CN1057929A - 三相漏电流自动平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与三相触电保安器配套使用 的三相漏电流自动平衡装置，它由互感器(1)、漏电相 位识别电路(2)、信号放大控制电路(3)、漏电补偿电 路(4)、延时电路(5)和幅值控制电路(6)所组成，用于 防止因线路自然慢性漏电而使触电保安器经常分断 停电的场合。

Description

本发明属于三相触电保安器的配套装置，应用于低压电网（380/220）的漏电电流安全保护场合。

自从触电保安器问世以来，对防止人身触电伤亡事故和由漏电而引起的电气火灾、电器设备损伤事故的发生发挥了较为有效的作用。但由于触电保安器一般设置的漏电动作电流比较小，在遇到非人体触电的漏电时往往引起跳闸断电，这对家庭用户来说，麻烦不大，无非要排除家用电器漏电故障，再次启动，但对某些工业生产场合，这种断电有时会造成较大的经济损失，而工业用电的单个用户用电面远比一个小家庭广，其输电线路受日晒雨淋或者用电器材经年陈旧，绝缘性能可能下降，遇阴雨潮湿天气，非人身触电的自然漏电还比较容易发生，因而，解决工业用电部门的触电保安器因自然漏电而引起的非必要跳闸断电问题就显得较为突出，本发明的目的就是要提供一种在允许范围内的慢性漏电不使三相触电保安器随意跳闸断电的装置。

众所周知，三相触电保安器的漏电感应信号来自其中的互感器，而互感器所以能产生漏电感应信号，其实质是由于三相间存在着漏电差值（即矢量和不为零），这种差值一旦达到设定值（即额定漏电动作电流），保安器就动作。本发明的原理是当发现某相（或某两相）漏电但尚未达到保安器设定值时就使其它两相（或第三相）也产生漏电（称之为补偿漏电），使三相漏电流得以基本平衡，即使漏电流累计值达到保安器设定值，因补偿漏电使三相漏电差值达不到设定值，保安器不动作。问题在于如何将人体触电及自然泄漏区分开，一般情况下，自然泄漏的特点是慢性随机，而人体触电的特点是突发快速且量值大，所以本发明在补偿漏电电路前设置了延时电路，一旦人体触电，突发漏电流达到触电保安器设定值，未等补偿，保安器就切断了电路。所以，三相触电保安器加了本发明装置仍能有效地防止人体触电事故，但避免了自然慢性漏电而引起的停电故障。

图1为本发明的原理框图（该图为摘要附图）。图中，（1）为互感器，（2）为漏电流相位识别电路，（3）为信号放大控制电路（下标ab、c分别表示三个通道，下同），（4）为漏电流补偿电路，（5）为延时电路，（6）为幅值控制电路。

当输电线路中某相发生漏电时，互感器（1）就感应到一个交流信号，一路送到漏电相位识别电路（2），它能识别出那相（例如A相）在漏电，于是送出三个不同的识别信号到三个通道的信号放大控制电路（3），关闭A相的漏电流补偿电路（4_a），开放其它两相的漏电流补偿电路（4_b）、（4_c）;互感器的感应信号另一路送到幅值控制电路（6），它能根据漏电感应信号的大小（即A相漏电多少）通过延时电路（5）控制其它两相漏电流补偿电路（4_b）（4_c）的补偿漏电流大小，使之与A相的漏电值基本相等，达到三相平衡漏电。由于是延时补偿，对于人体触电发生的漏电，未等补偿开始，触电保安器就跳闸断电;而对于慢性自然泄漏，非漏电相随之补偿平衡，即使泄漏累计值达到保安器设定值，也不会使保安器动作。

本发明的关键是如何自动识别漏电相位，图2a为描述其信号流程的相位识别原理图。图中，A、B、C分别为三相取样信号，互为120°相位差，μ为互感器感应到的漏电信号，它的相位与漏电相的取样信号相同。由于同是正弦交流信号，可以进一步用图2b的矢量图来分析描述。取样信号 和

两两相互迭加产生基准信号 ，然后

信号再分别与三个基准信号迭加，得到识别信号。假设A相漏电，

便与

同相位，但与

相位相反，相互抵消，但

与

，

与

的合成信号不为零，于是送出识别信号

分别控制B、C通道的补偿漏电。

发明人作了一个成功的实施例，其原理图如图3所示。

图中，R_1～6分别为三相分压电阻，R_7～12为相位合成电阻网络，它们将三相取样信号合成为三个基准信号。L为互感器次级线圈，它感应到的漏电信号通过D₄、D₅、D₆分别与三个基准信号合成得到三路识别信号，再分别送到三通道的信号放大输入级BG₁₀₁BG₁₀₂、BG₁₀₃。

电位器W₁调节各信号放大输入级的基极偏置，D₇为2DW7，它与R₁₃组成具有温度稳定性的稳压电路，以保证上述偏置的稳定性。

当L中无漏电感应信号时，各信号放大输入级得到的识别信号就是基准信号，它们恰处于断续导通状态，试以A通道分析，BG₁₀₄也处于断续导通，因C₁₀₄的平滑滤波及D₁₀₅的稳压作用，BG₁₀₅基极得到稳定的偏置而导通，于是本机直流电压得以通过而供给后面的漏电补偿电路。同时，BG₁₀₃也断续导通，使D₁₀₁发光（50H 频率，显得连续发光），表示A相无漏电。B、C通道的情况与此类同。

当L中有漏电信号时，例如A相漏电，则BG₁₀₁因无识别信号输入或识别信号很小不足以导通，BG₁₀₄截止，BG₁₀₅基极电压为零而截止，A通道的漏电补偿电路的直流工作电压被切断，使某相信号放大输入级由导通变为截止所需的最小漏电流值I_K称起控灵敏度，它远远小于触电保安器的额定漏电工作电流I_△n，I_K的大小可以通过W₁来调节。这时BG₁₀₃截止，D₁₀₁熄灭，表示A相发生漏电，而B、C两通道因识别信号较大仍保持原来的状态。另一方面，L中的漏电感应信号经BG₁放大，从集电极送到BG_106～306的基极，因A通道直流电源被切断，BG₁₀₆不工作，而BG₂₀₆、BG₃₀₆分别导通，双基二极管BG₂₀₇、BG₃₀₇产生振荡，触发双向可控硅T₂₀₁、T₃₀₁导通，B、C两相经过T₂₀₁、T₃₀₁进行补偿漏电。其补偿值的大小基本上取决于R₂₀₁、R₃₀₁的大小。它们补偿支路中的发光二极管D₂₀₂和D₃₀₂都得以发光，指示着B、C两相在进行漏电流补偿。R_104～304阻值较小，用以保护其并联的发光二极管。值得注意的是R₂₀₆C₂₀₆和R₃₀₆、C₃₀₆分别组成延时电路，其时间常数设置得比触电保安器的分断时间大0.5～1秒，目的在于L中的漏电感应信号必须是“慢”性漏电，B、C相才得以漏电补偿，否则若是人体突发性触电，B、C相未等补偿，保安器早已跳闸断电。

如果L中感应信号较大，R₁₇上的信号可使BG₂₀₈、BG₃₀₈导通，双向可控硅T₂₀₂、T₃₀₂也导通，产生二级补偿。

如果L中的应信号再大，R₁₈上的信号导至T₂₀₃、T₃₀₃导通，进行三级补偿。

这就是说，B、C两相的补偿值大小由BG₁组成的幅值控制电路自动调节，以达到与A相漏电的平衡。W₃用于调节BG₁的基极偏置，使L中感应信号达到一定值时才使BG₁由截止变为导通，从而控制B、C相起补，这个值I_B称起补灵敏度，本实施例中，需I_K＜I_B＜I_△n。

电路中，R_101～103、R_201～203、R_301～303阻值相同，B、C两相所能平衡补偿的最大电流值约为I_bmax≈3× 220/(R101) 因此，“慢”性自然漏电达到并超过Ib_max与触电保安器的漏电动作电流之和时，本装置便失去平衡功能，触电保安器也能跳闸断电，以保证用电设备的安全。

本实施例中，D_101～103能分别指示那相在发生漏电，其余各发光二极管指示补偿级的工作情况，同时毫安表M的指示值能较精确地指示输电线路的漏电合成矢量绝对值。上述指示能反映出那相在漏电以及漏电值的大小，尽管用电设备没有断电，但提示有关人员密切注意漏电相的输电线和用电设备，以采取必要的防漏措施，所以本装置还能起到监测和预防的作用。

本实施例可以和触电保安器电路合成一体，对已在安装使用的触电保安器，本实施例可以作为一个独立的装置，其接线示意如图4所示。

图4中，CB为三相触电保安器，J为受其控制的交流接触器触点，BH为本发明装置，接在CB的线路输出端，LH为其中的互感器，接在J的后端。

上述实施例在三个通道中分别采用了三级漏电补偿，也可以在各通道合并成一级控制，利用改变双向触发可控硅的导通角来调节整体漏电补偿幅值，图5画出了其中的改动部分：

1、BG₁集电极电阻只用一只R₁₆，2、与可控硅串接的功率电阻R′约为原来R₁₀₁的三分之一，3、双向可控硅两端并联有RC吸收电路，以防止导通角引起的干扰脉冲而使触电保安器误动作。

Claims (4)

1、一种与三相触电保安器配合使用的三相漏电流自动平衡装置，其特征在于由互感器(1)感应到的线路漏电信号一路送到漏电相位识别电路(2)，产生三个漏电识别信号，再分别送到三个通道的信号放大控制电路(3)去控制漏电流补偿电路(4)的启闭；另一路通过幅值控制电路(6)、延时电路(5)以自动调节漏电流补偿电路(4)的补偿值大小。

2、按权利要求1所述的三相漏电流自动平衡装置，其特征在于所述的漏电流相位识别电路由三相取样电路经信号合成电阻网络与互感器的三个分支电路分别对接组成。

3、按权利要求1或2所述的三相漏电流自动平街装置，其特征在于所述的漏电流补偿电路由双向触发可控硅、功率电阻和补偿指示电路串接而成。

4、按权利要求1所述的三相漏电流自动平衡装置，其特征在于具有漏电流相位信号指示和线路漏电流幅值指示。

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