CN101599398A - 一种漏电保护断路器 - Google Patents

Abstract

一种高可靠性的新式漏电保护断路器，其漏电保护电路由倍压整流、电压检测、触发导通和调节等电路组成。倍压整流电路将零序电流互感器输出的感应电压信号升压后输送给所述电压检测电路，当其输入端的电位差达到其门限电压时，所述电压检测器的输出端输出信号到所述触发导通电路的可控硅SCR的触发极，触发SCR导通，从而驱动所述执行机构动作断开被保护电路的电源。实现漏电或触电保护功能。本发明产品不仅精度高，而且成本低，可通过延时动作型漏电断路器与一般快速动作型漏电断路器的配合，实现漏电保护断路器的稳定准确可靠地选择性动作，具有广泛推广和应用的价值。

Description

一种漏电保护断路器

技术领域：

本发明涉及一种漏电保护断路器，特别是一种通过前后级保护特性配合达到选择性漏电保护的要求的延时型电流动作式剩余电流保护断路器。

背景技术：

随着国民经济的不断发展，各类用电量越来越大，对低压开关电器提出了高性能和高可靠性的要求，漏电保护断路器在低压开关电器中的作用和意义正越来越得到人们的普遍重视。然而，传统意义上的单一漏电保护方式的漏电保护断路器已不能适应使电按照人们的要求安全和节能为人们工作的迫切需要，为了合理、有效地减少中性点接地电网由于漏电、人身触电或接地等故障由漏电保护器动作造成停电的范围，利于查找、排除故障，保证用电的安全性、可靠性，目前，在电网中实现由总漏电保护、分支漏电保护及终端漏电保护构成的三级漏电保护的选择性漏电保护已成为一种更加安全可靠的漏电保护新技术趋势。

在电网中，一般总漏电保护断路器应选用长延时动作型的剩余电流动作断路器，额定漏电动作电流一般选择100mA、300mA或更高规格；分支漏电保护应选用短延时动作型的剩余电流动作断路器，额定漏电动作电流一般选择30mA、100mA或300mA；终端漏电保护应选用额定漏电动作电流不超过30mA的一般型的剩余电流动作断路器，目前普遍使用的一般型剩余电流动作断路器为快速动作型。采用选择性漏电保护方式后，当线路中出现剩余电流达到同级线路漏电保护动作值时，该级剩余电流动作断路器动作断开线路，由于分级保护中的上级剩余电流动作断路器额定漏电动作电流值比本级剩余电流动作断路器大，而且上级剩余电流动作断路器动作时间比本级剩余电流动作断路器长，避免了本应同级剩余电流动作断路器动作而分级保护中的上级剩余电流动作断路器动作断开更大范围线路的弊端。但如何实现总漏电保护、分支漏电保护与终端漏电保护在动作时间和动作电流上达到选择性保护要求的协调配合，还存在许多尚待解决的技术问题。

目前国内已有的延时型漏电保护断路器通常采用放大电路提高零序电流互感器的二次侧输出电压对电容进行充电，利用电压检测元件检测和判断电路某点电压，当达到其检测电压时输出信号，触发可控硅和脱扣机构的去磁线圈形成电容放电回路，驱动脱扣机构动作，使剩余电流动作断路器断开线路。已有漏电保护断路器利用稳压二极管反向击穿的工作特性，选用稳压二极管作为电压检测元件，由于稳压二极管稳压精度低、温度稳定性差，导致漏电保护断路器产品存在漏电动作电流和延时分断时间波动大等缺陷，当被保护电网内一旦发生了人身触电、漏电、接地等故障以后，漏电保护器不能稳定准确可靠地动作，不利于在前后级保护特性配合方面实现节能匹配以提高漏电保护断路器准确可靠选择动作的能力，不利于漏电选择性保护技术的推广和应用。

发明内容

本发明要解决现有的延时动作型剩余电流动作断路器的漏电动作电流和延时分断时间波动大等缺陷，提供一种高可靠性的新式漏电保护断路器，可通过延时动作型剩余电流动作断路器与一般快速动作型剩余电流动作断路器的配合，实现漏电保护断路器的稳定准确可靠地选择性动作。

本发明的上述目的是通过如下漏电保护断路器的技术方案实现的。所述漏电保护断路器包括由零序电流互感器构成的检测元件、对所述零序电流互感器的二次绕组输出的漏电信号进行处理的漏电保护电路、以及受所述漏电保护电路输出的指令控制用以切断被保护电路电源的执行机构，所述漏电保护电路由倍压整流电路、电压检测电路和触发导通电路组成。所述倍压整流电路将零序电流互感器输出的感应电压信号升压后输送给所述电压检测电路，当其输入端的电位差达到其门限电压时，所述电压检测器的输出端输出信号到所述触发导通电路的可控硅SCR的触发极，触发可控硅SCR导通，形成使所述的执行机构的脱扣器推杆释放的放电回路，从而驱动所述执行机构动作断开被保护电路的电源，实现漏电或触电保护功能。

所述倍压整流电路由电容C2、C3、整流二极管D1、D2组成，通过电容C2和整流二极管D1、D2，将零序电流互感器输出的感应电压升压，使电容C3两端的电位差达到零序电流互感器二次侧输出的感应电压U的2倍。

所述电压检测电路由电阻R2、R3、电容C4和电压检测器IC1组成，电阻R2和R3串联连接在电容C3的两端，电阻R3连接在电压检测器IC1的输入端之间，当电容C3被充电出现电位差时，电压检测器IC1的两个输入端上也出现电位差，电容C4与电阻R3并联连接。

所述触发导通电路由设置在电压检测器IC1输出端后的限流电阻R4和微触发型可控硅SCR组成，当可控硅SCR触发导通后，形成由电容C3和释放板簧式脱扣器电磁线圈L构成的放电回路。

所述漏电保护电路还包括调节电路。调节电路由串联连接的电阻R1和电位器WR组成，用于调节分断时间和/或漏电动作电流值，使漏电保护电路的输出信号具有提前或/或延时输出的功能。

所述漏电保护电路还包括保护电路。所述的保护电路由具有后续电路保护功能的稳压二极管ZD1和ZD2与具有消除高频噪声的电容C1并联连接构成。

本发明的漏电保护断路器，其漏电检测环节只需检测零序电流，就能将检测到的漏电电流信号或触电电流信号变换输出为满足保护电路要求的感应电压信号；而且，其漏电保护的驱动不需要辅助电源，当出现漏电电流且漏电电流达到动作值时，所述电路仅依靠检测漏电电流所获取的能量驱动执行元件而使主断路器动作。由于本发明的漏电保护断路器通过合理选择电压检测方式，提高了电压检测精度，明显提高了漏电保护断路器准确可靠选择动作的能力，因此具有广泛推广和应用的价值。

附图说明

图1是本发明漏电保护断路器的保护电路实施例的原理图。

图中所示实施例的各元器件所用符号的技术名称说明如下：

C1、C2、C4为无极性的电容。

C3为有极性的电容。

R1、R2、R3、R4为电阻。

ZD1、ZD2为稳压管。

WR为电位器。

D1、D2为整流二极管。

IC1为电压检测器。

L为释放板簧式脱扣器电磁线圈。

SCR为微触发型可控硅。

U为零序电流互感器二次侧输出的感应电压。

具体实施方式

下面结合附图所示的电路实施例对本发明作进一步说明。

本发明的漏电保护断路器由检测元件、漏电保护电路和执行机构三个环节构成。所述检测元件由零序电流互感器构成，用于将感应检测到的漏电电流信号或触电电流信号变换输出为满足漏电保护电路要求的感应电压信号，所述漏电保护电路对所述零序电流互感器的二次绕组输出的漏电信号进行变换、比较等中间处理，向执行机构输出具有所需延时输出功能的控制指令，驱动该执行机构根据所述漏电保护电路输出的指令动作，切断被保护电路的电源。

参照附图，所述漏电保护电路由保护电路、倍压整流电路、电压检测电路、触发导通电路和调节电路组成。所述的保护电路由具有电路保护功能的稳压二极管ZD1和ZD2和具有消除高频噪声的电容C1组成。倍压整流电路由电容C2、C3、整流二极管D1、D2组成。电压检测电路由电阻R2、R3、电容C4、电压检测器IC1组成。触发导通电路由放置在电压检测器IC1输出端后的微触发型可控硅SCR和限流电阻R4组成。调节电路由R1和电位器WR组成，用于调节分断时间、漏电动作电流值。

下面结合附图分别说明漏电保护电路实施例的具体结构和功能。

1.保护电路部分

由电容C1和稳压管ZD1、ZD2组成。电容C1并联在零序电流互感器的二次侧线圈输出端上，用于防止电网电源的高频噪声干扰，稳压管ZD1、ZD2串联使用，它们与电容C1并联连接，以便当零序电流互感器二次侧感应电压超过规定值时，可将感应电压钳位限制在规定值内，保护其后续电路。

2.倍压整流电路部分

由电容C2(容值为几百纳法)、电容C3及整流二极管D1、D2组成。利用电容C2的充、放电储能特性和整流二极管单向导通特性提升了电容C3两端的电位，使电容C3两端的电位差达到了零序电流互感器二次侧输出的感应电压U的2倍。根据欧姆定律，随着电容C3两端电位差的提高，电容C3放电时其放电电流也相应提高。本发明仅依靠提高零序电流互感器二次侧电压，即可获取满足释放板簧式脱扣器电磁线圈L所需的动作功率(400μVA左右)的能量，这样的设计可降低零序电流互感器的制造难度。

3.电压检测电路部分

由电阻R2、R3、电容C4、IC1电压检测元件组成。当电容C3出现电位差时，电阻R3的两端同样也出现电位差，电阻R3的两端也是电压检测器IC1的输入端，根据电压检测器的工作原理，当电压检测器IC1输入端的电位差达到其检测电压(或称门限电压)时，电压检测器的输出端(即电阻R4端)输出信号。与R3并联的电容C4利用电容的充、放电储能特性以及电容两端电压不会突变特性来提升电阻R3两端的电位差，用于使电压检测器的输入端电压稳定，保证电压检测器工作可靠。电压检测器IC1可采用高精度电压检测IC，如：S-808系列、R3111系列，检测电压在内部被固定，精度达±2％，温度漂移小。

4.触发导通电路部分

由连接在电压检测器IC1输出端之后的电阻R4和微触发型可控硅SCR组成。电压检测器IC1输出的信号流经限流电阻R4输入到可控硅SCR的触发极，触发SCR导通，使电容C3和释放板簧式脱扣器电磁线圈L形成放电回路。

5.调节电路部分

由串联连接的电阻R1和电位器WR组成。电阻R1、电位器WR作为零序电流互感器二次侧的负载，根据零序电流互感器是电流源的特性以及欧姆定律，零序电流互感器二次侧电流基本不变，因此负载阻值大负载两端电压高，反之负载阻值小负载两端电压低。随着电阻R1、电位器WR两端的电压提高或降低，电容C3两端的电压通过倍压整流电路也相应提高或降低，电压检测器IC1输入端的电压也随之提高或降低，从而使电压检测器IC1提前或延迟输出信号，触发可控硅，实现调节漏电动作电流值和/或分断时间的功能。

下面说明本发明的漏电保护断路器的工作原理。当被保护线路中出现漏电电流时，零序电流互感器二次侧输出的感应电压U，经陶瓷电容C2、1N系列整流二极管D1和D2组成的倍压整流电路升压后，对电容C3进行充电，同时R3的两端即电压检测器IC1的输入端之间出现电位差，当电阻R3的两端电位差达到电压检测器IC1的检测电压时，电压检测器IC1输出端输出一个信号，该输出信号流经限流电阻R4后输入到可控硅SCR的触发极，触发SCR导通，使电容C3和释放板簧式脱扣器电磁线圈L形成放电回路，释放板簧式脱扣器内的推杆，所述推杆顶出，推动操作机构的脱扣部件动作，驱动漏电保护断路器动作断开被保护电路的电源，实现漏电保护功能。

Claims (6)

1、一种漏电保护断路器，所述漏电保护断路器包括：

检测元件，由零序电流互感器构成；

漏电保护电路，对所述零序电流互感器的二次绕组输出的漏电信号进行处理；

执行机构，受所述漏电保护电路输出的指令控制用以切断被保护电路电源，

其特征值于：

所述漏电保护电路由倍压整流电路、电压检测电路和触发导通电路组成；

所述倍压整流电路将零序电流互感器输出的感应电压信号升压后输送给所述电压检测电路，当其输入端的电位差达到其门限电压时，所述电压检测器的输出端输出信号到所述触发导通电路的可控硅SCR的触发极，触发可控硅SCR导通，形成使所述的执行机构的脱扣器推杆释放的放电回路，从而驱动所述执行机构动作断开被保护电路的电源，实现漏电或触电保护功能。

2、根据权利要求1所述的漏电保护断路器，其中所述的倍压整流电路由电容C2、C3、整流二极管D1、D2组成，通过电容C2和整流二极管D1、D2，将所述零序电流互感器输出的感应电压升压，使电容C3两端的电位差达到所述零序电流互感器二次侧输出的感应电压U的2倍。

3、根据权利要求1所述的漏电保护断路器，其中所述的电压检测电路由电阻R2、R3、电容C4和电压检测器IC1组成，电阻R2和R3串联连接在电容C3的两端，电阻R3连接在电压检测器IC1的输入端之间，当电容C3被充电出现电位差时，电压检测器IC1的两个输入端上也出现电位差，电容C4与电阻R3并联连接。

4、根据权利要求1所述的漏电保护断路器，其中所述的触发导通电路由设置在电压检测器IC1输出端后的限流电阻R4和微触发型可控硅SCR组成，当可控硅SCR触发导通后，形成由电容C3和释放板簧式脱扣器电磁线圈L构成的放电回路。

5、根据权利要求1所述的漏电保护断路器，其中所述的漏电保护电路还包括调节电路，所述调节电路由串联连接的电阻R1和电位器WR组成，用于调节分断时间和/或漏电动作电流值，使漏电保护电路的输出信号具有提前或延时输出的功能。

6、根据权利要求1所述的漏电保护断路器，其中所述的漏电保护电路还包括保护电路，所述的保护电路由具有后续电路保护功能的稳压二极管ZD1和ZD2与电容C1并联连接构成。

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