專利名稱：中性線保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種緊急保護(hù)裝置，特別是一種用于配電系統(tǒng)中性線斷零和零漂實(shí)施保護(hù)的中性線保護(hù)器。
背景技術(shù)：
配電系統(tǒng)出現(xiàn)斷零或零漂故障時，會對用戶的人身安全及用電設(shè)備造成嚴(yán)重的危害。目前采用的保護(hù)措施是在主回路中連接中性線保護(hù)器，當(dāng)發(fā)生偏離正常供電情況時，保護(hù)器將自動切斷主回路電源。中國實(shí)用新型專利公開了一種申請?zhí)枮?0263280.2的斷零線保護(hù)器，給出了三相四線制斷零的技術(shù)解決方案。但這種保護(hù)器不能用于單相斷零保護(hù)，不具有通用性；還需要設(shè)置輔助工作電源，其靜態(tài)功耗較大；保護(hù)器的檢測電路采用電流互感器，造價高，安裝比較麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種通用性強(qiáng)，即適合于單相和三相交流電斷零、零漂保護(hù)，性能可靠的中性線保護(hù)器。本實(shí)用新型的技術(shù)解決措施是中性線保護(hù)器包括與主回路相連接的整流電路、用于斷開空氣斷路器的脫扣器、開關(guān)電路，其特征在于在整流電路與開關(guān)電路控制端之間連接有電阻及電壓偏移元件，由此構(gòu)成斷零觸發(fā)兼零漂檢測電路；由脫扣電磁鐵線圈、開關(guān)電路及接地端子相互連接構(gòu)成斷開斷路器的執(zhí)行電路；在開關(guān)電路與接地端子之間連接有阻塞型抗干擾電路。本實(shí)用新型的電壓偏移元件為觸發(fā)二極管、穩(wěn)壓二極管、壓敏電阻。
所述的阻塞型抗干擾電路是由二極管、電阻和電容組成，其中相互并接的二極管和電阻的一端與開關(guān)電路可控硅的陰極相連接，另一端與接地端子相連接，電容一端與開關(guān)電路可控硅控制極相連接，另一端與電阻和二極管以及可控硅陰極的公共接點(diǎn)相連接。
在主回路與整流電路的一輸入端之間連接有試驗(yàn)按鈕。
所述脫扣電磁鐵的線圈兩端可連接在主回路與開關(guān)電路之間或整流電路輸出端與開關(guān)電路之間或開關(guān)電路與阻塞型抗干擾電路之間或阻塞型抗干擾電路與接地端子之間。
所述的保護(hù)器設(shè)有用于功能擴(kuò)展升級的接口，該接口為連接在整流電路兩輸出端的接線端子。
本實(shí)用新型提供一條由整流電路、開關(guān)電路和電阻、電壓偏移元件連接構(gòu)成的斷零觸發(fā)兼零漂檢測電路，該電路的作用是在供配電系統(tǒng)發(fā)生了分支接零處斷路故障時，能夠及時向執(zhí)行電路提供觸發(fā)信號，執(zhí)行電路立即工作，斷開主回路上的空氣斷路器，保證火線上的交流電壓在故障區(qū)也立即消失；在供配電系統(tǒng)發(fā)生了母線接零處斷路故障時，則向執(zhí)行電路提供零漂檢測信號，當(dāng)零漂電壓超過了預(yù)定值，執(zhí)行電路被該信號觸發(fā)而立即工作，斷開主回路上的空氣斷路器，從而保證了單項(xiàng)220伏用電設(shè)備免受380伏線電壓的損壞。在斷零觸發(fā)兼零漂檢測電路中還設(shè)置有阻塞型抗干擾電路，保證了執(zhí)行電路動作的準(zhǔn)確可靠。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是對單項(xiàng)和三相交流電源均具有斷零即分支接零處斷路和零漂即母線接零處斷路保護(hù)功能，通用性強(qiáng)，方便用戶使用；抗干擾能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定可靠；設(shè)置功能擴(kuò)展接口，可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展，同時該保護(hù)器還在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了與已有脫扣器的兼容；整機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，靜態(tài)功耗小，造價低廉。


圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型另一實(shí)施方式的電路原理圖；
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明圖1是中性線保護(hù)器應(yīng)用在三相四線TT、TN-S、TN-C-S接地形式單相配電時即2極主回路的電路原理圖，主回路中設(shè)有空氣斷路器KL和KN、熱跳閘裝置YTL、YTN、磁跳閘裝置CTL、CTN，其中虛框表示的部分可以不設(shè)。電源火線L的輸入輸出端子編號為1、2，電源零線N的輸入輸出端子編號為3、4，過渡輸出接線端子為1′、3′，保護(hù)接地端子的編號為5。斷零觸發(fā)兼零漂檢測電路是由整流電路、開關(guān)電路和連接在兩電路之間的電阻R1、觸發(fā)二極管DB3、電阻R1′構(gòu)成。由二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的橋式整流電路，其一輸入端A與主回路輸出端子2相連接，在兩者之間連接有脫扣器DT的電磁鐵線圈，即圖中T1、T1′的位置，該線圈還可以設(shè)置在圖中示出的T2、T2′，T3、T3′，T4、T4′，T5、T5′，T6、T6′的位置處。另一輸入端B與輸出端子4相連接。在兩端子之間可連接有試驗(yàn)按鈕S，可模擬斷零試驗(yàn)。該按鈕S也可不設(shè)。整流電路的輸出端C、O與電阻R1的兩端相連接，觸發(fā)二極管DB3與電阻R1′串聯(lián)后連接在整流電路輸出端O與開關(guān)電路可控硅SCR1的控制極之間，電阻R1′也可以不設(shè)。開關(guān)電路是由可控硅SCR1構(gòu)成，本方案中可控硅的陽極連接在整流電路輸入端A上，也可將可控硅陽極改接到整流電路輸出端C上，陰極經(jīng)阻塞型抗干擾電路的電阻R2與二極管D5并聯(lián)后與接地端子5相連接。阻塞型抗干擾電路是由電容C1、二極管D5、電阻R2構(gòu)成，二極管D5與電阻R2并接后串接在可控硅陰極與接地端子之間，電容C1的一端與可控硅控制極相連接，另一端與電阻、二極管、可控硅陰極的公共接點(diǎn)相連接。在整流電路的輸出端還設(shè)置有功能擴(kuò)展接口的接點(diǎn)C′、O′，用于連接根據(jù)需要增加該保護(hù)器功能的其它電路，如觸漏電、過電壓、欠電壓、斷電延時等保護(hù)電路，當(dāng)功能擴(kuò)展項(xiàng)含有觸漏電保護(hù)時，在主回路之中應(yīng)增設(shè)零序電流互感器LH。Rv為壓敏電阻。本方案中的電子元件焊接在一個帶缺口的長方形電路板，長方形電路板的形狀、尺寸是按已有脫扣器殼體內(nèi)的安裝位置確定的，這樣可將其安裝在已有脫扣器內(nèi)。
正常工作時，V13＝V24＝220V，V35＝0。由整流電路與電阻R1形成的并聯(lián)回路電流I5＝I7。由端子3經(jīng)KN、D1、R1、DB3、R1′、g、K、D5、端子5的檢測回路電流I6′＝0。當(dāng)配電系統(tǒng)出現(xiàn)斷零故障時，其主回路中輸入端電壓V13與輸出端電壓V24相同，都等于零，回路電流I5等于零。而主回路的輸入輸出端子1、2與保護(hù)器接地端子5之間的電壓V15、V25都等于相電壓即220伏。在電源正半周時，由輸入端子1、輸出端子2、整流電路中的二極管D3、電阻R1、觸發(fā)二極管DB3、電阻R1′、開關(guān)電路可控硅SCR1的控制極和陰極、抗干擾電路中的二極管D5、接地端子5構(gòu)成觸發(fā)回路，產(chǎn)生觸發(fā)電流I6，可控硅SCR1導(dǎo)通，將執(zhí)行電路接通，產(chǎn)生驅(qū)動電流I1，脫扣器工作，斷開空氣斷路器，完成保護(hù)動作。
當(dāng)供配電系統(tǒng)出現(xiàn)零漂故障時，其主回路的輸入輸出端子1、2與保護(hù)器接地端子5之間的電壓V15、V25都等于相電壓即220伏。而主回路中輸入端電壓V13等于輸出端電壓V24，等于經(jīng)鄰相配電負(fù)荷侵入的三相線電壓，最高可達(dá)380伏。主回路的輸入輸出端子3、4與保護(hù)器接地端子5之間的電壓V35、V45都等于三相用電系統(tǒng)中性配出點(diǎn)的浮地漂移電壓，該電壓與三相交流總配電負(fù)荷的不平衡程度有關(guān)，不平衡程度越大，其值也就越高。當(dāng)V35大于觸發(fā)二極管DB3的工作閾值電壓時，在V35的正半周時，即端子3為正，端子5為負(fù)，由輸入端子3、空氣斷路器KN、整流電路中的二極管D1、電阻R1、觸發(fā)二極管DB3、電阻R1′、開關(guān)電路可控硅SCR1的控制極和陰極、阻塞型抗干擾電路中的二極管D5、接地端子5構(gòu)成檢測回路，產(chǎn)生檢測電流I6′。電阻R1與R1′的總阻值由可控硅的觸發(fā)靈敏度和中性線保護(hù)器應(yīng)該具有的雜音抵抗能力即觸發(fā)二極管的工作閾值電壓的高低和抗干擾電路阻塞負(fù)電荷的多少共同決定。當(dāng)V35電壓值隨不平衡程度的增大升高時，電流I6′也隨之升高。當(dāng)I6′升高達(dá)到可控硅控制極的觸發(fā)導(dǎo)通值，可控硅導(dǎo)通將執(zhí)行電路接通，產(chǎn)生驅(qū)動電流I1，脫扣器工作，斷開空氣斷路器，完成保護(hù)動作。
阻塞型抗干擾電路的工作原理是正常工作時，電源電壓V15處在負(fù)半周，接地端子5為正，主回路輸入端子1為負(fù)，由電阻R2所產(chǎn)生的I5′電流在可控硅的陰極與控制極上建立起一個負(fù)12伏左右的直流電壓作為直流阻塞電壓，該電壓既可作為可控硅控制極的負(fù)偏置電壓，又能根據(jù)抗干擾能力的需要，在電容C1上建立起一定數(shù)量的負(fù)電荷，用于阻塞主回路輸入端子3與接地端子5之間的常態(tài)雜音和干擾。在沒有零漂事故發(fā)生時，漂移電壓V35為零，只有雜音干擾電壓。雜音干擾電壓小于DB3的工作閾值電壓，檢測電流I6′等于零。當(dāng)雜音干擾電壓大于DB3的工作閾值電壓，雖然電流I6′不等于零，但因雜音干擾信號的持續(xù)時間短，電流I6′向可控硅控制極提供的正電荷被電容C1吸收，保證可控硅不會誤觸發(fā)導(dǎo)通。
圖2給出了中性線保護(hù)器應(yīng)用在三相四線TT、TN-S、TN-C-S接地形式三相配電時即4極主回路中的電路原理圖，圖中零線N的輸入、輸出端子的編號為7、8，過渡N線輸入端子為7′，三相火線LA、LB、LC的輸入輸出端子編號分別為1、2，3、4，5、6，保護(hù)接地端子的編號為9，由于其它結(jié)構(gòu)與前述方案相同，因此不再贅述。
權(quán)利要求1.一種中性線保護(hù)器，包括與主回路相連接的整流電路、用于斷開空氣斷路器的脫扣器、開關(guān)電路，其特征在于在整流電路與開關(guān)電路控制端之間連接有電阻及電壓偏移元件，由此構(gòu)成斷零觸發(fā)兼零漂檢測電路；由脫扣電磁鐵線圈、開關(guān)電路及接地端子相互連接構(gòu)成斷開斷路器的執(zhí)行電路；在開關(guān)電路與接地端子之間連接有阻塞型抗干擾電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中性線保護(hù)器，其特征在于所述的阻塞型抗干擾電路是由二極管、電阻和電容組成，其中相互并接的二極管和電阻的一端與開關(guān)電路可控硅的陰極相連接，另一端與接地端子相連接，電容一端與開關(guān)電路可控硅控制極相連接，另一端與電阻和二極管以及可控硅陰極的公共接點(diǎn)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中性線保護(hù)器，其特征在于在主回路與整流電路的一輸入端之間連接有試驗(yàn)按鈕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中性線保護(hù)器，其特征在于所述脫扣電磁鐵的線圈兩端可連接在主回路與開關(guān)電路之間或整流電路輸出端與開關(guān)電路之間或開關(guān)電路與阻塞型抗干擾電路之間或阻塞型抗干擾電路與接地端子之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中性線保護(hù)器，其特征在于所述的保護(hù)器設(shè)有用于功能擴(kuò)展升級的接口，該接口為連接在整流電路兩輸出端的接線端子。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種中性線保護(hù)器，包括與主回路相連接的整流電路、用于斷開空氣斷路器的脫扣器、開關(guān)電路，其特征在于在整流電路與開關(guān)電路控制端之間連接有電阻及電壓偏移元件，由此構(gòu)成斷零觸發(fā)兼零漂檢測電路；由脫扣電磁鐵線圈、開關(guān)電路及接地端子相互連接構(gòu)成斷開斷路器的執(zhí)行電路；在開關(guān)電路與接地端子之間連接有阻塞型抗干擾電路。其特點(diǎn)是具有斷零即分支接零處斷路和零漂即母線接零處斷路保護(hù)功能，抗干擾能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)簡單，整機(jī)的靜態(tài)功耗小，設(shè)置功能擴(kuò)展接口，可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展，該保護(hù)器還可在電路板設(shè)計(jì)上與已有脫扣器的結(jié)構(gòu)兼容。
文檔編號H02H3/26GK2580648SQ0228721
公開日2003年10月15日 申請日期2002年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月11日
發(fā)明者張穎, 張守昌 申請人:張穎, 張守昌