短的缺陷。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能對遍布城鄉(xiāng)的單相220V 電網(wǎng)終端負(fù)載設(shè)備及線路起可靠保護(hù)作用、結(jié)構(gòu)簡單的分勵脫扣型單相短 路保護(hù)裝置。
為解決上述問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為
一種分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置，包括由控制單相短路開關(guān)的連接 有彈簧的機(jī)械鎖扣構(gòu)成的短路開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
控制所述的機(jī)械鎖扣的分勵脫扣線圈的一端與保護(hù)接地線(PEE)或保 護(hù)線(PES)連接，另一端通過電磁繼電器的常開觸點與所述的中性線接線 點連接形成啟動回路，構(gòu)成短路開關(guān)動作啟動機(jī)構(gòu)；
所述的電磁繼電器并聯(lián)連接于所述分勵脫扣線圈與電磁繼電器的常開 觸點的兩端形成檢測觸發(fā)回路，構(gòu)成短路檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)。
其附加技術(shù)特征為
由所述的分勵脫扣線圈與所述的電磁繼電器的常開觸點構(gòu)成的啟動回路中串聯(lián)有電容；
由所述的分勵脫扣線圈與所述的電磁繼電器的常開觸點構(gòu)成的啟動回 路中串聯(lián)有分壓電阻；
所述的檢測觸發(fā)回路串聯(lián)有調(diào)壓電阻；
所述的中性線連接點與所述檢測觸發(fā)回路和所述的啟動回路間串聯(lián)有 整流機(jī)構(gòu)；
所述的檢測觸發(fā)回路中串接有整流機(jī)構(gòu)。
本實用新型所提供的一種分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相 比具有以下優(yōu)點-
在該單相短路保護(hù)裝置中設(shè)置了檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)，其檢測的參量采用短 路時檢測中性線(N)與保護(hù)接地線(PEE)或保護(hù)線(PES)間的直流或 交流電壓信號或電流信號，而該直流或交流電壓信號或電流信號與短路電 流值的大小無關(guān)。當(dāng)該檢測的信號達(dá)到約定值時，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閉合；啟動機(jī)構(gòu)向短路執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā) 出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)使短路開關(guān)斷開，從而實現(xiàn)對單相短路保護(hù)的功能。
在該單相短路保護(hù)裝置中設(shè)置了動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，解決了現(xiàn)有單相短路 保護(hù)裝置當(dāng)短路電流小于其在規(guī)定時間內(nèi)的動作電流時拒動問題。它是與 電流脫扣型的短路電流產(chǎn)生的電磁力脫扣裝置不同的分勵脫扣裝置。流過 分勵脫扣線圈的電流(直流或交流)與短路電流大、小無關(guān)。它不管短路 電流大小、均能按要求極大地提高脫扣線圈動作的可靠率。
在該保護(hù)裝置中設(shè)置了動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源機(jī)構(gòu)。它解決了單相短路時， 相線與中性線等電位，原接于相線與中性上的分勵脫扣線圈兩端無壓，不 能動作，不能保護(hù)單相短路切斷事故電路而引發(fā)火災(zāi)的難題。它是將單相 短路狀態(tài)下，中性線與保護(hù)線接地(PEE)或保護(hù)線(PES)之間的電壓(交 流或直流)按動作可靠率要求提供給分勵脫扣線圈。解決了單相短路不能 分勵脫扣的技術(shù)難題。
該裝置可廣泛用于電源中性點直接接地的TT系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)及 TN-C-S系統(tǒng)中保護(hù)線與中性線分開的范圍內(nèi)終端單相用戶及三相四線引下線處斷路器的相線、中性線短路的自動保護(hù)。


圖l:為現(xiàn)有技術(shù)中單相短路保護(hù)裝置的電路接線圖； 圖2a:為分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置的電路接線圖； 圖2b:為圖2a的電路原理圖3a:為第二種分勵脫扣型單相短路防火裝置電路接線圖； 圖3b:為圖3a的電路原理圖4a:為第三種分勵脫扣型單相短路防火裝置電路接線圖； 圖4b:為圖4a的電路原理圖5:為使用于低壓電網(wǎng)中的三相五線制接線原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型所提供的分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置的 結(jié)構(gòu)和電路原理作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
圖2a和2b所示，為本實用新型所提供的分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝 置的電路接線圖和電路原理圖。該分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置包括由
用于控制短路開關(guān)k并連接有彈簧2的機(jī)械鎖扣1構(gòu)成的短路開關(guān)動作執(zhí) 行機(jī)構(gòu)；連接于中性線N接線點3和保護(hù)接地線PEE (或保護(hù)線PES)間 的電磁繼電器DJ構(gòu)成的檢測觸發(fā)回路；控制機(jī)械鎖扣1的分勵脫扣線圈 TQ與電磁繼電器常開觸點DJK連接后并與保護(hù)接地線PEE(或保護(hù)線PES) 構(gòu)成短路開關(guān)啟動回路。 其工作原理為
單相電網(wǎng)正常時，即負(fù)荷4側(cè)的中性線N與火線L不發(fā)生短路時，由 電磁繼電器DJ構(gòu)成的檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)的電壓降很低，其值為中性線通過電流 時的電壓降按《低壓電力技術(shù)規(guī)程》220V電網(wǎng)電壓允許偏差為+7%和-10 %，同時要求三相負(fù)荷不平衡率25%，即中性線電流不應(yīng)大于相線平均電 流的1/4。故中性線對地(保護(hù)接地線PEE、保護(hù)線PES)電壓-220VX10 X+2Xl/4-3V左右。此時檢測觸回路中的電流甚微，檢測觸發(fā)元件電磁繼 電器DJ相當(dāng)于一個阻抗，不影響電網(wǎng)的正常運行。這個3V左右的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以使電磁繼電器DJ觸發(fā)其常開觸點DJK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。
當(dāng)短路開關(guān)負(fù)荷側(cè)發(fā)生短路時，則中性線N與保護(hù)接地線PEE (或保 護(hù)線PES)間電壓要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常時的3V左右——當(dāng)短路電流為變壓器二 次額定電流的2倍時，電源端電壓U產(chǎn)230X (1_ U X2) =210V，短路 點中性線N對保護(hù)接地線PEE (或保護(hù)線PES)電壓l^.!^110V，因低壓 干、支線段中性線截面要小于相線，中性線的電壓降較大。這時，檢測觸 發(fā)回路的電壓會達(dá)到IIOV，假如設(shè)定電磁繼電器DJ的動作電壓為80V， 則電磁繼電器DJ動作使得其常開觸點DJK閉合，啟動回路連通，分勵脫 扣線圈TQ產(chǎn)生的電磁力打開機(jī)械鎖扣1，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。當(dāng)設(shè)定電磁繼電器DJ的動作電壓為80V時， 檢測觸發(fā)的可靠系數(shù)Kf=110/80=1.4。
為了調(diào)整檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)的可靠系數(shù)，在檢測觸發(fā)回路中串聯(lián)一分壓電 阻R1，該分壓電阻R1用于調(diào)整檢測回路中的電流。當(dāng)該電阻越大時，回 路中的電流就越小，電磁繼電器DJ的電壓降就越小，靈敏度降低；反之越 高。
如圖5所示，為220/380V低壓電網(wǎng)中普遍使用的三相五線制接線原理 圖。在該圖中的三個相線Ll、 L2和L3與中性線N上各連接有用電設(shè)備 Wl、 W2和W3。為了避免當(dāng)共用保護(hù)線PES由于用電設(shè)備Wl、 W2或 W3中的其中之一的用電設(shè)備由于漏電而導(dǎo)致用電設(shè)備Wl、 W2或W3的 外殼帶電，當(dāng)由于發(fā)生漏電故障的用電設(shè)備的漏電保護(hù)開關(guān)失靈拒動時(也 即導(dǎo)致剩余電流保護(hù)未動作時)，由于沒有發(fā)生短路故障的用電設(shè)備共用保 護(hù)線PES處的電位將高于中性線N的電位，二者間形成電壓將導(dǎo)致圖2a 中電磁繼電器DJ觸發(fā)其常開觸點DJK閉合，從而導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生誤動， 即導(dǎo)致該沒有發(fā)生短路故障的用電設(shè)備的短路開關(guān)斷開，對其正常工作產(chǎn) 生影響。貝'J
——采用如圖3a和3b所示的分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置的電路可 以避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。即在構(gòu)成單相短路保護(hù)裝置的檢測觸發(fā)電路中串聯(lián)具有整流功能的二極管D，使檢測觸發(fā)電路改為直流檢測電路。即使當(dāng)
共用保護(hù)線PES的電位高于中性線N的電位產(chǎn)生電壓時，由于二極管D的 作用，電磁繼電器DJ中也不會有電流通過，使檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)的電磁繼電器 DJ不會像啟動機(jī)構(gòu)發(fā)出觸發(fā)信號。即可以避免沒有發(fā)生短路的用電設(shè)備因 其他用電設(shè)備漏電而導(dǎo)致其短路開關(guān)斷開現(xiàn)象的發(fā)生。在上述電路中，分 勵脫扣線圈TQ構(gòu)成的啟動回路中串聯(lián)電容C的作用，是用于調(diào)整啟動回 路的阻抗。即該回路的阻抗越小，分勵脫扣線圈TQ的啟動靈敏度就越高。
——采用如圖4a和4b所示的分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置的電路， 即在中性線接線點3與檢測觸發(fā)回路和啟動回路間串聯(lián)有具有整流功能的 二極管D同樣也能夠避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。在該啟動回路電路中串接的分 壓電阻R2用于調(diào)整啟動回路的阻抗。同樣該回路的阻抗越小，分勵脫扣線 圈TQ的啟動靈敏就越高。
本實用新型所提供的分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置不僅具有單相短路 保護(hù)的功能，還具有對所連接的用電設(shè)備具有過壓保護(hù)的功能
如圖5所示為連接于不同相線Ll、 L2和L3與中性線N間的單相用電 設(shè)備W1、 W2和W3的電原理圖。
——在該電路中，當(dāng)作為公用的中性線N發(fā)生斷路時，則不同相線間 的用電設(shè)備變成為電壓380V相電壓間的串聯(lián)連接，而當(dāng)串聯(lián)連接的兩個用 電設(shè)備的阻抗不平衡時，會導(dǎo)致阻抗大的用電設(shè)備因過壓損壞或發(fā)生短路 現(xiàn)象，由此會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，串連的其他用電設(shè)備也會隨之發(fā)生過壓損壞 短路，對整個電網(wǎng)產(chǎn)生極大的影響。比如，將本實用新型所提供的分勵脫 扣型單相短路保護(hù)裝置K連接在上述用電設(shè)備W1中，當(dāng)公用中性線N發(fā) 生斷路故障時后，用電設(shè)備Wl和W2就變成了相線Ll和L2之間的串聯(lián) 關(guān)系，當(dāng)用電設(shè)備W1和W2嚴(yán)重不平衡時，其兩端的電壓由220V的相電 壓變成了接近于380V的線電壓。當(dāng)用電設(shè)備Wl和W2的負(fù)荷嚴(yán)重不平衡 導(dǎo)致中性點位移，中性線電壓(N對PEE、 PES)等于大于80V時，檢測 觸發(fā)機(jī)構(gòu)的電磁線圈DJ的常開觸點DJK閉合，及時啟動回路連通，及時 啟動機(jī)構(gòu)中的分勵脫扣線圈啟動，使短路開關(guān)K斷開動作，以保護(hù)負(fù)荷側(cè)用電設(shè)備、電器免遭過電壓損害。
—一在該電路中，當(dāng)一個相線上的用電設(shè)備的線路發(fā)生短路故障時， 作為公用的中性線N的線電壓升高，容易造成其他相線上的用電設(shè)備的過
壓燒毀。比如，將本實用新型所提供的分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置K連 接在上述用電設(shè)備W1中，當(dāng)用電設(shè)備W2的相線L2和公用中性線N發(fā)生 短路故障時后，公用中性線N上的電位將隨之升高，并與對PEE、 PES間 形成電壓，觸發(fā)單相短路保護(hù)裝置K動作斷開短路開關(guān)，保護(hù)開關(guān)負(fù)荷側(cè) 的用電設(shè)備Wl不至于過壓燒毀。
權(quán)利要求1、一種分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置，包括由控制單相短路開關(guān)的連接有彈簧的機(jī)械鎖扣構(gòu)成的短路開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；控制所述的機(jī)械鎖扣的分勵脫扣線圈，其特征在于所述分勵脫扣線圈的一端與保護(hù)接地線(PEE)或保護(hù)線(PES)連接，另一端通過電磁繼電器的常開觸點與所述的中性線接線點連接形成啟動回路，構(gòu)成短路開關(guān)動作啟動機(jī)構(gòu)；所述的電磁繼電器并聯(lián)連接于所述分勵脫扣線圈與電磁繼電器的常開觸點的兩端形成檢測觸發(fā)回路，構(gòu)成短路檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置，其特征在 于由所述的分勵脫扣線圈與所述的電磁繼電器的常開觸點構(gòu)成的啟動回 路中串聯(lián)有電容。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置，其特征在 于由所述的分勵脫扣線圈與所述的電磁繼電器的常開觸點構(gòu)成的啟動回 路中串聯(lián)有分壓電阻。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置，其特征在 于所述的檢測觸發(fā)回路串聯(lián)有調(diào)壓電阻。
5、 如權(quán)利要求1所述的一種分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置，其特征在 于-所述的中性線接線點與所述檢測觸發(fā)回路和所述的啟動回路間串聯(lián)有 整流機(jī)構(gòu)。
6、 如權(quán)利要求l所述的一種分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置，其特征在 于所述的檢測觸發(fā)回路中串接有整流機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實用新型屬于低壓線電網(wǎng)中單相負(fù)荷設(shè)備線路相線與中性線短路保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地講涉及一種分勵脫扣型單相短路保護(hù)裝置。其技術(shù)方案包括由短路開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、短路開關(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電網(wǎng)中的短路電流大小無關(guān)，解決了長久以來，城鄉(xiāng)380/220V電網(wǎng)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)的導(dǎo)線，特別是絕緣導(dǎo)線產(chǎn)生最大允許溫升(著火)前及時斷開電路的難題，可杜絕低壓電網(wǎng)因相線、中性線短路造成的電氣火災(zāi)。該裝置可廣泛用于電源中性點直接接地的TT系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)及TN-C-S系統(tǒng)中保護(hù)線與中性線分開的范圍內(nèi)終端單相用戶及三相四線引下線處斷路器的相線、中性線短路的自動保護(hù)。
文檔編號H01H71/12GK201146366SQ20082007621
公開日2008年11月5日 申請日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日
發(fā)明者常立柱 申請人:常立柱