CN104393562A - 过压与漏电综合保护断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了过压与漏电综合保护断路器，包括断路开关、第一过压保护组件、第二过压保护组件、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；第一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，并有三个引出端；第二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，并有两个引出端；当所述断路开关为单相电源开关时，只需安装一个第一过压保护组件，当所述断路开关为三相电源开关时，需安装一个第一过压保护组件和两个第二过压保护组件，发生漏电或者三相电源中任一相发生过电压，断路开关都可及时跳闸。本发明具有过电压与漏电综合保护功能，安全性与可靠性大大高于现有的漏电断路器。

Description

过压与漏电综合保护断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器，特别涉及一种过压与漏电综合保护断路器。

背景技术

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，用于保护人身安全和设备财产安全。

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。

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，推动断路器开关动作。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。此外，现有技术制造的漏电断路器产品故障率高，故障主要表现为：1)漏电不跳闸(负载端连接设备出现漏电故障，但漏电断路器不动作)；2)不漏电也跳闸(即使断开负载端，合闸即跳，不能合闸)。故障原因主要有：1)漏电断路器内的电磁继电器线圈因电源过电压烧毁；2)漏电保护触发电路因电源过电压等原因被破坏。

发明内容

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过压与漏电综合保护断路器，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制作的漏电断路器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

过压与漏电综合保护断路器，包括断路开关和漏电/过压保护部分，所述漏电/过压保护部分包括第一过压保护组件、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；

所述第一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，并焊接引线形成公共引出端，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有引线，分别为第一引出端和第二引出端；

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；

所述第一过压保护组件的公共引出端和第一引出端与漏电保护触发电路连接；第一过压保护组件的第二引出端与继电器的线圈相连接；

所述漏电保护触发电路与零序电流互感器的二次侧的输出端相连接。

所述断路开关为单相电源开关。

所述断路开关为三相电源开关，所述过压与漏电综合保护断路器还包括两个第二过压保护组件；

所述第二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；

所述第二过压保护组件的两个引出端并联在断路开关的负载端，并且使其电流通路穿过零序电流互感器；每个第二过压保护组件的一个引出端与三相电源的一条相线连接，另一个引出端与零线连接；

未连接第二过压保护组件的相线与电磁继电器的线圈连接。

本发明的过压与漏电综合保护断路器，当断路开关为单相电源开关时，将第一过压保护组件连接于电磁继电器线圈与漏电保护触发电路之间，当电源电压超过压敏电阻的压敏电压，本发明的第一过压保护组件有电流流过，导致零序电流互感器初级电流不为零，从而使零序电流互感器输出端输出电流，启动漏电保护触发电路使电磁继电器动作，推动脱扣联动机构动作，切断电源回路。

本发明的过压与漏电综合保护断路器，当断路开关为三相电源开关时，将第一过压保护组件连接于电磁继电器线圈与漏电保护触发电路之间，并且在另外两条相线与零线之间各连接一只第二过压保护组件，当三相电源任何一相电压超过对应电压保护组件中的压敏电阻的压敏电压，该过压保护组件有电流流过，导致零序电流互感器初级电流不为零，从而使零序电流互感器输出端输出电流，启动漏电保护触发电路使电磁继电器动作，推动脱扣联动机构动作，切断电源回路。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明的第一过压保护组件和第二过压保护组件都是由压敏电阻片与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。

现有宣称带过压保护功能的漏电断路器技术，如果采用单只压敏电阻或压敏电阻与固定电阻串联，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。

现有宣称带过压保护功能的漏电断路器技术，如果采用电子电路对电源电压进行监测处理，所采用电子电路本身极易受到较高过电压破坏。

本发明的第一过压保护组件内的PTC热敏电阻与电磁继电器串联，由于PTC具有过流保护功能，保护继电器线圈不被烧毁；本发明的第一过压保护组件内的压敏电阻与漏电保护触发电路并联，当电源出现过电压时，该压敏电阻保护漏电触发电路不被过电压破坏。因此，本发明过压与漏电综合保护断路器与现有技术制造的漏电断路器相比，工作寿命与可靠性高得多。

附图说明

图1为本发明的实施例的过压与漏电综合保护断路器(单相)的电路连接示意图。

图2为本发明的实施例的第一过压保护组件的示意图。

图3为本发明的实施例的过压与漏电综合保护断路器(三相)的电路连接示意图。

图4为本发明的实施例的第二过压保护组件的示意图。

具体实施方式

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。

实施例1

如图1所示，本实施例的过压与漏电综合保护断路器，包括单相电源断路开关8和漏电/过压保护部分，所述漏电/过压保护部分包括第一过压保护组件1、零序电流互感器2(图中L/N为电源端，L1/N为负载端)、电磁继电器3、漏电保护触发电路4和脱扣联动机构5，还包括试验电阻6和试验按钮7。

如图2所示，所述第一过压保护组件包括位于包封层内的氧化锌压敏电阻片(MOV)11和PTC热敏电阻片(PTCR)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，并焊接引线形成公共端引出端15，所述压敏电阻片11的另一面电极和所述PTC热敏电阻片12的另一面电极分别焊接有引线，分别为第一引出端13和第二引出端14。

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。

所述第一过压保护组件的公共引出端和第一引出端与漏电保护触发电路连接；第一过压保护组件的第二引出端与继电器的线圈相连接。

所述漏电保护触发电路与零序电流互感器的二次侧的输出端相连接。

所述试验电阻和试验按钮串联后并联在断路开关的负载端，并使其电流通路经过零序电流互感器；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。

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D1～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SCR，以及由电容器C1，电阻器R1和R2，稳压二极管VD1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VD1过滤掉半波后经过电阻R1给电容器C1充电，C1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。

本实施例选用直径/厚度约为10.0/1.9mm，压敏电压V_1mA＝315V±5％的压敏电阻片；选用直径/厚度约为4.5/3.0mm，室温(25℃)阻值200～300欧姆，居里温度为115℃的PTC热敏电阻片。

对本实施例的过压与漏电综合保护断路器进行保护性能测试，结果如下：

1)过电压保护试验：将本实施例制作的单相过压与漏电综合保护断路器连接可调电压源，当初始状态为合闸，当电压源电压低于265VAC时，本实施例产品不动作；当电压源电压调节到大于295VAC时，本实施例产品跳闸实现保护；当电压源电压调节到265～295VAC范围，本实施例产品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。此范围可根据需要改变压敏电阻片参数进行调节。

将本实施例制作的单相过压与漏电综合保护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，本实施例产品可正常合闸；当电压源电压调节到大于295VAC时，本实施例产品不能合闸(合闸瞬间跳闸保护)，当电压源电压调节到265～295VAC范围，本实施例产品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。此范围可根据需要改变压敏电阻片参数进行调节。

2)特别高过电压试验：当初始状态为电源电压正常(265VAC以内)，且本发明制作的单相过压与漏电综合保护断路器处于合闸状态，将电压源输出电压调节到450VAC，本实施例产品瞬间跳闸以保护负载，反复试验50次，本实施例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过压与漏电综合保护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。

3)脱扣机构失效时的安全性试验1：将本实施例的带过电压保护漏电断路器产品内部电磁继电器线圈断开，将电压源输出电压调节到450VAC，将试验样品合闸持续1小时，试验样品虽然不动作，但试验样品内部过压保护组件没有因过电压而烧毁。试验过后将前述电磁继电器线圈正常连接，再进行前述保护性能测试试验1)、2)，试验结果与前述结果相同。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。

4)脱扣机构失效时的安全性试验2：将本实施例的过压与漏电综合保护断路器产品内部电磁继电器线圈短路，将电压源输出电压调节到450VAC，将试验样品合闸持续1小时，试验样品虽然不动作，但试验样品内的第一过压保护组件没有因过电压而烧毁，并且试验样品内部的漏电保护触发电路也没有因过电压而损坏。试验过后将前述电磁继电器线圈正常连接，再进行前述保护性能测试试验1)、2)，试验结果与前述结果相同。

实施例2

如图3所示，本实施例的过压与漏电综合保护断路器，包括三相电源断路开关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)和漏电/过压保护部分，所述漏电/过压保护部分包括第一过压保护组件1、零序电流互感器2、电磁继电器3、漏电保护触发电路4和脱扣联动机构5、试验电阻6、试验按钮7和两个第二过压保护组件9。

所述第一过压保护组件包括位于包封层内的氧化锌压敏电阻片(MOV)和PTC热敏电阻片(PTCR)，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并焊接引线，形成公共端引出端，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有引线，分别为第一引出端和第二引出端。

如图4所示，所述第二过压保护组件包括位于包封层内的压敏电阻片21和PTC热敏电阻片22，所述压敏电阻片21的一面电极与PTC热敏电阻片22的一面电极紧密连接在一起，所述压敏电阻片21的另一面电极和所述PTC热敏电阻片22的另一面电极分别焊接引线，形成两个引出端23、24。

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；

所述第一过压保护组件的公共引出端和第一引出端与漏电保护触发电路连接；第一过压保护组件的第二引出端与继电器的线圈相连接；

所述漏电保护触发电路与零序电流互感器的二次侧的输出端相连接。

所述第二过压保护组件的两个引出端并联在断路开关的负载端，并且使其电流通路穿过零序电流互感器；每个第二过压保护组件的一个引出端与三相电源的一条相线连接，另一个引出端与零线连接；

未连接第二过压保护组件的相线与电磁继电器的线圈连接。

所述试验电阻和试验按钮串联后与两个第二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。

测试结果：三相中任意一相电压过压都会使本实施例的过压与漏电综合保护断路器动作。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。

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.过压与漏电综合保护断路器，包括断路开关和漏电/过压保护部分，其特征在于，所述漏电/过压保护部分包括第一过压保护组件、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；

所述第一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，并焊接引线形成公共引出端，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有引线，分别为第一引出端和第二引出端；

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；

所述第一过压保护组件的公共引出端和第一引出端与漏电保护触发电路连接；第一过压保护组件的第二引出端与继电器的线圈相连接；

所述漏电保护触发电路与零序电流互感器的二次侧的输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的过压与漏电综合保护断路器，其特征在于，所述断路开关为单相电源开关。

3.根据权利要求1所述的过压与漏电综合保护断路器，其特征在于，所述断路开关为三相电源开关，所述过压与漏电综合保护断路器还包括两个第二过压保护组件；

所述第二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；

所述第二过压保护组件的两个引出端并联在断路开关的负载端，并且使其电流通路穿过零序电流互感器；每个第二过压保护组件的一个引出端与三相电源的一条相线连接，另一个引出端与零线连接；

未连接第二过压保护组件的相线与电磁继电器的线圈连接。