CN104392871A - 带过压保护功能的漏电断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了带过压保护功能的漏电断路器,包括断路开关和漏电/过压保护部分,漏电/过压保护部分包括过压保护组件、零序电流互感器、电磁继电器、脱扣联动机构、漏电保护触发电路;过压保护组件包括位于包封层内的压敏电阻片和PTC热敏电阻片,压敏电阻片的一面电极与热敏电阻片的一面电极紧密连接在一起,压敏电阻片的另一面电极和热敏电阻片的另一面电极分别焊接引线,形成引出端;电磁继电器通电吸合时,推动脱扣联动机构使断路开关断开;漏电保护触发电路分别与电磁继电器及零序电流互感器相连接;过压保护组件的两个引出端并联在断路开关的负载端。本发明具有过电压保护功能,且安全性与可靠性大大高于现有技术的漏电断路器。

Description

带过压保护功能的漏电断路器
技术领域
[0001] 本发明涉及漏电断路器,特别涉及一种带过压保护功能的漏电断路器。
背景技术
[0002] 漏电断路器(或称漏电开关)是普遍采用的低压配电开关电器,用于保护人身安全。
[0003] 由于供电网故障、设备投切、错相、线路谐振等原因,常会导致供电线路发生工频过电压故障,工频过电压会使用电设备过负荷甚至烧毁。
[0004] 一般的漏电断路器不具有过电压保护功能,现有几种公开技术在漏电断路器上实现过电压保护功能,但都存在缺陷与不足:例如采用压敏电阻单独或再串联1只限流电阻的方法(实用新型专利200520075916.x ;200520075915.5等),当输入电源线路发生过电压达到压敏电阻的击穿电压时,压敏电阻阻值降低,有电流流过,该电流使零序电流互感器二次侧产生电压信号,启动电子开关(可控硅或其他开关电路)使继电器动作,推动开关动作。但是该技术存在很大缺陷,由于工频过电压的不确定性,压敏电阻具有强非线性特性,在较高过电压时压敏电阻和与之串联的限流电阻很容易被瞬间过电流损坏,采用这种技术反而使得漏电断路器存在燃烧爆炸的安全隐患。又例如另一些公开的技术(实用新型专利200820143599.4 ;实用新型专利201220380324.9,等),采用电子电路对电源输入电压进行检测处理,判断电源电压不正常时启动脱扣机构切断供电回路。这种技术不仅结构复杂、产品成本高,而且所增加的电子电路本身就极易受到过电压破坏,因此这种技术制作的漏电断路器可靠性不高。
发明内容
[0005] 为了克服现有技术的上述缺点与不足,本发明的目的在于提供一种带过压保护功能的漏电断路器,不仅具有漏电保护功能,而且具有过电压保护功能,其安全性与可靠性大大高于现有技术的漏电断路器。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0007] 带过压保护功能的漏电断路器,包括断路开关和漏电/过压保护部分,所述断路开关可以为具有过载与短路保护功能的断路开关,也可以为不具有过载与短路保护功能的断路开关;所述漏电/过压保护部分包括过压保护组件、零序电流互感器、电磁继电器、脱扣联动机构、漏电保护触发电路;
[0008] 所述过压保护组件包括位于包封层内的压敏电阻片和PTC热敏电阻片,所述压敏电阻片的一面电极与PTC热敏电阻片的一面电极紧密连接在一起,所述压敏电阻片的另一面电极和所述PTC热敏电阻片的另一面电极分别焊接引线,形成两个引出端;
[0009] 所述脱扣联动机构分别与电磁继电器、断路开关机械连接;
[0010] 所述脱扣联动机构通过电磁继电器的吸合动作而工作,当电磁继电器通电吸合时,推动机械脱扣装置使断路开关断开;
[0011] 所述过压保护组件的两个引出端并联在断路开关的负载端(一端连接相线,一端连接零线),并且使其电流通路穿过零序电流互感器。
[0012] 所述电磁继电器的线圈额定工作电压为电源相电压。
[0013] 所述漏电保护触发电路与电磁继电器线圈及零序电流互感器输出端(二次侧)连接,当零序电流互感器一次侧电流不为零(有剩余电流)时,连接在漏电保护触发电路中桥式整流输出端的可控硅SCR导通,从而使串联在桥式整流电路输入端的电磁继电器得电吸合,推动机械脱扣装置使断路开关断开;
[0014] 本发明的通过采用压敏电阻片与PTC热敏电阻片紧贴热耦合组成的过压保护组件,当电源电压超过压敏电阻的压敏电压,本发明的过压保护组件有电流流过,导致零序电流互感器一次侧电流不为零(有剩余电流),从而使脱扣联动机构动作,切断电源回路,以保护负载不被过电压破坏。
[0015] 本发明可以制作单相带过压保护功能的漏电断路器,也可以制作三相带过压保护功能的漏电断路器,单相带过压保护功能的漏电断路器中,所述过压保护组件个数为一个,三相带过压保护功能的漏电断路器中,所述过压保护组件个数为三个。
[0016] 与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:本发明的带过压保护功能的漏电断路器,过压保护组件由压敏电阻片与PTC热敏电阻片紧贴热耦合组成,当电源电压过大(远大于压敏电阻的压敏电压时),压敏电阻片和PTC热敏电阻片都会有较大电流流过,两个元件发热会使PTC热敏电阻片达到其居里点,PTC热敏电阻片温度超过居里点后电阻值迅速升高,避免压敏电阻片过热烧毁。采用现有技术,当电源电压过大(远大于压敏电阻的压敏电压时),压敏电阻片有较大电流流过,压敏电阻可能由于承受过大能量失去热平衡而爆炸燃烧,特别是当电磁继电器线圈损坏,或漏电保护触发电路失效时,脱扣联动机构不能使开关断开,压敏电阻更易因高电压过负荷燃烧爆炸。而使用本发明的过压保护组件,即使脱扣联动机构失效,本发明的过压保护组件也能长期承受较高电压而不被破坏,从而避免发生爆炸燃烧安全事故。
附图说明
[0017] 图1为本发明的实施例的带过压保护功能的漏电断路器(单相)的电路连接示意图。
[0018] 图2为本发明的实施例的过压保护组件的示意图。
[0019] 图3为本发明的实施例的带过压保护功能的漏电断路器(三相)的电路连接示意图。
具体实施方式
[0020] 下面结合实施例,对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
[0021] 实施例1
[0022] 如图1所示,本实施例的带过压保护功能的漏电断路器,包括断路开关和漏电/过压保护部分,所述断路开关为通用的具有过载与短路保护功能的断路开关8 (图中L/N为电源端,Ll/Ν为负载端);所述漏电/过压保护部分包括过压保护组件1、零序电流互感器2、电磁继电器3、漏电保护触发电路4、脱口联动机构5 ;还包括试验电阻6和试验按钮7。
[0023] 所述脱扣联动机构通过电磁继电器的吸合动作而工作,当电磁继电器通电吸合时,推动机械脱扣装置使断路开关断开。
[0024] 如图1所示,所述过压保护组件的两端并联在断路开关的负载端(Ll/Ν),并且使其电流通路穿过零序电流互感器。
[0025] 所述试验电阻和试验按钮串联后与过压保护组件并联;试验电阻和试验按钮用于试验带过压保护功能的漏电断路器是否能正常工作。
[0026] 所述漏电保护触发电路与电磁继电器线圈及零序电流互感器输出端(二次侧)相连接。
[0027] 如图2所示,本实施例的过压保护组件包括位于包封层内的压敏电阻片11和PTC热敏电阻片12,所述压敏电阻片11的一面电极与PTC热敏电阻片12的一面电极紧密连接在一起,所述压敏电阻片的另一面电极和所述PTC热敏电阻片的另一面电极分别焊接引线13和引线14。
[0028] 如图1所示,本实施例的漏电保护触发电路包括由四个二极管Dl〜D4(1N4007)组成的桥式整流电路、连接在桥式整流电路输出端的可控硅,以及由电容器Cl,电阻器Rl和R2,稳压二极管VDl组成的可控硅触发电路,当零序电流互感器一次侧电流不为零(有剩余电流)时,零序电流互感器输出端(二次侧)产生电流使电阻器R2两端产生电压,该电压经VDl过滤掉半波后经过电阻Rl给电容器Cl充电,Cl充电达到可控硅SCR门极触发电压后使SCR导通,从而使串联在桥式整流电路输入端的电磁继电器得电吸合,推动机械脱扣装置使断路开关断开。
[0029] 本实施例选用直径/厚度约为10.0/1.9mm,压敏电压VlmA = 315V±5%的压敏电阻片;选用直径/厚度约为4.5/3.0mm,室温(25°C )阻值200〜300欧姆,居里温度为115°C的PTC热敏电阻片,按上述实施方式制作过压保护组件。
[0030] 对本实施例的带过压保护功能的漏电断路器进行保护性能测试:
[0031] I)过电压保护试验:将本实施例制作的单相带过电压保护漏电断路器连接可调电压源,当初始状态为合闸,当电压源电源低于265VAC时,本实施例带过电压保护漏电断路器不动作;当电压源电压调节到大于295VAC时,本实施例的带过电压保护漏电断路器跳闸实现保护;当电压源电压调节到265〜295VAC范围,本实施例的带过电压保护漏电断路器将根据制作过压保护组件时采用的压敏电阻器压敏电压参数动作,最低动作电压265VAC,最高不动作电压295VAC。该范围可通过改变前述过压保护组件中压敏电阻参数进行调节。
[0032] 将本实施例制作的单相带过电压保护漏电断路器连接可调电压源,当初始状态为断开,当电压源电源低于265VAC时,将断路器合闸,本实施例的带过电压保护漏电断路器不动作;当电压源电压调节到大于295VAC时,本实施例的带过电压保护漏电断路器不能合闸(合闸瞬间跳闸保护),当电压源电压调节到265〜295VAC范围,本实施例的带过电压保护漏电断路器将根据制作过压保护组件时采用的压敏电阻器压敏电压参数动作,最低不能合闸电压265VAC,最高可合闸电压295VAC。该范围可通过改变前述过压保护组件中压敏电阻参数进行调节。
[0033] 2)特别高过电压试验:当初始状态为电源电压低于265VAC,且本发明的带过压保护漏电断路器处于合闸状态,将电压源输出电压调节到450VAC,本实施例的带过压保护漏电断路器瞬间跳闸以保护负载,反复试验50次,本实施例的产品都能够识别高电压而及时跳闸,将电源与负载断开。当初始状态为本发明带过压保护漏电断路器处于开路状态,将电源电压调节到450VAC,此时将本发明产品合闸,合闸瞬间即产生保护动作,反复试验都不能合闸,避免负载被电源高电压破坏。
[0034] 3)脱扣机构失效时的安全性试验:将本实施例的带过电压保护漏电断路器内部电磁继电器线圈断开,将电压源输出电压调节到450VAC,将漏电断路器合闸持续1小时,本实施例的漏电断路器虽然不动作,但本实施例产品内的过压保护组件没有因过电压而烧毁。对比试验采用现有技术,按照类似实用新型专利200520075916.x的电路连接方式,采用压敏电阻与一个固定电阻器(300欧姆)串联代替图1中的过压保护组件,断开继电器线圈,当电源电压调至450VAC,该对比样品内部压敏电阻器爆燃。
[0035] 实施例2
[0036] 如图3所示,本实施例的带过压保护功能的漏电断路器,包括断路开关部分和漏电/过压保护部分,所述断路开关为通用的三相具有过载与短路保护功能的断路开关8 (图中A、B、C、为电源端的三条相线,U、V、W为负载端的三条相线);所述漏电/过压保护部分包括三个过压保护组件1、零序电流互感器2、电磁继电器3、漏电保护触发电路4、脱扣联动机构5 ;还包括试验电阻6和试验按钮7。
[0037] 所述过压保护组件包括位于包封层内的压敏电阻片和PTC热敏电阻片,所述压敏电阻片的一面电极与PTC热敏电阻片的一面电极紧密连接在一起,所述压敏电阻片的另一面电极和所述PTC热敏电阻片的另一面电极分别焊接引线,形成两个引出端。
[0038] 所述脱扣联动机构通过电磁继电器的吸合动作而工作,当电磁继电器通电吸合时,推动机械脱扣装置使断路开关断开。
[0039] 所述三个过压保护组件的一端分别连接断路开关负载端的三条相线(U、V、W),另一端都连接零线N,并且使其电流通路都穿过零序电流互感器。
[0040] 所述试验电阻和试验按钮串联后与三个过压保护组件中的一个并联;试验电阻和试验按钮用于试验带过压保护功能的漏电断路器是否能正常工作。
[0041] 所述脱扣联动机构通过电磁继电器的吸合动作而工作,当电磁继电器通电吸合时,推动机械脱扣装置使断路开关断开;
[0042] 所述漏电保护触发电路与电磁继电器线圈及零序电流互感器输出端(二次侧)相连接。
[0043] 所述漏电保护触发电路与实施例1相同。
[0044] 测试结果:三相中任意一相电压过压都会使本实施例的带过电压保护漏电断路器动作。特别高过电压试验和脱扣机构失效时的安全性试验结果与实施例1相同。
[0045] 上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.带过压保护功能的漏电断路器,包括断路开关和漏电/过压保护部分,其特征在于,所述漏电/过压保护部分包括过压保护组件、零序电流互感器、电磁继电器、脱扣联动机构和漏电保护触发电路; 所述过压保护组件包括位于包封层内的压敏电阻片和PTC热敏电阻片,所述压敏电阻片的一面电极与PTC热敏电阻片的一面电极紧密连接在一起,所述压敏电阻片的另一面电极和所述PTC热敏电阻片的另一面电极分别焊接引线,形成两个引出端; 所述脱扣联动机构分别与电磁继电器、断路开关机械连接; 所述脱扣联动机构通过电磁继电器的吸合动作而工作,当电磁继电器通电吸合时,推动机械脱扣装置使断路开关断开; 所述漏电保护触发电路分别与电磁继电器的线圈及零序电流互感器的输出端相连接; 所述过压保护组件的两个引出端并联在断路开关的负载端的相线和零线上,并且使其电流通路穿过零序电流互感器。
2.根据权利要求1所述的带过压保护功能的漏电断路器,其特征在于,当断路开关为单相电源开关时,所述过压保护组件个数为一个。
3.根据权利要求1所述的带过压保护功能的漏电断路器,其特征在于,当断路开关为三相电源开关时,所述过压保护组件个数为三个。
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