CN109167346B - 一种直流悬浮供电系统及其绝缘电阻监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直流悬浮供电系统及其绝缘电阻监测方法,其中,一种直流悬浮供电系统,包括交流电源、隔离型直流电源和负载,所述交流电源与所述隔离型直流电源电连接,所述隔离型直流电源的正极与所述负载的正极电流输入端电连接,所述负载的负极电流输出端与所述隔离型直流电源的负极电连接;所述交流电源流出的交流电经所述隔离型直流电源转换成直流电,所述隔离型直流电源的正极和负极均与大地断路;所述交流电源为市用交流电;所述隔离型直流电源为隔离式AC‑DC转换器/隔离变压器整流电源。本发明无需敷设一个专用的安全保护接地线也可避免人体不慎触碰带电导线时发生触电事故,提高了用电的安全性。

Description

一种直流悬浮供电系统及其绝缘电阻监测方法
技术领域
本发明涉及供电技术领域。具体地说是一种直流悬浮供电系统及其绝缘电阻监测方法。
背景技术
传统的三相四线交流(380/220V)供电是通过电网10kV经变压器降压成380/220V,变压器低压侧三相绕组采用星形接法,中性点接地,接地电阻最低要求是不大于10欧,容量大的变压器接地电阻要求小于2欧,这样相线对地电压达220伏,人体的安全电压是一般不高于36伏,极端情况下甚至要求不高于12伏,所以,因市电引起的触电事故每年都有发生,路灯触电事故每年都有。而且交流供电的缺点是对线路绝缘要求较高,还需要敷设一根专用的安全保护接地线,继电保护复杂,灵敏度低,交流供电线路损耗较直流供电损耗大,输送大功率时必须采用三相供电,不平衡负载必须用四根导线,造价较高。同时由于市电变压器中性点直接接地,当人体不慎碰触到带电导线时会出现触电现象,轻则电击烧伤,重则死亡。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种直流悬浮供电系统及其绝缘电阻监测方法,无需敷设一个专用的安全保护接地线也可避免人体不慎触碰带电导线时发生触电事故,提高了用电的安全性。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一种直流悬浮供电系统,包括交流电源、负载和隔离型直流电源,所述交流电源与所述隔离型直流电源电连接,所述隔离型直流电源的正极与所述负载的正极电流输入端电连接,所述负载的负极电流输出端与所述隔离型直流电源的负极电连接;所述交流电源流出的交流电经所述隔离型直流电源转换成直流电,所述隔离型直流电源的正极和负极均与大地断路;所述交流电源为市用交流电;所述隔离型直流电源为隔离式AC-DC转换器或隔离变压器整流电。
上述直流悬浮供电系统,当所述负载的数量大于或等于2时,所述负载并联后与所述隔离型直流电源串联。
直流悬浮供电系统的绝缘电阻监测方法,包括闭路时直流悬浮供电系统绝缘电阻的监测方法和断路时直流悬浮供电系统绝缘电阻的监测方法;
闭路时直流悬浮供电系统绝缘电阻的监测方法,包括如下步骤:
(a1)将隔离型直流电源的正极通过接触器2C1与电压表V1的正极电连接,将电压表V1的负极与电压表V2的正极电连接,将电压表V2的负极通过接触器2C2与隔离型直流电源的负极电连接,将电压表V1的负极和电压表V2的正极连接后接地;
(a2)将接触器2C1和接触器2C2闭合,同时闭合隔离型直流电源正极与负载之间的接触器1C1和隔离型直流电源负极与负载之间的接触器1C2,如果电压表V1和电压表V2所显示的读数不同,则隔离型直流电源的正极与负极中有一极对地电阻降低,而当电压表V1和电压表V2所显示的读数相同且为隔离型直流电源电压的一半时,则隔离型直流电源的正极与负极对地绝缘良好;
断路时直流悬浮供电系统的绝缘电阻监测方法,包括如下步骤:
(b1)通过断开接触器1C1和接触器1C2将负载与隔离型直流电源断开;
(b2)将负载正极和负极通过接触器1C3和接触器1C4短接后通过接触器2C3与绝缘电阻监测用隔离型直流电源的正极电连接;
(b3)将绝缘电阻监测用隔离型直流电源的负极与电阻R串联后接地,电压表V3与电阻R并联;
(b4)闭合接触器1C3、接触器1C4和接触器2C3后,绝缘电阻监测用隔离型直流电源给负载加上直流电压,此时,如果负载对地绝缘电阻降低,则负载对地形成电流回路,流过的电流在电阻R上产生电压降,电压表V3显示的电压值除以电阻R的阻值即可得出对地泄漏电流,从而可以算出负载对地电阻,即绝缘电阻。
上述直流悬浮供电系统绝缘电阻监测方法,绝缘电阻监测用隔离型直流电源的输出电压小于或等于36V。
上述直流悬浮供电系统绝缘电阻监测方法,电压表V1、电压表V2和电压表V3均为数字式电压表,电压表V1、电压表V2和电压表V3分别与控制器通信连接,控制器与警报器通信连接;控制器与紧急停止开关电连接。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果:
1.直流悬浮供电的优点是供电线路只需要两根导线,对线路绝缘要求较低,线路投资较小,继电保护简单,灵敏度高,安全性非常高。由于直流供电的正极和负极都不接地,构成直流供电回路的正极和负极与大地的接地电阻为无穷大(理想状态下),当人体单独碰触到正极或负极时与大地不构成回路,通过人体的电流为零,也就不会发生触电的危险。
2.本发明还可以生产专用于直流的LED路灯驱动电源,省略掉整流电路和滤波电容,节约了成本,可靠性反而更高,工程造价相应也会降低。
3.对原有使用交流输入的LED路灯驱动电源,更换为直流供电后,对驱动电源使用寿命会更长,因为,交流经整流后还要电容滤波,而大容量电解电容的寿命较短,是较易老化损坏的元件,用直流供电后,滤波电容损坏开路时不会对LED灯具造成任何影响,如损坏短路,可拆除该电容即可恢复正常使用。
附图说明
图1为本发明中直流悬浮供电系统的工作原理示意图;
图2为本发明中直流悬浮供电系统绝缘电阻监测工作原理示意图。
图中附图标记表示为:1-交流电源;2-隔离型直流电源;3-负载;4-绝缘电阻监测用隔离型直流电源;5-绝缘电阻监测用交流电源。
具体实施方式
如图1所示,本发明直流悬浮供电系统,包括交流电源1、负载3和隔离型直流电源2,所述交流电源1与所述隔离型直流电源2电连接,所述隔离型直流电源2的正极与所述负载3的正极电流输入端电连接,所述负载3的负极电流输出端与所述隔离型直流电源2的负极电连接;所述交流电源1流出的交流电经所述隔离型直流电源2转换成直流电,所述隔离型直流电源2的正极和负极均与大地断路;所述交流电源1为市用交流电;所述隔离型直流电源2为隔离式AC-DC转换器。本实施例中,所述负载3为LED路灯,多个所述LED路灯并联后与所述隔离型直流电源2串联。其中,所述隔离型直流电源2也可以用隔离变压器和整流器组成的变压整流电源代替。
市电三相380伏或单相220伏的交流电源经高效率的所述隔离型直流电源2转换成稳压直流电源,输出的稳压直流电压可调,一般LED路灯用电为260~300伏直流电,两芯电缆输送到每盏路灯,由于采用直流悬浮供电,直流电源的正极和负极均不接地,构成直流供电回路的正极和负极与大地的接地电阻理想状态下为无穷大,当人体单独触碰到正极或负极时与大地不构成回路,通过人体的电流为零,也就不会发生触电的危险。当然,如果人体同时触摸正极和负极才会发生触电,但在实际使用中是不会出现此种情况的,除非人为刻意去这样做。
利用本发明对现有LED路灯供电线路进行改造时,不需要更换LED路灯驱动电源,只需将LED路灯原有的配电控制柜换成具有所述隔离型直流电源2的直流悬浮供电控制柜,然后把四个电缆芯线两两相并组成直流供电线路的正负极,同时把所有的LED路灯两个输入线并接到所述隔离型直流电源2的正负极上,检查正常后即可亮灯。而利用本发明进行新的LED路灯工程建设,设计时就可以采用两芯电缆,而且不需要设计专门的接地网,为市政工程建设节省了部分投资。
而且对原有使用交流输入的LED路灯驱动电源,更换为直流供电后,对驱动电源使用寿命会更长,因为交流经整流后还要电容滤波,而大容量电解电容的寿命较短,是较易老化损坏的元件,用直流供电后,滤波电容损坏开路时不会对LED路灯具造成任何影响,如损坏短路,可拆除该电容的驱动电源即可恢复正常使用。
今后推广使用本直流悬浮供电后,还可以生产专用于直流的LED路灯驱动电源,省略掉整流电路和滤波电容,节约了成本,可靠性反而更高,工程造价相应也会降低。
但由于在使用过程中直流悬浮供电系统中某个部件或者某段电缆会出现接地故障或者对地绝缘降低,这会成为安全隐患,为了避免直流悬浮供电系统对地绝缘降低带来的安全事故的发生,需要对直流悬浮供电系统的绝缘电阻进行监测,只要出现线路对地电阻小于一定值,立即发出报警,提醒管理人员立即处理。其中,对直流悬浮供电系统的绝缘电阻监测方法包括闭路时直流悬浮供电系统绝缘电阻的监测方法和断路时直流悬浮供电系统绝缘电阻的监测方法,即无论是在开灯还是关灯的状况下均须要对直流悬浮供电系统绝缘电阻阻值进行监测,以便安全隐患得到及时发现并消除。
本实施例中,如图2所示,闭路时直流悬浮供电系统绝缘电阻的监测方法,包括如下步骤:
(a1)将隔离型直流电源2的正极通过接触器2C1与电压表V1的正极电连接,将电压表V1的负极与电压表V2的正极电连接,将电压表V2的负极通过接触器2C2与隔离型直流电源2的负极电连接,将电压表V1的负极和电压表V2的正极连接后接地;
(a2)将接触器2C1和接触器2C2闭合,同时闭合隔离型直流电源2正极与负载3之间的接触器1C1和隔离型直流电源2负极与负载3之间的接触器1C2,如果电压表V1和电压表V2所显示的读数不同,则隔离型直流电源2的正极与负极中有一极对地电阻降低,而当电压表V1和电压表V2所显示的读数相同且为隔离型直流电源2电压的一半时,则隔离型直流电源2的正极与负极对地绝缘良好。如果一极对地电压为0,即电压表V1或电压表V2所显示的读数为0,则隔离型直流电源2的正极或负极已接地,应及时通知维修人员进行处理,一旦处理不及时,人体碰触到另一极时就会发生触电,危及生命。
如图2所示,断路时直流悬浮供电系统的绝缘电阻监测方法,包括如下步骤:
(b1)通过断开接触器1C1和接触器1C2将负载3与隔离型直流电源2断开;
(b2)将负载3正极和负极通过接触器1C3和接触器1C4短接后通过接触器2C3与绝缘电阻监测用隔离型直流电源4的正极电连接;
(b3)将绝缘电阻监测用隔离型直流电源4的负极与电阻R串联后接地,电压表V3与电阻R并联;
(b4)闭合接触器1C3、接触器1C4和接触器2C3后,绝缘电阻监测用隔离型直流电源4给负载3加上直流电压,此时,如果负载3对地绝缘电阻降低,则负载3对地形成电流回路,流过的电流在电阻R上产生电压降,电压表V3显示的电压值除以电阻R的阻值即可得出对地泄漏电流,从而可以算出负载3对地电阻,即绝缘电阻。
本实施例中,绝缘电阻监测用隔离型直流电源4的输出电压为36V,即绝缘电阻监测用隔离型直流电源4将绝缘电阻监测用交流电源5的交流电转换成36伏的直流电。为了减少维护人员的工作量,本实施例中,电压表V1、电压表V2和电压表V3均选用数字式电压表,并将电压表V1、电压表V2和电压表V3分别与控制器通信连接,控制器与警报器通信连接;控制器与紧急停止开关电连接。在直流悬浮供电系统处于断路时,一旦通过电压表V3测得的电阻R的电压降推算出直流悬浮供电系统的对地电阻,当直流悬浮供电系统对地电阻小于50千欧时,即电压表V3的读数超过某一下限值时,控制器会通过警报器发出警报信息,通知维修人员进行维修处理后才能送电,而当直流悬浮供电系统对地电阻小于10千欧时,即电压表V3的读数超过某一上限值时,控制器会通过警报器发出警报信息,则控制器会通过紧急停止开关强行断开直流悬浮供电系统的电连接,直至故障排除。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种直流悬浮供电系统的绝缘电阻监测方法,其特征在于,包括交流电源(1)、负载(3)和隔离型直流电源(2),所述交流电源(1)与所述隔离型直流电源(2)电连接,所述隔离型直流电源(2)的正极与所述负载(3)的正极电流输入端电连接,所述负载(3)的负极电流输出端与所述隔离型直流电源(2)的负极电连接;所述交流电源(1)流出的交流电经所述隔离型直流电源(2)转换成直流电,所述隔离型直流电源(2)的正极和负极均与大地断路;所述交流电源(1)为市用交流电;所述隔离型直流电源(2)为隔离式 AC-DC转换器或隔离变压器整流电源;
当所述负载(3)的数量大于或等于2时,所述负载(3)并联后与所述隔离型直流电源(2)串联;
该方法包括闭路时直流悬浮供电系统绝缘电阻的监测方法和断路时直流悬浮供电系统绝缘电阻的监测方法;
闭路时直流悬浮供电系统绝缘电阻的监测方法,包括如下步骤:
(a1)将隔离型直流电源(2)的正极通过接触器2C1与电压表V1的正极电连接,将电压表V1的负极与电压表V2的正极电连接,将电压表V2的负极通过接触器2C2与隔离型直流电源(2)的负极电连接,将电压表V1的负极和电压表V2的正极连接后接地;
(a2)将接触器2C1和接触器2C2闭合,同时闭合隔离型直流电源(2)正极与负载(3)之间的接触器1C1和隔离型直流电源(2)负极与负载(3)之间的接触器1C2,如果电压表V1和电压表V2所显示的读数不同,则隔离型直流电源(2)的正极与负极中有一极对地电阻降低,而当电压表V1和电压表V2所显示的读数相同且为隔离型直流电源(2)电压的一半时,则隔离型直流电源(2)的正极与负极对地绝缘良好;
断路时直流悬浮供电系统的绝缘电阻监测方法,包括如下步骤:
(b1)通过断开接触器1C1和接触器1C2将负载(3)与隔离型直流电源(2)断开;
(b2)将负载(3)正极和负极通过接触器1C3和接触器1C4短接后通过接触器2C3与绝缘电阻监测用隔离型直流电源(4)的正极电连接;
(b3)将绝缘电阻监测用隔离型直流电源(4)的负极与电阻R串联后接地,电压表V3与电阻R并联;
(b4)闭合接触器1C3、接触器1C4和接触器2C3后,绝缘电阻监测用隔离型直流电源(4)给负载(3)加上直流电压,此时,如果负载(3)对地绝缘电阻降低,则负载(3)对地形成电流回路,流过的电流在电阻R上产生电压降,电压表V3显示的电压值除以电阻R的阻值即可得出对地泄漏电流,从而算出负载(3)对地电阻,即绝缘电阻。
2.根据权利要求1所述的直流悬浮供电系统的绝缘电阻监测方法,其特征在于,绝缘电阻监测用隔离型直流电源(4)的输出电压小于或等于36V。
3.根据权利要求2所述的直流悬浮供电系统的绝缘电阻监测方法,其特征在于,电压表V1、电压表V2和电压表V3均为数字式电压表,电压表V1、电压表V2和电压表V3分别与控制器通信连接,控制器与警报器通信连接;控制器与紧急停止开关电连接。
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