專利名稱：一種分勵(lì)脫扣型單相短路保護(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)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(shí)，可斷開短路 開關(guān)的分勵(lì)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m cb rr、1々j^肌w々^n^口々"K"口i^,i,小 厶入ra^r 矩乂+ 入a 二zhr4v齋-i^rn4 m力，x^c^nr抓議bc甘々H^Cij1:甘7r/x:Av夕v，仁口i^^、 未i外、、 i 乂、asjj人生乂、7《j產(chǎn)損失，甚至造成重大人員傷亡。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(dòng)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(diǎn)，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(dòng)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(dòng)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(dòng)作電流時(shí)，才能通過熔斷保險(xiǎn)絲或電磁線圈TQ產(chǎn)生足夠大的電磁力啟動(dòng)機(jī)械鎖扣1帶動(dòng)短路開關(guān)K動(dòng)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(shí)，機(jī)械鎖扣1才能夠在 0.1秒內(nèi)啟動(dòng)短路開關(guān)k動(dòng)作切斷短路電路)；當(dāng)短路電流小于動(dòng)作電流時(shí)， 勢必因時(shí)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(jì)算機(jī)等部件構(gòu)成，其工作原理為采用同時(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)，同步實(shí)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。發(fā)明內(nèi)容女^p口旌A^、/41 A/i+4r-J^ 日石曰+日/44> 一；4t^匕tT40白士4^ rV4站+口 。。a、, rh ■卒僅^J:5c州千"r7C口j:i乂/i、iHJ悠疋:^ei六 tt ra匕力'j ^raiiJ"^i夕口u平嚇口 z^wv Hi卩"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(lì)脫扣型單相短路保 護(hù)裝置。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種分勵(lì)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(lì)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(diǎn)與所述的中性線接線 點(diǎn)連接形成啟動(dòng)回路，構(gòu)成短路開關(guān)動(dòng)作啟動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述的電磁繼電器并聯(lián)連接于所述分勵(lì)脫扣線圈與電磁繼電器的常開 觸點(diǎn)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(lì)脫扣線圈與所述的電磁繼電器的常開觸點(diǎn)構(gòu)成的啟動(dòng)回路中串聯(lián)有電容；由所述的分勵(lì)脫扣線圈與所述的電磁繼電器的常開觸點(diǎn)構(gòu)成的啟動(dòng)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(diǎn)與所述檢測觸發(fā)回路和所述的啟動(dòng)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)。本發(fā)明所提供的一種分勵(lì)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(diǎn)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(shí)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(shí)，檢測觸發(fā)機(jī)構(gòu)給啟動(dòng)機(jī) 構(gòu)發(fā)出指令，使電磁繼電器的常開觸點(diǎn)閉合；啟動(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)間內(nèi)的動(dòng)作電流時(shí)拒動(dòng)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(lì)脫扣裝置。流過 分勵(lì)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(dòng)作的可靠率。在該保護(hù)裝置中設(shè)置了動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源機(jī)構(gòu)。它解決了單相短路時(shí)， 相線與中性線等電位，原接于相線與中性上的分勵(lì)脫扣線圈兩端無壓，不 能動(dòng)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(dòng)作可靠率要求提供給分勵(lì)脫扣線圈。解決了單相短路不能 分勵(lì)脫扣的技術(shù)難題。該裝置可廣泛用于電源中性點(diǎn)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(dòng)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(lì)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；圖3a:為第二種分勵(lì)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；圖4a:為第三種分勵(lì)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；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(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所提供的分勵(lì)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，為本發(fā)明所提供的分勵(lì)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(lì)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(dòng)作執(zhí)行機(jī) 構(gòu)；連接于中性線N接線點(diǎn)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(lì)脫扣線圈TQ與 電磁繼電器常開觸點(diǎn)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(dòng)回路。 其工作原理為單相電網(wǎng)正常時(shí)，即負(fù)荷4側(cè)的中性線N與火線L不發(fā)生短路時(shí)，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(shí)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(shí)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)電壓二220VX10 X+2X1A^3V左右。此時(shí)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(gè)阻抗，不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。這個(gè)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(diǎn)DJK閉合，因此不會使啟動(dòng)回 路連通，執(zhí)行機(jī)構(gòu)也就不會動(dòng)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(shí)，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(shí)的3V左右——當(dāng)短路電流為變壓器二 次額定電流的2倍時(shí)，電源端電壓U2-230X (l— U X2) =210V，短路 點(diǎn)中性線N對保護(hù)接地線PEE (或保護(hù)線PES)電壓l^.E^10V，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(shí)，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(dòng)作電壓為80V， 則電磁繼電器DJ動(dòng)作使得其常開觸點(diǎn)DJK閉合，啟動(dòng)回路連通，分勵(lì)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(dòng)作電壓為80V時(shí)， 檢測觸發(fā)的可靠系數(shù)&=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(shí)，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(gè)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(dòng)時(shí)(也 即導(dǎo)致剩余電流保護(hù)未動(dòng)作時(shí))，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(diǎn)DJK閉合，從而導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生誤動(dòng)， 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。則——采用如圖3a和3b所示的分勵(lì)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(shí)，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(dòng)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(lì)脫扣線圈TQ構(gòu)成的啟動(dòng)回路中串聯(lián)電容C的作用，是用于調(diào)整啟動(dòng)回 路的阻抗。即該回路的阻抗越小，分勵(lì)脫扣線圈TQ的啟動(dòng)靈敏度就越高。
——采用如圖4a和4b所示的分勵(lì)脫扣型單相短路保護(hù)裝置的電路， 即在中性線接線點(diǎn)3與檢測觸發(fā)回路和啟動(dòng)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(dòng)回路電路中串接的分 壓電阻R2用于調(diào)整啟動(dòng)回路的阻抗。同樣該回路的阻抗越小，分勵(lì)脫扣線 圈TQ的啟動(dòng)靈敏就越高。
本發(fā)明所提供的分勵(lì)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(shí)，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(gè)用 電設(shè)備的阻抗不平衡時(shí)，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(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生極大的影響。比如，將本發(fā)明所提供的分勵(lì)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(shí)后，用電設(shè)備W1和W2就變成了相線L1和L2之間的串聯(lián)關(guān)系， 當(dāng)用電設(shè)備Wl和W2嚴(yán)重不平衡時(shí)，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(diǎn)位移，中性線電壓(N對PEE、 PES)等于大于80V時(shí)，檢測觸發(fā)機(jī) 構(gòu)的電磁線圈DJ的常開觸點(diǎn)DJK閉合，及時(shí)啟動(dòng)回路連通，及時(shí)啟動(dòng)機(jī) 構(gòu)中的分勵(lì)脫扣線圈啟動(dòng)，使短路開關(guān)K斷開動(dòng)作，以保護(hù)負(fù)荷側(cè)用電設(shè)備、電器免遭過電壓損害。
——在該電路中，當(dāng)一個(gè)相線上的用電設(shè)備的線路發(fā)生短路故障時(shí)，
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，將本發(fā)明所提供的分勵(lì)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(shí)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(dòng)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W1不至于過壓燒毀。
權(quán)利要求
1、一種分勵(lì)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(lì)脫扣線圈，其特征在于所述分勵(lì)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(diǎn)與所述的中性線接線點(diǎn)連接形成啟動(dòng)回路，構(gòu)成短路開關(guān)動(dòng)作啟動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述的電磁繼電器并聯(lián)連接于所述分勵(lì)脫扣線圈與電磁繼電器的常開觸點(diǎn)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(lì)脫扣型單相短路保護(hù)裝置，其特征在 于由所述的分勵(lì)脫扣線圈與所述的電磁繼電器的常開觸點(diǎn)構(gòu)成的啟動(dòng)回 路中串聯(lián)有電容。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種分勵(lì)脫扣型單相短路保護(hù)裝置，其特征在于由所述的分勵(lì)脫扣線圈與所述的電磁繼電器的常開觸點(diǎn)構(gòu)成的啟動(dòng)回c^r ("h tti胖*八nr rh ra 附T甲w閂'力仏化mo
4、 如權(quán)利要求1所述的一種分勵(lì)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(lì)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(diǎn)與所述檢測觸發(fā)回路和所述的啟動(dòng)回路間串聯(lián)有 整流機(jī)構(gòu)。
6、 如權(quán)利要求1所述的一種分勵(lì)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)。
全文摘要
本發(fā)明屬于低壓線電網(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(lì)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(dòng)作啟動(dòng)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(shí)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(diǎn)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(dòng)保護(hù)。
文檔編號H02H3/08GK101232169SQ200810054469
公開日2008年7月30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